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在旋转机械运行过程中，由于机械振动使机组的紧固部件逐渐松动，降低了支承的抗振能力。另外，对新安装或经过检修的机械设备，由于安装或检修质量不佳，也会出现支承部件的某些部位松动。轴承座松动是常见的此类故障之一。

图2 是图1所示实验台正常运转时的时域波形和频谱，图3是实验台滑动轴承1的轴承座有轻微松动故障信号的时域波形和频谱。由于转轴有较高的刚度且整个转子系统受力向下，对时域信号进行傅里叶变换得到的频谱（图2、图3下图）振动都主要表现在1倍频和2倍频上，故障特征不明显，无法识别故障。将正常状态信号和故障信号都做4尺度小波分解后，得小波分解图4、图5。经信号逐层小波分解后，所包含的采样点数减半，信号所包含的频带也逐层减半。由小波分析理论知，d1、d2、d3、d4a、d4b分别对应第一尺度小波分解、第二尺度小波分解、第三尺度小波分解、第四尺度小波分解粗略部分和第四尺度小波分解细节部分，其频段范围分别为250~500Hz、125~250Hz、62.5~125Hz、31.25~62.5Hz、0~31.25Hz。其中转速1倍频（25Hz）位于d4b频带内，2倍频（50Hz）位于d4a频带内。再对各频段进行信号重构后，得到图6、图7信号重构波形。

图1 旋转机械振动实验台示意图

1-电动机；2-柔性联轴器；3—轴承座；4-传感器；5—转子；6—转轴；7—底座

图2 正常运行时的时域波形和频谱

图3 轴承座有松动故障信号的时域波形及频谱

图4 正常状态信号4层小波分解

图5 轴承座松动故障信号4层小波分解

图6 正常状态信号小波重构波形

图7 轴承座松动故障信号小波重构波形

由于工况条件和环境的影响，现场采集的信号中常含有白噪声，且通常表现为高频信号，而有用信号通常表现为低频信号。在信号处理中需采用强制消噪处理，将小波分解结构中的高频系数全部置0，即把各尺度的高频部分全部漏掉，比较图4、图5的d4a、d4b频带可以粗略看出，轴承座松动故障信号的振动加速度信号进行了重构处理。也就是说，在图6、图 7的重构波形中，随着分解层数的增加，信号所含噪声越来越少，信号越来越接近实际信号。

比较图4、图5的d4a、d4b频带可以粗略看出，轴承座松动故障信号的振动加速度（即纵坐标值）较正常状态信号的振动加速度略大。除此，不能得到更有用、更易识别故障的特征信息。

观察图6、图7的信号小波重构波形，并将各频带重构波形与图2、图3的时域波形对比可以发现，在原始信号幅值大的地方，重构波形幅值也大；原始信号幅值小的地方，重构波形幅值也小。即重构波形较完整地保持了原信号的时域特征，这充分体现了小波分析良好的时频局部化性能——在频域局部化的同时完好地保留信号的时域特征。

对非平稳信号，将其分解到不同的时频窗口，即不同的频带内进行观察，在某一个或几个适当的时频窗口中，非平稳信号就表现出明显的变化特征，将该段信号进行分析得出表现信号特征的信息。

从D3频带开始，轴承座松动信号的振动加速度值增大，到D4a、D4b频带可以看出，正常状态信号的振动加速度小，振动平稳，而故障信号的振动加速度明显增大，因为转速的1、2倍频位于该频带内，这说明该类故障引起的振动主要集中在1、2倍频。这与傅里叶频谱分析的结果相吻合。

同时仔细分析故障信号D4b频带的重构波形，发现波形近似正弦波，这说明振动相对较平稳，该类故障产生的冲击振动不大，在生产现场将不会出现很大的噪声。