液壓教學(xué)實(shí)驗臺的發(fā)展趨勢

液壓實(shí)驗教學(xué)是將理論知識與實(shí)際操作所結合， 是教學(xué)的重要環(huán)節。通過(guò)實(shí)驗，同學(xué)們不僅能夠掌握和深化理論知識，同時(shí)還能熟練液壓實(shí)驗步驟和基本操作。在動(dòng)手操作過(guò)程中，增加直觀(guān)認知，快速掌握儀器儀表的使用，提高實(shí)驗分析能力，從而培養利用理論知識分析和解決問(wèn)題的能力。在現階段的液壓實(shí)驗教學(xué)中，大部分僅僅是基于基本回路的簡(jiǎn)單實(shí)驗操作實(shí)訓，屬于常規驗證性實(shí)驗。對工程實(shí)踐而言遠遠不夠。所以亟待開(kāi)發(fā)新的實(shí)驗項目，研制和制作綜合類(lèi)實(shí)驗教學(xué)平臺。

1、液壓綜合實(shí)驗臺的研究現狀

現代液壓技術(shù)的不斷發(fā)展， 液壓實(shí)驗設備的設計與開(kāi)發(fā)也隨之高速發(fā)展，國內外有了許多先進(jìn)的設計實(shí)現方案。

1.1 透明型液壓實(shí)驗裝置

透明型液壓實(shí)驗裝置是由日本的Yamamoto Masami 發(fā)明的?？梢酝高^(guò)透明外壁直觀(guān)地觀(guān)察到各元件的內部結構。實(shí)驗臺中所有元件基本上都是由丙烯酸（類(lèi)）樹(shù)脂制作，目的就是為了清晰直觀(guān)的了解各元件的結構與工作原理。在這種實(shí)驗臺上，操作者可以自己搭建透明的液壓回路，直觀(guān)地觀(guān)測到各液壓元件和液壓回路的工作情況。如采用透明丙烯酸（類(lèi)）樹(shù)脂制作的換向閥， 可以清楚地看見(jiàn)各換向閥的內部構造以及工作時(shí)閥芯的位置變換。

1.2 氣穴現象演示實(shí)驗臺

此項由美國的弗蘭克·蓋默和約瑟夫·克拉米斯克發(fā)明，由蓄水池、進(jìn)水管路和出水管路組成。通過(guò)在進(jìn)水管路上安裝限制閥限定氣體流量，以此控制是否產(chǎn)生氣穴。液壓泵采用透

明材料制成，便于觀(guān)察氣穴效應對液壓泵的影響。透明結構的流量計可以直觀(guān)地觀(guān)察到氣體運動(dòng)狀態(tài)以及檢測氣穴效應對效率的影響。此外，裝置可以安裝在移動(dòng)平臺上，方便現場(chǎng)作業(yè)測試。

1.3 液壓技術(shù)培訓裝置

液壓技術(shù)培訓裝置由美國的Hautzenroder 和Manfred所研究設計。主要用作初級和液壓技術(shù)培訓。裝置由安裝機架的垂直安裝面板、裝有各種閥的液壓元件油路塊以及連接

傳感器的數據顯示面板組成。垂直面板上可安裝模塊化的油路塊，搭建所需的實(shí)驗回路；通過(guò)傳感器和數據采集器將數據傳輸到計算機處理后， 再經(jīng)由顯示面板顯示出結果分析曲線(xiàn)，整個(gè)實(shí)驗過(guò)程就結束了；實(shí)驗裝置操作靈活方便，用于教學(xué)簡(jiǎn)單快速。

1.4 流體靜力學(xué)教學(xué)裝置

流體靜力學(xué)教學(xué)裝置由德國的Kunze Wolfgang 所設計發(fā)明。裝置采用模塊化結構，即將液壓元件固定在一個(gè)完整的移動(dòng)模塊上，做實(shí)驗時(shí)只需根據所需回路，用油管連接選擇取模塊。液體流量通過(guò)量杯和流量計獲得，流量計測得數據通過(guò)數碼管顯示。

2、現代綜合實(shí)驗臺的特點(diǎn)

2.1 透明式多功能液壓實(shí)驗臺

此類(lèi)液壓實(shí)驗臺除直立面板外， 裝配的液壓元件和管道均為可透視材料制成。通過(guò)透明的玻璃外殼，可以清楚地觀(guān)察到所有液壓元件的內部結構及工作過(guò)程?，F國內的典型產(chǎn)品有河南

機電高等專(zhuān)科學(xué)校研制開(kāi)發(fā)的多功能液壓教學(xué)綜合實(shí)驗臺和上海育仰科教設備研究開(kāi)發(fā)的YUY-19B型透明液壓傳動(dòng)演示實(shí)驗臺。

2.2 組合式快接液壓實(shí)驗臺

組合式快接液壓實(shí)驗臺，可以通過(guò)快速接頭搭接實(shí)驗回路，連接方便快捷、不漏油，同時(shí)配備的液壓元件都是常見(jiàn)的實(shí)際應用元件。優(yōu)點(diǎn)在于不需要工具就能快速搭接液壓回路。通過(guò)快速液壓平臺，可根據事先設計好的原理圖，選擇所需要的元件搭建回路。具有代表性的產(chǎn)品是吉林大學(xué)的快速插接任意組合式液壓與氣壓傳動(dòng)綜合教學(xué)實(shí)驗臺和德國Festo公司的TFSOO液壓基本回路拼裝式實(shí)驗臺。

2.3 多功能液壓綜合實(shí)驗臺仿真功能

這種綜合實(shí)驗臺的特點(diǎn)是將計算機與實(shí)驗臺相連，通過(guò)計算機的多元化處理方式，同學(xué)們可以利用仿真軟件，方便快捷地調用液壓元件符號、畫(huà)出設計的回路圖并通過(guò)軟件進(jìn)行調試，簡(jiǎn)化了實(shí)驗教學(xué)的難度。而且在繪制完回路后，可由軟件自行檢查錯誤，減少實(shí)際搭接中的錯誤。另外，仿真軟件中的元件*按照實(shí)際配備的元件參數設定， 因此可以對設計的回路進(jìn)行仿真。

3、液壓綜合實(shí)驗臺的發(fā)展趨勢

3.1 透明材料在液壓實(shí)驗臺上的廣泛應用

抽象的液壓技術(shù)知識難以理解，在液壓教學(xué)實(shí)驗中，直觀(guān)地觀(guān)察液壓元件內部結構和基本回路的組成情況顯得尤為重要，因此，實(shí)驗臺中的元件透明化理念產(chǎn)生了。在使用了透明化元件的實(shí)驗臺上實(shí)驗， 學(xué)生可以觀(guān)測各種元件的工作狀態(tài)及在實(shí)驗回路中起到的作用。

3.2 多種控制方式在實(shí)驗臺上的實(shí)現

隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，計算機技術(shù)、現代工業(yè)控制技術(shù)己經(jīng)廣泛應用到現代液壓技術(shù)中。由此，多種控制方式的液壓綜合實(shí)驗臺便出現在實(shí)驗教學(xué)中。手動(dòng)按鈕控制、繼電器控制，結合先進(jìn)的PLC 控制、計算機控制，現代型的綜合液壓實(shí)驗臺上設置了多種控制方式，通過(guò)改變控制方式，能夠適應現代工業(yè)的多元控制要求，機電液一體化的綜合運用，更適合復合型液壓技術(shù)人才的培養。

3.3 開(kāi)放式的液壓實(shí)驗臺

傳統的液壓實(shí)驗臺，空間狹小，可以搭建的回路方案少且多為基本回路，配置的元件少且固定，難以在當今的實(shí)驗教學(xué)中滿(mǎn)足要求。在開(kāi)放式的實(shí)驗臺上，空間廣、元件充足，可以按照預先的想法親自動(dòng)手組裝搭接液壓回路，可充分調動(dòng)學(xué)習積極性，操作者通過(guò)切身體會(huì )， 將理論與實(shí)踐統一。具有代表性的設計，就是快速任意插接組合式實(shí)驗臺結構。

3.4 將計算機輔助實(shí)驗技術(shù)應用到綜合實(shí)驗臺中

近年來(lái)，計算機輔助實(shí)驗(CAT)技術(shù)在許多方面已經(jīng)取得快速發(fā)展，帶動(dòng)著(zhù)現代液壓技術(shù)的迅猛發(fā)展。計算機輔助實(shí)驗技術(shù)可以為綜合實(shí)驗臺帶來(lái)多種便捷的功能。

（1）仿真功能。通過(guò)計算機上安裝的仿真軟件，實(shí)驗前可以先在電腦上設計好液壓回路，并且模擬調試回路。有助于盡早發(fā)現并修改設計中的錯誤，可以減少真實(shí)實(shí)驗中的錯誤。

（2）檢測、傳輸和數據處理功能。使用計算機作為上位機控制液壓綜合實(shí)驗臺， 并且可以通過(guò)安裝在實(shí)驗臺上的各種傳感器，例如壓力、位置、流量等傳感器并經(jīng)由實(shí)驗臺自帶的數據采集模塊，可以在計算機上處理輸出的實(shí)驗數據，也可以直接輸出相關(guān)曲線(xiàn)，更加清楚直觀(guān)地展現實(shí)驗結果。

（3）多媒體教學(xué)功能。在進(jìn)行實(shí)驗之前，可以利用計算機的多媒體功能，將需要進(jìn)行教學(xué)的實(shí)驗回路設計成動(dòng)畫(huà)模式，以此展現給學(xué)習者。通過(guò)動(dòng)畫(huà)展示， 學(xué)習者可以直觀(guān)地理解回路原理。

（4）使用計算機建立虛擬實(shí)驗平臺，虛擬實(shí)驗平臺建設好后，可以在計算機上模擬真實(shí)的實(shí)驗，為液壓教學(xué)提供了新的發(fā)展方向。

通過(guò)液壓綜合實(shí)驗臺的設計開(kāi)發(fā)， 能夠實(shí)現多種課堂上無(wú)法學(xué)習到的實(shí)踐工程知識，通過(guò)液壓綜合實(shí)驗臺的引進(jìn)，能夠基于其設計出基本液壓實(shí)驗，并通過(guò)動(dòng)手搭建油路，熟悉各實(shí)驗的具體操作步驟和注意事項，以此達到深刻理解液壓傳動(dòng)知識，培養學(xué)習者理論與實(shí)踐結合的意識，增強學(xué)習者動(dòng)手操作能力。