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工業(yè)型液壓與氣動(dòng)實(shí)訓臺開(kāi)發(fā)

更新時(shí)間：2018-06-25 點(diǎn)擊次數：1639

現今，由于工業(yè)自動(dòng)化以及FMS的發(fā)展，液壓與氣動(dòng)技術(shù)的應用范圍越來(lái)越廣泛，已經(jīng)逐步發(fā)展為包括傳動(dòng)、控制和檢測在內的一門(mén)完整的自動(dòng)化技術(shù)。但是，有調查發(fā)現現階段國內高職院校所使用的液壓與氣動(dòng)的實(shí)驗臺性能較為單一，并且實(shí)驗設備也多以傳統的繼電接觸式控制方式實(shí)現機電液氣的一體化的控制，這很顯然已經(jīng)遠遠不能適應現代工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際的需要，也不利于學(xué)生學(xué)習新的技術(shù)。與此同時(shí)，也是為了適應我校建設專(zhuān)業(yè)—機電一體化技術(shù)專(zhuān)業(yè)建設項目的需要，圍繞高職人才能力培養目標，改革創(chuàng )新實(shí)踐教學(xué)內容、教學(xué)方法和教學(xué)手段，整合實(shí)踐教學(xué)資源，提高實(shí)習實(shí)訓技術(shù)裝備水平，加大實(shí)踐教學(xué)比重。
因此，基于將液壓與氣動(dòng)技術(shù)同先進(jìn)的計算機技術(shù)、工業(yè)控制技術(shù)集于性一體，其實(shí)用性和綜合性會(huì )大大提高。通過(guò)我院專(zhuān)業(yè)教師經(jīng)過(guò)專(zhuān)項研究并開(kāi)發(fā)出十臺功能全面的工業(yè)型的液壓與氣動(dòng)實(shí)訓臺。同時(shí)，指導學(xué)生參與設計、加工制造與安裝調試，從而充分挖掘了學(xué)生的潛力，也鍛煉了教師的生產(chǎn)實(shí)踐能力。該實(shí)訓臺滿(mǎn)足了教學(xué)過(guò)程的教、學(xué)、做一體化要求，能夠進(jìn)行更接近生產(chǎn)實(shí)際的實(shí)踐活動(dòng)，不僅能夠有效提升高校的教學(xué)質(zhì)量，還有利于高校人才技能的提升和完善。
1、實(shí)訓臺的設計
1.1 結構和功能
本液壓與氣動(dòng)實(shí)訓臺由鐵制主體與鋁合金面板等構成，工作臺尺寸：長(cháng)×寬×高=1500mm×1050mm×1450mm（其重量約300kg）。實(shí)訓臺采用正反兩面臺設計，電氣控制系統為右置式，符合操作者生理規律。實(shí)訓臺的正面（如圖1 所示）進(jìn)行氣動(dòng)綜合實(shí)訓操作，反面（如圖2 所示）可以進(jìn)行液壓綜合實(shí)訓操作。正反面實(shí)現了各自獨立的控制，并且每面都分別配有PLC 和繼電器兩種控制，互不干擾，并采用24V電壓安全供電。實(shí)訓臺外形美觀(guān)，結實(shí)耐用，元件布置合理，結構緊湊，操作方便。

實(shí)訓臺液壓和氣動(dòng)系統采用先進(jìn)的模塊化設計，可擴展性強，維護簡(jiǎn)單并且要求所有的元器件都必須采用統一的標準件，如此能夠簡(jiǎn)化實(shí)訓操作，使實(shí)訓操作更具可行性。液壓泵站采用一臺定量葉片泵；氣動(dòng)實(shí)訓臺的氣源采用無(wú)油靜音空氣壓縮機。
此外，該實(shí)訓裝置，實(shí)現了生產(chǎn)型實(shí)訓的轉化。學(xué)生能夠在鋁合金面板上自行變更設計、搭接多種形式的實(shí)訓回路，如此將大大激發(fā)學(xué)生實(shí)訓的積極性和主動(dòng)性，實(shí)訓效果事半功倍。
1.2 控制系統
實(shí)訓臺控制系統主要由強電控制系統和弱電控制系統組成。實(shí)訓臺的鋁合金面板內部為強電控制部分；在鋁合金面板的右上部是弱電控制部分，主要為可編程控制器（PLC）控制系統。這里選用日本三菱FX2N-48MR系列PLC，它是高性能整體式結構的PLC，其輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)各有二十四個(gè)，能夠與PC微機通信實(shí)現微機智能控制，既具有電氣PLC 控制技術(shù)的優(yōu)勢，也具有氣液技術(shù)的優(yōu)勢，可以使學(xué)生獲得機-電-液（氣）控制的直觀(guān)感覺(jué)。

圖3 PLC外部接線(xiàn)圖

圖4 PLC控制梯形圖
2、項目化課堂教學(xué)設計
對機電一體化技術(shù)特色專(zhuān)業(yè)的課程體系進(jìn)行重構，整合并提煉出《液壓與氣動(dòng)應用技術(shù)》等課程的典型工作任務(wù)。將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)有機地融合起來(lái)，突出職業(yè)能力的培養，探索以項目任務(wù)驅動(dòng)的教、學(xué)、做一體化的教學(xué)方法。以典型工作任務(wù)為載體，教學(xué)內容*以項目化模式開(kāi)展，循序漸進(jìn)，通俗易懂。具體課堂教學(xué)模式見(jiàn)表1。

學(xué)習情境		學(xué)習單元（根據需要設計）	參考學(xué)學(xué)時(shí)
情境名稱(chēng)	學(xué)習內容
1. 管道及輔助元件	1）了解油管、管接頭、油箱、蓄能器的作用、分類(lèi)和選用及油箱容量計算 2）了解過(guò)濾器的作用、類(lèi) 型和選用	1.1 油管連接及管接頭的連接	4	8
		1.2濾油器、液壓油箱清洗，壓力表的安裝	4
2. 氣壓傳動(dòng)系統	1）了解氣壓傳動(dòng)的應用，特點(diǎn)，掌握氣壓傳動(dòng)原理、組成、作用 2）了解氣動(dòng)回路的類(lèi)型，組成和特點(diǎn) 3）掌握氣動(dòng)回路的作用、工作原理和應用 4）常用密封件的種類(lèi)與選用	2.1 氣壓源的安裝與調試	4	16
		2.2 方向控制閥、方向控制回路	2
		2.3 氣壓馬達介紹	2
		2.4 氣缸的結構分析與拆裝	4
		2.5 常用密封件的選用、拆裝與清洗	4
3. 液壓動(dòng) 力元件	1）了解液壓泵的主要性能參數和分類(lèi) 2）理解并掌握齒輪泵、葉片泵、柱塞泵的工作原理及結構特點(diǎn) 3）通過(guò)液壓泵的拆裝對其進(jìn)行結構分析	3.1 液壓泵的工作原理、性能參數、分類(lèi)、圖形符號	2	14
		3.2 齒輪泵的拆裝與結構分析	6
		3.3 葉片泵的拆裝與結構分析	2
		3.4 柱塞泵的拆裝與結構分析	4
4. 壓力控制閥與壓力控制回路	1）了解壓力控制閥的作用，分類(lèi)、組成、工作原理、結構特點(diǎn) 2）掌握壓力控制回路分析	4.1 壓力控制閥的工作原理及結構分析	2	10
		4.2壓力控制回路分析	4
		4.3 閥的拆裝及系統壓力調節	4
5.方向控制閥與方向控制回路	1）了解方向控制閥的作用，分類(lèi)、組成、工作原理、結構特點(diǎn) 2）掌握方向控制回路分析	5.1 方向控制閥的工作原理及結構分析	4	8
		5.2 方向控制回路分析及連接	4
6.流量控制閥及速度控制回路	1）了解流量控制閥的作用，分類(lèi)、組成、工作原理，結構特點(diǎn) 2）掌握速度控制回路的分析	6.1 流量控制閥的工作原理及結構分析	4	8
		6.2 速度控制回路及節流調速性能分析	4
7.液壓與氣動(dòng)系統的使用與維護	1）了解液壓油的性質(zhì)、液壓沖擊及氣穴現象產(chǎn)生的原因，危害及采取措施 2）掌握液壓油的選用原則 3）掌握典型液壓系統的分析、安裝與維護	7.1 液壓油的性質(zhì)、選用及更換	2	8

表1 課程教學(xué)設計
3、實(shí)訓臺應用實(shí)例
下面簡(jiǎn)述該實(shí)訓臺進(jìn)行模擬組合機床液壓系統進(jìn)給缸和定位缸運動(dòng)控制系統的應用。畫(huà)出PLC的輸入和輸出分配圖，如圖3 所示。
利用三菱PLC編程軟件GPPW8.3C（中文版）繪制該實(shí)訓項目控制回路的PLC控制程序的梯形圖（見(jiàn)圖4），自動(dòng)生成匯編代碼，利用串口RS-232 與計算機實(shí)現通信，將所編輯控制程序下載到PLC 當中，如此能夠滿(mǎn)足組合機床液壓系統雙缸動(dòng)作自動(dòng)控制的要求，取得理想的效果。
該液壓與氣動(dòng)實(shí)訓臺采用了開(kāi)放型綜合實(shí)訓臺結構，便于擴展，實(shí)訓內容上實(shí)現了高職院校教學(xué)上對機、電、氣、液的有機結合，而且為學(xué)生提供了一個(gè)與生產(chǎn)實(shí)踐相貼近的操作環(huán)境，整個(gè)過(guò)程大大提高了學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性。此外，該實(shí)訓臺實(shí)現了液壓與氣動(dòng)裝置在同一個(gè)實(shí)訓臺上共用，工業(yè)級配件互換性好、檢修方便、維護費用低、使用壽命長(cháng)、大大節約了成本。