1950年代,正是振动机械大发展的时期,在国外,多种振动机械,如各种形式的振动筛、振动输送机、振动给料机、振动磨机等,开始广泛应用于工业的各个部门,如煤炭、冶金、化工、轻工、机械、电力等,我国也迫切需要发展和推广这一类新机器。当时世界上还没有一套完整的振动机械理论。在我国也还存在着很多理论与实际问题迫切需要解决。一种强烈的念头在他脑海中形成:我应该在振动机械这个新发展的领域内取得成果,为祖国建设服务,为科学技术的发展做出贡献。他开始向自己的神圣目标进军了。
振动的利用,是机械振动学的一个分支,也是一门机械学与振动学相结合的边缘学科。为了研究这一边缘学科,他除了致力于教学和科研外,还自修了工程数学、高等动力学、非线性振动、电磁学等十多门课程,广泛阅读了国内外有关技术文献,看了二三十本著作和几百篇论文。50年代末,他连续在全国性杂志上发表了5篇有关振动机械理论的学术论文,其中,“椭圆振动机上物料运动的理论”、“振动离心机中物料运动理论”和“非线性共振筛的工作理论”等3篇论文是国内外最先得出的研究结果。
初战的胜利,使闻邦椿增强了信心。但在进一步的研究中,他遇到了许多困难。理论结果需要实验验证,没有试验样机他就自己动手,剪板下料,在车床上车削主轴,用电焊机焊接构件,终于制成了共振筛和电磁振动给料机试验样机。为了取得更多的实验数据,有时还到现场去做试验。30多年,他结合各种振动机械的研究,如对弹簧隔振双管振动输送机、惯性共振式给料机、自同步概率筛、电磁振动给料机、冷(热)烧结矿振动筛、自同步式和惯性共振式放矿机、惯性共振式概率筛等,提出了有关振动机械理论的许多具有独创性的研究成果。例如:
他比较系统地研究了振动机械工艺过程的理论,其中包括各种振动机上物料运动的理论、概率筛分理论等。
较详细地研究机械系统的同步理论,其中包括偏转式激振器的自同步振动机的同步理论与同步状态的稳定性理论、空间运动的振动机的同步理论和振动同步传动的理论等。
研究了多种非线性振动机的振动系统的动力学特性,其中包括电磁式与惯性式非线性振动机的工作理论,提出了这些振动机工作点及动力学参数的计算方法。
研究了大长度振动机的多种模态,提出了预防该类振动机的弯曲振动的方法等。
他将研究结果写成百多篇论文,在国内外杂志和学术会议论文集中发表,还出版了2部专著和另外3部著作。
他用7年时间写成的60万字的专著《振动机械的理论与应用》,1982年由机械工业出版社出版,这是他20多年来研究成果的系统总结。在有十多个单位20多位专家参加的审稿会上,对这本书给予很高评价:“该书内容丰富,有创造性和较强的实用性,它对科研、设计、生产有着重要指导意义”。这是他20多年辛勤劳动的结晶,也是对祖国和科学技术事业的奉献。他在书中提出的上百个理论计算公式已被国内不少科研、设计单位和工厂所采用。这一专著为我国建立“振动利用工程”这一新分支奠定了理论基础。1983年,该书荣获全国优秀科技图书二等奖,并在莫斯科国际图书博览会上展出。1989年,化学工业出版社出版了他的第二部专著《振动筛、振动给料机、振动输送机的设计与调试》。在这期间,还发表了大量学术论文。闻邦椿成为我国“振动利用工程”学科的开拓者。
研制成功多种新型机器 荣获国际博览会个人发明骑士勋章
在科研实践中,他重视理论联系实际。他与其他同事一起研制成功10多种新型振动机械和工程机械,有12项成果通过部级和省级技术鉴定。他还获得了6项国家专利。他和科研组同志一起研制成功的新型机器有:惯性共振式概率筛、大型冷烧结矿振动筛、长距离振动输送机、大型振动放矿机、大揭盖清筛机、自同步概率筛、概率等厚筛、自同步直线振动筛、高中频振动细筛等。这些机械已成功应用于机械、电力、建筑、建材、铁道、化工、煤炭、冶金等工业部门,总数200余台,为国家创造了重大的经济效益。
由于他所研究的机器直接应用于生产,出现问题时,必须在很短时间急速处理。他作为课题负责人,常常要冒很大的风险,在这些问题面前,他常常彻夜不眠,深入现场调查研究,试验测量,应用已掌握的理论和科学的方法,一个一个地予以解决。在他研制成功的机器中,多数都具有创新的部分。
他十分重视使用的可靠性与先进性,有多种机器是根据他们自己提出的理论研制成功的。例如:
1985年获国家发明奖和1987年获比利时布鲁塞尔国际发明博览会“尤里卡”金奖的惯性共振式概率筛,应用了他所研究的概率筛分理论和非线性近共振机械的理论,将惯性共振原理与概率筛分原理有机结合起来,在同一机上同时实现筛分、给料和托料三重作用,该种新筛机具有启动快、停车迅速、噪声小、防尘好、能耗低、既能给料又能筛分、一机两用等优点,完全适用于电子计算机自动控制,实现了自动化,是国内外振动机械领域内首创的一种新设备,现在已有100多台用于我国工业部门中。
1985年获国家科技进步奖的大型冷烧结矿振动筛,应用了闻邦椿首次提出的偏转式激振器自同步振动机的理论和他得到的同步性判据与同步状态的稳定性判据,应用了二次隔振的理论,从而解决了冶金工业部门中一个难题。目前已在我国10多个钢铁企业中得到推广应用,约占全国使用的冷矿振动筛的2/3。该筛机在首都钢铁公司使用达10年之久,仍在继续使用。与之相比,从日本引进的冷烧结矿振动筛,仅使用一年半,其中有的冷筛的筛箱横梁出现裂纹,以致必须及时更换。从日本引进每台筛机为30~40万美元,而我国自己生产的只需30~40万元人民币。由此可见,该项成果的推广应用,替代了国外引进的同类产品,其经济效益十分可观。
由于在新型振动机械的研究中取得了显著的成绩,他曾获国际发明博览会“尤里卡”金奖1项,国家发明奖和国家科技进步奖各1项,“六五”攻关三委一部奖1项,省、部、委级奖8项。国家专利6项。国际发明博览会授予他最高奖——个人发明骑士勋章。他的简历已载人《中国发明家大辞典》中,他少年时的梦想在45年后已成为事实。
扩大研究领域 积极开展国际学术交流
闻邦椿除对主要研究方向“振动利用工程”进行深入研究外,还对“机械动力学与转子动力学”、“机械系统的非线性理论与应用”、“机械故障的振动诊断”及“工程与矿山机械的工作理论”等进行了较深入的研究,得出了许多有价值的结果。
第一,发展了机械系统的非线性理论,在国际会议论文集中发表有关非线性振动的学术论文20余篇,主要工作有:研究与发展了分段质量的非线性振动系统的计算理论,提出了分段质量非线性系统的等效质量的计算方法;分析研究了具有冲击的非线性振动系统和分段线性的非线性系统的动力学特性。指出了在某些带有冲击的非线性系统中存在负阻尼的特殊情况;和他的研究生一起,用胞变方法研究了某分段线性的非线性系统的全局稳定性,并提出应用胞变换方法时节省计算机内存与机时的方法;研究了某些非线性系统稳态过程和过渡过程的数值解法;首先研究了在非线性机械系统中两个惯性激振器的高次谐波同步问题,提出了它们的同步性判据与同步状态的稳定性判据等。
第二,在机械动力学与转子动力学方面所做的研究工作。他深入研究了工业机械的二次隔振的理论,并将该理论应用于多种工程机械振动与冲击隔离的系统中;通过理论研究与试验研究,详细分析了具有横向裂纹的转子的动力学特性及其响应的计算方法,提出用二次谐波分量来识别部分转子裂纹的方法;研究了带有轴向振动的转子的动力响应和动力稳定性问题;研究了具有陀螺效应的锥形转子的不平衡惯性力、旋回力矩及其平衡方法。
第三,首先提出了用灰色系统理论对设备故障进行诊断的方法,发展了某些工程机械的工作理论。他和他的研究生一起首先将灰色系统理论应用于机械设备故障诊断的工作中,提出了机械设备状态的灰色预测法和机械故障的灰色诊断法。
提出用时间序列方法中的判别函数的特性来判定机械设备故障的类型;同时还研究了时间序列AR模型结构的判定方法。在某大学编著的《时间序列方法及其应用》一书及有关文献中得到引用。
他研究了带有两个相对摩擦运动转筒的沉降式离心机的动力传递特性,揭开了在这种机械中存在巨大的环流功率的秘密。他还研究了惯性圆锥破碎机和振动球磨机的工作理论。为一些工程机械的设计提供了有用的理论依据。他将这些研究成果写成学术论文,积极地在国内外展开了广泛的学术交流。
自1981年以来,分别参加了在前苏联、保加利亚、匈牙利、英国、美国、西班牙、捷克、意大利、澳大利亚、日本和马来西亚等国召开的有关振动理论的重要学术会议,宣读数十篇论文,并负责于1987年组织了在沈阳召开的国际机械动力学会议,1989年负责筹备了在深圳召开的亚洲振动会议。并主编了这两次国际会议的论文集。
参加这些国际学术会议与学术交流、去国外讲学,对扩大我国在国际上的影响,加强国际间的交流和合作,促进科学技术研究工作的发展,都具有重要意义。
闻邦椿教授担任国际转子动力学技术委员会委员,亚洲-太平洋地区振动会议指导委员会委员,在他参加的20次国际学术会议中,曾担任学术委员会主席、组织委员会主席、分组会主席、指导委员会与学术委员会委员十多次。他的简历已载人英国剑桥国际传记中心和美国传记研究所出版的两种名人录中。
为祖国培育了大批建设人才
35年来,闻邦椿一直坚持在教学第一线,他讲授过选矿机械、机械振动学、非线性振动、振动机械的理论与应用、矿山机械动力学等多门课程。指导过20届大学本科生的毕业论文与毕业设计,指导过40多名硕士研究生和20多名博士研究生。为祖国培育了一批批建设人才。
他认为,要使我国“振动利用工程”这一学科走在世界前列,必须向学生传授新的理论,给学生打下坚实的基础。多年来,他用自己的研究成果不断更新教学内容,先后为大学本科生和研究生编出新教材,开出了振动机械的理论与应用、非线性振动、振动的利用与控制、矿山机械动力学等四门新课程。这些新课程涉及的基础理论较多,难度较大,他花费了很大精力,编出了几十万字的教材和讲义,对本科生和研究生掌握振动机械的新技术和新理论起到了重要作用。
在教学中,他很注重培养学生的分析问题和解决问题的能力。通过指导学生毕业论文和毕业设计这个环节,让学生到现场去调查、摸索、增强学生的责任感,鼓励、启发学生去探索、去创新。他所指导的毕业设计与毕业论文,多数是现场急需解决的问题。1975年,当他接受北京铁矿振动输送机的研究设计任务后,他带领6名学生,来到现场,有人议论:“这样老大难的问题,大设计院都没解决,凭几名大学没毕业的学生和1名教师能解决吗?”面对这些情况,他们从调查研究入手,经过方案讨论、模型试验、图纸设计、制造安装和调试等一道道关口,去锻炼学生。经过一年多的艰苦努力,长度20多米的4条振动输送机终于研制成功了,性能完全达到生产要求。单位的领导、工人和技术人员给予高度评价。他还指导学生提高理论水平,写成6篇学术论文,并在国内有关杂志上发表。该项目通过技术鉴定,荣获冶金工业部科技进步奖。1978年,他带领学生与机械部第一砂轮厂同志一起研制成功的自同步概率筛,单位面积产量比其他类型的振动筛提高5倍。这个项目填补了国内空白。被评为辽宁省科技成果二等奖。
他的硕士和博士研究生的题目多数是国家急需的科研课题,硕士生王雁斌和吴卫星等对具有裂纹转子振动响应和稳定性及其诊断方法的研究,不仅具有理论意义,而且有实际价值。他们撰写的6篇学术论文均已发表在国际会议论文集及有关杂志中。硕士生文成秀进行的《不对称分段线性的非线性系统的全局稳定性及胞变换方法在研究中的应用》,其研究成果可节省计算机的内存和机时,在学术上也有较大价值。博士生段志善《关于机械故障的灰色诊断方法》及《时间序列AR模型的定阶方法》等论文,在学术上与实际应用上均有创造性。他提出的“机械系统故障的灰色诊断法”引起了国内外学者们的重视;所提出的“时间序列AR模型的差比定阶准则”概括了日本与美国学者所提出的多种定价准则,该准则在中科院院士、华中理工大学扬叔子教授等编著的《时间序列方法及其应用》一书中得到引用。
闻邦椿对学生的要求很严格,课题中要求完成的内容一定要努力完成。有人为研究生说情,希望放宽要求,以便及早进行论文答辩,他耐心地向学生和有关同志解释:放宽对学生的要求,就是坑害学生。有一名研究生在做论文时,由于试验方法不得当,花费了一个月的时间也没有得出正确的结果。正当这名研究生非常焦急的时刻,闻邦椿启发他进一步思考,经过反复琢磨,最后,这名学生提出了一种文献资料中没有报导过的方法,他的论文得到了有关专家的较高评价。
党的十一届三中全会以后,闻邦椿教授好象一部高速运转的马达,加倍地工作着。他培养的学生已遍布全国各地,不少学生已在祖国建设中取得显著成绩。他指导的40多名硕士生已有30名取得硕士学位,指导的20多名博士生,也有12名取得博士学位。目前他的学生在美国、日本、德国、澳大利亚和加拿大等国已有10余人获得博士学位,尚在国外学习和工作的有30余人。还有不少学生已晋升为教授、副教授和高级工程师,在国内外学术界和科学技术界正发光、发热、正是“桃李满天下,功在育新人。”
鼎组远荐自《光华人物网》