成果推介 | 机械悬浮理论与低频、超低频隔振技术及其在重大工程中的应用

院士团队：黄文虎、陈予恕团队

所属学部：中国工程院机械与运载工程学部

成果详情：

一、机械悬浮理论

本成果基于原创的几何非线性动力学负刚度理论，结合重大工程中普遍采用的弹性支撑方式，提出了具有零刚度支撑的机械悬浮理论，建立了包括低频、超低频隔振的全频段隔振技术。

本课题组开展了机械悬浮系统正弦扫频、随机激励与冲击保护等动力学实验。理论与实验结果均表明机械悬浮系统可有效实现全频段隔振。机械悬浮理论已得到多项国家自然科学基金重点项目和面上项目的资助。

二、工程应用研究

本课题组基于原创的机械悬浮理论，开展了既有线路的高速重载机械悬浮式铁路货车理论与实验以及天地一致性空间结构地面动力学实验方法的研究工作。

机械悬浮转向架模型如图1(a)所示，本转向架可满足轴重23吨，时速250km的运行需求。数值仿真研究结果如图1（b）和（c），结果表明装配机械悬浮转向架车辆在保证横向安全平稳运行条件下，垂向加速度可降低最高不低于65%，垂向平稳性指标较原车提升最高不低于20%。

(a)

(b)

  (c)

图1 机械悬浮式转向架示意图和仿真结果示意图

建立的机械悬浮式空间结构地面动力学实验隔振支撑机构如图2所示，可满足质量0.1-1t试件的动力学实验需求。

图2 机械悬浮式动力学实验隔振支撑结构和实验结果

除上述研究成果外，基于原创的机械悬浮理论，本课题组还进行了与

Ø移动载具的跟瞄系统超稳平台

Ø变载荷自适应星箭承载隔振一体化适配器

Ø大型电气设备高性能抗震

Ø失重环境下宇航员骨骼健康保障

等相关领域的动力学与实验工作，目前相关理论研究已完成，设备研发与实验研究正在进行中。