內容簡介
《機械故障診斷及典型案例解析》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。
《機械故障診斷及典型案例解析》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，並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。
編輯推薦
1、圖文並茂介紹了典型零部件的故障特徵及診斷方法，有一定的通用性，有助於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計算程式，充分利用MATLAB提供的函式或工具包，使複雜的信號處理過程簡易化。
3、診斷實例豐富，便於讀者理論與實踐相結合。
目錄
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套用
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感測器
2.4.1電渦流式位移感測器
2.4.2速度感測器
2.4.3加速度感測器
2.5感測器的選擇與安裝
2.5.1感測器的選擇原則
2.5.2感測器的安裝方式
第3章機械故障信號的幅域與時域分析
3.1隨機信號的機率密度函式
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自相關函式
3.3.2互相關函式
3.3.3相關函式的套用
第4章故障診斷信號的頻域分析方法
4.1傅立葉級數和傅立葉積分
4.1.1傅立葉級數
4.1.2傅立葉積分
4.2傅立葉變換的基本性質
4.3典型信號的傅立葉變換
4.3.1單位脈衝信號（δ函式）
4.3.2周期單位脈衝函式（梳狀δ函式）
4.4信號的採樣
4.4.1連續信號的採樣
4.4.2採樣定理
4.4.3採樣點數與頻率解析度
4.5離散傅立葉變換（DFT）
4.5.1DFT的理論公式
4.5.2DFT計算過程的圖解說明
4.6快速傅立葉變換FFT
4.6.1直接DFT計算的缺點
4.6.2快速傅立葉變換FFT的原理及套用
4.7提高頻譜分析精度的方法
4.7.1整周期採樣方法
4.7.2窗函式法
4.8傅立葉頻譜信息的表示方法
4.8.1確定信號的傅立葉譜分析
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倒譜分析法套用
5.2.3倒譜分析法MATLAB實現
5.3調製與解調分析方法
5.3.1幅值調製與頻率調製
5.3.2幅值解調分析
5.4細化頻譜方法
5.4.1復調製移頻ZFFT法基本原理
5.4.2實調製移頻ZFFT法基本原理
5.4.3實調製移頻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套用
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程式
5.7.4基於EMD的Hilbert變換解調分析及套用
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徵
6.2滾動軸承振動信號的特徵頻率分析
6.2.1滾動軸承運動產生的特徵頻率
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徵
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衝擊脈衝法
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用衝擊脈衝法診斷滾動軸承故障
6.5.2衝擊脈衝法在離心泵電機軸承故障診斷中的套用
6.5.3膠乳分離機滾動軸承故障的共振解調法分析與套用
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套用實例
6.5.5時域指標在滾動軸承故障診斷中的套用
6.5.6小波變換在滾動軸承故障分析中的套用
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齒輪故障的頻譜特徵信息
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徵和頻域波形特徵
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套用
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某海上採油平台的原油外輸泵齒輪增速箱故障診斷
7.5.4基於細化譜分析的車床齒輪故障診斷
7.5.5基於Hilbert解調技術的重載汽車齒輪箱故障診斷
7.5.6基於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徵
8.3.1轉子不平衡時的故障特徵
8.3.2轉子不對中時的故障特徵
8.3.3轉子基礎鬆動的故障特徵
8.3.4轉子碰摩故障振動特徵
8.3.5基礎共振時的振動特徵
8.3.6旋轉機械振動特徵總結
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基於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基於小波的汽輪發電機組振動故障診斷方法研究
8.5.6基於小波消噪的汽輪發電機組不對中故障檢測
8.5.7基於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引風機地腳螺栓鬆動故障及其診斷
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基於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油膜振盪特徵及診斷
9.3.3油膜振盪的防治措施
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機組油膜振盪故障診斷及處理
9.4.5離心壓縮機油膜振盪的診斷
9.4.6基於EMD和HT的旋轉機械油膜渦動信號分析
參考文獻
序言
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，並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，特別是智慧型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、方法和套用。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，並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，並列舉了相關套用實例。
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徵及診斷方法，有一定的通用性，有助於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計算程式，充分利用MATLAB提供的函式或工具包，使複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，便於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。
由於編著者水平所限，書中不足之處在所難免， 敬請讀者批評指正。
編著者
