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機械故障診斷及典型案例解析(簡體書)
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機械故障診斷及典型案例解析(簡體書)

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商品簡介
名人/編輯推薦
目次
書摘/試閱

商品簡介

本書在講解機械故障診斷基本知識的基礎上,著重介紹了典型零部件的故障監測和診斷方法,并列舉了大量相關診斷實例,供讀者理論與實踐相結合,迅速掌握機械故障診斷方法。主要內容包括:機械故障診斷的振動力學基礎、故障診斷信號的幅域與時域分析、故障診斷信號的頻域分析方法、故障診斷信號處理的特殊方法、滾動軸承故障診斷與實例解析、齒輪的故障診斷及實例解析、旋轉機械的故障診斷及實例解析、滑動軸承的故障診斷與實例解析。
本書可為從事機電設備運行、維護、設備點檢和運行狀態監測以及故障診斷與事故分析等方面工作的工程技術人員提供幫助,也可供高等院校機械專業師生學習參考。

名人/編輯推薦

1、圖文并茂介紹了典型零部件的故障特征及診斷方法,有一定的通用性,有助于各行業讀者或初學者理解與掌握。
2、信號處理部分附有必要的MATLAB計算程序,充分利用MATLAB提供的函數或工具包,使復雜的信號處理過程簡易化。
3、診斷實例豐富,便于讀者理論與實踐相結合。

機械故障診斷是一種了解和掌握機器在運行過程中的狀態,確定其整體或局部正常或異常,早期發現故障及其原因,并能預報故障發展趨勢的技術。診斷技術發展幾十年來,產生了巨大的經濟效益,成為各國研究的熱點。我國機械故障診斷起步較晚,但經過幾年的發展,也取得了不小的成績。全國許多行業都很重視在關鍵設備上裝備故障診斷系統,特別是智能化的故障診斷專家系統,比如電力系統、石化系統、冶金系統以及高科技產業中的核動力電站、航空部門和載人航天工程等。
本書以機械振動分析為主線,主要介紹了機械故障診斷的基本原理、方法和應用。在講解機械振動、信號基本時頻域分析及特殊信號處理技術的基礎上,著重介紹了滾動軸承、齒輪、旋轉機械、滑動軸承等典型零部件的故障監測和診斷方法,并介紹了大量相關診斷實例。本書還從實用角度對現代診斷方法,如小波分析和EMD方法等進行了簡單介紹,并列舉了相關應用實例。
為了適應現代機械故障診斷技術的發展與需要,本書具有以下特點。
① 以機械振動分析為基礎,在深入研究機械設備的振動故障機理的基礎上,介紹了典型零部件的故障特征及診斷方法,有一定的通用性,有助于各行業讀者或初學者理解與掌握。
② 信號處理部分附有必要的MATLAB計算程序,充分利用MATLAB提供的函數或工具包,使復雜的信號處理過程簡易化,解決一般讀者信號處理入門困難的問題。
③ 診斷實例豐富,很多診斷方法及過程融入到診斷實例中,便于讀者對診斷方法的理解和掌握。
本書主要針對從事機電設備運行、維護、設備點檢和運行狀態監測以及故障診斷與事故分析等方面工作的人員編寫而成,可供從事機械設備故障診斷工作的工程技術人員參考,也可作為高等院校機械類專業本科生、研究生教材使用。
本書由時獻江、王桂榮、司俊山編著。其中,時獻江編寫第1章、第4章、第5章和第8章,王桂榮編寫第3章、第6章、第7章和第9章,司俊山編寫第2章,時獻江負責全書的統稿工作。
由于編著者水平所限,書中不足之處在所難免, 敬請讀者批評指正。

編著者

目次

第1章緒論
1.1機械故障診斷技術的定義
1.2機械設備故障診斷的研究內容
1.3機械設備故障診斷方法的分類
1.4機械設備故障診斷技術的發展趨勢
第2章機械故障診斷的振動力學基礎
2.1機械振動的概念及分類
2.1.1機械振動的基本概念
2.1.2機械振動的分類
2.1.3機械振動的描述
2.2機械系統振動的動力學基礎
2.2.1無阻尼自由振動
2.2.2有阻尼自由振動
2.2.3簡諧受迫振動
2.2.4單自由度系統振動理論的應用
2.3機械振動測量與分析診斷系統簡介
2.4機械振動故障信號測取傳感器
2.4.1電渦流式位移傳感器
2.4.2速度傳感器
2.4.3加速度傳感器
2.5傳感器的選擇與安裝
2.5.1傳感器的選擇原則
2.5.2傳感器的安裝方式
第3章機械故障信號的幅域與時域分析
3.1隨機信號的概率密度函數
3.2信號幅域分析
3.2.1隨機信號的統計參數
3.2.2有量綱幅域參數
3.2.3無量綱幅域參數
3.3信號的相關分析
3.3.1自相關函數
3.3.2互相關函數
3.3.3相關函數的應用
第4章故障診斷信號的頻域分析方法
4.1傅里葉級數和傅里葉積分
4.1.1傅里葉級數
4.1.2傅里葉積分
4.2傅里葉變換的基本性質
4.3典型信號的傅里葉變換
4.3.1單位脈沖信號(δ函數)
4.3.2周期單位脈沖函數(梳狀δ函數)
4.4信號的采樣
4.4.1連續信號的采樣
4.4.2采樣定理
4.4.3采樣點數與頻率分辨率
4.5離散傅里葉變換(DFT)
4.5.1DFT的理論公式
4.5.2DFT計算過程的圖解說明
4.6快速傅里葉變換FFT
4.6.1直接DFT計算的缺點
4.6.2快速傅里葉變換FFT的原理及應用
4.7提高頻譜分析精度的方法
4.7.1整周期采樣方法
4.7.2窗函數法
4.8傅里葉頻譜信息的表示方法
4.8.1確定信號的傅里葉譜分析
4.8.2隨機信號的功率譜分析
4.9機械故障信息的其他表示方法
4.9.1振動趨勢圖
4.9.2三維瀑布圖
4.9.3級聯譜圖
4.9.4波德圖
4.9.5極坐標圖
4.9.6相位及相位差圖
4.9.7軸心軌跡
4.9.8軸心位置分析
4.9.9全息譜
第5章故障診斷信號處理的特殊方法
5.1時域平均方法
5.2倒譜技術
5.2.1倒譜的定義
5.2.2倒譜分析法應用
5.2.3倒譜分析法MATLAB實現
5.3調制與解調分析方法
5.3.1幅值調制與頻率調制
5.3.2幅值解調分析
5.4細化頻譜方法
5.4.1復調制移頻ZFFT法基本原理
5.4.2實調制移頻ZFFT法基本原理
5.4.3實調制移頻ZFFT法計算流程
5.5細化包絡解調方法
5.6小波變換
5.6.1小波變換的基本原理
5.6.2小波變換時頻圖
5.6.3小波變換的計算
5.6.4小波變換在故障診斷中的應用
5.7經驗模態分解方法
5.7.1EMD方法的基本原理
5.7.2Hilbert譜與Hilbert邊際譜
5.7.3EMD分析的MATLAB程序
5.7.4基于EMD的Hilbert變換解調分析及應用
第6章滾動軸承的故障診斷與實例解析
6.1滾動軸承失效的形式和振動信號特征
6.2滾動軸承振動信號的特征頻率分析
6.2.1滾動軸承運動產生的特征頻率
6.2.2軸承剛度變化引起的振動
6.2.3滾動軸承元件的固有頻率
6.3滾動軸承的典型故障特征
6.3.1疲勞剝落損傷
6.3.2均勻磨損的軸承振動信號
6.3.3與滾動軸承安裝有關的振動
6.4滾動軸承的振動監測診斷方法
6.4.1振幅監測法
6.4.2沖擊脈沖法
6.4.3共振解調法
6.4.4頻譜分析法
6.5滾動軸承的故障診斷實例分析
6.5.1用沖擊脈沖法診斷滾動軸承故障
6.5.2沖擊脈沖法在離心泵電機軸承故障診斷中的應用
6.5.3膠乳分離機滾動軸承故障的共振解調法分析與應用
6.5.4倒頻譜分析在鞍鋼線材廠設備滾動軸承故障診斷中的應用實例
6.5.5時域指標在滾動軸承故障診斷中的應用
6.5.6小波變換在滾動軸承故障分析中的應用
第7章齒輪的故障診斷及實例解析
7.1齒輪的失效形式和原因
7.1.1齒輪的常見故障
7.1.2齒輪故障的原因
7.2齒輪副運動特點及振動機理
7.3齒輪故障的頻譜特征信息
7.4齒輪故障的監測與診斷方法
7.4.1時域平均法
7.4.2故障齒輪的時域波形特征和頻域波形特征
7.4.3邊頻帶分析
7.4.4倒頻譜分析
7.4.5Hilbert解調法
7.5齒輪故障診斷實例分析
7.5.1邊頻帶分析在齒輪故障診斷中的應用
7.5.2大慶煉化增壓鼓風機增速箱振動故障的頻譜分析
7.5.3某海上采油平臺的原油外輸泵齒輪增速箱故障診斷
7.5.4基于細化譜分析的車床齒輪故障診斷
7.5.5基于Hilbert解調技術的重載汽車齒輪箱故障診斷
7.5.6基于EMD的空分機齒輪箱故障診斷
第8章旋轉機械的故障診斷及實例解析
8.1旋轉機械及其故障分類
8.1.1旋轉機械的分類
8.1.2旋轉機械的主要故障類型
8.2旋轉機械的典型故障的振動機理解析
8.2.1轉子不平衡故障的振動機理分析
8.2.2轉子不對中故障振動機理分析
8.3旋轉機械的典型故障特征
8.3.1轉子不平衡時的故障特征
8.3.2轉子不對中時的故障特征
8.3.3轉子基礎松動的故障特征
8.3.4轉子碰摩故障振動特征
8.3.5基礎共振時的振動特征
8.3.6旋轉機械振動特征總結
8.4不平衡故障診斷實例解析
8.4.1通風電動機組不平衡故障分析研究
8.4.2某鋼廠轉爐煤氣引風機設備狀態檢測
8.4.3催化軸流風機葉片斷裂不平衡故障的診斷
8.4.4基于EMD的轉子不平衡振動分析
8.5不對中故障診斷實例分析
8.5.1離心風機不對中的故障分析
8.5.2大型機組不對中的故障診斷
8.5.3汽油加氫泵不對中的故障診斷
8.5.4汽輪發電機組基礎下沉引起的不對中故障分析
8.5.5基于小波的汽輪發電機組振動故障診斷方法研究
8.5.6基于小波消噪的汽輪發電機組不對中故障檢測
8.5.7基于EMD的模擬不對中振動信號時頻譜分析
8.6轉子的其他故障診斷實例分析
8.6.1引風機地腳螺栓松動故障及其診斷
8.6.2某化工廠一催裝置中鍋給水泵不平衡故障診斷
8.6.3基于EMD的煙氣輪機動靜摩擦故障診斷
第9章滑動軸承的故障診斷及實例解析
9.1滑動軸承工作原理
9.2滑動軸承常見故障的原因和防治措施
9.3滑動軸承的故障診斷及其對策
9.3.1油膜失穩故障的機理
9.3.2油膜振蕩特征及診斷
9.3.3油膜振蕩的防治措施
9.4滑動軸承故障診斷實例
9.4.1透平鼓風機油膜渦動的故障診斷
9.4.2離心壓縮機油膜渦動故障原因分析及治理
9.4.3超超臨界1000MW機組油膜渦動故障分析和處理
9.4.4牡二電廠200MW機組油膜振蕩故障診斷及處理
9.4.5離心壓縮機油膜振蕩的診斷
9.4.6基于EMD和HT的旋轉機械油膜渦動信號分析
參考文獻

書摘/試閱



2.5傳感器的選擇與安裝
在機械設備故障與診斷技術中,除了分析與判斷故障的類型、性質和嚴重性外,還必須研究機器的響應、被測參量的響應、傳感器特性及其對應頻率范圍。對于振動診斷,機械設備的結構、測量的目的和頻率范圍將決定傳感器的類型,機械設備的結構及其動力特性將決定傳感器的配置點,而機械設備的尺寸、臨界狀態、運行經歷和預先估計故障的類型和內容,將確定安裝多少個傳感器。
2.5.1傳感器的選擇原則
確定測量參數很大程度取決于機器設備本身。例如像汽輪機、旋轉壓縮機等柔性轉子,轉子產生的力大部分消耗在轉軸和軸承之間的相對運動上,用非接觸式傳感器測量軸與軸承之間的相對位移是最好的測量方式。相反,對于像電動機等剛性轉子,轉子產生的力大部分消耗在結構運動上,則最好采用速度傳感器或加速度傳感器測量殼體振動。
當旋轉部件處于不易接觸到的設備內部時,一般只能采用速度或加速度傳感器,需要時可采用積分方式得到位移信號。
機械設備狀態的響應是在選擇傳感器過程中需要考慮的另一方面,即被測參量在機械設備狀態變化時應能顯示或響應的最大變化量。
機械設備的頻率范圍是在選擇傳感器過程中需要考慮的第三方面。如果頻率范圍包括例如齒輪嚙合那樣的高頻成分,最好選擇加速度傳感器測量。如果測量僅限于運轉頻率,則視具體情況選擇位移或速度傳感器測量。
振動傳感器的工作頻率,應涵蓋被測量的最高頻率或最高有效頻率。一般情況下,非接觸式位移傳感器的限用上限頻率約為2kHz,速度傳感器受結構限制其頻率范圍為10~1500Hz,而加速度傳感器是所有振動傳感器中頻率范圍最寬的,它能測量振動頻率從低于0.1Hz到超過20kHz。因此,應根據具體工況,合理選擇振動參量和傳感器,以滿足測量要求。
下列情況常用位移傳感器。
①柔性轉子。
②位移幅值參數特別重要時。
③低頻振動,此時速度、加速度數值太小不便于采用速度或加速度計測量。
下列情況可采用速度傳感器。
①振動頻率低時。
②移動方式檢測時,速度傳感器的使用方法多為手持式接觸測量,而非固定方式。
③采用振動烈度評價機械故障程度時。
下列情況可采用加速度傳感器。
①滾動軸承或齒輪振動檢測,或分析高頻域的葉片故障時。
②高頻振動,如果所測量的振動頻率高于1kHz,就需采用加速度計。
③測量空間受限制,不允許傳感器體積大、重要的、大的場合,采用壓電加速度為佳。
④傳感器壽命要求長時。

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