机械故障诊断技术（第2版）

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

机械故障诊断技术第2版第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。

机械故障诊断技术基本信息

机械故障诊断技术目录

前言

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

参考文献2100433B

机械故障诊断技术是一种了解和掌握机器在运行过程的状态，确定其整体或局部正常或异常，早期发现故障及其原因，并能预报故障发展趋势的技术。油液监测、振动监测、噪声监测、性能趋势分析和无损探伤等为其主要的诊断技术方式。

机械故障诊断技术内容简介

《机械故障诊断技术》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。

机械故障诊断技术目录

前言

第1章 绪论

1.1 设备的寿命及劣化曲线

1.2 故障诊断的内容

1.3 故障诊断的基本方法

思考题

第2章 机械振动及信号

2.1 机械振动基础

2.2 振动信号的描述

2.3 设备状态信号的物理表现

思考题

第3章 振动信号测取技术

3.1 加速度传感器

3.2 速度传感器

3.3 电涡流传感器

3.4 结构的激振方法

3.5 传感器的校准与选用

3.6 信号预处理

3.7 传输中的抗干扰技术

3.7.1 噪声干扰的形成

3.7.2 噪声源

3.7.3 噪声的耦合方式

3.7.4 噪声的干扰模式

3.7.5 硬件抗干扰技术

3.8 模拟量转换为数字量

3.8.1 数/模（D/A）转换器

3.8.2 模/数（A/D）转换器

3.8.3 模/数转换器的性能指标

3.9 监测与诊断系统的组成与工作程序

3.9.1 监测与诊断系统的任务

3.9.2 监测与诊断系统的组成

3.9.3 实施故障监测与诊断系统的工作程序

思考题

第4章 信号特征提取——信号分析技术

4.1 信号特征的时域提取方法

4.1.1 平均值

4.1.2 均方值、有效值

4.1.3 峰值、峰值指标

4.1.4 脉冲指标

4.1.5 裕度指标

4.1.6 歪度指标

4.1.7 峭度指标

4.2 信号特征的频域提取方法

4.2.1 频域分析与时域信号的关系

4.2.2 周期信号与非周期信号的频谱

4.2.3 截断、泄露与窗函数

4.2.4 频混和采样定理

4.2.5 量化误差和栅栏效应

4.3 信号特征的图像表示

4.3.1 统计指标的图像表示

4.3.2 频谱的图像表示

4.3.3 时间历程的频谱图像表示——三维瀑布图

4.3.4 轴心轨迹的图像表示

4.3.5 轴心轨迹的空间图像表示（三维全息图）

思考题

第5章 设备状态的判定与趋势分析

5.1 设备状态诊断标准

5.1.1 振动诊断标准的判定参数

5.1.2 状态判定标准的分类

5.1.3 振动判定标准介绍

5.2 设备状态劣化趋势分析

5.2.1 状态趋势分析在故障监测预警中的作用

5.2.2 趋势分析应用方法

思考题

第6章 旋转机械故障诊断

6.1 旋转机械振动的动力学特征及信号特点

6.1.1 转子特性

6.1.2 转子一轴承系统的稳定性

6.I.3 转子的不平衡振动机理

6.1.4 转子与联轴器的不对中振动机理

6.1.5 转轴弯曲故障的机理

6.1.6 转轴横向裂纹的故障机理

6.1.7 连接松动故障的机理

6.1.8 碰摩故障的机理

6.1.9 喘振的机理

6.2 不平衡分析案例

6.3 轴弯曲分析案例

6.4 不对中分析案例

6.5 热变形分析案例

6.6 支承松动分析案例

6.7 油膜涡动及振荡分析案例

6.8 碰摩分析案例

6.9 喘振分析案例

思考题

第7章 滚动轴承故障诊断

7.1 滚动轴承的失效形式

7.2 滚动轴承的振动机理与信号特征

7.3 滚动轴承信号分析方法

7.4 滚动轴承故障诊断案例

思考题

第8章 齿轮箱故障诊断

8.1 齿轮失效形式

8.2 齿轮的振动机理与信号特征

8.3 齿轮的故障分析方法

8.4 齿轮故障诊断案例

思考题

第9章 电动机故障诊断

9.1 电动机的类型特点与测定标准

9.1.1 电动机的主要部件与电动机类型

9.1.2 电动机振动的测量与判定标准

9.2 电磁耦合系统的振动原理

9.2.1 交流感应电动机的电磁振动

9.2.2 直流及同步电动机的电磁振动

9.3 电动机的故障特征

9.3.1 定子异常产生的电磁振动

9.3.2 气隙不均匀引起的电磁振动

9.3.3 转子绕组异常引起的电磁振动

9.4 电动机故障诊断案例

思考题

第10章 设备状态调整

10.1 滑动轴承的间隙与测量调整

10.1.1 滑动轴承工作原理

10.1.2 滑动轴承衬的材料

10.1.3 滑动轴承的装配

lO.1.4 间隙的检测与调整

10.2 滚动轴承的间隙与测量调整

10.2.1 滚动轴承的分类

10.2.2 滚动轴承的精度等级与配合制度

10.2.3 滚动轴承的装配工艺

10.2.4 滚动轴承的游隙及调整

10.3 齿轮的装配与调整

10.3.1 齿轮传动的精度等级与公差

10.3.2 齿轮传动的装配

10.4 联轴器对中调整

10.4.1 联轴器装配的技术要求

10.4.2 联轴器装配误差的测量和求解调整量

10.4.3 联轴器激光对中法

10.5 转子现场动平衡技术

10.5.1 静不平衡与动不平衡

10.5.2 刚性转子与柔性转子、静平衡与动平衡

10.5.3 刚性转子的静平衡方法

10.5.4 刚性转子的动平衡方法

思考题

参考文献

机械故障诊断技术序言

自从英国机械健康监测中心主席、莱斯特大学哲学博士、主任工程师R．A．Cotlacot，于1977年在伦敦出版了著名的《机械的故障诊断及在线监测》一书之后，迄今已过去整整30年了。30年来国内外在机械设备的状态监测与故障诊断这一先进技术上，已取得了完全一致的共识，从而在实践上得到了很大的进步和提高。设备诊断技术(包括设备状态监测和故障诊断的总称)不仅是一个能保障设备安全、提高产品质量、节约维修费用、降低能源消耗、防止环境污染、能给企业带来较大经济效益的既先进、又适用，而且在设备维修管理上，也完全是可以靠得住的好的工程技术。

当前我国的设备诊断工作，在经历了20多年的实践与探索之后，一方面正在总结自己的成功经验，肯定科学客观规律，进行新的探索；另一方面也在努力学习和引进一些国外新的理论和成果，在进行了严格的考核论证后，择优选用，使之与我国的设备工程结合起来。而其中重要的一个方面，就是不少企业已大都从单一的计划维修模式转化到以状态为基础的预防维修等多种维修体制上来。一些过去曾受国外规章制度所严格约束的国内企业，也都逐步明确了利弊，建立了状态维修这一新的体制并取得了好的结果，这都说明了国内企业的设备诊断工作确实在向前推进。在每年的学术会议、经验交流和各个期刊著作中，少不了并还多占优势的仍然是诊断技术专栏。还有就是国内的诊断仪器生产，尽管在功能和精度上，与国外产品尚有差距，但其经济性和适用性已完全改变了过去必须依靠进口的局面。

在回顾过去20多年来所取得的成就同时，也还必须清醒地看到我国与一些先进国家在设备诊断方面所存在的差距，尽管我国早已采取了院校、科研与生产三单位相结合的方针，但在结合的紧密程度上，以及对一个工作项目负责到底的服务精神上，都还有所不足。其中一个很重要的问题就是专业人员的技术素质问题。一个良好的现场诊断工作者，既需要一定的基础理论知识，也需要掌握熟悉的技术方法，还有不可缺少的是丰富的现场工作经验，只有全面具备了以上三个方面的素质，才可以说是有了高素质的现场诊断人员。因此，世界各国都很重视设备诊断师的培养工作。国际标准化组织制定的《机器的状态监测和诊断人员的培训和认证要求 第2部分：振动状态监测和诊断》标准，即。ISO 18436-2-2003，现已在日本实施，对保障和提高诊断从业人员的素质取到了良好的作用。该标准所规定的必备内容，也已在国内的刊物上先后发表了。

当前服务于我国工业企业现场的设备诊断人员，已经绝大部分都是初始从事诊断的第三代新人了。他们一般具有良好的科学知识和善于学习探索的科学精神，但是他们在设备诊断的基础理论和技术方面上还有不足，特别是在处理复杂问题的分析诊断上更缺少经验。因此。对于各个工业部门，于今后相当长的时间内，在加强这个方面的技术培训就显得十分重要。近年来，国内有关设备诊断这方面的培训班、交流会尽管多如雨后春笋，也不乏邀请一些专家前来讲授，但都限于时间短促，什么都要讲，一般讲不清楚。再者也缺少一本能切合实际需要的规范教材，不少是临时发挥、就事论事。国内近年来出版的个别教材，不是重点介绍理论知识却联系实际不够，就是联系实际好的又缺少理论支持。

黄志坚编著的《机械故障诊断技术及维修案例精选》结合典型维修实例介绍各类机械设备诊断维修技术及应用，重点介绍了机械设备振动问题、摩擦与润 滑问题、密封与泄漏问题、温度异常问题、零部件内 部缺陷问题等的诊断分析方法及维修方法。涉及的机械设备包括轧钢机、汽轮机、发动机、空压机、泵类 设备、机床、电动机、液压设备等。

本书的读者主要是企业广大机械动力设备维修工程技术人员，仪器仪表设计开发与制造专业技术人员，大中专院校相关专业的学生与教师。