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工業(yè)型液壓與氣動實訓臺開發(fā)
現(xiàn)今，由于工業(yè)自動化以及FMS的發(fā)展，液壓與氣動技術的應用范圍越來越廣泛，已經(jīng)逐步發(fā)展為包括傳動、控制和檢測在內(nèi)的一門完整的自動化技術。但是，有調(diào)查發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段國內(nèi)高職院校所使用的液壓與氣動的實驗臺性能較為單一，并且實驗設備也多以傳統(tǒng)的繼電接觸式控制方式實現(xiàn)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(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)實際的需要，也不利于學生學習新的技術。與此同時，也是為了適應我校建設專業(yè)—機電一體化技術專業(yè)建設項目的需要，圍繞高職人才能力培養(yǎng)目標，改革創(chuàng)新實踐教學內(nèi)容、教學方法和教學手段，整合實踐教學資源，提高實習實訓技術裝備水平，加大實踐教學比重。
因此，基于將液壓與氣動技術同先進的計算機技術、工業(yè)控制技術集于性一體，其實用性和綜合性會大大提高。通過我院專業(yè)教師經(jīng)過專項研究并開發(fā)出十臺功能全面的工業(yè)型的液壓與氣動實訓臺。同時，指導學生參與設計、加工制造與安裝調(diào)試，從而充分挖掘了學生的潛力，也鍛煉了教師的生產(chǎn)實踐能力。該實訓臺滿足了教學過程的教、學、做一體化要求，能夠進行更接近生產(chǎn)實際的實踐活動，不僅能夠有效提升高校的教學質量，還有利于高校人才技能的提升和完善。
1、實訓臺的設計
1.1 結構和功能
本液壓與氣動實訓臺由鐵制主體與鋁合金面板等構成，工作臺尺寸：長×寬×高=1500mm×1050mm×1450mm（其重量約300kg）。實訓臺采用正反兩面臺設計，電氣控制系統(tǒng)為右置式，符合操作者生理規(guī)律。實訓臺的正面（如圖1 所示）進行氣動綜合實訓操作，反面（如圖2 所示）可以進行液壓綜合實訓操作。正反面實現(xiàn)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。實訓臺外形美觀，結實耐用，元件布置合理，結構緊湊，操作方便。
實訓臺液壓和氣動系統(tǒng)采用先進的模塊化設計，可擴展性強，維護簡單并且要求所有的元器件都必須采用統(tǒng)一的標準件，如此能夠簡化實訓操作，使實訓操作更具可行性。液壓泵站采用一臺定量葉片泵；氣動實訓臺的氣源采用無油靜音空氣壓縮機。
此外，該實訓裝置，實現(xiàn)了生產(chǎn)型實訓的轉化。學生能夠在鋁合金面板上自行變更設計、搭接多種形式的實訓回路，如此將大大激發(fā)學生實訓的積極性和主動性，實訓效果事半功倍。
1.2 控制系統(tǒng)
實訓臺控制系統(tǒng)主要由強電控制系統(tǒng)和弱電控制系統(tǒng)組成。實訓臺的鋁合金面板內(nèi)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(tǒng)。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，其輸入點和輸出點各有二十四個，能夠與PC微機通信實現(xiàn)微機智能控制，既具有電氣PLC 控制技術的優(yōu)勢，也具有氣液技術的優(yōu)勢，可以使學生獲得機-電-液（氣）控制的直觀感覺。
圖3 PLC外部接線圖
圖4 PLC控制梯形圖
2、項目化課堂教學設計
對機電一體化技術特色專業(yè)的課程體系進行重構，整合并提煉出《液壓與氣動應用技術》等課程的典型工作任務。將理論教學與實踐教學有機地融合起來，突出職業(yè)能力的培養(yǎng)，探索以項目任務驅動的教、學、做一體化的教學方法。以典型工作任務為載體，教學內(nèi)容*以項目化模式開展，循序漸進，通俗易懂。具體課堂教學模式見表1。
| 學習情境 | 學習單元（根據(jù)需要設計） | 參考學學時 | ||
| 情境名稱 | 學習內(nèi)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、分類和選用及油箱容量計算 2）了解過濾器的作用、類 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 動系統(tǒng) | 1）了解氣壓傳動的應用， 特點，掌握氣壓傳動原理、 組成、作用 2）了解氣動回路的類型， 組成和特點 3）掌握氣動回路的作用、 工作原理和應用 4）常用密封件的種類與 選用 | 2.1 氣壓源的安裝與調(diào)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 力元件 | 1）了解液壓泵的主要性能 參數(shù)和分類 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 3）通過液壓泵的拆裝對其 進行結構分析 | 3.1 液壓泵的工作原理、性能參數(shù)、分類、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、組成、工作原理、結構特點 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(tǒng)壓力調(diào)節(jié) | 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、組成、工作原理、結構特點 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、組成、工作原理，結構特點 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(jié)流調(diào)速性能分析 | 4 | |||
| 7.液壓與氣動系統(tǒng)的使用與維護 | 1）了解液壓油的性質、液 壓沖擊及氣穴現(xiàn)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(tǒng)的分 析、安裝與維護 | 7.1 液壓油的性質、 選用及更換 | 2 | 8 |
表1 課程教學設計
3、實訓臺應用實例
下面簡述該實訓臺進行模擬組合機床液壓系統(tǒng)進給缸和定位缸運動控制系統(tǒng)的應用。畫出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）繪制該實訓項目控制回路的PLC控制程序的梯形圖（見圖4），自動生成匯編代碼，利用串口RS-232 與計算機實現(xiàn)通信，將所編輯控制程序下載到PLC 當中，如此能夠滿足組合機床液壓系統(tǒng)雙缸動作自動控制的要求，取得理想的效果。
該液壓與氣動實訓臺采用了開放型綜合實訓臺結構，便于擴展，實訓內(nèi)容上實現(xiàn)了高職院校教學上對機、電、氣、液的有機結合，而且為學生提供了一個與生產(chǎn)實踐相貼近的操作環(huán)境，整個過程大大提高了學生的主觀能動性。此外，該實訓臺實現(xiàn)了液壓與氣動裝置在同一個實訓臺上共用，工業(yè)級配件互換性好、檢修方便、維護費用低、使用壽命長、大大節(jié)約了成本。