访振动控制专家、“千人计划”专家尹学军

   2016-02-02 3390
核心提示:试想你正在音乐厅听一场演唱会,这时一阵列车轰鸣声传过来,是不是有种抓狂的感觉呢?实际上,这只是噪声影响我们生活的最简单的例子之一,振动

      试想你正在音乐厅听一场演唱会,这时一阵列车轰鸣声传过来,是不是有种抓狂的感觉呢?实际上,这只是噪声影响我们生活的最简单的例子之一,振动和噪声问题涉及到生产和生活的方方面面。

      控制振动和噪声越来越成为社会关注的焦点。比如关于地铁的振动和噪音,就有人大代表建议国家予以充分关注和重视,呼吁尽快治理。因为对于很多必须从居民楼附近的地下穿过的线路,如果解决不好振动噪声,地铁就会产生振动扰民的问题。

      破解所有的振动问题的核心还是科技,尤其是中高端振动领域。在振动控制技术上,隔而固(青岛)振动控制有限公司总经理尹学军带领的团队凭借过硬的技术攻克了一个又一个技术难关,使我国中高端振动控制技术及应用水平由弱到强,并在世界上占据领先地位。

      专家型企业家的创业之旅

      尹学军,山东青州人,1983年毕业于北京科技大学,1985年赴柏林工业大学攻读硕士和博士学位,研究方向:振动和噪声控制、防震消能减灾、环保、节能、新能源技术和产品的设计、研发和制造。1998年,他归国后以合伙人身份创立了中德合资隔而固(青岛)减振技术有限公司,将高端弹簧阻尼隔振器技术引入中国,填补了我国在该技术领域内的空白。2007年6月,他又在高科园注册成立了留学人员创业企业——青岛科而泰环境控制技术有限公司。

      青岛隔而固的创立缘于尹学军心中强烈的使命感和自豪感。

      早在柏林工业大学攻读硕士和博士期间,尹学军就被其现代化水平深深震撼。他当时就产生了强烈的愿望,一定要把西方的先进的振动技术带回祖国,利用自己的所学使祖国人民也享受上像发达国家一样的现代化生活。

      尹学军知道,实现他的崇高理想需要理论,更需要行动。毕业后,他由于优秀的表现加入了以大中型设备和建筑工程的振动控制闻名世界的德国隔而固振动控制有限公司。在这里,他不但掌握了当时世界领先的振动控制技术,而且看到了振动控制技术在国内的迫切需求和对国家相关领域发展的重要意义,于是他做出了回国发展的决定。

      隔而固创立之初,我国中高端振动控制市场基本是空白,当时振动控制产品还停留在橡胶垫、钢丝绳、小弹簧隔振器的水平。当尹学军向人们建议把重达上千吨的汽车冲压线或高速旋转的汽轮发电机组放在弹簧基础上,或让地铁运行在弹簧支承的浮置板道床上,回应他的多是担心和怀疑。

      尹学军带领科研团队为北京地铁6和8号线振动达标进行实场振动测试和振动预测

      尹学军带领科研团队为北京地铁

      有的业主“质问”尹学军:数百吨的压力机放在弹簧支座上会不会晃得厉害、甚至晃倒?“更令人哭笑不得的是,有的业主甚至在安装隔振装置之后明明效果很好,但看到机器比以前晃得厉害,又让把隔振器拆掉恢复原状。”尹学军回忆起最初的技术推广之路也是感慨万分,“当时国内工业界和工程界客户对振动控制技术尤其应用了解较少,要做成项目,必须进行艰苦的科普工作。”有朋友也劝尹学军放弃,但是他说:“我坚信有价值的技术一定会被接受,我要做的就是尽快缩短我国高端振动控制技术与西方的差距。”

      凭着这股信念,尹学军克服了重重困难。当时公司人员少,他就一人身兼多职,放弃所有休息时间,带领团队跑遍了主要行业的设计院,参加各种学术会议和展会,使振动控制技术的重要性逐渐被业内认识。浅浅地,客户们对尹学军和隔而固越来越信任,也视他为振动控制方面的专家,遇到问题就找他们解决。凭借丰富的学识和经验,他也总能在较短的时间拿出最佳技术方案,设计出适合的产品。就这样,尹学军和隔而固得到了业内专家的认可和支持,他们的业务也逐渐应用于全国各地的工业装备、电力、地铁、建筑桥梁等行业,隔而固也从默默无名的小企业成为了行业龙头。

      力克大型工业装备减振市场

      大型工业装备会产生强烈的振动,其主要危害有:一,影响机器零件的工作性能,使机器的零部件产生附加动载荷,减小零件的寿命;二,尤其是大型、高速回转的机械振动不当可使轴承破坏或底座松动;三,使生产出来的产品无法达到所要求的精度。此外,巨大的振动噪音还会影响工厂职工的工作。

      针对工业装备的振动控制,尹学军主持了拥有自主知识产权的大型工业装备振动控制技术研究,建立了振动控制系统整体分析、荷载精确量化技术,并在国内外首次进行大型回转装备振动控制系统模型试验研究,创建大型冲击装备振动响应预测技术,发明高承载、高性能振动控制装置,形成了大型工业装备振动控制成套技术。

      很快,一汽项目使尹学军团队有了用武之地,也使他们声名远扬。

      一汽车身厂里有一条车身冲压线,其中最大的一条额定压力为2000吨的俄制压力机,工作时振动很大,楼板的振动速度达到了31mm/s,邻近的办公楼里面都能感受到每次冲击产生的剧烈振动。

      2002年,尹学军了解到这一情况。直觉告诉他,这是一个契机,如果能攻下就会打开工业装备市场。经过考察分析,他提出整体隔振改造的大胆建议,即将总重上千吨的6 台压力机由原来的刚性基础原地置换到弹簧基础上。

      这是一项创举,不但国内从未有过,国外也仅有类似报导没有资料借鉴,然而尹学军信心百倍。他设计了专用的钢梁基础和钢弹簧阻尼隔振器,并制定详细地隔振改造工艺,包括钢梁基础切割加腿、顶升、放置弹簧隔振器、调平、高压油管柔性改造、恢复导轨等。

      10天后,项目准时交工,尹学军团队成功了!原来地动山摇似的振动不见了,压力机平稳地工作,地面振动速度仅有1.5mm/s,邻近办公楼里面也感觉不出冲压线是否工作。

      一汽项目的成功也让隔而固顺利拿下了一汽集团和全国的压力机市场,也让尹学军的团队树立了强大的信心。

      扬名建筑减隔振领域

      在建筑领域,尹学军主持研发了具有自主知识产权的大型三维弹性隔振装置以及参数可调的调谐质量减振装置(TMD),获得了2项省部级科学技术一等奖和2015年度日内瓦国际发明金奖。

      大型三维隔振装置采用了一系列新技术,解决了钢弹簧的固体传声难题,可用于有固体声隔离要求的声学场合。目前三维隔振装置成功应用于国家大剧院录音房隔振、上海音乐厅平移后隔振,以及中国首座“全浮建筑”上海交响乐团音乐厅整体浮置项目等国内外知名建筑工程,获得了业内的高度认可。

      以上海交响乐团音乐厅项目例,音乐厅地下建筑部分离地铁最近不足7米,一般情况下地铁运行会在音乐厅内产生明显的噪声干扰。经过与设计院和声学专家的讨论,尹学军提出了建筑整体三维隔振方案,即用300只大型弹簧隔振器将地铁的噪音进行高效隔离。这个项目也因此被业内称赞为科学为艺术服务的典范。

      多参数可调的调谐质量减振装置(TMD)是尹学军在建筑振动领域的另一项发明和创新。TMD采用了新型粘滞式阻尼器,可以实现刚度和阻尼系数等关键参数的现场精确调节,减振效率高,目前已在上海世博会文化中心、广州亚运会博物馆、浦东机场登机桥、杭州湾大桥观光塔、崇启长江大桥等重大工程中应用。

      另外,世界上最长的跨海大桥港珠澳大桥也采用了TMD抗风振技术。为了达到最大减振效果,尹学军团队对大桥进行了系统的动力学仿真分析,优化出了TMD参数,并在产品结构上创新了多项新技术。另外,为检验产品性能,专家要求进行大型TMD实尺大振幅300万次疲劳试验,这在世界上是首次。没有合适的激振器,尹学军就带领团队自行设计制造激振器,及时完成了试验任务。

      创立青岛科而泰环境控制技术有限公司后,尹学军的团队在建筑振动领域还研制了适合我国国情的新型屈曲约束支撑、粘滞阻尼墙、摩擦式阻尼器、摩擦式阻尼桥梁隔震支座,目前已获得多项发明专利授权,其中屈曲约束支撑等产品已成功推向市场,可显著提高建筑抗震能力。

      专解轨道交通振动噪声难题

      对于中高端振动和噪声,只要尹学军看到了,首先想到的就是这个问题怎么解决。在他的影响下,团队成员也更加关注实践和应用,如此一来,整体的研发能力得到大幅提高,研发周期越来越短,成功率越来越高。

      除了装备和建筑外,他们在轨道交通领域均取得了骄人的成绩。以轨道交通为例,针对地铁振动噪声扰民的难题,尹学军主持研发了具有自主知识产权的钢弹簧浮置板道床隔振和迷宫式约束阻尼轮轨降噪等系列技术,应用于我国几乎所有地铁在建城市,即使地铁从居民楼正下方通过,居民也不会察觉,彻底避免了拆迁、该线和振动和噪声扰民。在铁路界,轮轨波磨是困扰轨道界百年的世界性难题,几年前,我国各地铁也大面积出现了波磨现象,严重影响地铁运行安全。尹学军发现这种情况后,迅速开展研究。在迷宫式阻尼结构的基础上,他们经过反复试制和试验,成功研发了宽频降噪技术。据悉,该技术将有效减振频段扩展为200~20000Hz,覆盖波磨频率,已在重庆地铁上成功抑制波磨,并出口德国。这是我国轨道减振高技术产品首次出口发达国家,是我国自主创新的骄傲。

      此外,尹学军团队还紧密服务于国家重大项目,积极承接重大技术攻关课题。目前,他主持承担的新型飞机风洞模型支架振动控制取得突破,减振效果优异。国家深海中心试验辅助船综合减振项目已完成供货,为船舶行业高端减振降噪应用提供了首例示范。目前,尹学军团队正在研究技术极具挑战的空间站装备振动控制。

      作为企业的技术带头人,尹学军将70%以上的时间用于科技创新,先后主持承担了国家国际科技合作专项项目1项、国家863课题子课题2项,先后申请国内外专利167项,获得专利授权124余项,其中发明授权55项。凭借这些自主创新技术和应用,尹学军获得2项国家科技进步二等奖和省部级科学技术进步一等奖多项。

      目前,青岛隔而固和科而泰在国内已经有了很强的实力和名气,下一步,尹学军的目标是利用好这两个平台,让中国的振动技术随着“一带一路”的国家战略走向海外。他坚信,在振动控制领域里,中国有最优秀的科学家和企业,这个领域未来的进步和发展,一定会有更多的“中国贡献”。

 
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