雷天觉

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雷天觉,机械工程专家,中国科学院院士。长期从事机械设计和制造技术的研究。在轴承设计、液压传动、齿轮传动、精密分度与测量方面有多方建树,其“弹性流体静压轴承研究”解决了研制中国同步卫星试验设备高频液压振动台的技术关键。倡导理论联系实际,重视人才培养,为中国机械工业的技术进步与发展作出了贡献。

雷天觉 - 人物简历

1913年1月29日 出生于北京。
1935年 毕业于北平大学工学院。
1935—1936年 北平大学工学院助教。
1936—1937年 南京兵工署化学研究所绘图员。
1937—1942年 昆明中央机器厂工程师。
1942—1947年 在美国实习。
1947—1949年 上海中央机器公司工程师。
1949—1950年 华东工业部机械处工程师。
1950—1953年 上海机床厂副厂长兼总工程师。
1953—1954年 机械工业部第一设计分局总工程师。
1954—1969年 机械科学研究院副总工程师。
1969—1976年 下放五七干校。
1976—1979年 机械部自动化研究所总工程师。
1979—机械科学研究院副院长兼总工程师。

雷天觉 - 生平概况

雷天觉,1913年1月29日生于北京市,祖籍湖南省浏阳县。他出生于一个知识分子家庭,其父雷光宇研究王阳明学派哲学,主张即知即行,反对言行不一。由于所受的教育是以爱国主义和艰苦建国为基调,加上家庭的影响,他从小立志发展自己国家的工业,振兴中华,这成为他一生的追求。雷天觉大学毕业后,留校任教一年,又在当时南京“兵工署”工作一年,即参加到当时的资源委员会筹建的机器制造厂(1939年秋定名为中央机器厂)工作。1942年到1947年被选派去美国P&W等公司实习机床与工具制造。1947年冬回国,南京国民政府逼他去台湾,他躲过了,便利用这段时间潜心自学工程数学直到解放。

新中国成立后,他任上海机床厂前身虬江机器厂副厂长、总工程师;1952年10月至1953年3月为第一机械工业部第二设计分局工程师;1953年至1955年任第一机械工业部第一设计分局总工程师;1956年9月任第一机械工业部机械科学研究院总工程师,后任副院长兼总工程师;1978年3月任第一机械工业部机械工业自动化研究所副总工程师;1979年4月任第一机械工业部机械科学研究院第一副总工程师兼自动化所总工程师;1983年2月至1984年6月任机械工业部机械科学研究院顾问。由于年事已高,退居二线,但他仍任院技术委员会副主任,机械科学研究院历届学位评定委员会主席。他虽身负重任,但始终没有离开机械工程的具体研究工作;同时,指导、培养年青科技人员,作出许多重大贡献,在科技界享有很高的威望。

他曾任第一届全国人民代表大会代表,第四、五届全国政协委员;第六、七届全国政协常务委员会委员。1955年起任中国科学院院士,曾任中国机械工程学会理事、中国机械工程学会机械史专业学会理事长。在繁忙的社会工作中,他为国家作出了有益的贡献。

雷天觉 - 成就贡献

雷天觉在他致力于振兴、发展中国工业的奋斗历程中,在机械工程的许多领域都有他的建树,尤其在机床、工具、计量等方面具有突出的成就。他的很多成果都具有很大的创新性,属于发明创造范畴。

早在30年代,中国工业正处于萌生状态,虽然不少有志之士想振兴工业,终以受到国际资本的摧残而难有大的作为。抗战开始后,他随当时资源委员会的中央机器厂迁到昆明,那里与沿海工业区十分隔绝。雷天觉等一批有志青年,在艰苦的条件下,被迫自力更生,开创了中国机械工程的开发、研究工作。在和热处理专家韩云岑及其他人合作下,亲自动手于1940年制成批量的片式成形齿轮铣刀,1941年初制成三种规格的千分尺(分厘尺),以及块规。此外,还承担了很多军工任务,满足了抗战时的急需。

上述工作在当时极为艰苦的环境下做出,是很难得的。

全国解放初,他在华东工业部及虬江机器厂(上海机床厂前身)从事新中国机床工业的创建工作。当时,在与西方国家外交隔绝、封锁、禁运的条件下,在十分困难的环境中,他为了新中国机械工业的发展,攻克了许多工艺技术难关,先后开发出“磨齿机”、“氮化炉”、“万能磨床”。在很短的时间内,生产出重工业建设急需的“φ75卧式镗床”,取得出色成果。此外,还开发了不用球轴承的内圆磨床。同时,也培养和训练出大批新中国第一代正式机床制造技术工人和技术人员,建立了过去没有过的工种。当时生产的“φ75卧式镗床”曾到瑞士展出,使西方世界各国大为送惊。中国自力史生地生产出了所需要的机床,打破了西方国家的封锁。

在1950~1954年间,在他的领导下,研制出了一系列新产品:如在他的帮助下,上海新中公司钱振新同志制造出精密量块;设计制造出新中国第一台手动精密磨齿机,磨出了第一把插齿刀;还外发出许多新工艺,如乱研、精密研磨、齿轮工艺等,都达到了当时国际水平。在这期间,开发了四种机床,达到批量生产。

与此同时,在生产管理上,他领导制订出一整套科学管理生产和工人培训的制度,为上海机床厂的生产打下了良好的基础。雷天觉成为开创中国机床工业的先驱。

1955年9月,他被调到正在筹建的机械科学研究院。张方、雷天觉、龙文光等和苏联专家马尔丁诺夫、卡尔德林等商谈,筹备建立机械科学研究院、工艺与生产组织研究院、工具科学研究院。

1956年3月6日三院成立,雷天觉任第一机械工业部机械科中研究院副院长兼总工程师。

作为院的技术领导,多年来,他把很多时间与精力用于规划院的专业方向及指导各项研究课题中。在静压轴承,静压螺母、液压传动、齿轮传动、精密分度、精密加工和测量等方面,他都作出了卓越的贡献。例如,他帮助从事齿轮专业研究的同志进行新齿形的研究。他研究静压轴承,用于磨床使工件的表面粗糙度可改善一至二级。他还研究出了用弹性平均效应进行分度,并亲自参加试验。“文化大革命”中,许多研究被迫中断,他从领导岗位下放试验室参加劳动,这时,他仍忘我地进行研究,在可能条件下,继续进行“静压螺母”的研究,做到丝杠与螺母可完全没有固体接触。这期间,还开发了多联泵式静压导轨,使导轨油膜厚度可达一微米。直至1969年他下放干校,才不得不完全停止技术研究工作。

1977年四五月间,落实政策,他由当时的第一机械工业部河南五七干校回到北京,分配到第一机械工业部北京机电研究所(后改为自动化研究所)计算站工作近二年。当时计算站的主要研究课题是数控加工用编程语言的开发,他在课题组内从事具体技术工作。在21/2坐标数控加工编程语言和三坐标数控加工编程语言的攻关方案论证中,他发挥了重要的指导作用。特别是对开发二次线性插值来拟合空间曲面方面,进行了大量的推导、验算和分析,还帮助其他同志掌握和应用这种算法。因而对计算站顺利地完成上述两项编程语言的开发任务,作出了很大贡献。

1978年他任机械院自动化研究所总工程师。在研制中国同步卫星试验设备——大质量高频液压振动台任务中,花费了他大部分精力。这是一项对中国绝对封锁的技术。经过大家共同努力一个个问题逐渐解决了,但最后剩下一个问题——导向轴承在高频下的微动磨损。那时世界上生产液压振动台主要有三家,这轴承都用静压轴承。后来不约而同的都改成了塑料轴承。显然他们也碰到了同样的困难。但改用塑料轴承要作出一牺牲,即没有静压作用,空心刚度低。为了两者优点可得而兼、雷天觉想能否利用塑料在压力下的变形使它自动形成产生静压作用所需形状?他立即投入工作,结构构思、计算验证一共只用几天时间,试验时一次成功,从未发生故障。这是他晚年一项较重大发明、创造,可利用机械零件在工作下的微量变形来变成用加工方法很难达到的复杂形状。他在论文中称之为“弹性流体静压轴承”,事实上超过这范围,现在正在研究用这种方法来大大提高蜗轮传动的效率。

为此,雷天觉与有关同志共同获得“弹性流体静压轴承”专利(专利号86107653?2)。

50年代后期,美国AAGage,Inc公布了关于多齿分度的专利。当这一消息传到中国,雷天觉根据他在磨齿机分度方面多年研究的经验,敏锐地注意到这项技术在高精度分度技术上有极大潜力。他认为,可以利用圆周内误差封闭的原理,和弹性补偿作用,把多齿盘的齿做成弹性齿,由此可获得很高的精度。根据这一构想,他立即进行了弹性齿多齿分度盘的试验,结果完全验证了他的预想。他把这一结果以科研简报的形式予以发表。正当这项成果受到国内同行的普遍关注,许多单位相继开展了弹性齿多齿分度盘的研制工作时,“文化大革命”开始了,他被迫停下这项研究。

“文化大革命”后,一恢复工作,他就亲自领导了一个科研小组,研制出一个分度密度达一角分(比国际上当时最高分度密度的多齿分度盘分度等分数高15倍),并配有小角度发生器的分度装置。小角度发生器的分辨力达五百分之一角秒。为了克服多齿分度台的制造难点,他又提出了弹性齿;进而又创造性地提出“独立弹性齿”的齿形结构,并通过实验证实了其优越性。此后,他又致力于推广应用这项成果。由于弹性齿多齿精密分度盘的精度超过目前已公布的国际上精度最高的分度仪器,并具有先进的制造工艺,可以替代现有的精密分度转台。他正为祖国的机电产品质量的提高和争取出口创汇贡献力量。

《机械工程学报》是中国自然科学技术的学术刊物。在中国高等院校及学术界被誉为理论性较强的权威性刊物。自创刊初期以来,就一直聘请雷天觉、钱学森、庄前鼎、吴仲华等老一辈专家任编辑委员会委员。建国40年来,《机械工程学报》为祖国机械科学技术的发展和交流做出了突出成绩。

1979年《机械工程学报》在经历了“文化大革命”的破坏后开始复刊,雷天觉受聘为《机械工程学报》编委会主任。在他的具体指导下,学报的学术水平有所提高,学报的声誉日益扩大。他对发表的每一篇文章都认真审阅把关。他坚持贯彻科学技术面向经济建设的方向,大力倡导理论联系实际的文风。在1986年编委会扩大会议的开幕词中,他明确指出:“除了为建设服务外,我们很难找到它存在的意义。”强调指出了“刊物面向读者,服务于读者”的正确方向。他把有些华而不实的文章比喻成“好像一个坚果,果壳很厚,果仁很小”。借苏东坡说扬雄是“以艰深文浅陋”的话告诫编辑部,要大家为改进学报文风作出不懈的努力。1987年,编委会和编辑部决定增加《机械工程学报》英文版。为此,他亲自撰写《创刊词》,仔细审阅了全部英文稿件,按时、保质保量地于1988年刊出创刊号。

雷天觉在五十多年的机械工程科研与教学的实践中,在学术理论与实践中有长久意义的发明如下:

一、弹性流体静压轴承
在磨床开发中,他深知静压轴承在未来工业中的重要性。所谓静压轴承,是将高压介质(液体或气体)均衡地打到轴和轴承的四周间隙中,使二者完全分离,因此,这种轴承便完全没有松动和摩擦。而传统的最常用的做法是将介质通过相同的阻尼管打到轴承四周,以达到均衡的目的,同时轴承内表面须具有需要的形状。在实践中,他发现这种方法有一缺点,即当阻尼管阻塞或脱落时会造成严重后果,同时,轴承内表面所需形状加工困难。因此,他曾用一种轴承固有间隙的分布阻尼代替阻尼管,但这种结构,当介质供应暂时中断时极易损坏,且在高速下(60000转/分)曾发生振荡。如何进一步改进,他思索了近20年。雷天觉和他的同志们共同努力,终于在振动台轴承的设计中发明了《弹性流体静压轴承》。此轴承的内表面用厚薄适当的高分子材料作轴衬里,衬里的内表面做成简单的圆柱体。当高压介质注入轴和衬里之间的间隙时,由于高分子材料的变形而自然形成一种静压轴承所需要的间隙形状,这时轴承作静压轴承运转。当介质断绝时,高分子材料内壁回复到圆柱形状仍可作为一普通轴承。

因很多高分子材料都是很好的摩擦材料。因此,此轴承是一种可靠性很高的静压轴承。它用于高频振动台后,稳定可靠。目前,正在研究《弹性流体静压轴承》的注塑成形方法,准备推广应用到磨床上。

二、导流槽式静压轴承的研制
在压力机的设计中,经过长期思索,他发明了‘导流槽式静压轴承’。其结构简单,只要使轴和轴承表面布满和轴心平行的槽,即可形成静压轴承。采用这种技术可使高压燃烧气体在气缸活塞间的泄漏的气体构成静压轴承,不再需要其他方式润滑。这种轴承制造方便,只需将轴用滚压方法压出槽来,除掉毛刺即可。根据理论计算,导流槽式静压轴承在高速下,稳定性好,可用于隔热内燃机及超精度机床设计中。

三、弹性齿多齿分度台的研制
在开发磨齿机和齿轮工具工作中,他发现提高分度精度非常困难。在60年代英国和美国发展了多齿分度盘,引起雷天觉的很大注意,他当时提出了用连锁弹性齿,利用弹性平均作用以消除误差。这种意见被一些同行接受,因此在中国制造的分度盘有不少用这种齿形。他自己仍然继续进行这方面的研究。在“文化大革命”中,被迫停止这项研究。1978年以后,他又继续用了7年时间,才发现连锁式弹性齿虽比英美用的齿形容易制造,但因磨擦力影响不能完全达到弹性平均。便又改用独立弹性齿取得了很好的成果。独立弹性齿因为制造容易,为在车间应用开阔了道路。

四、多阻尼式静压螺母
静压轴承原理同样适于螺栓和螺母。若螺栓与螺母牙间有静压油膜,则除了无磨损、无磨擦、无自锁等优点外,使用静压螺母时所有高价误差很容易自然补偿消除,因此,可获得极高精度。1964年前后,英国、苏联相继推出“静压螺母”,但终以加工困难而不能在工业上获得推广。1965年雷天觉设计出一种结构,不需要在螺牙内开腔,只在螺母外圆上钻很多孔,直接通向螺母和螺纹界面上。可用这些孔作阻尼。这种结构在机床上应用,效果显著。

五、无阻尼静压螺母
用高压油从很大的孔直接打入螺母牙尖和螺栓牙底之间,由螺母牙、螺栓牙间隙溢出,然后由螺栓牙顶和螺母牙底之间排出。螺母的牙型角比螺栓牙型角略小,而且在低压端有一间隙缩小段。具体形状可通过优化计算。用这种方法须解决高压油从螺母牙底向两端漏出的问题。由经验说明,这不难做到。这种静压螺母倘若大量生产,可能是现有形式中最好的一种方法。

六、调相式变流量柱塞泵
不用配流轴或配流盘。用两组二柱塞泵,使相应的泵腔相通,靠调节两柱塞泵间的相角以调节流量(同相时流量最大,相差180°时最小)。1953年试验成功。原想用于压力极大的静压导轨,但仅作为论文发表,这一成果能在高压低速下有很高容积效率。

此外,雷天觉还研究一种以平面为一对啮合着的齿轮中大的一个的齿形。当这个齿轮齿数很多时,它的特性实际上和渐开线齿轮一样。但倘需高精度时则加工要简单得多。作过小型模型试验并已取得专利。
人品和风格

雷天觉是在苦难的旧中国成长起来的知识分子,强烈的爱国主义与艰苦奋斗的思想始终牢记在他心中。由于从小受到家庭的影响,培养了他为人诚恳、正直的品格。他生活简朴,严于律己,从不计较个人的荣辱得失。在各种环境下,他始终不渝全身心地投入到他所热爱的事业中,在他50多年的奋斗业绩中,铸就了他重视实践,深入实际,顽强刻苦、坚轫不拔的高尚风格。他无私地奉献,成为教诲年轻一辈科技工作者的榜样。

雷天觉热爱祖国,具有强烈的事业心,早在青年时代,为了钻研机械制造工艺技术,在他大学毕业后被选送赴美实习期间,想尽各种办法学习国外先进技术。不怕苦累,先后当过刮工、研磨工、热处理工等,决心把先进技术移植国内。这点后来在虬江机器厂付诸实施。他亲手培训工人,建立了新的工种,为提高产品质量和生产效率作出很大贡献。回国后,面对国民党政府工业的崩溃,他无法实现其报效祖国的志向,更不愿去台湾,而潜心学习工程数学。此后,在身处逆境的两个艰苦时期1957年被错打成右派和“文化大革命”中,他都没有放弃他酷爱的事业。他不论职务高低,也不顾已经高龄,仍然在研究工作的第一线上,与年青同志道进行调研、试验,对科研工作提出不少宝贵的建议。不仅努力完成本职工作,还热心帮助外单位咨询技术问题。

在科学研究中,他具有崇尚求实和严谨的科学作风。他特别注意理论联系实际,从不满足于方案在理论上的分析、推导和计算,总是以解决生产实际中的问题为目标。常常亲自动手或帮助别人顺利地突破个个技术关键。为了指导其他同志少走弯路,有时.他亲自动手,直接用坐标纸,按比例具体画出结构设计图。他认真审阅每一篇文章。所有与他共事或受过他指教的同志,无不为他渊博的学识,精湛的生产实践经验,及对国外技术发展趋势和生产建设的实际需要的密切关注和敏锐观察而叹服!

他清正廉明,无私、正直,为了培养人才,在古稀之年,仍孜孜不倦。自1982年至1990年,他先后带过液压传动及气动硕士研究生5名;工业自动化硕士研究生3名;测量技术及仪器硕上研究生3名:带过机械学博士研究生5名。他还针对许多年青人外语和高等数学等方面急待提高的情况,经常不顾疲劳,定期、无偿地为科技人员讲授英语和数学,使很多同志不仅迅速提高了工作能力,而且在雷天觉同志的带动下,非常积极地工作与学习。近年来,在业余时间,他翻译了大量的技术资料,并无私地帮助别人,提出对许多技术问题的解决方案和设想。

他克己奉公,生活十分简朴。除了全身心地投入工作外,几乎无暇顾及个人的得失。在一些重大科研项目的研制中他曾作出重大贡献,如“1.2米×1.2米跨超声速风洞柔壁喷管研制”荣获1985年科技进步一等奖。但在荣誉、奖励面前,他从不考虑个人。

他关心国家命运,珍重民族气节。他具有真才实学,勇于发表真知灼见,而不随波逐流。在各种政治风浪中,他抱着坚定的爱国主义,从未动摇。针对社会上出现的一些倾向,他总是以强烈的爱国之心,多次在人大、政协会议上呼吁,强调自力更生,艰苦奋斗的方针;反对单纯注重学历,而提倡自学,注重真才实学。

总之,雷天觉同志是一位备受广大群众崇敬的机械工程专家和德高望重的教育家;也是一位关心国家事业,反映人民呼声的社会活动家。他曾荣获中国机械工程学会的最高成就金牌。
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