振动机械发展与展望.

2019/12/301振动机械的近期发展与展望东北大学闻邦椿振动机械的近期发展与展望2019/12/302振动机械的近期发展与展望0、振动机械的发展现状1、振动机械学的内涵及分类2、振动机械的理论与技术的新成果曾引发多次重大革命或重大变革3、振动机械的发展研究并提出了许多新原理、新机构、新模型、新理论、新方法、新技术,研制了新机器，最后创建了“振动利用工程”新学科。00、展望振动机械的近期发展与展望2019/12/3030.振动机械的发展现状0.1振动是物质运动的基本形式在物质世界里，到处存在着振动。振动可分为线性和非线性两类，自然界中的振动绝大多数是非线性的。振动可分为有用和有害的两类。人类自身的许多器官也每时每刻都处在振动之中,例如，心脏的搏动、血液的循环、肺部的张缩呼吸、脑细胞的思维以及耳膜的振动和声带的振动等,这些无一不是人体对振动的有效利用。机器的振动；建筑物的振动；环境噪声等。前面列举的都属于振动。振动机械的近期发展与展望2019/12/304振动机械的近期发展与展望0.振动机械的发展现状0.2振动工程是关系到我国国民经济发展的重大课题振动可分为有用振动和有害振动两大类有用振动：很多机械设备为了提高工效都要利用振动,如冶金及煤炭工业中的大型振动筛,高速公路建设中的振动压路机与摊铺机等(振动压路机可使高速公路路面密实度由90%提高到96%,公路的寿命约可延长20%以上,每公里高速路费用为2000万元,100公里高速路可节约4亿元)。有害振动：如汽轮机、大型离心压缩机、核电站主泵、燃气轮机、航空发动机等重大装备，一旦出现不稳定的振动，轻则会影响工作效果和质量，重则会发生机毁人亡的惨剧(大同、秦岭、阜新三电厂20万kW机组毁机事故,每次损失都高达数亿元人民币)。2019/12/305振动机械的近期发展与展望0.振动机械的发展现状0.3研究振动利用工程是一项迫切任务振动的研究分为振动理论、振动控制与振动利用三个方面。我们的科研团队,经过20多年的不懈努力,完成了国家和横向项目等30余项课题,研究并提出了新理论和新技术、研制了多种新机器，最后创建了新学科。我从1955年开始研究振动机械，当时来了一位苏联专家格.依.索苏诺夫，我和王峰都是研究生，到现在已经52年头了，当时在苏联振动机械是国际领先的。振动筛有奥列夫斯基，振动破碎机有隆德克维斯特。2019/12/306振动与波在工程中的应用及其控制振动机械的发展1振动机械学的内涵及分类；2振动机械的理论与技术的新成果曾引发多次重大革命或变革；3振动机械的发展:研究并提出了新原理、新机构、新模型、新理论、新方法、新技术、新机器，最后创建了新学科。振动机械的近期发展与展望2019/12/307振动与波在工程中的应用及其控制1振动机械学的内涵及分类振动机械的近期发展与展望图1振动机械的分类惯性式非共振类振动机惯性式线性近共振双质体振动机惯性式非线性近共振双质体振动机弹性连杆式近共振双质体振动机电磙式近共振双质体振动机非线性振动的利用线性振动的利用弹性连杆式近共振多质体振动机运动轨迹为直线运动轨迹为圆周运动轨迹为椭圆齿轮强迫同步的振动同步或自同步的2019/12/308振动破拱振动布料振动给料振动输送振动提升振动排队振动混合振动装料振动压实振动料斗输送给料类筛分选别类冷却干燥类成型密实类破碎粉磨类振动分类振动离心脱水振动冷却振动选别振动整形振动筛分振动重力脱水振动干燥振动成型共振筛分振动密实振动冷冻振动中碎振动光饰振动球磨振动破碎振动碎冰１振动机械学的内涵（a）(10大类,54种用途)振动利用工程的应用与发展2019/12/309桩基检测振动测量仪振动勘探振动平衡振动测量振动诊断振动监察附着振捣插入振捣振动捣固振动沉桩振动摊铺振动压路振动夯土振动装载振动犁耙振动铲斗振动熨平振动拔桩振动锤锻振动钻探振动碎石振动凿岩振动清理振动疏通振动清砂振动落砂清理疏通类振捣打拔类犁铲装载类钻探凿岩类测量诊断类１振动机械学的内涵（b）(10大类,54种用途)振动机械的确良近期发展与展望2019/12/3010２振动机械的理论与技术的新成果曾引发多次重大革命或变革a）理论上的创新：1）同步理论的利用2）共振的利用3）非线性振动的利用4）自激振动的利用振动机械的近期发展与展望2019/12/3011b）技术上的发明：1）可控整流电磁激振技术2）惯性振捣技术2）振动压实技术4）振动检桩技术5）超声电机6）振动诊断技术创新：原始创新、集成创新和引进消化吸收后再创新目前我国不少企业也在创新，也在争国际领先。多数在争生产的机器尺寸最大的，就是国际领先，我以为还应该从技术含量上争取国际领先。如德国的振动筛重量轻，恐怕暂时我国那个企业没法超过它，如果以后有谁能超过它，可以说国际领先。振动机械的近期发展与展望2019/12/3012振动机械的近期发展与展望３振动机械的发展(数十人,20多年,10多著作,500多部论文,研制了10余种新机器)在以下八个方面开展了原始创新和集成创新的研究：(1)研究了新原理，如概率等厚筛分新原理(2)发明了新机构，如激振器偏转式新机构(3)建立了新模型，如间隙滞回系统新模型(4)发展了新理论，如振动同步传动新理论(5)提出了新方法，如产品综合设计新方法(6)研制了新机器，如惯性共振概率新筛机(7)研发了新技术，如振机弯振预防新技术(8)创建了新学科，如振动利用工程新学科最终目标:在国际上首先创建振动利用工程新学科2019/12/3013振动机械的近期发展与展望３振动机械的发展(1)新原理提出了若干新的工艺原理与技术1)研究物料在振动平面上及振动锥体内运动机理2)研究了物料筛分过程理论，如概率等厚筛分法3)研究了振动压实过程中的振动摩擦的理论问题4)研究了物料的结合质量和当量阻尼的计算原理已在《振动机械的理论与动态设计方法》（机械工业出版社，2001）一书及相关论文中提出2019/12/3014振动机械的近期发展与展望３振动机械的发展(1)新的筛分原理筛分方法及筛分原理的分类1)普通筛分法2)薄层筛分法3）概率筛分法（瑞典）4）等厚筛分法（法国）5)概率等厚筛分法（中国）我们提出了概率等厚筛分新原理，并应用于工程中已在《振动机械的理论与动态设计方法》（机械工业出版社，2001）一书及相关论文中提出2019/12/3015振动机械的近期发展与展望３振动机械的发展(2)新机构1)惯性共振式双质体近共振新机构（图2）2)激振器偏转式双质体二次隔振自同步非共振新机构（图3）3)软式与硬式组合的双质体复杂分段线性非线性的近共振的新机构（图4）4)内外锥组成双激振器用于破碎的新机构（图5）5)不对称弹性力的双质体非线性近共振新机构（图6）6)振动同步传动的自同步新机构（图7）已在《振动机械的理论与动态设计方法》（机械工业出版社，2001）一书及相关论文中提出2019/12/3016振动利用工程的应用与发展３振动机械的发展(2)新机构1)惯性共振式双质体近共振新型机构（图2）2)激振器偏转式自同步非共振新机构（图3）图2惯性共振式近共振新机构图3激振器偏转式自同步非共振新机构已在《振动机械的理论与动态设计方法》（机械工业出版社，2001）一书及相关论文中提出2019/12/30173)软式与硬式组合的复杂分段线性非线性的近共振新机构,图44)内外圆锥组成双激振器用于破碎的新机构,图5图4软式硬式组合非线性近共振新机构图5内外圆锥组成双激振器新机构已在《振动机械的理论与动态设计方法》（机械工业出版社，2001）一书及相关论文中提出(2)新机构2019/12/3018(２)新机构5)不对称弹性力的双质体非线性近共振新机构（图6）6)振动同步传动的自同步非共振系统的新机构（图7）图6不对称弹性力的非线性近共振新机构图7振动同步传动的自同步非共振新机构已在《振动机械的理论与应用》（机械工业出版社，1982）一书及相关论文中提出122019/12/3019振动机械的近期发展与展望(3)新模型1)提出了惯性力项为非线性的动力学模型2)提出了不对称软式分段线性动力学模型3)提出了硬软式复合分段线性动力学模型4)提出了高次谐波频率俘获的动力学模型5)构建了带间隙的滞回非线性动力学模型6)构建了双参数慢变的非线性动力学模型已在著作《工程非线性振动》（科学出版社，2007）一书及相关论文中提出2019/12/3020(3)新模型图8不对称分段线性振动离心机一个周期内物料的运动速度曲线图9不对称分段落线性振动离心机非线性动力学模型1)提出了惯性力项为非线性的动力学模型2019/12/30211)提出了惯性力项为非线性的振动系统新模型(3)新模型0sin),(),()(0001212111121211112121tExxfxxfxfxxcccccxxkkkkkxxmmkkmmk12mkm21m1m)sincos(cos2cos)(xRmxmxFCmk12mkm21m1m)sincos(cos2cos)(xRmxmxFC在1981年于前苏联基辅第９届国际非线性振动会议上提出2019/12/30222)软式分段线性非线性动力学模型(a)弹簧摇床工程机构图(b)力学模型图10弹簧摇床(a)m1m0m2k△k(b)m0m1m2△kkadxx0ωa0-a(3)新模型2019/12/30232)软式分段线性非线性弹簧摇床的动力学方程21212022221111,,cos,xxxxxxxxQtrmxkxkxmxxQxkxkxmeebxxkxfxbbkbxxkxffxbkxbbkxxQcc,,,00(3)新模型2019/12/30242)幅频曲线与试验测得的振动曲线.ABλe0ωbω(a)(b)(a)正常运转曲线图11幅频曲线(b)停机时的振动曲线图12试验测得的振动曲线(3)新模型2019/12/3025图13非线性惯性式共振筛的结构图14非线性惯性式共振动筛的共振动曲线(3)新模型3)提出了硬软式复合分段线性动力学模型2019/12/30264)带间隙的滞回系统的振动曲线me图15双向间隙的滞回系统图16振动破碎机械的动力学模型11(3)新模型2019/12/30274)带间隙的滞回系统的运动方程式tpxfxxsin20sgn0sgn0sgn0sgn04422432122222121xxxexaxxxxxaxxxxxaxxxxexaxexxf(3)新模型2019/12/30284)最大Lyaponov指数与分岔图(a)最大Lyaponov指数(b)分岔图图17当2ω∈(0.3，1.7)时的非线性动力学特性(3)新模型2019/12/3029(3)新模型5)基频与倍频的频率俘获图18基频与倍频的频率俘获3210w/v3maxvw/v2s3s1sw/v3minw/v2maxw/v2minw/vmaxw/vmin在1981年于前苏联基辅第９届国际非线性振动会议上提出2019/12/30306)慢变参数系统的利用图19系统刚度具有不同变化速度kd时瀑布图a)kd=0b)kd=5c)kd=10d)kd=15e)kd=20f)kd=25(3)新模型2019/12/3031振动机械的近期发展与展望(4)新理论以振动同步理论为例1)提出了激振器偏转式的自同步振动机的同步性判据和同步状态的稳定性判据2)提出了出倍频同步自同步振动机的同步理论3)研究了振动同步传动的理论4)将同步理论扩展到控制同步和广义同步5)研究了振动同步与控