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出版者:CRC Pr I Llc

作者:Harris, Tedric A./ Kotzalas, Michael N.

出品人:

页数:760

译者:

出版时间:2006-11

价格:$ 271.14

装帧:HRD

isbn号码:9780849381676

丛书系列:

图书标签:

• 机械
• Rolling Bearing
• Bearing Analysis
• Mechanical Engineering
• Tribology
• Vibration Analysis
• Fault Diagnosis
• Condition Monitoring
• Machine Health
• Reliability Engineering
• Maintenance Engineering

《旋转机械的振动控制与状态监测技术》 内容简介 本书深入探讨了现代旋转机械，如涡轮机、压缩机、泵和高速主轴等，在运行过程中面临的关键挑战——振动控制与状态监测。全书结构严谨，内容涵盖了从基础理论到前沿应用的完整体系，旨在为工程技术人员、研究人员以及高年级本科生和研究生提供一本全面、实用的技术参考手册。 第一部分：旋转机械动力学基础与振动源解析 本部分聚焦于旋转机械的动力学基础，为理解和解决实际工程问题打下坚实基础。 第一章：旋转系统动力学基础 详细阐述了转子-轴承系统的基本力学模型，包括刚性转子和柔性转子的动力学特性。引入了欧拉-伯努利梁理论在轴上进行弯曲振动分析的应用，并讨论了转子系统中特有的非完整约束和非线性效应。重点分析了转子的固有频率、模态振型及其与转速的关系，为后续的振动分析奠定理论框架。 第二章：不平衡与不对称激振 深入剖析了最常见的旋转机械振动源——不平衡力。系统地介绍了静不平衡、动不平衡的产生机理、数学建模及其对系统响应的影响。同时，对由于制造误差、装配偏心等引起的稳态不对称激振进行了详细分析，并推导了在不同工况下系统振动响应的解析解。此外，还涵盖了齿轮啮合产生的周期性激振及其对系统共振的影响。 第三章：涡动、接触与摩擦振动 本章专注于由流体动力轴承、接触滑动表面产生的复杂振动现象。详细解析了动静不平衡力矩、油膜效应引起的油膜涡动（Oil Whirl）和油膜失稳（Oil Whip）的临界转速预测与抑制方法。讨论了轴承与转子发生接触时产生的摩擦激励、爬行现象，以及这些非线性振动对系统寿命的潜在威胁。 第二章：转子系统的响应分析与故障特征 本部分着眼于如何通过数学模型和信号处理手段，准确预测和识别旋转机械的振动响应和潜在故障。 第四章：时域与频域响应分析 介绍了利用时域分析方法（如瞬态响应分析）来模拟设备启停过程中的振动特性。重点阐述了傅里叶变换（FFT）在旋转机械振动分析中的核心地位，详细解释了振动频谱图的构造、阶次分析（Order Analysis）原理及其在变转速工况下的应用，包括同步平均和包络解调技术。 第五章：模态分析与故障诊断基础 系统地介绍了实验模态分析（EMA）和操作模态分析（OMA）的方法。对于EMA，阐述了锤击测试、激振器激励的选择、数据采集与处理流程，并重点讲解了频响函数（FRF）的辨识与曲线性拟合。对于OMA，探讨了如何在无需外部激励的情况下，通过运行数据识别结构的动态特性，这对大型现场设备尤为重要。 第六章：不对称性与故障的频谱特征 本章将动态特性与实际故障联系起来。详细分析了转子轴系不对称性（如刚度不对称、质量不对称）引起的非线性动力学行为，以及由此产生的非整数倍频振动。重点阐述了各种典型故障（如轴承剥落、裂纹、不对中、松动）在振动频谱上产生的特征频率线，并指导读者如何通过频率特征识别故障类型和严重程度。 第三部分：先进振动控制与状态监测技术 本部分面向工程实践，介绍了抑制振动和实现早期故障预警的现代技术。 第七章：主动与被动减振技术 系统地介绍了被动减振策略，包括优化阻尼器的选型与布置（如粘滞阻尼器、金属阻尼器）以及转子系统的动平衡技术（包括现场动平衡）。随后，深入探讨了主动振动控制技术，如磁悬浮轴承（Active Magnetic Bearings, AMBs）的工作原理、控制系统设计（PID控制、LQG控制）及其在高速与超精密设备中抑制振动的应用。讨论了柔性轴承和阻尼轴承在改善系统动态裕度方面的作用。 第八章：状态监测系统设计与实现 本章详细介绍了现代旋转机械状态监测（Condition Monitoring, CM）系统的硬件架构和软件平台。内容涵盖了各类传感器的选型与安装（加速度传感器、速度传感器、位移传感器、应变片），数据采集系统的同步性要求，以及基于工业物联网（IIoT）的远程数据传输和存储方案。 第九章：基于数据驱动的故障预测与健康管理（PHM） 面向工业4.0的要求，本章重点介绍了故障预测与健康管理（PHM）的前沿技术。详细讲解了基于阈值预警和基于特征演化的告警策略。引入了机器学习和深度学习在振动信号处理中的应用，如利用卷积神经网络（CNN）和循环神经网络（RNN）对复杂运行工况下的信号进行分类和残余寿命（RUL）预测。强调了数据标注、模型训练和在线部署的工程实践细节。 第十章：特定旋转机械的挑战与案例分析 本章通过具体案例，将前述理论与技术应用于不同类型的旋转设备。包括高速主轴的振动抑制、大型燃气轮机的临界转速管理、往复式压缩机的冲击振动分析以及风力发电机齿轮箱的早期故障诊断实践。通过对实际故障数据的分析，展示了如何综合运用多种诊断工具，实现对设备健康状况的全面评估。 全书力求理论与实践相结合，图表丰富，公式推导严谨，是旋转机械领域不可或缺的工程参考书。

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初次接触这本书时，我有些担心内容会过于学术化，但阅读体验却远超预期。作者的叙事方式非常引人入胜，仿佛在进行一场高质量的技术讲座。它没有堆砌晦涩难懂的公式，而是巧妙地将数学模型融入到对实际现象的解释中。比如，书中对滚动轴承游隙对预紧力的影响分析，通过生动的图示和案例推导，让我彻底明白了为什么在不同工况下需要精确控制游隙值。更让我惊喜的是，书中对现代诊断技术如FFT分析在轴承故障早期检测中的应用进行了详尽的介绍，这在其他同类书籍中很少见到如此深入的讨论。这本书的深度和广度兼顾得非常好，不仅扎实了基础理论，还引领我们展望了智能维护的前沿方向。对于希望系统提升自己轴承分析能力的读者来说，这是一笔非常值得的投资。

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这本书的价值在于其无与伦比的实用性和前瞻性。它不仅仅停留在描述“轴承如何工作”的层面，更着重探讨了“如何让轴承工作得更久、更可靠”。我特别关注了其中关于滚动体形状误差对轴承寿命影响的章节，作者通过严谨的建模，量化了微小制造缺陷带来的实际可靠性损失，这促使我重新审视了我们供应商的质量控制标准。书中对复合载荷下的应力分布模拟尤其出色，它提供了一套清晰的计算框架，帮助工程师避免了因简化假设而导致的保守或激进的设计决策。这本书的排版和插图质量也值得称赞，清晰的结构使得查找特定信息非常高效。总而言之，它是一本能够直接转化为生产力提升的专业著作，对于追求极致可靠性的设计团队来说，它具有不可替代的地位。

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我向来对那些只谈理论而不接地气的技术书籍敬而远之，但《滚动轴承分析》成功地打破了这一偏见。这本书的作者显然是一位在理论研究和工程实践中摸爬滚打多年的专家。让我印象深刻的是，书中对于轴承安装和拆卸过程中的潜在损伤分析，这往往是被标准教材忽略的环节。作者细致地分析了不同工具和方法对轴承预紧力和内部游隙的隐性影响，这对于现场维护人员来说是金玉良言。此外，书中对新型复合材料轴承的性能评估也进行了初步的探讨，展现了作者紧跟技术发展前沿的视野。它不是一本轻松的读物，需要读者投入时间和精力，但它所提供的回报是巨大的——它能帮助你从根本上理解并解决轴承系统的复杂问题，而不是仅仅停留在表面现象的处理上。

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这本书简直是机械工程领域的瑰宝，我读完后对滚动轴承的工作原理和失效分析有了全新的认识。作者深入浅出地剖析了滚动轴承在各种载荷条件下的受力情况，清晰地阐述了接触应力、疲劳寿命预测等核心概念。书中包含了大量的工程实例和图表，使得复杂的理论变得直观易懂。我尤其欣赏作者在材料选择和润滑设计方面的专业见解，这对于实际工程应用至关重要。例如，书中详细对比了不同类型钢材在高速运转下的性能差异，并给出了具体的选型建议，这对我目前负责的项目非常有指导意义。此外，对轴承振动和噪声的分析也极为透彻，为我解决实际生产线上的设备维护问题提供了有力的理论支持。这本书不仅是教科书级别的参考资料，更是工程师案头必备的实用手册，强烈推荐给所有从事机械设计、制造和维护的同仁们。

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说实话，我接触过不少关于机械元件的书籍，但这本书在处理动态特性方面的细腻程度堪称一绝。作者对高速旋转和冲击载荷下的滚动轴承动力学行为的描述，极具洞察力。书中关于轴承在非稳定工况下（如启动、制动或突变载荷）的瞬态响应分析，提供了许多教科书上未曾提及的细节。我发现它在分析润滑膜破裂和微动磨损机制方面有着独到的见解，这对于高温、高转速环境下的应用至关重要。这本书的论述逻辑严密，层层递进，使得读者在掌握了基础知识后，能够自然而然地过渡到更高级的课题。它需要的不仅仅是阅读，更需要带着实际问题去钻研，每一次重读都会有新的体悟。它是一部需要反复研磨的深度技术宝典。

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