机械故障诊断技术

前言

第1章绪论1

1.1设备的寿命及劣化曲线1

1.2故障诊断的内容2

1.3故障诊断的基本方法2

思考题4

第2章机械振动及信号5

2.1机械振动基础5

2.2振动信号的描述10

2.3设备状态信号的物理表现12

思考题13

第3章振动信号测取技术14

3.1加速度传感器14

3.2速度传感器18

3.3电涡流传感器20

3.4结构的激振方法24

3.5传感器的校准与选用27

3.6信号预处理28

3.7传输中的抗干扰技术38

3.7.1噪声干扰的形成38

3.7.2噪声源39

3.7.3噪声的耦合方式40

3.7.4噪声的干扰模式41

3.7.5硬件抗干扰技术42

3.8模拟量转换为数字量45

3.8.1数／模(D／A)转换器45

3.8.2模／数(A／D)转换器47

3.8.3模／数转换器的性能指标49

3.9监测与诊断系统的组成与工作程序51

3.9.1监测与诊断系统的任务51

3.9.2监测与诊断系统的组成52

3.9.3实施故障监测与诊断系统的工作

程序54

思考题59

第4章信号特征提取——信号分析

技术60

4.1信号特征的时域提取方法60

4.1.1平均值60

4.1.2均方值、有效值60

4.1.3峰值、峰值指标61

4.1.4脉冲指标61

4.1.5裕度指标61

4.1.6歪度指标61

4.1.7峭度指标61

4.2信号特征的频域提取方法 62

4.2.1频域分析与时域信号的关系62

4.2.2周期信号与非周期信号的频

谱 63

4.2.3截断、泄露与窗函数65

4.2.4频混和采样定理66

4.2.5量化误差和栅栏效应68

4.3信号特征的图像表示69

4.3.1统计指标的图像表示69

4.3.2频谱的图像表示69

4.3.3时间历程的频谱图像表示——三

维瀑布图71

4.3.4轴心轨迹的图像表示72

4.3.5轴心轨迹的空间图像表示（三维

全息图）73

4.4自相关函数73

4.4.1自相关函数的性质73

4.4.2自相关函数图像的判读74

4.4.3自相关函数图像用于故障诊断的

实例75

思考题77

第5章设备状态的判定与趋势分析78

5.1设备状态诊断标准78

5.1.1振动诊断标准的判定参数78

5.1.2状态判定标准的分类78

5.1.3振动判定标准介绍79

5.2设备状态劣化趋势分析90

5.2.1状态趋势分析在故障监测预警中

的作用90

5.2.2趋势分析应用方法94

5.3设备状态报告的编写96

思考题 97

第6章旋转机械故障诊断98

6.1旋转机械振动的动力学特征及信号

特点98

6.1.1转子特性98

6.1.2转子轴承系统的稳定性99

6.1.3转子的不平衡振动机理99

6.1.4转子与联轴器的不对中振动机

理100

6.1.5转轴弯曲故障的机理101

6.1.6转轴横向裂纹的故障机理101

6.1.7连接松动故障的机理102

6.1.8碰摩故障的机理102

6.1.9喘振的机理103

6.2不平衡分析案例104

6.3轴弯曲分析案例105

6.4不对中分析案例109

6.5热变形分析案例114

6.6支承松动分析案例115

6.7油膜涡动及振荡分析案例118

6.8碰摩分析案例121

6.9喘振分析案例122

思考题 127

第7章滚动轴承故障诊断129

7.1滚动轴承的失效形式129

7.2滚动轴承的振动机理与信号特征 130

7.3滚动轴承信号分析方法 133

7.4滚动轴承故障诊断案例137

思考题 151

第8章齿轮箱故障诊断152

8.1齿轮失效形式152

8.2齿轮的振动机理与信号特征153

8.3齿轮的故障分析方法154

8.4齿轮故障诊断案例 158

思考题163

第9章电动机故障诊断164

9.1电动机的类型特点与测定标准164

9.1.1电动机的主要部件与电动机类

型164

9.1.2电动机振动的测量与判定标准165

9.2电磁耦合系统的振动原理167

9.2.1交流感应电动机的电磁振动167

9.2.2直流及同步电动机的电磁振动170

9.3电动机的故障特征172

9.3.1定子异常产生的电磁振动172

9.3.2气隙不均匀引起的电磁振动174

9.3.3转子绕组异常引起的电磁振

动175

9.4电动机故障诊断案例176

思考题185

第10章设备状态调整187

10.1滑动轴承的间隙与测量调整187

10.1.1滑动轴承工作原理187

10.1.2滑动轴承衬的材料188

10.1.3滑动轴承的装配189

10.1.4间隙的检测与调整191

10.2滚动轴承的间隙与测量调整 193

10.2.1滚动轴承的分类193

10.2.2滚动轴承的精度等级与配合制

度194

10.2.3滚动轴承的装配工艺196

10.2.4滚动轴承的游隙及调整198

10.3齿轮的装配与调整201

10.3.1齿轮传动的精度等级与公差202

10.3.2齿轮传动的装配203

10.4联轴器对中调整207

10.4.1联轴器装配的技术要求208

10.4.2联轴器装配误差的测量和求解

调整量209

10.4.3联轴器激光对中法211

10.5转子现场动平衡技术212

10.5.1静不平衡与动不平衡212

10.5.2刚性转子与柔性转子、静平衡

与动平衡213

10.5.3刚性转子的静平衡方法214

10.5.4刚性转子的动平衡方法215

思考题218

第11章其他故障诊断技术220

11.1断口分析技术220

11.1.1断口分析基础知识220

11.1.2疲劳断口的特征221

11.1.3突发断口的特征222

11.1.4断口分析诊断实例223

11.2材料探伤技术224

11.2.1渗透探伤技术224

11.2.2磁粉探伤技术225

11.2.3超声波探伤技术226

11.2.4射线探伤技术226

11.3油液分析技术227

11.4红外热像技术228

11.5声发射技术229

参考文献231

本书分为两大部分，第1部分介绍机械设备故障诊断技术的基础理论和基础知识，内容包括：第1章绪论、第2章机械振动及信号、第3章振动信号测取技术、第4章信号特征提取——信号分析技术、第5章设备状态的判定与趋势分析。第2部分介绍机械故障诊断技术在工程实践中的应用，内容包括：第6章旋转机械故障诊断、第7章滚动轴承故障诊断、第8章齿轮箱故障诊断、第9章电动机故障诊断、第10章设备状态调整、第11章其他故障诊断技术。
本书可作为高等院校机械类专业本科生、专科生的教材，也可供从事机械设备故障诊断工作的工程技术人员参考。