Page 85 - 《振动工程学报》2026年第5期

轴承故障
健康轴承
−2
·
幅值
不同载荷情况 轴承故障
第 5 期 外圈故障下第 阶模态振幅 1289
陈 阳，等：融合多模态转子振动特性的电机轴承故障定位与诊断方法

0.10 高斯白噪声，信噪比（signal-to-noise ratio，SNR）为 10~
轴承故障的
0.08 30 dB，展示了不同程度测量噪声下，B2 轴承故障的情
幅值 / (m·s −2 ) 0.06 况，验证了所提方法的鲁棒性。
阶模态振幅仍远远高出
转子第
B1
4

0.04
0.02 4 结 论
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415 本文以电机轴承为研究对象，建立了转子-轴承系
不同载荷情况
(b) 内圈故障下第4阶模态振幅 统耦合动力学模型，研究了轴承故障激励下转子多模态
(b) The 4th order modal amplitude under inner race fault
振动响应变化规律，提出一种基于多模态转子振动特性
图 20 故障程度为 0.5 mm 时的第 4 阶模态振幅 和无线转子感知（ORS）技术的轴承故障定位与诊断方
Fig. 20 The 4th order modal amplitude under 0.5 mm fault 法。主要结论如下：
severity （1）转子-轴承系统特定阶次的振型呈现显著的
非对称特征。在 故障轴承的激励作用下，转子
B2 DE
健康轴承 B1轴承故障 B2轴承故障
0.020 的第 4 阶模态振动响应幅值明显高于 B1 故障轴承，这
一特性可作为区分不同位置轴承故障激励的重要依据。
0.015 （2）轴承故障脉冲激励与转子系统固有模态的耦合
幅值 / (m·s −2 ) 0.010 效应，显著增强了故障特征分量在模态频率附近的振动

阶模态振
能量。在同样的故障程度下，转子系统的第
4
0.005
动响应能量可以作为故障轴承定位的重要特征指标。
（3）ORS 传感器通过直接采集转子振动，有效避免
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415 了传统壳体振动测量中的信号传递路径干扰和模态耦
不同载荷情况
(a) 外圈故障下第4阶模态振幅 合问题，实现了转子系统模态响应信息的准确提取。通
(a) The 4th order modal amplitude under outer race fault 过对振动信号的故障特征频率与模态振动能量的联合分
0.04 析，实现了轴承故障类型以及故障轴承定位的全面诊断。

幅值 / (m·s −2 ) 0.03 参考文献：

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(b) The 4th order modal amplitude under inner race fault
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健康轴承 Proceedings of 2009 IEEE Power Electronics and Machines in
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B2轴承故障
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信噪比SNR / dB
YAN Xiaoan， JIA Minping. Morphological demodulation

图 22 不同信噪比下的第 4 阶模态振幅 method based on improved singular spectrum decomposition
Fig. 22 The 4th order modal amplitude under different SNR and its application in rolling bearing fault diagnosis[J]. Journal