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科研先锋

简介

重点实验室主任:刘忠教授,男,汉,1968.12生,湖南长沙人,中南大学工学博士/清华大学博士后。中国机械工程学会/中国振动工程学会高级会员、国家自然科学基金通讯评审专家、教育部学位与研究生教育发展中心学位论文评审专家、中国机械动力学学会理事、中国振动工程学会转子动力学专业委员会理事、中国机械工业教育协会机械电子工程教学委员会委员。曾入选湖南省新世纪121人才工程、江苏省高等学校学科带头人,苏州市高层次人才工程。苏州大学、中国矿业大学、武汉理工大学、湖南师范大学、桂林理工大学、桂林电子科技大学兼职研究生导师。

现任广西机械工程学会副理事长,桂林航天工业学院机械与汽车专业群召集人、机械工程学科带头人、硕士点建设负责人。长期从事机械工程相关专业的教学和科技创新工作,主持完成国家自然科学基金项目3项、国家川藏铁路供电工程重大科技攻关项目2项,省部级科研项目6项,校企合作科研课题20余项,申请专利60余项,其中授权发明专利20余项,软件著作权5项,实用新型专利30项;发表论文100余篇,其中SCI/EI收录30余篇,获广西科技进步二等奖1项、中国产学研创新成果优秀奖1项、广西机械工程学会科技进步一等奖1项(均为第一获奖人)。

目前团队成员15人,其中教授3名,副教授5名,博士8人。近年来获得国家自然科学基金项目、国家川藏铁路供电工程科技攻关项目、广西区自然科学基金项目、广西科技计划重点研究项目、桂林市重点研究计划项目及校企合作课题等40余项,授权发明专利20项,实用新型专利40余项,软件著作权10余项,积极探索“校企会”产学研施用一体化模式,实现了部分研究成果的转化,取得了较大的经济和社会效益。

主要研究方向

1.特种工程装备机构动力学、装置设计与动态优化

研究机械工程新原理、新技术在特种工程装备中的应用,为特种工程机械提供创新设计原理和技术支持。研究面向复杂地质条件的特种工程装备所涉及的应用基础理论和共性关键技术:如新型液压凿岩装备、地质勘察装备、电力线路施工装备、破碎筛分装备、林业伐木装备等;研究其动力系统融合匹配、动力传动装置的构型创新设计等。通过工作状态系统辨识方法,实现对工作机构的智能控制。借助于机构动力学建模与仿真理论、有限元和结构动力学分析软件工具,将结构动态设计与实验分析的理念融入特种工程装备设计与开发过程,通过机构优化,提高工程装备的动态性能和品质。

通过原始创新和系统集成应用,形成相关产品的技术储备和试验样机装置,为区内企业及周边相关行业提供理论指导和技术支撑。结合区内对特种工程装备和工程车辆研究发展,提高特种工程装备与工程车辆关键零部件的产业化水平,加强联合人才培养力度,建成广西区内重要的特种工程装备设计、驱动与控制的研究基地。

2.特种工程机器人检测与智能驱动控制

在矿山采掘、桥梁隧道、电力线路、林业采伐、抢险救灾和危险环境等特种作业环境中,工程机器人复杂动作的实现是一种基于感知的伺服动作规划与控制,包括根据机器人自身姿态、受力信息的检测,对机器人的运动进行反馈控制,实现稳定运动,而且还包括根据环境认知与定位信息,对机器人进行实时运动规划和控制。因此,如何通过动态非结构化环境下的移动平台行径、路径和机械臂关节运动实时协同规划策略研究,提高执行机构目标点的参数测量精度和环境变化的适应能力,是特种工程机器人控制系统研究所面临和需要解决的主要问题。

3.特种装备工程材料制备与性能调控

围绕特种工程装备、智能制造和绿色制造产业链技术延伸需求,实现工程材料轻质结构件、环保吸附多孔件等的制备、仿真与性能调控,并实现固体废弃物的循环利用。针对特种工程装备用金属、陶瓷等材料,进行机理性研究和微结构性能调控,开发制备满足特殊用途的工程材料;应用有限元技术,研究板材变形规律,成形出满足精度要求的高强钣金构件。通过理论创新和应用集成,在工程材料增材制造、绿色制造、开发与制备、成形与性能调控方面形成特色,为振兴我区特种工程装备用新型材料领域发挥重要作用。

实验条件

实验室设于桂林航天工业学院巡天楼1楼,实验规划用房面积1600平方米左右,现有实验室面积600平米。设置有液压凿岩装备与性能测试实验室、电力施工装备与智能监控研究室、工程装备设计与动态测试实验室、智能农林装备设计与应用研究室、现代工程装备流体驱动与控制技术实验室、工程装备机器人应用技术实验室、重点实验室主任办公室及研究生创新工作室等。

实验室建设总投入1500万元以上,目前已经投入750多万元,仪器设备总值(原值)600多万元左右。现拥有高压大流量液压元件检测平台、液压冲击机械性能测试实验系统、工程装备油液在线监测实验系统和小型工程机械智能控制系统实验平台、实验设备等教学与科研平台。

特色成果

1.液压凿岩掘进关键技术及应用

在国家自然科学基金(51275060、51765014)、广西自然科学基金(2018JJA160266)等项目的支持下,围绕液压凿岩掘进装备关键技术研究与应用展开,发明了防偏斜液压凿岩控制系统及其推进机构电液驱动装置、液压凿岩状态辨识方法等,系统发展和构建了中深孔液压凿岩装备的设计理论体系和关键技术,并在在能源采掘、冶金矿山、地质勘探、城建基础等施工领域得到较广泛的应用,大大提高了凿岩掘进施工效率、降低了钻孔掘进成本,对提升液压凿岩掘进装备智能化水平和改进施工工艺,推动该工程领域的技术进步有重要意义。该项目获得2021年广西科技进步二等奖。

2.大直径中深孔多功能液压钻机

团队承担了国家重大工程—川藏铁路供电工程重要科研课题,开发了基于复杂高原山区的大直径中深孔多功能液压钻机(JWZ-L-300),应用航空柴油发动机作为独立动力源,采用模块化、机液符合驱动、轻量化设计理念,主机钻孔最大直径300mm,极限孔深30m,补了该领域施工装备空白,整机工作性能达到了国内先进水平。

3.基于生活垃圾新能源开发技术及装备应用

在广西重点研究计划《高湿生活垃圾制备RDF燃料的新技术研究及产业化示范》(桂科AC16380036)等项目的支持下,围绕生活垃圾新能源开发利用技术展开,创建生活垃圾改性燃料湿成型的新工艺,发明了生活垃圾能源开发新方法及精细破碎成型与烘干一体机等关键装备,解决了处置过程中分选繁杂、污水处理成本高、破碎与成型效率低等技术难题,实现了生活垃圾处置减量化、无害化、资源化的目标。目前,该技术已经在广西、云南等多地建立产业化基地,这为实现资源再生、节能减排、保护绿水青山有重要的价值。

4.液压冲击机械性能测试实验装置

针对液压冲击机械输出性能参数测试标定难题,提出了一种非接触测试方法—激光测振法,并研制了行业/团体标准。液压凿岩机机械性能测试实验系统主要通过激光测振法,对待测物的测点部位利用冲击装置激振并诱发振动,通过非接触式激光测振装置拾取测点部位内部的振动信号,经软件计算和分析得出待测物的冲击能量。

5.电力线路索道吊运装备关键技术研究与应用

索道吊运装备及其附属机具广泛用于电力、通讯线路施工中应用广泛,是山区电力施工运输的主要装备之一,其机动性与便携性很好的满足了工程需要。针对电力线路索道吊运装备关键技术研究与推广应用,在输变电工程、电力通信工程中的索道运输、组立杆塔、牵引电缆、吊装重物及工具、架设空中高压输电线路施工现场,具有非常广泛的应用与市场前景。

校企会合作示范基地“产学研施用”探索

校企会合作示范基地是在广西壮族自治区科协、广西东盟经开区指导支持下,由桂林航天工业学院、广西机械工程学会、广西徐沃工程机械设备有限公司等单位共同发起的校企合作创新平台,旨在以“校企会”多元化示范合作为基础,加强产学研的融合深度,提升高校与企业的科技创新能力,联合开展高端特种工程装备“产学研施用”一体化模式下的创新探索与成果转化,将产学研成果应用于广西及国家重大工程。该合作模式及实践入选2022年中国科协年会典型案例,并做详细报道。

联系人:熊中刚 电话:13788579056 邮箱:xzglsl2013@163.com

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