设备健康监测与故障诊断(周邵萍)(第二版)

本书第1章介绍了设备健康监测与诊断技术的定义和内涵、技术体系、实施过程及发展历史和现状等；第2章介绍了健康监测与诊断的基础知识，如故障的机理、故障发生的规律、信号及信号处理的基础知识等；第3章介绍了健康监测与诊断的主要实施技术，包括振动监测与诊断技术、温度监测与诊断技术、油污染监测与诊断技术及无损检测技术等；第4章以超声导波损伤成像技术为例介绍了静设备的健康监测技术；第5章结合齿轮箱和滚动轴承的结构、主要故障来源、故障特征，介绍了齿轮箱及滚动轴承的健康监测与诊断；第6章针对旋转设备的健康监测与诊断，重点介绍了旋转机械不平衡、不对中、弯曲、偏心、松动、动静碰摩、油膜涡动和振荡、旋转失速和喘振等典型故障的机理、故障特征、诊断方法，并结合工程案例进行阐述；第7章介绍了神经网络与智能诊断技术等。 本书可用作高等学校机械类本科生、研究生的教材，也可供机械工程技术人员及设备运行维护和管理人员参考。

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第1章　绪论 1.1　设备健康监测与故障诊断的定义1 1.2　设备健康监测与故障诊断技术的主要内容2 1.2.1　设备健康监测与故障诊断的技术体系2 1.2.2　健康监测与故障诊断技术的分类2 1.2.3　健康监测与故障诊断的实施过程4 1.2.4　健康监测与故障诊断系统的组成5 1.3　设备健康监测与故障诊断技术的发展与应用6 1.3.1　健康监测与故障诊断的发展历史、现状6 1.3.2　健康监测与故障诊断技术的应用7 第2章　设备健康监测与故障诊断的理论基础 2.1　故障诊断的理论基础9 2.1.1　故障的定义和分类9 2.1.2　故障机理10 2.1.3　形成故障的外部因素12 2.1.4　故障发生的规律14 2.1.5　设备状态及其演变14 2.1.6　故障迹象及其特征参量16 2.2　信号处理和分析基础知识17 2.2.1　信号的定义及分类17 2.2.2　信号的幅值域描述及分析21 2.2.3　信号的时域描述及分析25 2.2.4　信号的频域分析28 2.2.5　信号采集与处理30 第3章　设备健康监测与诊断实施技术 3.1　振动监测与诊断技术38 3.1.1　机械振动的动力学基础38 3.1.2　机械振动的分类41 3.1.3　振动传感器42 3.1.4　振动监测及标准49 3.2　温度监测与诊断技术49 3.2.1　热电偶及热电阻接触式测温50 3.2.2　红外测温技术50 3.3　油污染监测与诊断技术53 3.3.1　油样分析技术的基本原理53 3.3.2　油样分析技术53 3.4　无损检测技术57 3.4.1　超声检测58 3.4.2　射线检测58 3.4.3　磁粉检测58 3.4.4　渗透检测59 3.4.5　涡流检测60 3.5　综合诊断技术60 第4章　静设备的结构健康监测 4.1　固体中的超声波62 4.1.1　波动方程62 4.1.2　自由边界反射64 4.1.3　各向同性弹性板中的超声导波65 4.2　超声导波的特性67 4.2.1　频散特性67 4.2.2　多模态特性69 4.3　超声导波信号处理技术69 4.3.1　频散消除技术70 4.3.2　频散补偿技术72 4.3.3　短时傅里叶变换73 4.4　超声导波损伤成像技术74 4.4.1　椭圆成像74 4.4.2　波束形成成像76 4.4.3　层析成像78 第5章　典型零部件的健康监测与诊断 5.1　滚动轴承的健康监测与诊断81 5.1.1　滚动轴承基本结构及其分类81 5.1.2　滚动轴承的主要损伤类型82 5.1.3　滚动轴承的振动机理及特征83 5.1.4　滚动轴承的振动监测85 5.1.5　滚动轴承的其他监测与故障诊断方法86 5.1.6　案例分析87 5.2　齿轮箱健康监测与诊断88 5.2.1　齿轮箱的分类及基本结构88 5.2.2　齿轮箱中零部件常见的损伤形式88 5.2.3　齿轮箱振动分析方法90 5.2.4　齿轮箱典型故障振动特征92 5.2.5　齿轮箱故障诊断方法96 5.2.6　案例分析97 第6章　旋转设备健康监测与诊断 6.1　旋转设备振动监测与诊断基础101 6.1.1　旋转设备振动分类101 6.1.2　旋转设备振动特征参量102 6.1.3　旋转设备振动监测104 6.1.4　振动监测标准106 6.1.5　旋转设备振动故障常用分析方法106 6.2　转子动力学基础109 6.2.1　转子临界转速109 6.2.2　转子放大因子111 6.3　转子不平衡故障机理与诊断113 6.3.1　不平衡的故障机理113 6.3.2　不平衡的分类113 6.3.3　不平衡的故障特征及诊断114 6.3.4　转子不平衡的故障原因分析及维修措施115 6.3.5　转子不平衡的后果及转子平衡116 6.3.6　案例分析117 6.4　不对中故障机理与诊断121 6.4.1　不对中的分类121 6.4.2　不对中的故障机理121 6.4.3　不对中的故障特征及诊断122 6.4.4　转子不对中故障原因与维修措施123 6.4.5　案例分析123 6.5　弯曲故障机理与诊断126 6.5.1　弯曲的分类126 6.5.2　弯曲的故障机理126 6.5.3　弯曲的故障特征及诊断126 6.5.4　转子弯曲的故障原因与维修措施127 6.6　偏心故障机理与诊断127 6.6.1　偏心的故障机理与分类127 6.6.2　偏心的故障特征127 6.6.3　案例分析128 6.7　松动故障的机理与诊断129 6.7.1　松动故障分类130 6.7.2　松动的故障机理及振动特征130 6.7.3　支承系统松动的故障原因与维修措施131 6.7.4　案例分析132 6.8　动静碰摩故障的机理与诊断134 6.8.1　动静碰摩的振动机理134 6.8.2　动静碰摩的故障特征与诊断135 6.8.3　动静碰摩的故障原因与维修措施135 6.8.4　案例分析135 6.9　油膜轴承油膜涡动和振荡的机理与诊断137 6.9.1　动压轴承工作原理138 6.9.2　油膜涡动机理138 6.9.3　半速涡动与油膜振荡139 6.9.4　油膜涡动与油膜振荡的特征141 6.9.5　油膜涡动与油膜振荡的诊断141 6.9.6　油膜振荡的危害及维修措施141 6.9.7　案例分析142 6.10　旋转失速与喘振144 6.10.1　旋转失速与喘振的机理144 6.10.2　旋转失速与喘振的特征及诊断依据145 6.10.3　旋转失速与喘振的危害146 6.10.4　旋转失速与喘振产生的原因及维修措施146 6.10.5　案例分析146 第7章　神经网络与智能诊断技术 7.1　设备故障的神经网络诊断技术149 7.1.1　神经网络的基本原理149 7.1.2　人工神经网络的拓扑结构151 7.1.3　故障诊断系统常用神经网络介绍151 7.1.4　神经网络故障诊断技术153 7.1.5　神经网络故障诊断的局限性154 7.2　其他智能诊断技术155 7.2.1　设备故障的模糊诊断技术155 7.2.2　设备故障的灰色诊断技术156 7.2.3　设备故障的支持向量机技术157 附录信号处理基础代码 参考文献