(1)提出了新原理 (2)發(fā)明了新機械 (3)建立了新模型 (4)發(fā)展了新理論 (5)研究了新方法 (5)研發(fā)了新技術 (7)研制了新機器 (8)創(chuàng)建了新學科
1 、研究出新原理
研究并提出了一種概率等厚篩分新原理. 該種篩分原理既有概率篩分的優(yōu)點,又有等厚篩分的優(yōu)點,篩機長度較等厚篩為短,工藝效果較這兩種篩機要好,由聞邦椿院士團隊研制的這種篩機曾在鐵道部門應用,獲得鐵道部的獎勵。
2、發(fā)明了新機構
研究出10余種新機構。如慣性共振式雙質體近共振新機構(圖2)、雙激振器振動破碎機的新機構、不對稱彈性力的雙質體非線性近共振新機構、振動同步傳動的自同步新機構、激振器偏轉式自同步非共振新機構、平衡加隔振振動輸送的新機構(圖4)。
2、發(fā)明了新機構
我團隊研制的平衡加隔振的20-40米雙質體長距離振動輸送機,裝于五層樓上,振動對建筑物無影響,曾獲冶金部科技成果獎.
3、建立了新模型
提出了10多個非線性動力學新模型,例如:
(1)慣性力項為非線性的動力學模型;
(2)不對稱軟式分段線性動力學模型;
(3)硬軟式復合分段線性動力學模型;
(4)分段慢變的非線性的動力學模型;
(5)雙參數慢變的非線性動力學模型;
(6)帶間隙的滯回非線性動力學模型;
(7)帶有沖擊的非線性振動系統的動力學模型;
(8)振動同步傳動的新模型;
(9)近共振條件下振動同步的模型;
(10)帶有滾柱的的振動同步的模型。
有多種模型是在非線性動力學研究中最先提出的,在我們撰寫的《工程非線性振動》的專著中進行了介紹。
4 發(fā)展了新理論
在以下四個方面的研究中,提出了若干新的理論和方法:
(1)振動利用工程方面的研究,研究了物料運動的非線性動力學理論、單質體或多質體系統的硬式、軟式、復合形式的非線性動力學理論等,并提出了考慮質量為分段的非線性振動系統、彈性元件為非線性的各類非線性振動系統、帶滯回阻尼力的非線性系統、具有沖擊和摩擦的非線性振動系統等。
(2)振動同步及振動同步傳動的研究。在國際上首先提出了振動同步傳動的新概念,并研究了雙激振電機及多激振電機驅動的在遠超共振與近共振狀態(tài)下單質體和雙質體的同步理論與振動同步傳動的理論等,并將同步理論擴展到控制同步,研究了振動同步與控制同步合成的復合同步等新理論。
(3)產品設計理論和方法的研。究提出了具有我國特色的產品綜合設計理論和方法或產品系統化的設計理論和方法,明確給出產品設計的3I調研、7D規(guī)劃、1+3+X具體實施、5(C+A)檢驗和評估的四個設計階段。
(4)有關科學方法論的研究。提出了現代成功學方法論的體系和12對規(guī)則,用來指導集體和個人做人、做事和做學問的成功概率和效益。
針對我國研制的篩分面積最大的反向回轉自同步大型振動篩(圖5)工藝效果差的問題,我課題組進行了深入的理論和試驗研究,提出了應將激振器安裝到機器的上下兩端,或采用加有墮輪的強迫同步器進行強迫同步, 進而使振動機能獲得接近于圓形的橢圓軌跡,以提高篩機的工藝效果(圖6)。
若兩激振器分別安裝于給料端上方和排料端下方,兩激振器做同向回轉,可以獲得接近圓形的軌跡。
此外,還可以采用加有墮輪的速比為1的強迫同步器進行同步,以獲得近似于圓的橢圓軌跡,進而提高該篩的工藝效果。
圖6 對世界最大巨型振動篩(56m2)的改型設計,左圖為原有的設計
提出了新方法
研究并提出了以功能優(yōu)化設計、動態(tài)優(yōu)化設計、智能優(yōu)化設計、可視優(yōu)化設計及特殊性能優(yōu)為核心內容的1+3+X的綜合設計方法,同時提出了以非線性動力學為基礎的深層次動態(tài)設計方法,撰寫和出版了8部專著(圖7)。圖7 基于系統工程的產品綜合設計理論與方法專著(共八種)
5、提出了新方法
2010年,由作者主編并有170人參加編審的第5版6卷本《機械設計手冊》問世。這一部2000萬字的巨著, 僅用了一年半的時間就編纂完成(圖8)。
該手冊于2012年被評為中國機械工業(yè)科學技術一等獎,并于2013年被評為中國出版政府獎的提名獎。
6、研發(fā)了新技術
研究出有關振動利用與控制若干新技術:如大長度振動輸送機常常會出現彈性彎曲振動,為預防出現彈性彎曲振動,我們研究一種可以減輕或消除彎曲振動新技術。
再比如,在自同步振動機兩臺激振電機實現同步運轉之后,將一臺激振電機的電源切斷,該激振電機仍可繼續(xù)實現同步運轉,我們稱這種運動為振動同步傳動。當一臺激振電機的電源切斷的以后,該激振電機的功耗為零,而另外一臺激振電機略微增加,因而從總電能消耗來看,可減少能源的消耗約15-30%,我們已經過試驗證明了這一技術的經濟性和可使用性。
作者領導的科研團隊,還研究成功一種名為激振器偏轉自同步式二次隔振大型冷燒結礦振動篩的設備。把偏轉式自同步理論應用于該篩中,降低了機器的高度及質量,從而降低了制造成本,并可以獲得理想的工藝效果(圖9)。該設備已經在工業(yè)生產中得到廣泛應用,取得了顯著的經濟效益和社會效益,于1985年并獲國家科技進步獎。
7、研制了新機器
此外,研究成功研制10余種新機器,如:
(1)慣性共振概率新篩機(圖2),
(2)激振器偏轉式大型冷礦振動篩(圖9),
(3)20~40米長的平衡加隔振的大長度振動輸送機
(4)自同步振動放礦機,
(5)雙激振器自同步振動破碎機,
(6)750噸振動沉拔樁機(圖11),
(7)新型振動壓路機(圖10),
(8)振動光飾機,
(9)振動干燥機,
(10)雙質體近共振工作的自同步振動離心脫水機(圖12)
這些機器的成功應用,可為社會創(chuàng)造重大的經濟效益和社會效益。
8 創(chuàng)建了新學科
以上各個方面的創(chuàng)新的集成和綜合,使“振動利用工程”新學科的創(chuàng)建成為現實。在這一領域的研究中完成了以下創(chuàng)新:
(1)提出了新原理; (2)發(fā)明了新機構
(3)建立了新模型; (4)創(chuàng)建了新理論;
(5)新方法的研究; (6)開發(fā)了新技術;
(7)新機器的研制; (8)各種創(chuàng)新的綜合。
由此,在國際上首先創(chuàng)建了“振動利用工程”新學科,提出了振動利用工程的新概念,這在其他國家是很難做到的,我國已為創(chuàng)建這一新學科提供了良好的機遇、環(huán)境和條件。在這一領域撰寫了8部振動機械方面的著作(圖13),達到了國際領先水平。愿意把我們的研究理論和成果奉獻給大家。
展望:
(1) 應該大力開展振動工程實際應用的研究與開發(fā)工作, 擴大非線性振動技術的應用領域與范圍, 將非線性振動技術廣泛應用于各種工藝過程。
(2) 在研究振動技術實際應用的基礎上, 深入開展非線性振動工程應用的基礎理論與工作機理的研究, 如加強非線性振動與非線性波動理論, 非線性振動的穩(wěn)定性以及非線性振動系統的分叉與混沌, 研究分形理論與突變論在工程中應用等。
(3) 要加強振動技術與信息技術, 即多煤體技術、集成電路技術、光導纖維技術、網絡技術和人工智能技術的結合, 使非線性振動工程應用的理論與技術成為一種以智力為依托的高新技術。