2025年01月07日 14:59昆山汉吉龙测控技术有限公司点击量：79
摘要： 本文利用PT100轴承故障仿真实验台，通过采集轴承故障仿真信号，运用Matlab进行处理分析，绘制出时域波形图和幅度谱图，以此为依据对轴承故障进行诊断和分析，为实际轴承故障检测提供理论与实践参考。
一、引言
轴承作为机械设备中的关键部件，其运行状态直接影响到整个设备的性能和可靠性。PT100轴承故障仿真实验台能够模拟多种轴承故障工况，结合Matlab强大的信号处理能力，可以有效提取故障特征信息，为准确判断轴承故障类型和程度提供有力支持。
二、PT100轴承故障仿真实验台简介
基于PT100轴承故障仿真实验台的故障分析
PT100实验台通过人为设置轴承的内圈故障、外圈故障、滚动体故障等不同类型的损伤，模拟实际工况下轴承可能出现的故障情况。在运行过程中，利用高精度传感器采集轴承的振动信号，这些信号包含了丰富的故障信息，是后续分析的基础数据来源。
三、基于Matlab的信号处理与分析
1. 时域波形图绘制
- 将采集到的轴承故障仿真信号导入Matlab中，利用其绘图函数绘制出时域波形图。正常轴承的时域波形通常呈现出较为平稳、周期性规律明显的特征，而存在故障的轴承在时域波形上会出现幅值调制、冲击等异常现象。例如，当轴承内圈出现故障时，在时域波形中会周期性地出现较大的冲击脉冲，其间隔与内圈故障特征频率相关。通过观察时域波形的这些特征，可以初步判断轴承是否存在故障以及故障可能发生的部位。
2. 幅度谱图绘制
- 对采集的信号进行快速傅里叶变换（FFT），得到其频谱信息，并绘制幅度谱图。在幅度谱图中，正常轴承的频谱主要集中在低频区域，且各频率成分相对稳定。当出现故障时，会在特定的故障特征频率及其倍频处出现明显的峰值。如外圈故障的特征频率对应的幅值会显著增大，且其倍频成分也会更加突出。通过分析幅度谱图中的这些特征频率及其幅值变化，可以进一步确定轴承故障的类型和严重程度，为后续的维修决策提供依据。
四、故障分析实例
以一组模拟的轴承内圈故障数据为例，在时域波形图中清晰地看到每隔一定时间间隔就会出现一个较大的幅值脉冲，经计算其脉冲间隔与内圈故障特征频率基本一致。在幅度谱图中，内圈故障特征频率及其二倍频、三倍频处都出现了明显的峰值，且幅值随着故障频率倍数的增加而逐渐减小，这与内圈故障的理论频谱特征相符合，从而准确地诊断出该轴承存在内圈故障，并根据幅值大小初步判断故障处于中等程度。
五、结论
通过瓦伦尼安教学设备研发的PT100轴承故障仿真实验台与Matlab信号处理分析相结合的方法，能够有效地从时域波形图和幅度谱图中提取轴承故障特征信息，实现对轴承故障的准确诊断和分析。这种方法对于提高轴承故障检测的准确性和及时性具有重要意义，为保障机械设备的安全稳定运行提供了有力的技术手段，在工业生产和设备维护领域具有广阔的应用前景，有助于降低设备故障率，提高生产效率和经济效益。
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