改革開放40年(1978-2018年),中國工程機械行業(yè)經歷了跌宕起伏的大變革與大轉型,經歷了量價齊升的“ 黃金十年” ,也經歷了產業(yè)調整的陣痛,并在大起大落之間,在轉型升級中不斷走向成熟,取得了有目共睹的巨大成績。與此同時,這一階段也是中國工程機械業(yè)內群體大放異彩的重要時期。正是因為他們的銳意進取和集體智慧,才推動中國工程機械行業(yè)不斷把握住轉型風口,實現一次又一次跨越升級。
馮忠緒,陜西省教學名師,曾任西安公路學院機械系副主任、西安公路交通大學機械系主任、長安大學工程機械學院院長、交通部西安筑路機械測試中心常務副主任、道路施工技術與裝備教育部重點實驗室主任等職。兼任國際標準化組織ISO/TC195建筑施工機械與設備的工作組專家、中國公路學會筑路機械分會副理事長兼專家委員會委員、中國工程機械學會常務理事兼學術委員會委員、中國公路建設行業(yè)協(xié)會理事兼專家委員會委員等。3次獲交通部優(yōu)秀教師榮譽稱號,被中共陜西省委授予優(yōu)秀共產黨員榮譽稱號,享受國務院政府特殊津貼和陜西省三秦人才津貼,獲陜西省教學成果獎4項,獲陜西省科學技術獎4項,發(fā)表論文百余篇,出版著作5部。
1948年2月15日(農歷正月初六),在解放寶雞的轟鳴炮聲中,我出生在陜西省鳳翔縣陳村鎮(zhèn)西街村一個普通農民家庭。
父親早逝,小腳母親苦苦支撐著一個有6個孩子的家庭,童年的生活艱難困苦。記得上小學時,為了生計,下午放學給生產隊牲口割青草掙工分,勞務繁重,因此得了哮喘。后來在初中、高中上學時每個冬天咳嗽不停,直到1988年冬去莫斯科學習,不知什么原因哮喘反倒好了。
上初中時,正值三年困難時期,整天餓肚子。初中生國家規(guī)定每月28斤帶皮糧食,全是高粱等粗糧,星期天推石磨磨成帶皮的粉,在家烙成餅帶到學校吃一個禮拜,天特別熱時周三下午回家再拿一次。由于吃不飽,學校規(guī)定半天上課半天在宿舍休息,這倒使我們這群總不能安靜下來的娃娃餓著肚子看了不少武俠和長篇小說。1963年夏,我從紫荊山中學到鳳翔縣城參加高中升學考試,大熱天路上遇雷雨,盡管考試時發(fā)燒,但考試成績依然全縣第一,被錄取到當時陜西省最好的重點中學——西安20中上學,轉為城市戶口。消息傳來時,我正在我家的門前曬青柴,一下懵了,首先想到錢從哪兒來?
西安20中始于清光緒十七年(1891年)間的“崇化書院”,魯迅先生在西安講學時曾住在學校圖書館的側房,1963年第一次面向全省招生,我們班招收了我和陜北來的張八姓兩人。1963年踏進校門,班主任王尚健老師看見我的寒酸樣子,像母親一樣叫我到她家吃飯。那時吃飯都是有定量的,我吃了她的,她就沒有了。逢周日,西安的同學都回家了,她怕我孤獨,給我與張八姓買西北電影院的電影票或五一劇院的戲票,還幫我申請了學校的最高助學金。1964年暑假,我與幾個家庭特別困難的同學沒有回家,參加了東郊東方廠的道路建設,又遇酷暑,終生無法忘卻。西安20中的師資、環(huán)境與氛圍都很好。學校不僅特別注重自學能力的培養(yǎng),自學與老師重點講解相結合,師生互動環(huán)節(jié)多,實驗多,老師與學生的競爭都很激烈;而且注重學生品德與人文素質的養(yǎng)成,有濃厚的文藝與體育氛圍。學校曾參加1964年大型舞蹈史詩東方紅的排練與演出,我也有幸參加過該排練。當時西安有4個特級中學教師,“大梁小梁德祿志強”,教化學的李德祿和教數學的夏志強老師都在西安20中。夏志強老師給我們班教數學,我是班上團支部書記,又是數學課代表,經常去他家送作業(yè)。夏老師有好幾個孩子,一家人擠在學校的一間瓦房中,生活清貧。他上課條理清晰,重點突出,板書像印刷的一樣工整,課堂的許多細節(jié)至今記憶猶新。給我教幾何的弓矢石老師,教語文的賈澤月、劉道平等老師都是西安教育界的名流。在這些名師的指教下,我高中三年各科學習成績都在班上領跑,特別是數學,考試中連附加題都做了,多次成績超百。特別懷念的是,在延安參加革命的西安市教育局局長耿丁一擔任20中校長,我們每天早晨上早操和早讀,他都在場,不論刮風下雨,還是天寒地凍,這對每個學生都是督促與激勵,這種敬業(yè)精神是我們終身的精神財富。1966年5月,學校準備保送我上大學,志愿都填了,家庭與社會關系的外調也做了,然而讀大學的美夢被文化大革命的浪潮徹底所淹沒。
1966年6月-1968年9月我在20中參加文化大革命,毛主席第七次、第八次接見紅衛(wèi)兵時我有幸參加了。
1968年10月,上山下鄉(xiāng),參加了工作。記得在農村繳公糧時,要踏著木板把180斤的糧包子背上去,勞動強度之大可想而知。1970年6月8日,招工到寶雞市紅光鐵廠當汽車駕駛員,在深山老林中為大煉鋼鐵拉鐵礦石。
1977年參加了文化大革命后恢復的第一屆高考,我毅然放棄了那個商品短缺年代“給個縣長都不換”的駕駛員工作,1978年2月到西安公路學院建筑與筑路機械專業(yè)上本科,1985年1月工程機械研究生畢業(yè),獲得同濟大學碩士學位。在校7年,我路燈下背英語單詞,節(jié)假日伏案苦思,學校周六晚上的露天電影也舍不得花時間去看。讀研期間,設計與安裝了計算機和電液伺服控制、液壓加載的發(fā)動機動態(tài)性能試驗臺架,完成了發(fā)動機動態(tài)特性的試驗研究,從研究中懂得了工程機械牽引動力學與動態(tài)性能的研究內涵及重要性,并將工程機械動態(tài)性能與可靠性作為主要的研究方向。
1985年研究生畢業(yè)后一直在西安公路學院、西安公路交通大學、長安大學從事教學與科研工作。1985-1988年,主要跟隨張少名教授從事行星齒輪傳動及其均載問題的研究。
1988-1989年在莫斯科汽車公路學院學習,師從蘇聯功勛科學家В. И.Бaлoвнeв院士,了解到前蘇聯在實驗室開展水泥混凝土振動攪拌試驗的一些消息,由于1989年蘇聯動亂并隨之解體,無法得到詳細的信息?;貒笳滴覈窘ㄔO啟動,看到混凝土作為最大宗的建筑材料,由于水泥結團等原因不易攪拌均勻,不僅浪費水泥,而且降低了混凝土結構的使用性能。針對世界工程界存在多年的這一難題,我們提出了多種實施方案,經過分析與原理試驗,最終選擇了振動攪拌作為突破點。我們將機械工程、建筑材料與混凝土試驗科學緊密結合,建立了攪拌過程的數學模型,通過振動攪拌理論及其機理、振動作用下混凝土結構—流變特性的基礎研究,以及從理論和實踐及其結合上的原始性創(chuàng)新,提出了混凝土振動攪拌的實現方式,振動參數與攪拌參數合理選取與匹配的方法,解決了振動強度大時機器可靠性差等國外至今沒有解決的難題。2013年10月研制成功了國內外第一臺1m3雙臥軸混凝土振動攪拌主機,2015年2月研制出了國內外第一臺600t/h穩(wěn)定土振動攪拌設備,目前已經形成了水泥混凝土與穩(wěn)定土兩個系列產品,在全國20多個省份得到快速應用。實踐證實,通過振動來強化材料的混合過程,能使膠凝材料與細集料充分彌散而緊密包裹骨料,解決了材料混合的微細觀均勻性差和在施工中的性能變異問題,大幅提高了工程的質量和耐久性。
近30年來在振動攪拌理論與設備的持續(xù)研究,錘煉了一支能戰(zhàn)斗的研究團隊,他們不因失敗而分離,也不因成功而懈怠,形成了艱苦奮斗、團結合作、不懈創(chuàng)新的團隊精神。開始沒有資金,所有活都得自己干?;炷猎囼炗峙K又累,篩沙子與石料,人工上料,做試樣,清理廢棄物,不斷循環(huán),天天如此。每個人的實驗量都相當大,3-11月的實驗期,備料、攪拌、做正方體及小梁試樣、測抗壓與抗折強度,一個試驗周期28天,需要持續(xù)1 2年,“進實驗室出來后都成了‘灰蛋蛋’,連鞋子里面都灌進了灰”??崾顣r實驗室就是個“大棚”,溫度比室外還高,又不通風,衣服全濕透了。多年后94級女研究生于麗娟回憶起當年的情景,至今連細節(jié)都記憶猶新,感嘆當年熬過來的拼勁有多狠。在這個團隊里,每個人都在用青春來養(yǎng)育科技,用智慧和汗水來澆灌成果之花,至今仍有許多深藏在每個人心里不為人知的故事。
30余年來,我們經過不斷探索發(fā)現,目前廣泛應用的振動壓實方法能量利用率較低,易造成環(huán)境污染。在自行式壓實、高頻壓實、振蕩壓實、振動壓實、沖擊壓實、多頻振動壓實、垂直振動壓實等壓實技術研究的基礎上,我們提出了仿沖擊振動壓實的理論與裝備,這是集碾壓、沖擊、振動等特點的一種復合壓實技術。實驗室樣機試驗與10t的工業(yè)試驗樣機的試驗結果證明,仿沖擊振動壓實的沖擊作用力強,壓實影響深度大;瞬時有多種頻率作用,壓實效率高;碾輪為圓鋼輪,振幅恒定,不隨壓實材料而變化,壓實度均勻,表面平整;碾輪結構采用動平衡設計,振動軸受靜力作用,結構簡單,可靠性好,不需減震系統(tǒng),沒有額外的能量損失,效率高。目前,該項目已在成果轉化中。
設計與計算分析是工程機械研發(fā)中工作量最大的關鍵環(huán)節(jié)之一?;贑AD、CAE技術與壓路機試驗得到的數據庫,我們團隊建設了壓路機參數化設計與分析的平臺。該平臺將壓路機—土壤系統(tǒng)的動力學模型、分析軟件和試驗結果結合起來,構建壓路機參數化設計與分析平臺,可以實現壓路機性能的虛擬試驗與仿真分析,有效提高產品設計水平,縮短產品設計、分析與試驗周期。壓路機機械與傳動系統(tǒng)設計與分析軟件的集成,可以實現機械與液壓傳動系統(tǒng)的聯合仿真;土壤的模型與分析軟件,以及壓路機與土壤系統(tǒng)的動力學模型與分析軟件的集成,可以實現整機工作過程的仿真;已經完成的國內外50余臺壓路機在試驗土槽與現場試驗所得到的數據,使得支撐壓路機參數化設計與分析的數據庫不斷得到更新與補充。
為了提升我國壓路機性能的整體水平,對標國外先進機型,以改善壓實度、可靠性與舒適性為主要目標,在標準的試驗土槽與施工現場對50余臺壓路機進行了多工況作業(yè)過程中動態(tài)性能與作業(yè)性能的全面測試,研制了壓路機整機與工作裝置的試驗臺架,通過理論分析與試驗數據的對比分析,從壓路機作業(yè)的質量、效率、能耗與參數匹配的合理性,以及參數化設計與數字化控制,載荷與工況變化與發(fā)動機、傳動系統(tǒng)、行走系統(tǒng)的動態(tài)響應與工作可靠性,振動施工噪聲與污染的防治和文明施工,對我國企業(yè)的壓路機提出了針對性的改進方案與性能的提升對策,為企業(yè)建立了試驗流程與規(guī)范、產品設計規(guī)范與施工工藝指南,推出了一批性價比較高的新產品,取得了良好的經濟與社會效益。
機器動態(tài)性能的研究首先要解決試驗設施、試驗平臺與試驗方法的問題。除現場標準化、規(guī)范化試驗,以及在室內試驗土槽試驗外,我們團隊在機器動態(tài)性能的研究中建設了發(fā)動機動態(tài)性能試驗臺、工程機械液壓底盤模擬試驗臺、工程機械工作裝置綜合試驗臺、振動鋼輪可靠性與壽命試驗臺、單鋼輪振動壓路機整機性能試驗臺、雙鋼輪振動壓路機整機性能試驗臺、輪胎壓路機整機性能試驗臺、攤鋪機整機性能試驗臺、熨平板試驗臺、攪拌裝置試驗臺等,對國內外百余臺(套)壓路機、攤鋪機、攪拌設備、銑刨機、平地機、推土機等機械在現場、試驗土槽與試驗臺上進行了多工況作業(yè)過程中動態(tài)性能與作業(yè)性能的試驗研究,對瀝青混合料的振動篩與攪拌器、攤鋪機熨平板、壓路機振動鋼輪、銑刨機轉鼓等關鍵部件進行了工作載荷與作業(yè)性能的測試與分析,通過理論計算結果與試驗數據的對比分析,從機器實際作業(yè)的質量、效率、能耗與參數匹配的合理性、機器的載荷與工況變化與發(fā)動機、傳動系統(tǒng)、行走系統(tǒng)的動態(tài)響應與工作可靠性、機器的振動噪聲與排放的防治,提出了針對性的對策與解決方案。在實施驗證的基礎上編制了產品與關鍵部件的設計、試驗規(guī)范與使用指南,明顯提升了道路施工裝備的作業(yè)性能與可靠性。
道路施工質量取決于道路材料、施工工藝、施工機械等多種因素,涉及機械工程、土木工程、建筑材料、施工工藝與工程試驗等多門學科。30多年的研究發(fā)現,均勻和密實是道路與建筑材料生產中最重要的事。我們獨辟蹊徑,從學科交叉尋找道路施工裝備創(chuàng)新的突破口,開創(chuàng)了道路施工技術與裝備這一新的研究領域,在道路與建筑材料的攪拌理論及裝備、道路壓實理論與裝備、道路施工裝備的動態(tài)性能及可靠性等方向都取得了突破性的進展。
30余年來,我主持完成國家863計劃重大項目子課題、國家自然科學基金項目、陜西省重大科技創(chuàng)新專項資金計劃項目等科研項目60余項,培養(yǎng)研究生百余名,主持的項目獲陜西省科學技術獎4項,發(fā)表論文百余篇,出版著作5部,其中3部獲交通部資助。
2000年12月-2007年5月,我擔任長安大學工程機械學院院長。長安大學工程機械學院由西安公路交通大學筑路機械系、機械系、交通部西安筑路機械測試中心與西北建筑工程學院機電系(部分)合并組建而成。教師隊伍的融合與重建、學科研究方向的凝煉、學科建設平臺與對外服務平臺的搭建是學院發(fā)展的當務之急。通過引進與培養(yǎng),教師隊伍的學歷、年齡與學緣結構得到了迅速的改觀,經過全院大討論,凝煉出了工程機械動態(tài)性能與作業(yè)質量控制、工程機械機電液一體化、高速公路機械化施工、養(yǎng)護與管理等研究方向,申報成功了機械工程一級學科博士點、機械工程博士后流動站、道路施工技術與裝備教育部重點實驗室,成為國家“211工程”重點建設學科。特別是與三一、柳工、徐工、美的等企業(yè)申報成功高速公路筑養(yǎng)裝備與技術教育部工程研究中心,成為我國工程機械領域規(guī)模最大的教學、科研和試驗檢測基地,奠定了學院在我國工程機械領域的地位。
教書育人是我的天職,也是最大的樂趣。從教30余年來,一直從事專業(yè)基礎課的教學工作,曾給60多個本科班學生上課,指導過30多個班學生的課程設計,70余人的畢業(yè)設計,主講的“機械原理”課程是陜西省精品課程,帶領的“機械基礎課程教學團隊”為陜西省教學團隊,帶領的“工程機械制造與運用領域創(chuàng)業(yè)型人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新試驗區(qū)”是陜西省人才培養(yǎng)創(chuàng)新試驗區(qū)。本人是陜西省教學名師,獲陜西省教學成果獎4項,3次獲交通部優(yōu)秀教師榮譽稱號,被中共陜西省委授予優(yōu)秀共產黨員榮譽稱號,享受國務院政府特殊津貼和陜西省三秦人才津貼。