1、問題的提出
液壓與氣動是一門理論性與實(shí)踐性都很強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。作為高職院校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生,要讓學(xué)生掌握這門課程,僅有理論教學(xué)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,還必須加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié),以增加學(xué)生的感性認(rèn)識,提高學(xué)生的實(shí)踐動手能力,并著重強(qiáng)調(diào)動手能力的培養(yǎng)。
因液壓傳動的密閉性,學(xué)生對本門課程的學(xué)習(xí)感到很迷茫,并有一定的畏難情緒,學(xué)習(xí)興趣不是很濃厚。根據(jù)本校學(xué)生在液壓和氣動教學(xué)中的實(shí)際情況,要求學(xué)生理論“夠用”并具備一定的實(shí)際動手能力,并著重突出實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)。
針對上述情況,在本門課的教學(xué)中,除了在理論授課內(nèi)容中對液壓元件、部分典型回路的進(jìn)行動畫演示外,還根據(jù)本校實(shí)際情況安排了一些典型液壓元件的現(xiàn)場教學(xué)環(huán)節(jié)。在老師引導(dǎo)下,學(xué)生通過對透明液壓元器件進(jìn)行觀查、拆裝以了解其結(jié)構(gòu)和工作原理。上述措施雖然起到了一定的教學(xué)效果,但與生產(chǎn)實(shí)際尚有一定差距。
為此,考慮到與實(shí)際的切合,擬采用符合標(biāo)準(zhǔn)的液壓元件進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì),研制一臺經(jīng)濟(jì)的、能完成速度調(diào)節(jié)的液壓實(shí)驗(yàn)臺,并要求可在其基本功能基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展,現(xiàn)場教學(xué)中由學(xué)生自己快速搭建成與教材相配套的大部分典型液壓回路。
2、方案的確定
液壓實(shí)驗(yàn)臺是高校學(xué)生在理論知識學(xué)習(xí)后,進(jìn)行實(shí)踐教學(xué),加深對理論知識的理解,更好地掌握液壓傳動原理的重要手段。隨著計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)有的液壓實(shí)驗(yàn)臺充分利用其成果,將PLC、單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)臺的研制改造中,使其成為機(jī)、電、液及計(jì)算機(jī)一體化綜合控制實(shí)驗(yàn)臺;同時(shí)液壓元件采用透明有機(jī)玻璃外殼,可以清晰明了地觀察液壓元件內(nèi)部結(jié)構(gòu)、傳動過程,更利于直觀教學(xué)。
上述實(shí)驗(yàn)臺功能先進(jìn),實(shí)驗(yàn)時(shí)可讓學(xué)生直觀、感性地對比了解機(jī)、電、液各自具有的特點(diǎn)特色,同時(shí)能更好地了解液壓傳動基本工作原理,但普遍結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)昂貴,且不能發(fā)揮學(xué)生在液壓實(shí)驗(yàn)臺設(shè)計(jì)中的能動性,學(xué)生只能被動實(shí)驗(yàn)而非自己參與設(shè)計(jì)回路。本著以鍛煉學(xué)生為主的目的,以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、工程設(shè)計(jì)能力,并提高其學(xué)習(xí)興趣、對液壓系統(tǒng)的調(diào)試能力及綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識能力。設(shè)計(jì)一種能完成液壓典型回路的實(shí)驗(yàn)臺,發(fā)動學(xué)生參與并以學(xué)生為主體,其中采用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)級液壓元件及可更換的高壓軟管、快換接頭,使其具有較好的柔性,結(jié)構(gòu)緊湊,進(jìn)行恰當(dāng)組合能夠搭接成不同的液壓回路。
圖1 液壓實(shí)驗(yàn)臺原理圖
3、液壓實(shí)驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)
如上所述,該實(shí)驗(yàn)臺要求滿足:使學(xué)生對常用液壓元件有感性認(rèn)識,了解常用液壓元件的結(jié)構(gòu)、工作原理及作用;了解典型回路的類型、工作原理;另準(zhǔn)備一些常用液壓閥,由學(xué)生按(或老師提出)要求搭建一些典型功能液壓回路;元件的替代,允許學(xué)生在現(xiàn)有回路基礎(chǔ)上替換元件完成同樣功能;觀察、發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)回路設(shè)計(jì)中存在的不足,并提出解決方案,提高其處理實(shí)際液壓傳動問題的能力。如下圖所示是所設(shè)計(jì)液壓實(shí)驗(yàn)臺的工作原理圖:
圖1 中實(shí)際上是兩個(gè)液壓回路,即調(diào)速回路(以簡稱缸1)和加載回路(以下簡稱缸2),兩個(gè)油缸相向安裝。其工作原理如下:
缸1 啟動前閥3 的3YA 通電,由定量泵8 給缸2 補(bǔ)充液壓油,補(bǔ)油完畢后3YA 斷電;閥6 的1YA 得電,缸1 向右快速伸出,頂上缸2 后壓力升高,壓力繼電器控制閥4 動作使4YA 得電,缸1 變?yōu)槁M(jìn)。缸1 速度由單向調(diào)速閥5 調(diào)節(jié),行程終點(diǎn)壓下行程開關(guān)S1,使閥6 的2YA得電,缸1 向左快速退回,行程結(jié)束。泵8 的壓力由溢流閥7 調(diào)定,負(fù)載由溢流閥9 調(diào)定。
該實(shí)驗(yàn)臺實(shí)際上包括有液壓系統(tǒng)的壓力形成和節(jié)流調(diào)速兩個(gè)基本實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中通過觀察壓力變化情況,加深對“壓力由負(fù)載決定”這一規(guī)律的認(rèn)識。另通過準(zhǔn)備一些標(biāo)準(zhǔn)液壓元件(二位電磁換向閥、順序閥、單向調(diào)速閥)及附件(三通、快換接頭、高壓軟管、行程開關(guān)、蓄能器、壓力表等)可擴(kuò)展進(jìn)行諸如差動回路、兩級調(diào)速、卸荷、雙缸順序動作(改變缸2 的安裝方向)、保壓等大部分典型液壓回路。擴(kuò)展回路實(shí)驗(yàn)由學(xué)生自己完成,設(shè)計(jì)好回路老師檢查無誤后自己搭建。準(zhǔn)備一些標(biāo)準(zhǔn)液壓元件還供學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)場教學(xué)作用,同時(shí)拓寬對其他工業(yè)液壓元件的感性認(rèn)識。
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