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，是后續分析的基礎數據來源。

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，利用其繪圖函數繪制出時域波形圖。正常軸承的時域波形通常呈現出較為平穩、周期性規律明顯的特征，而存在故障的軸承在時域波形上會出現幅值調制、沖擊等異常現象。例如，當軸承內圈出現故障時，在時域波形中會周期性地出現較大的沖擊脈沖，其間隔與內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域，且各頻率成分相對穩定。當出現故障時，會在特定的故障特征頻率及其倍頻處出現明顯的峰值。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，為后續的維修決策提供依據。

四、故障分析實例

以一組模擬的軸承內圈故障數據為例，在時域波形圖中清晰地看到每隔一定時間間隔就會出現一個較大的幅值脈沖，經計算其脈沖間隔與內圈故障特征頻率基本一致。在幅度譜圖中，內圈故障特征頻率及其二倍頻、三倍頻處都出現了明顯的峰值，且幅值隨著故障頻率倍數的增加而逐漸減小，這與內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圈故障，并根據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定運行提供了有力的技術手段，在工業生產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，提高生產效率和經濟效益。