機械故障診斷及典型案例解析（第2版）

第1章緒論001
1.1機械故障診斷技術(shù)的定義 / 001
1.2機械設(shè)備故障診斷的研究內(nèi)容 / 002
1.3機械設(shè)備故障診斷方法的分類 / 003
1.4機械設(shè)備故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢 / 005

第2章機械故障診斷的振動力學基礎(chǔ)006
2.1機械振動的概念及分類 / 006
2.1.1機械振動的基本概念 / 006
2.1.2機械振動的分類 / 006
2.1.3機械振動的描述 / 007
2.2機械系統(tǒng)振動的動力學基礎(chǔ) / 011
2.2.1無阻尼自由振動 / 011
2.2.2有阻尼自由衰減振動 / 012
2.2.3簡諧受迫振動 / 013
2.2.4單自由度系統(tǒng)振動理論的應用 / 016
2.3機械振動測量與分析診斷系統(tǒng)簡介 / 017
2.4機械振動故障信號測取傳感器 / 018
2.4.1電渦流位移傳感器 / 018
2.4.2速度傳感器 / 019
2.4.3加速度傳感器 / 020
2.5振動傳感器的選擇與安裝 / 022
2.5.1傳感器的選擇原則 / 022
2.5.2傳感器的安裝方式 / 022

第3章機械故障信號的幅域與時域分析 025
3.1隨機信號的幅值概率密度函數(shù) / 025
3.2信號幅域分析 / 027
3.2.1有量綱幅域參數(shù) / 027
3.2.2無量綱幅域參數(shù) / 028
3.3信號的相關(guān)分析 / 031
3.3.1自相關(guān)函數(shù) / 031
3.3.2互相關(guān)函數(shù) / 034
3.3.3相關(guān)分析的應用 / 035

第4章 故障診斷信號的頻域分析方法038
4.1傅里葉級數(shù)和傅里葉積分 / 038
4.1.1傅里葉級數(shù) / 038
4.1.2傅里葉積分 / 040
4.2傅里葉變換的基本性質(zhì) / 042
4.3典型信號的傅里葉變換 / 044
4.3.1單位脈沖信號（δ函數(shù)） / 044
4.3.2周期單位脈沖函數(shù)（梳狀δ函數(shù)） / 047
4.4信號的采樣 / 048
4.4.1連續(xù)信號的采樣 / 048
4.4.2采樣定理 / 049
4.4.3采樣點數(shù)與頻率分辨率 / 051
4.5離散傅里葉變換（DFT） / 051
4.5.1DFT的理論公式 / 052
4.5.2DFT計算過程的圖解說明 / 052
4.6快速傅里葉變換（FFT） / 054
4.6.1直接DFT計算的缺點 / 054
4.6.2快速傅里葉變換（FFT）的方法 / 055
4.7提高頻譜分析精度的方法 / 058
4.7.1整周期采樣方法 / 058
4.7.2窗函數(shù)法 / 059
4.8傅里葉頻譜信息的表示方法 / 061
4.8.1確定性信號的傅里葉譜 / 061
4.8.2隨機信號的功率譜 / 062
4.9機械故障信息的其他表示方法 / 065

第5章故障診斷信號處理的特殊方法069
5.1時域平均方法 / 069
5.2倒譜技術(shù) / 071
5.2.1倒譜的分類 / 072
5.2.2倒譜分析法應用 / 072
5.2.3倒譜分析法的MATLAB實現(xiàn) / 074
5.3調(diào)制與解調(diào)分析方法 / 074
5.3.1幅值調(diào)制與頻率調(diào)制 / 074
5.3.2幅值及頻率解調(diào)分析 / 076
5.4細化頻譜分析方法 / 078
5.4.1復調(diào)制移頻ZFFT算法基本原理 / 078
5.4.2實調(diào)制移頻ZFFT算法基本原理 / 079
5.4.3實調(diào)制移頻ZFFT算法計算流程 / 080
5.5細化包絡解調(diào)方法 / 081
5.6小波變換 / 081
5.6.1小波變換的基本原理 / 082
5.6.2小波變換時頻圖 / 083
5.6.3小波變換的MATLAB計算程序 / 084
5.6.4小波變換在故障診斷中的應用 / 085
5.7經(jīng)驗模態(tài)分解方法 / 086
5.7.1EMD方法的基本原理 / 086
5.7.2Hilbert譜與Hilbert邊際譜 / 088
5.7.3EMD分析的MATLAB程序 / 090

第6章滾動軸承的故障診斷與實例分析092
6.1滾動軸承失效形式和振動信號特征 / 092
6.2滾動軸承振動信號的特征頻率分析 / 094
6.2.1滾動軸承運動產(chǎn)生的特征頻率 / 094
6.2.2滾動軸承剛度變化引起的振動 / 095
6.2.3滾動軸承元件的固有頻率 / 095
6.3滾動軸承的典型故障特征 / 096
6.3.1疲勞剝落損傷 / 096
6.3.2均勻磨損的軸承振動信號 / 101
6.3.3與滾動軸承安裝有關(guān)的振動 / 101
6.4滾動軸承的振動監(jiān)測與診斷方法 / 101
6.4.1幅域特征參數(shù)診斷法 / 101
6.4.2沖擊脈沖法 / 103
6.4.3低頻信號分析法 / 105
6.4.4共振解調(diào)法（包絡解調(diào)法） / 105
6.4.5加速度包絡譜和沖擊脈沖譜分析法 / 106
6.4.6倒譜分析法 / 107
6.4.7PeakVue峰值分析法 / 108
6.5滾動軸承的故障診斷實例分析 / 110
6.5.1沖擊脈沖法在滾動軸承故障診斷中的應用 / 110
6.5.2沖擊脈沖頻譜分析法在離心泵電機軸承故障診斷中的應用 / 111
6.5.3膠乳分離機滾動軸承故障的共振解調(diào)法分析與應用 / 112
6.5.4倒譜分析在鞍鋼線材廠設(shè)備滾動軸承故障診斷中的應用 / 113
6.5.5時域指標在滾動軸承故障診斷中的應用 / 114
6.5.6PeakVue技術(shù)在電機軸承故障診斷中的應用 / 115
6.5.7小波變換在滾動軸承故障分析中的應用 / 116

第7章齒輪的故障診斷及實例解析118
7.1齒輪的失效形式及產(chǎn)生原因 / 118
7.1.1齒輪的常見故障 / 118
7.1.2齒輪故障的產(chǎn)生原因 / 119
7.2齒輪副運動特點及振動機理分析 / 120
7.3齒輪故障的時域和頻譜特征信息 / 122
7.4齒輪故障的監(jiān)測與診斷方法 / 128
7.4.1時域平均法 / 129
7.4.2邊帶及細化頻譜分析法 / 129
7.4.3倒譜分析法 / 130
7.4.4Hilbert解調(diào)法 / 130
7.5齒輪故障診斷實例解析 / 133
7.5.1邊帶分析在齒輪故障診斷中的應用 / 133
7.5.2大慶煉化增壓鼓風機增速箱振動故障的頻譜分析 / 133
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 / 135
7.5.4基于Hilbert解調(diào)技術(shù)的重載汽車齒輪箱故障診斷 / 136
7.5.5小波降噪與倒譜相結(jié)合的齒輪箱故障診斷方法 / 137
7.5.6基于振動信號Hilbert邊際譜的齒輪斷齒故障診斷 / 138
7.5.7基于EMD的空分機齒輪箱故障診斷 / 139

第8章旋轉(zhuǎn)機械的故障診斷及實例解析141
8.1旋轉(zhuǎn)機械及其故障分類 / 141
8.1.1旋轉(zhuǎn)機械的分類 / 141
8.1.2旋轉(zhuǎn)機械的主要故障類型 / 141
8.2旋轉(zhuǎn)機械典型故障的振動機理解析 / 143
8.2.1轉(zhuǎn)子不平衡故障的振動機理分析 / 143
8.2.2轉(zhuǎn)子不對中故障振動機理分析 / 145
8.3旋轉(zhuǎn)機械的典型故障特征 / 148
8.3.1轉(zhuǎn)子不平衡時的故障特征 / 148
8.3.2轉(zhuǎn)子不對中時的故障特征 / 149
8.3.3轉(zhuǎn)子基礎(chǔ)松動時的故障特征 / 150
8.3.4轉(zhuǎn)子磨碰故障振動特征 / 151
8.3.5基礎(chǔ)共振時的振動特征 / 151
8.3.6旋轉(zhuǎn)機械振動特征總結(jié) / 151
8.4轉(zhuǎn)子不平衡故障診斷實例解析 / 152
8.4.1通風電動機組不平衡故障分析研究 / 152
8.4.2某鋼廠轉(zhuǎn)爐煤氣引風機設(shè)備狀態(tài)檢測 / 153
8.4.3催化軸流風機葉片斷裂不平衡故障診斷 / 154
8.4.4基于EMD的轉(zhuǎn)子不平衡振動分析 / 155
8.5轉(zhuǎn)子不對中故障診斷實例分析 / 156
8.5.1離心風機不對中的故障分析 / 156
8.5.2汽輪發(fā)電機不對中故障探討及案例分析 / 157
8.5.3汽油加氫泵不對中故障診斷 / 157
8.5.4汽輪發(fā)電機組基礎(chǔ)下沉引起的不對中故障分析 / 158
8.5.5基于小波的汽輪發(fā)電機組振動故障診斷方法研究 / 158
8.5.6基于小波消噪的汽輪發(fā)電機組不對中故障檢測 / 159
8.5.7基于EMD的模擬不對中振動信號時頻譜分析 / 160
8.6轉(zhuǎn)子的其他故障診斷實例分析 / 161
8.6.1引風機地腳螺栓松動故障及其診斷 / 161
8.6.2某化工廠一催裝置中鍋給水泵轉(zhuǎn)子磨碰故障診斷 / 162
8.6.3基于EMD的煙氣輪機動靜摩擦故障診斷 / 163

第9章滾動軸承的故障診斷及實例解析164
9.1滑動軸承工作原理 / 164
9.2滑動軸承常見故障及原因 / 166
9.3滑動軸承的故障診斷及其對策 / 167
9.3.1油膜失穩(wěn)故障的機理 / 167
9.3.2油膜振蕩的故障特征及診斷 / 170
9.3.3油膜振蕩的防治措施 / 172
9.4滑動軸承故障診斷實例 / 173
9.4.1油膜振蕩發(fā)展過程的試驗分析 / 173
9.4.2滑動軸承存在沖擊信號故障診斷案例 / 174
9.4.3汽動給水泵油膜振蕩故障分析與治理 / 175
9.4.4超超臨界1000MW機組油膜渦動故障分析和處理 / 176
9.4.5離心壓縮機油膜振蕩的診斷 / 178
9.4.6基于EMD和HT的旋轉(zhuǎn)機械油膜渦動信號分析 / 179

參考文獻181