目前，對回轉(zhuǎn)機(jī)械的故障診斷有許多方法，而基于振動信號的診斷是普遍采用的方法之一。當(dāng)機(jī)器運行過程中發(fā)生異常時都會引起振動信號的變化，一般來說，機(jī)床故障的60%~70%是通過振動和由振動輻射出的噪聲反映出來的。因此，可根據(jù)對振動信號的分析，在不停機(jī)、不解體的情況下，掌握機(jī)床的故障情況，包括故障的原因、部位以及劣化程度。實際上，由于結(jié)構(gòu)上原因，機(jī)床工作伴隨著振動是正常現(xiàn)象，也就是說，振動本身不能作為故障特征，只有異常振動信號才可能包含某種故障信息。
一般情況下，機(jī)床振動的時域信號總是雜亂無章的，不管是正常狀態(tài)還是故障狀態(tài)，很少有故障信息直接顯現(xiàn)，要獲得故障信息對信號進(jìn)行某種分析處理。這里介紹幾種常用的振動信號分析方法。
(1)狀態(tài)監(jiān)測
設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測通常是指通過測定設(shè)備上測點的振動信號(位移、速度或加速度)來檢查狀態(tài)是否正常，?？烧J(rèn)為超過允許值的大小表示故障的嚴(yán)重程度。當(dāng)它達(dá)到某一給定值(不同的設(shè)備有不同的標(biāo)準(zhǔn))時就應(yīng)停機(jī)檢修，若對設(shè)備進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，便可獲得設(shè)備狀態(tài)變化的趨勢規(guī)律，從而對剩余使用壽命做出估計，并可進(jìn)行預(yù)測預(yù)報。通過狀態(tài)監(jiān)測所獲得的振動信號還可以用于進(jìn)一步的故障分析。
(2)時域分析
直接對振動時域信號的時間歷程進(jìn)行分析是故障診斷和單的方法，特別是當(dāng)信號中含有諧波信號、周期信號或短脈沖信號時。直接觀察時域波形可以看出周期、諧波和脈沖等，利用波形分析可直接識別共振現(xiàn)象和拍頻現(xiàn)象。例如當(dāng)傳動系統(tǒng)中有齒輪斷齒時，斷齒齒輪每轉(zhuǎn)一周就會出現(xiàn)一次沖擊，時域上表現(xiàn)為幅值很大的沖擊型振動。
(3)頻譜分析
機(jī)床振動信號大都是有多種激勵信號合成的復(fù)雜信號，按照傅里葉分析原理，這種復(fù)雜信號可以分解為一系列諧波分量(頻率成分)，對于線性系統(tǒng)，各諧波分量代表著相應(yīng)頻率激勵力，對應(yīng)著系統(tǒng)的某些特征頻率。因此對振動信號進(jìn)行傅里葉變換可以分析、計算出振動能量在頻率軸上的分布，通過對振動能量集中的頻率分析可以判斷故障的起因。
(4)倒譜分析
倒譜分析也稱二次譜分析，數(shù)學(xué)上倒譜為功率譜對數(shù)值的傅里葉逆變換。倒譜是檢測復(fù)雜譜圖中周期分量的有力工具，尤其在機(jī)床傳動系統(tǒng)的故障診斷中具有的優(yōu)越性。由于機(jī)床傳動系統(tǒng)中齒輪軸承較多，振動信號中調(diào)制現(xiàn)象比較普遍，譜圖中譜線密集，肉眼難以識別其周期性，利用倒譜可以將原來譜圖上成族的變頻帶譜線化為單根譜線，便于系統(tǒng)特征頻率的識別。