本书理论联系实际，全面系统地阐述了港口起重机结构和机构的特点，针对铰点和减速箱的振动信号，应用最新的数据处理方法进行特征提取和状态识别。将实验台的实验及理论振动特性作为建立实际主铰结构数值模型的研究基础，提出了基于数值模型本构的刚性紧固系统非线性等效模型。提出了基于包络法的去除本底噪声的信号分析方法，应用基于Weibull 分布变分模态分解的特征提取方法来反映铰点的性能退化程度，提出基于小波分解及加权交叠平均的峰峰值提取方法，建立了基于病态冲击特征及模糊综合评价的起重机主铰结构多级模糊安全评估模型。分别基于K-均值聚类算法和GG 聚类算法对减速箱的全寿命数据进行实例分析，为工程实际提供了必要的技术数据和相关资料。
本书可作为港口机械工程、机械振动与噪声控制、设备状态监测等领域的科研人员、工程技术人员的参考资料，也可作为高等院校相关专业师生的教学辅助用书。

第一章绪论001
第一节研究背景和工程意义002
第二节研究现状006
第三节研究内容和研究框架021
参考文献024

第二章港口起重机信号采集与分析031
第一节概述032
第二节实验方案与数据采集033
第三节起重机振动载荷谱分析049
第四节数据预处理053
参考文献058

第三章起重机铰点结构冲击原理分析060
第一节概述061
第二节有限元基础理论061
第三节桥式起重机分离式接头病态冲击特征分析069
第四节轨道接头形式对冲击响应的影响073
参考文献077

第四章起重机铰点结构病态仿真建模079
第一节概述080
第二节刚性紧固系统模型080
第三节紧固系统特性分析及模型简化090
第四节基于等效紧固系统的主铰病态冲击响应结果及分析094
参考文献102

第五章铰点结构冲击特征研究和状态识别104
第一节概述105
第二节基于小波包分解的铰点性能退化状态识别106
第三节基于载荷谱统计特征的铰点性能退化状态识别122
第四节基于统计特征的特征提取与状态识别135
参考文献140

第六章基于振动载荷谱的岸桥结构安全评估分析142
第一节概述143
第二节岸桥结构测点分析143
第三节基于统计的岸桥结构分析146
第四节主铰结构病态诊断与安全评估154
参考文献161

第七章起重机减速箱性能退化状态识别163
第一节概述164
第二节减速箱分析165
第三节理论分析166
第四节计算实例171
参考文献180

港口起重机作为港口物流运输体系中的核心重型装备，其运行稳定性与结构安全性直接决定了港口作业效率、货物运输安全乃至整个供应链的通畅性。随着全球港口吞吐量的持续增长，起重机长期处于高负荷、多工况的复杂运行环境中，铰点结构磨损、减速箱性能退化、轨道接头冲击等故障隐患日益凸显。一旦因结构失效或性能劣化引发停机事故，不仅会造成巨额经济损失，更可能危及现场人员的生命安全。在此背景下，通过振动信号处理技术挖掘设备运行状态的信息，实现故障的早期识别与安全评估，已成为港口机械工程领域亟待突破的关键技术难题，也是保障港口装备智能化运维，推动“平安港口”“智慧港口” 建设的核心支撑。
当前，国内外学者在机械振动信号分析与状态监测领域已开展大量研究，但港口起重机作为典型的大型复杂结构机械，其振动信号具有强非线性、多源干扰叠加、工况动态变化等独特特征，传统信号处理方法在特征提取精度、状态识别鲁棒性等方面仍存在明显局限。例如，铰点结构的病态冲击信号易被作业载荷噪声掩盖，减速箱多齿轮啮合的复合振动信号难以有效解耦，轨道接头形式差异导致的冲击响应规律尚未形成统一分析范式。解决这些工程实际中的技术痛点正是本书研究的出发点与核心目标。
为系统解决上述问题，本书基于作者团队多年来在港口起重机状态监测领域的科研积累与工程实践经验，以“信号采集—机理分析—模型构建—状态识别—安全评估” 为主线，构建了一套覆盖港口起重机关键部件全生命周期的振动信号处理与状态诊断体系。全书共分为七章，各章节逻辑紧密、层层递进： 第一章作为绪论，系统梳理了港口起重机状态监测的研究背景、工程意义与国内外研究现状，明确了本书的研究边界与技术路线，为后续研究奠定理论与实践基础；第二章聚焦振动信号的源头采集与预处理，详细介绍了试验方案设计、载荷谱分析方法及数据降噪技术，确保后续分析数据的可靠性与有效性；第三、四章围绕铰点这一关键易损部件，从冲击原理分析、有限元建模到病态响应仿真，深入揭示了铰点性能退化的内在机制；第五章则重点阐述了基于小波包分解、载荷谱统计特征的铰点状态识别方法，为故障早期诊断提供了可操作的技术路径；第六章将研究视角拓展至岸桥整体结构，结合振动载荷谱实现了结构安全评估与主铰病态诊断的有机结合；第七章针对减速箱这一核心传动部件，通过理论分析与计算实例，建立了性能退化状态识别模型，完善了起重机关键部件的监测体系；最后，结语部分总结了全书的核心研究成果，同时展望了该领域未来的发展方向，为后续研究提供参考。
本书的研究成果具有重要的理论创新价值和极强的工程应用价值，丰富了港口起重机复杂工况下振动信号处理与状态识别的技术。书中提出的方法已在多个港口的实际起重机运维中得到验证，能够有效提升设备故障诊断的准确率与及时性，降低运维成本，保障作业安全。本书可作为港口机械工程、机械振动与噪声控制、设备状态监测等领域的科研人员、工程技术人员的参考资料，也可作为高等院校相关专业师生的教学辅助用书。
在本书的撰写过程中，作者团队借鉴了国内外众多学者的研究成果，在此致以诚挚的感谢；同时，感谢相关港口企业为试验研究提供的场地与数据支持，感谢科研项目资助单位对本研究的大力支持。由于港口起重机技术不断发展，振动信号处理方法也在持续创新，书中难免存在不足之处，恳请广大读者与同行批评指正。

著者