摘要： 本文利用PT100軸承故障仿真實驗臺，通過采集軸承故障仿真信號，運用Matlab進行處理分析，繪制出時域波形圖和幅度譜圖，以此為依據(jù)對軸承故障進行診斷和分析，為實際軸承故障檢測提供理論與實踐參考。

一、引言

軸承作為機械設備中的關鍵部件，其運行狀態(tài)直接影響到整個設備的性能和可靠性。PT100軸承故障仿真實驗臺能夠模擬多種軸承故障工況，結合Matlab強大的信號處理能力，可以有效提取故障特征信息，為準確判斷軸承故障類型和程度提供有力支持。

二、PT100軸承故障仿真實驗臺簡介

基于PT100軸承故障仿真實驗臺的故障分析

PT100實驗臺通過人為設置軸承的內(nèi)圈故障、外圈故障、滾動體故障等不同類型的損傷，模擬實際工況下軸承可能出現(xiàn)的故障情況。在運行過程中，利用高精度傳感器采集軸承的振動信號，這些信號包含了豐富的故障信息，是后續(xù)分析的基礎數(shù)據(jù)來源。

三、基于Matlab的信號處理與分析

1. 時域波形圖繪制

- 將采集到的軸承故障仿真信號導入Matlab中，利用其繪圖函數(shù)繪制出時域波形圖。正常軸承的時域波形通常呈現(xiàn)出較為平穩(wěn)、周期性規(guī)律明顯的特征，而存在故障的軸承在時域波形上會出現(xiàn)幅值調(diào)制、沖擊等異?，F(xiàn)象。例如，當軸承內(nèi)圈出現(xiàn)故障時，在時域波形中會周期性地出現(xiàn)較大的沖擊脈沖，其間隔與內(nèi)圈故障特征頻率相關。通過觀察時域波形的這些特征，可以初步判斷軸承是否存在故障以及故障可能發(fā)生的部位。

2. 幅度譜圖繪制

- 對采集的信號進行快速傅里葉變換（FFT），得到其頻譜信息，并繪制幅度譜圖。在幅度譜圖中，正常軸承的頻譜主要集中在低頻區(qū)域，且各頻率成分相對穩(wěn)定。當出現(xiàn)故障時，會在特定的故障特征頻率及其倍頻處出現(xiàn)明顯的峰值。如外圈故障的特征頻率對應的幅值會顯著增大，且其倍頻成分也會更加突出。通過分析幅度譜圖中的這些特征頻率及其幅值變化，可以進一步確定軸承故障的類型和嚴重程度，為后續(xù)的維修決策提供依據(jù)。

四、故障分析實例

以一組模擬的軸承內(nèi)圈故障數(shù)據(jù)為例，在時域波形圖中清晰地看到每隔一定時間間隔就會出現(xiàn)一個較大的幅值脈沖，經(jīng)計算其脈沖間隔與內(nèi)圈故障特征頻率基本一致。在幅度譜圖中，內(nèi)圈故障特征頻率及其二倍頻、三倍頻處都出現(xiàn)了明顯的峰值，且幅值隨著故障頻率倍數(shù)的增加而逐漸減小，這與內(nèi)圈故障的理論頻譜特征相符合，從而準確地診斷出該軸承存在內(nèi)圈故障，并根據(jù)幅值大小初步判斷故障處于中等程度。

五、結論

通過瓦倫尼安教學設備研發(fā)的PT100軸承故障仿真實驗臺與Matlab信號處理分析相結合的方法，能夠有效地從時域波形圖和幅度譜圖中提取軸承故障特征信息，實現(xiàn)對軸承故障的準確診斷和分析。這種方法對于提高軸承故障檢測的準確性和及時性具有重要意義，為保障機械設備的安全穩(wěn)定運行提供了有力的技術手段，在工業(yè)生產(chǎn)和設備維護領域具有廣闊的應用前景，有助于降低設備故障率，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。