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图3 现场测试图
3.5.2 测试方法 `
由于电主轴的振动主要发生在轴的前后端轴承支撑区域，考虑到传感器支架安装的可行性，在前轴承伸出端附近区域沿垂直、水平、45°方向各布置一个测点。由于缺少设备和仪器，此次实验电主轴并未接刀具和刀柄等部件。电主轴在工作状态下，先通过位移传感器采集径向方向上的振动信号，再经过电荷放大器和LMS信号采集分析仪进行信号的传输和转换，最终传送到PC机上由LMS专业分析软件进行分析处理。测量电主轴在4 500 r/min、6 000 r/min、7 500 r/min、9 000 r/min、10 500 r/min、12 000 r/min、13 500 r/min和15 000 r/min八种不同转速下工作时振动的时域信号、频域信号以及自功率谱等。
对实验电主轴转子稳态运行时，转子伸出端的某一截面上进行采样，所得如图
（4）为fs=4096HZ，分析频率fh=fs/2=2048HZ。
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(a) 6000 r/min的时域信号 (b) 12000 r/min的时域信号
(c) 13500 r/min的时域信号 (d) 15000 r/min的时域信号
图4
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用谐波小波包对信号进行分解，在MATLAB小波工具箱中，对振动时域信号运用基本小波db2进行五层分解，操作结果如图(5)所示。
图5、高速电主轴15000r/min运行时振动信号谐波小波五层分解结果图
取第5层的第4频段(即193HZ~256HZ范围内)，作出其局部频谱如图(6)所示。
图6、主轴振动信号在第5层(j=5)谐波小波分解第4频段(s=3)的局部频谱图
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从上述分析可以看出第四频段内仅包含主轴转子的基频谱峰，其它谱峰已被截去，它也使噪声谱基本消除干净，此例也充分展示了谐波小波分析的超窄带高分辨率检波的特性；而二进小波包分析仍存在干扰和泄漏，且谐波小波包仅需要分解和FFT即可，分析方法相对简单得多。根据实验装置的布置，对垂直和水平方向的振动信号同时采样，也进行同样层和同频段的谐波小波包分解，从而得到主轴转子水平方向上的时域信号。由此做出提纯后的轴心轨迹如图7所示：
图7、谐波小波包提纯后主轴转子轴心轨迹图
从上图可以看出：提纯后的轴心轨迹呈现明显的外“8”字形，据此可以判断出高速电主轴转子存在不对中故障。用谐波小波包变换对实际的高速主轴转子振动信号进行分析, 在得到细化频谱的同时, 直接实现了常规方法难以实现的转子基频信号的轴心轨迹提取, 得到了更加精确的结果, 为转子故障诊断提供了依据。
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3.6 本章小结
在本章中，先主要介绍频谱分析的方法。后面通过这些方法之中的谐波小波方法，处理了经过试验得到的高速电主轴各种转动数据。通过处理以及分析数据测试到了高速电主轴轴心轨迹图。
4 高速电主轴轴心轨迹的分析
4.1电主轴常见故障及其频谱特征
对于电主轴，转子是最重要的部分。电主轴的结构和部件的设计和加工，安装和调试，维护，修理和其他原因，运行操作失误，都会使电主轴将导致在操作过程中的振动，振动可分为径向振动，轴向振动和扭转振动的三成类别，这是过大的径向振动，往往造成机器损坏，主要原因为主要参数的状态监测和故障诊断的主要依据。
电主轴的故障是功能失效，动态性能退化 ，不符合技术要求。的电主轴的故障重要的特点是有异常的振动和噪音，从振动信号的频谱可能反映了电主轴故障，其频谱特性和电主轴故障条件下振动机制的理解和掌握，对电主轴的运行状态监测具有重要的理论意义和实际工程应用。
4.1.1不对中
不对中指相互耦合的轴中心线不重合。如果两轴中心线平行但不重合，称为平行错位（或偏移）不对中。如果两轴中心线不平行和相交于一个点，这不对中
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