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振动利用工程研究中的八大创新裸石

2021-01-13

振动利用工程研究中的八大创新

(1)提出了新原理 (2)发明了新机械 (3)建立了新模型 (4)发展了新理论 (5)研究了新方法 (5)研发了新技术 (7)研制了新机器 (8)创建了新学科

1 、研究出新原理

研究并提出了一种概率等厚筛分新原理. 该种筛分原理既有概率筛分的优点,又有等厚筛分的优点,筛机长度较等厚筛为短,工艺效果较这两种筛机要好,由闻邦椿院士团队研制的这种筛机曾在铁道部门应用,获得铁道部的奖励。

2、发明了新机构

研究出10余种新机构。如惯性共振式双质体近共振新机构(图2)、双激振器振动破碎机的新机构、不对称弹性力的双质体非线性近共振新机构、振动同步传动的自同步新机构、激振器偏转式自同步非共振新机构、平衡加隔振振动输送的新机构(图4)。

2、发明了新机构

我团队研制的平衡加隔振的20-40米双质体长距离振动输送机,装于五层楼上,振动对建筑物无影响,曾获冶金部科技成果奖.

3、建立了新模型

提出了10多个非线性动力学新模型,例如:

(1)惯性力项为非线性的动力学模型;

(2)不对称软式分段线性动力学模型;

(3)硬软式复合分段线性动力学模型;

(4)分段慢变的非线性的动力学模型;

(5)双参数慢变的非线性动力学模型;

(6)带间隙的滞回非线性动力学模型;

(7)带有冲击的非线性振动系统的动力学模型;

(8)振动同步传动的新模型;

(9)近共振条件下振动同步的模型;

(10)带有滚柱的的振动同步的模型。

有多种模型是在非线性动力学研究中最先提出的,在我们撰写的《工程非线性振动》的专著中进行了介绍。

4 发展了新理论

在以下四个方面的研究中,提出了若干新的理论和方法:

(1)振动利用工程方面的研究,研究了物料运动的非线性动力学理论、单质体或多质体系统的硬式、软式、复合形式的非线性动力学理论等,并提出了考虑质量为分段的非线性振动系统、弹性元件为非线性的各类非线性振动系统、带滞回阻尼力的非线性系统、具有冲击和摩擦的非线性振动系统等。

(2)振动同步及振动同步传动的研究。在国际上首先提出了振动同步传动的新概念,并研究了双激振电机及多激振电机驱动的在远超共振与近共振状态下单质体和双质体的同步理论与振动同步传动的理论等,并将同步理论扩展到控制同步,研究了振动同步与控制同步合成的复合同步等新理论。

(3)产品设计理论和方法的研。究提出了具有我国特色的产品综合设计理论和方法或产品系统化的设计理论和方法,明确给出产品设计的3I调研、7D规划、1+3+X具体实施、5(C+A)检验和评估的四个设计阶段。

(4)有关科学方法论的研究。提出了现代成功学方法论的体系和12对规则,用来指导集体和个人做人、做事和做学问的成功概率和效益。

针对我国研制的筛分面积最大的反向回转自同步大型振动筛(图5)工艺效果差的问题,我课题组进行了深入的理论和试验研究,提出了应将激振器安装到机器的上下两端,或采用加有堕轮的强迫同步器进行强迫同步, 进而使振动机能获得接近于圆形的椭圆轨迹,以提高筛机的工艺效果(图6)。

若两激振器分别安装于给料端上方和排料端下方,两激振器做同向回转,可以获得接近圆形的轨迹。

此外,还可以采用加有堕轮的速比为1的强迫同步器进行同步,以获得近似于圆的椭圆轨迹,进而提高该筛的工艺效果。

图6 对世界最大巨型振动筛(56m2)的改型设计,左图为原有的设计

提出了新方法

研究并提出了以功能优化设计、动态优化设计、智能优化设计、可视优化设计及特殊性能优为核心内容的1+3+X的综合设计方法,同时提出了以非线性动力学为基础的深层次动态设计方法,撰写和出版了8部专著(图7)。图7 基于系统工程的产品综合设计理论与方法专著(共八种)

5、提出了新方法

2010年,由作者主编并有170人参加编审的第5版6卷本《机械设计手册》问世。这一部2000万字的巨著, 仅用了一年半的时间就编纂完成(图8)。

该手册于2012年被评为中国机械工业科学技术一等奖,并于2013年被评为中国出版政府奖的提名奖。6、研发了新技术

研究出有关振动利用与控制若干新技术:如大长度振动输送机常常会出现弹性弯曲振动,为预防出现弹性弯曲振动,我们研究一种可以减轻或消除弯曲振动新技术。

再比如,在自同步振动机两台激振电机实现同步运转之后,将一台激振电机的电源切断,该激振电机仍可继续实现同步运转,我们称这种运动为振动同步传动。当一台激振电机的电源切断的以后,该激振电机的功耗为零,而另外一台激振电机略微增加,因而从总电能消耗来看,可减少能源的消耗约15-30%,我们已经过试验证明了这一技术的经济性和可使用性。

作者领导的科研团队,还研究成功一种名为激振器偏转自同步式二次隔振大型冷烧结矿振动筛的设备。把偏转式自同步理论应用于该筛中,降低了机器的高度及质量,从而降低了制造成本,并可以获得理想的工艺效果(图9)。该设备已经在工业生产中得到广泛应用,取得了显著的经济效益和社会效益,于1985年并获国家科技进步奖。

7、研制了新机器

此外,研究成功研制10余种新机器,如:

(1)惯性共振概率新筛机(图2),

(2)激振器偏转式大型冷矿振动筛(图9),

(3)20~40米长的平衡加隔振的大长度振动输送机

(4)自同步振动放矿机,

(5)双激振器自同步振动破碎机,

(6)750吨振动沉拔桩机(图11),

(7)新型振动压路机(图10),

(8)振动光饰机,

(9)振动干燥机,

(10)双质体近共振工作的自同步振动离心脱水机(图12)

这些机器的成功应用,可为社会创造重大的经济效益和社会效益。

8 创建了新学科

以上各个方面的创新的集成和综合,使“振动利用工程”新学科的创建成为现实。在这一领域的研究中完成了以下创新:

(1)提出了新原理; (2)发明了新机构

(3)建立了新模型; (4)创建了新理论;

(5)新方法的研究; (6)开发了新技术;

(7)新机器的研制; (8)各种创新的综合。

由此,在国际上首先创建了“振动利用工程”新学科,提出了振动利用工程的新概念,这在其他国家是很难做到的,我国已为创建这一新学科提供了良好的机遇、环境和条件。在这一领域撰写了8部振动机械方面的著作(图13),达到了国际领先水平。愿意把我们的研究理论和成果奉献给大家。

展望:

(1) 应该大力开展振动工程实际应用的研究与开发工作, 扩大非线性振动技术的应用领域与范围, 将非线性振动技术广泛应用于各种工艺过程。

(2) 在研究振动技术实际应用的基础上, 深入开展非线性振动工程应用的基础理论与工作机理的研究, 如加强非线性振动与非线性波动理论, 非线性振动的稳定性以及非线性振动系统的分叉与混沌, 研究分形理论与突变论在工程中应用等。

(3) 要加强振动技术与信息技术, 即多煤体技术、集成电路技术、光导纤维技术、网络技术和人工智能技术的结合, 使非线性振动工程应用的理论与技术成为一种以智力为依托的高新技术。

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