滾動軸承典型故障的試驗與振動信號分析

蘇睿 鐘月紅 閆喜江 沈貞 王延勝 劉平平 李華志

摘要：針對軸承故障信號進行分析，搭建了滾動軸承故障試驗臺，獲得了內外圈、滾動體典型故障的振動信號，利用維格納維拉分布以及希爾伯特-黃變換兩種方法進行分析，并對比不同故障位置的振動信號特點，為旋轉機械的故障診斷提供理論依據。

關鍵詞：維格納維拉分布；希爾伯特-黃變換；軸承；故障診斷

中圖分類號：TM614

文獻標志碼：A

文章編號：2095-5383（2018）01-0006-05

信號分析是故障診斷技術中尤為重要的部分，它包括時域分析、頻域分析和時頻分析。時域分析主要分為時域特征值分析、概率分布和概率密度分析、相關性分析等；頻域分析包括頻譜分析和功率譜分析；時頻分析主要體現在短時傅里葉變換（STFT，Short-time Fourier Transform）和維格納維拉分布（WVD， Wigner Viller Distribution）等分析方法上。近年來，新的信號分析方法不斷涌現，其中希爾伯特-黃變換（HHT， Hilbert-Huang Transform）方法是一種更具適應性的時頻局部分析方法，它沒有固定的先驗基底，其自適應的特性可以實現從低頻信號中分辨出奇異信號[1-3]。

本文針對軸承故障試驗的振動信號，應用WVD和HHT兩種方法，基于Matlab的信號處理與分析專用函數庫，對振動信號進行處理和分析，分析軸承典型故障的信號特征，為旋轉機械的故障診斷提供理論支撐。

1 軸承故障試驗臺

圖1為軸承故障試驗臺結構。A1，A2，A3，A4安裝傳感器作為振動信號的4個測點，試驗軸承直接安裝在電機輸出軸上，由電機帶動軸承轉動。電機固定在軸支座上。電機額定功率0.09 kW，額定轉速1 350 rad/min（23.5 rad/s）。……