滚动轴承模拟故障信号生成及时频谱分析

这次进行滚动轴承模拟故障信号的时频谱分析，由于轴承动力学的复杂性，目前只给出感性认识，详细的原理、各参数的设置值及代码后面几篇文章会详细说明。首先模拟滚动轴承内圈故障振动信号，大体上给出一些参数

fs     %采样频率
vc    % 名义运行转速（RPM）
vs;=  % 转速波动幅值（RPM）
ff     % 转速波动频率（Hz）
v     % 转速曲线
t     % 时间
phs_var   %相位随机波动的方差（度）
phs_tor   %相位偏差，先按照白噪声生成相位偏差
b        %窄带相位偏差
phs      %生成最终相位
m1 = 0.003;                % 质量 Kg
c1 = 8;                    % 阻尼 N/(m/s)
k1                       % 刚度 N/m
d        %滚动体直径（mm）
D        %滚道节径（mm）
fai       %接触角（度）
nb       %滚动体的个数

计算归一化故障特征频率

BPFO1            % 滚珠外圈通过频率
BPFI1            % 滚珠内圈通过频率
BSF1             % 滚珠转动频率

计算故障特征频率

BPFO             % 滚珠外圈通过频率
BPFI             % 滚珠内圈通过频率
BSF             % 滚珠自转频率

看一下纯净的轴承内圈故障振动信号时域波形

相应的频谱如下，红色虚线代表故障特征频率及相应的倍频

包络谱如下

看一下相应的CWT时频谱，很明显能看出冲击性

看一下加噪信号的时域波形

加噪信号的频谱、包络谱及CWT时频谱如下

下面在内圈故障基础上加入随机冲击，随机冲击的系统参数如下

m2                % 质量 Kg
c2                    % 阻尼 N/(m/s)
k2                    % 刚度 N/m

相应的时域波形、频谱、包络谱和CWT时频谱分别如下：

最后看一下轴承和齿轮的复合故障信号，并给其加入噪声，相应的参数如下

K   % 齿轮齿数
carrier   %以啮合频率和谐波为载波
f0        %故障轮的特征频率为转频(Hz)
fm       %故障轮的啮合频率
T         %故障轮参与啮合的时间
tt          %方波函数占空比

加噪信号的时域波形、频谱、包络谱和CWT时频谱分别如下：

看一下轴承-齿轮复合故障纯净信号的CWT时频谱

详细的代码见

https://mianbaoduo.com/o/bread/YpyZmJxq

或

https://m.tb.cn/h.fDXr5kO?tk=SKAI2KiI1JF

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