振动监测和诊断PDF电子书下载

第一章 振动运动概念 1

1.1 简谐运动 1

1.1.1 极坐标表示——简谐运动 1

目录 1

1.1.2 简谐运动的速度 2

1.1.3 简谐运动的加速度 4

1.2.1 相位关系 5

1.2.2 峰值 5

1.2 振动位移、速度和加速度 5

1.2.3 周期和频率 6

1.2.4 均值 7

1.2.5 均方根值 7

1.2.6 峰值、均值和均方根值之间的关系 7

1.3 复杂振动 8

1.3.1 频率分析 10

1.4 频率倍频程带 12

1.4.1 中频（中心频率） 12

1.4.3 分数倍频程频率 13

1.4.2 通带 13

1.5 分贝（dB）振动测量原理 15

第二章 振动原因 16

2.1 序言 16

2.2 振动的相互影响 18

2.3 不平衡力 20

2.3.1 静不平衡力 20

2.3.2 动不平衡力 21

2.4 惯性力 23

2.4.1 往复件 23

2.4.2 往复质量 24

2.5 惯性影响 25

2.5.1 曲轴力矩 25

2.5.2 连杆 25

2.6 陀螺力和陀螺力矩 26

2.7 其它影响 27

3.1 序言 28

3.1.1 一般方程 28

第三章 自由振动或自然振动 28

3.1.2 单自由度 29

3.1.3 指数解形式 30

3.2 自由度 30

3.3 阻尼 32

3.3.1 阻尼自由振动 34

3.4 非线性系统 35

3.5 振动——二维系统 36

3.6 自然振型 37

3.7 梁的弯曲振动 39

参考文献和深入读物 41

第四章 强迫振动 43

4.1 序言 43

4.1.1 临界频率 43

4.1.2 共振 43

4.1.3 一般方程 43

4.1.5 稳态运动 45

4.1.6 动态放大因数 45

4.1.4 瞬态运动 45

4.1.7 相位滞后 46

4.2 功率输入 47

4.2.1 无阻尼强迫振动 47

4.2.2 阻尼强迫振动 48

4.3 力传递率 49

4.4 传递率和阻抗 51

4.4.1 机械阻抗 51

4.4.2 系统阻抗 52

4.4.3 阻抗和导纳 53

4.4.4 其它传递率项 55

4.5 传递函数和阻抗 55

4.6 边带频率 56

4.6.1 谐波频率——齿轮的齿 56

4.6.2 拍频 57

4.6.3 调制的边带频率（拍频） 58

4.7 傅里叶（Fourier）分析 60

4.8 随机振动 62

参考文献和深入读物 62

5.1.1 非平稳信号的分析 63

5.1 序言 63

第五章 冲击脉冲 63

5.1.2 瞬态分析 64

5.2 矩形脉冲——频谱 65

5.3 适用于冲击监测的加速度计 67

5.4 冲击合成 68

5.5 损坏的轴承 69

5.5.1 冲击脉冲 69

5.5.2 检测——冲击脉冲的测量 71

5.5.3 定位——冲击脉冲法 72

5.5.4 监测——脉冲比率法 73

5.6 数字事件记录器 74

5.6.1 冲击脉冲的记录 74

5.6.2 冲击脉冲的重演 76

5.6.3 分析／直接记录——脉冲信号 79

5.7 单个脉冲的实际频率分析 80

5.8 冲击的描述 82

5.9 冲击响应 83

参考文献和深入读物 86

第六章 离散频率 87

6.1 序言 87

61.1 简单线性系统 88

6.1.2 单自由度系统 89

6.1.3 多自由度系统 92

6.1.4 拉格朗日（Lagrange）方程 94

6.1.5 正交性原理 95

6.2 矩阵 95

6.2.1 斯托多拉（Stodola）迭代法 96

6.3 杆 99

6.3.1 纵向振动 99

6.3.2 横向振动 101

6.3.3 横向振动—瑞利（Rayleigh）近似 102

6.3.4 横向振动——邓柯莱（Dunkerley）法 103

6.3.5 节点和反节点 104

6.4 扭转振动 105

6.4.1 简单扭转振动 105

6.4 2扭转振动的计算——霍尔策（Holzer）法 107

6.5.1 忽略齿轮惯量 108

6.5 齿轮系统 108

6.5.2 计入齿轮惯量 109

6.5.3 分支系统 110

6.5.4 设计的影响 111

6.5.5 临界转速 113

6.5.6 齿轮啮合频率 113

6.6 滚动轴承 115

6.6.2 典型频率 116

6.6.1 故障频率 116

6.6.3 弹性共振 117

6.7 管道振动 117

6.8 结构 118

6.9 一般的诊断频率 119

参考文献 120

第七章 振动传感器 122

7.1 振动监测——数据采集 122

7.1.1 振动参数的选择 122

7.1.2 监测系统选择的因素 123

7.2 加速度计 124

7.2.1 振动加速度计的设计 125

7.2.2 静电加速度计 127

7.2.3 高温差分加速度计 128

7.2.4 压电晶体 129

7.2.5 加速度计的特性 132

7.2.6 振动传感器的定位 133

7.3 速度传感器 135

7.3.1 磁传感器 136

7.4 涡电流式传感器 137

7.3.2 速度式振动传感器——典型性能 137

7.4.1 轴的轨道运动 138

7.4.2 位移的监测 138

7.5 涡电流式位移监测与速度监测 139

7.6 信号的前置放大 140

7.6.1 前置放大器类型 140

7.7 振动传感器的电缆系统 141

7.8 信号的遥测技术 142

7.9 磁带记录 144

7.9.1 （便携式）磁带记录仪 145

7.9.2 磁带记录仪的性能 148

7.9.3 记录磁带 149

7.10 全息振动成象 150

7.10.1 先进的全息技术 151

7.10.2 全息干涉图 152

7.11 电容式振动传感器 152

7.12 振动开关（Vibraswitch？）故障检测器 153

7.13 频闪观测器 154

7.13.1 频闪观测器锁相系统 155

7.14 振动监测器和电子听诊器 156

7.15 调谐簧片频率计 157

7.16 简单的位移测量 157

7.17 极低频振动 157

7.18 扭转振动的测量 157

7.19 数据采集装置优缺点的比较 157

7.20 振动监测设备的费用 160

参考文献 161

8.1 序言 163

8.2 涡流式传感器分析 163

第八章 振动分析 163

8.2.1 轴轨道运动的相位分析 164

8.2.2 相位测量和应用 165

8.2.3 油膜振荡（OilWhirl）和油膜抖振（Oilwhip）的检测 166

8.2.4 波德（Bode）图和奈奎斯特（Nyquist）图——自身平衡特性 167

8.2.5 轴的预载——外部的（不对中）；内部的（齿轮反作用） 169

8.2.6 轴磨的识别 169

8.3.1 总量的监测 182

8.4 频谱分析 182

8.3 频率分析——频域 182

8.4.1 选择滤波 184

8.4.2 频谱分析方法 185

8.4.3 倍频程和三分之一倍频程分析 185

8.4.4 频谱分析器—恒定带宽和外差法 186

8.4.5 百分比带宽 186

8.4.6 窄带分析器——高速分析 186

8.8.2 机械的滑行停车 186

8.5 实时分析 187

8.5.1 时间压缩 187

8.5.3 采样——实时数字傅里叶（Fourier）分析 188

8.5.2 实时数字分析 188

8.5.4 数字式傅里叶（Fourier）变换 189

8.5.5 快速傅里叶变换（FFT）——计算机程序 190

8.5.6 快速傅里叶变换（FFT）波形的相互关系 193

8.6 借助于计算机的分析——时序分析 194

8.6.1 普遍存在的频谱分析器 195

8.7 分析器的选择 195

8.8 波形分析 196

8.8.1 机械的平衡 197

8.8.3 起动瞬间 200

8.8.4 不对中的诊断 201

8.8.5 波形——进一步的特征 202

8.8.6 阿斯卡尼亚（‘Askania”）示振器 204

参考文献和深入读物 207

第九章 数据处理 209

9.1 序言 209

9.1.1 数据分类 210

9.1.2 随机数据的分类 211

9.2 数据处理——一般程序 212

9.2.1 计算机处理——采样 213

9.2.2 模拟——数字（A/D）变换 215

9.2.3 窗口尺寸 216

9.2.4 带宽 217

9.2.5 脉冲调制——采样 219

9.3 计算机处理 219

9.3.1 TSL——时序语言 220

9.4 傅里叶（Fourier）变换——一般周期函数 223

9.4.1 傅里叶（Fourier）变换和褶积 224

9.4.3 褶积定理和傅里叶（Fourier）变换 227

9.4.2 褶积 227

9.5 传递函数分析 228

9.5.1 信号通路的阻抗 228

9.5.2 机械阻抗和机械导纳 228

9.6 频谱分析 231

9.6.1 .自谱（功率谱密度） 231

9.6.2 互谱Gxy 233

9.6.3 典型的自谱分析 234

9.6.5 互谱测量 236

9.6.4 互谱Gxy和相干函数r2 236

9.7.1 测量和使用 237

9.7 相干函数 237

9.8 相关 239

9.8.1 自相关R（τ） 240

9.8.2 互相关Rxy（τ） 243

9.9 倒频谱分析 249

9.9.1 倒频谱和边带分析 250

9.9.2 倒频谱分析设备（丹麦B＆K公司） 250

9.10 随机振动 252

9.10.1 概率（平稳振动） 252

9.10.2 非平稳随机振动 254

9.10.3 集合平均 255

9.10.4 信号的平均 256

9.10.5 统计分析——峰态 257

参考文献和深入读物 259

10.1 序言 262

10.1.1 劳埃德（Lloyd）船级协会 262

第十章 政策和第略 262

10.1.2 预防维修程序——整体可靠性数据（IRD）机器分析公司 263

10.2 振动限制值 265

10.2.1 厄斯金（Erskine）振动准则 268

10.3 机器性能准则 271

10.4 有效利用率——效益／费用比率 272

10.5 振动监测的经济效益 274

参考文献 280

11.2 大型油船舵的共振 282

11.1 序言 282

第十一章 振动监测和数据解释研究实例 282

11.3 直升飞机——复杂齿轮箱故障的检测 285

11.4 飞机事故数据记录器 286

11.5 波音747飞机振动监测装置 287

11.6 飞机系统整体故障监测器：波音747飞机AIDS 288

11.7 BEAD发动机数据监测 289

11.8 核反应堆——捆杆磨损 290

11.9 核动力厂——振动和松动件的监测 290

11.10 汽轮机—翻修设备 295

11.11 燃气轮发电机 296

11.12 五十万瓩汽轮发电机组 297

11.13 化学工业——典型的故障检测 300

11.14 化学工业—氢压缩机和涡轮 301

11.15 化学工业——涡轮、气体压缩机传动 301

11.16 化学工业——热交换器 301

11.17 化学工业—电动机 303

11.18 化学工业——故障检测中心 303

11.20 化学工业——电机驱动的鼓风机系统 305

11.19 化学工业——制药 305

11.21 化学工业——工业煤气 306

11.22 化学工业——离心机 307

11.23 化学工业——离心式压缩机 308

11.24 化学工业——管道相撞 309

11.25 DemagVK型空气压缩机 309

11.26 船用润滑油泵——轴承故障 312

11.27 水泵——原子燃料工厂 314

11.28 离心式空气压缩机 315

11.30 离心式压缩机（二分之一阶油膜振荡） 316

11.29 离心式压缩机—叶轮故障 316

11.31 感应式引风扇——齿轮轴的回转 317

11.32 锅炉风扇 320

11.33 煤矿地下增压器风扇 321

11.34 磨床——球轴承故障 322

11.35 磨床——机动泵轴组件 323

11.36 滚齿机切削轮齿盘 323

11.37 炼钢厂 324

11.38 结构问题——机床基础 325

11.40 建筑物的小振动 326

11.39 结构问题——管道 326

11.41 应力监测——混凝土结构 328

11.42 固定的海上平台——振动分析的潜在益处 329

11.43 结构的动态分析（SEAPOS） 330

11.44 齿轮——倒频谱分析 334

11.45 相位分析 335

参考文献 337

附录一 关于声学与振动标准和有关材料的标准组织及其前缀 340

附录二 术语汇编 342