《機械設備中的振動問題:診斷與解決》主要闡述了如何根據(jù)外部測試分析旋轉類機械設備的內(nèi)部運行狀態(tài)信息,討論了各種故障狀態(tài)下所產(chǎn)生的振動信號,涉及轉子不平衡、轉子不對中、裂紋轉子、齒輪磨損、轉子渦動的不穩(wěn)定性等情況。
針對旋轉類設備運行狀態(tài)監(jiān)控、分析與診斷這一領域的需要,《機械設備中的振動問題:診斷與解決》覆蓋了相當廣泛的相關技術方法。從復雜數(shù)據(jù)的描述到模型與設備數(shù)據(jù)的匹配方法,從故障信號的物理本質(zhì)到信號與數(shù)據(jù)處理技術,《機械設備中的振動問題:診斷與解決》都進行了較為全面的介紹。
此外,《機械設備中的振動問題:診斷與解決》還針對不對中現(xiàn)象給出了比較新穎的闡述,并對未來的智能機器做了展望。
《機械設備中的振動問題:診斷與解決》給出了一些與實際設備相關的實例研究,這些實例都是針對旋轉類設備的,其建模與分析中涉及的MATLAB程序和相關函數(shù)都是可獲取的。不僅如此,在每章末尾還給出了一些供讀者思考的問題,并附上了解決思路與參考答案。
總的來說,對于那些希望對復雜數(shù)據(jù)(往往表現(xiàn)出明顯的矛盾或沖突)進行優(yōu)化利用,從而對設備狀態(tài)進行診斷與分析的人們來說,《機械設備中的振動問題:診斷與解決》可以提供很好的參考。
渦輪機械是各類工業(yè)中所用機械的一個十分重要的類型,它們在工作過程中會產(chǎn)生各種振動信號,正確的認識和理解這些振動信號是進行狀態(tài)監(jiān)測的基礎,對快速診斷和故障恢復等工作具有十分重要的意義。這一領域需要從儀表專業(yè)知識到數(shù)學分析再到信號處理等一系列相關學科理論、技術與方法的支持,其核心是深刻理解那些能夠產(chǎn)生振動的工作過程。從某種意義上說,這實際上就是一個根據(jù)外部測量數(shù)據(jù)去推斷設備內(nèi)部狀態(tài)的過程。這項工作一般需要建立合理的數(shù)學模型,并采用一些基本的有限元分析方法去考察系統(tǒng)的行為。在幾十年前,這些方法已經(jīng)被應用到旋轉機械設備的分析中了,然而,隨著計算技術的不斷進步以及一些軟件的長足發(fā)展(如MAT-LAB),相關分析手段和方法的能力已經(jīng)得到了極大的提升,并為我們帶來了更大的便利。目前,采用數(shù)值分析的手段考察所提出的設計方案已經(jīng)成為一個更為直接而有效的解決途徑了。
本書中所闡述的內(nèi)容一方面源自于我在相關工業(yè)領域所取得的一些實際經(jīng)驗,另一方面則來源于最近這些年來在相關專業(yè)所從事的教學與研究工作。顯然,我自身的經(jīng)歷或多或少地會對本書在實例選取方面產(chǎn)生影響。在我所經(jīng)歷的多個工作階段,曾經(jīng)與很多人有過獲益匪淺的交流與合作,使得我對機械設備中的振動問題有了更為深入的理解和認識。這些良師益友實在是太多了,很難在此逐一列出并對他們表達謝意,這里僅著重提及3位合作者。第一位是Mike Friswell教授,我們在一起工作了近20年,與他的交流和討論使我得到了大量的幫助和醍醐灌頂般的啟發(fā)。第二位是John Penny教授,感謝他審閱了本書的內(nèi)容并提供了很多有益的建議和意見。我和這兩位教授以及Seamus Garvey教授曾共同編寫過專著,其中對轉子動力學問題做了相當透徹的討論,本書中的多個地方也參考了該書。最后我要深深感謝我的妻子Rita,她不僅給我提出了很多語法上的意見,而且還使我在本書撰寫過程中的最后幾個月里能夠始終保持清醒。
Arthur W.Lees,教授,哲學博士,理學博士,英國皇家特許工程師,特許物理學家,機械工程師學會會員,物理學會會員,英國皇家攝影學會初級會士,畢業(yè)于英國曼徹斯特大學物理專業(yè),并在該大學進行了為期3年的研究工作。博士畢業(yè)后,加入了倫敦中央電業(yè)局,曾進行有限元代碼的開發(fā)和設備問題研究,并曾受聘為倫敦核電公司汽輪機組的組長,1995年進入Swansea大學從事科研和教學工作。
Arthur W.Lees教授是多個學術期刊的評審專家,擔任過Journal of Soundand Vibration和Communications in Numerical Methods in Engineering期刊的編委(直到退休)。他的研究興趣主要包括結構動力學、轉子動力學、反問題以及熱傳遞等多個領域。Arthur W.Lees教授還是機械工程學會、物理學會的會員,特許工程師和特許物理學家,并在2001年至2005年期間擔任過物理學會理事會成員,目前是Swansea大學退休榮譽教授,不過仍在積極從事研究工作。
第1章 緒論
1.1 監(jiān)控與診斷
1.1.1 監(jiān)控參數(shù)
1.1.2 缺陷的定位
1.1.3 故障的根本原因
1.1.4 剩余壽命
1.2 數(shù)學模型
1.3 機械設備分類
1.3.1 軸承類型
1.3.2 轉子
1.4 關于監(jiān)控方案
1.5 全書概覽
1.6 軟件
參考文獻
第2章 數(shù)據(jù)表示
2.1 引言
2.2 數(shù)據(jù)表示格式
2.2.1 時間和頻率
2.2.2 瀑布圖
2.2.3 散點圖(或地毯圖)
2.2.4 瞬態(tài)過程中的階次分析
2.2.5 軸心軌跡
2.2.6 極坐標圖
2.2.7 譜圖
2.3 計算比較
2.4 檢測和診斷過程
習題
參考文獻
第3章 建模與分析
3.1 引言
3.2 模型的必要性
3.3 建模方法
3.3.1 梁模型
3.3.2 有限元方法
3.3.3 建模選擇
3.4 分析方法
3.4.1 不平衡響應
3.4.2 坎貝爾圖
3.4.3 阻尼系統(tǒng)的分析
3.4.4 根軌跡與穩(wěn)定性
3.4.5 總體響應
3.5 建模中需要進一步考慮的因素
3.5.1 模態(tài)形狀
3.5.2 攝動方法
3.6 結束語
習題
參考文獻
第4章 設備故障——第一部分
4.1 引言
4.2 剛性和柔性轉子的定義
4.3 質(zhì)量不平衡
4.3.1 概述
4.3.2 轉子動平衡
4.3.3 模態(tài)平衡
4.3.4 非線性效應
4.3.5 近期進展
4.4 轉子彎曲
4.5 本章小結
習題
參考文獻
……
第5章 設備故障——第二部分
第6章 轉子與定子間的相互作用
第7章 設備診斷
第8章 進一步的分析方法
第9章 實例分析
第10章 回顧與展望
參考答案
譯者簡介