液壓與氣壓傳動開放實驗研究

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液壓氣動傳(chuan) 動作為(wei) 三大動力傳(chuan) 動方式之一，在機械人才培養(yang) 計劃中占有非常重要的地位。國內(nei) 大學機械工程及自動化專(zhuan) 業(ye) 、車輛工程專(zhuan) 業(ye) 和機電工程專(zhuan) 業(ye) 均可。液壓和氣動技術。作為(wei) 必修的專(zhuan) 業(ye) 基礎課
本課程的教學目的是培養(yang) 學生初步設計和應用液壓和氣動係統的能力，具有很強的實踐性。為(wei) 了達到教學目標，必須結合一定數量的實踐和理論課程。如何開展和完善液壓與(yu) 氣動傳(chuan) 動的實踐教學，如何培養(yang) 學生的實踐能力，如何提高實驗教學質量是目前亟待解決(jue) 的問題。液壓和氣動技術。課程實踐教學的重要內(nei) 容
1液壓與(yu) 氣動技術傳(chuan) 統實驗教學存在的問題及開放式實驗的意義(yi)
實驗教學是高校本科教學的重要組成部分，是學生理論聯係實際的重要途徑
當前& ldquo液壓和氣動技術。大多數課程實驗都是驗證性實驗。在實驗過程中，學生隻按照實驗教學手冊(ce) 中的步驟來驗證課堂上講授的理論知識和數據結果。由於(yu) 實驗部分不要求考試，一些學生對實驗課重視不夠，實驗前沒有做好準備，實驗中沒有獨立思考所用方案的構思和技巧，實驗後沒有認真處理實驗數據，相互抄襲實驗報告。驗證性實驗對於(yu) 在課堂上加強理解和掌握理論知識非常重要，但它們(men) 並沒有達到培養(yang) 學生主動性、創造性和科學思維方法的目的，也沒有起到培養(yang) 學生實驗能力和創新素質的作用。
開放實驗教學與(yu) 傳(chuan) 統實驗教學的區別在於(yu) 學生在實驗過程中的自主性和靈活性強，突出了學生在實驗中的主體(ti) 地位，體(ti) 現了以人為(wei) 本的教育理念在開放式實驗中，教師隻提出開放式實驗項目的題目。學生根據自己的興(xing) 趣選擇實驗項目，然後通過查閱資料自行設計實驗方案。教師審核後，安裝調試後提交實驗報告，記錄並處理數據。在這個(ge) 過程中，學生們(men) 獨立思考，並在遇到問題時積極尋找信息。這一過程提高了學生的學習(xi) 興(xing) 趣，增強了學生的實踐能力，培養(yang) 了學生的創新意識和探索精神。
由於(yu) 傳(chuan) 統課程的實驗教學受實驗課時的限製，大型儀(yi) 器實驗教學設備的數量少，實驗過程中通常會(hui) 有5-7名學生分組，因此不可避免的會(hui) 有一些學生沒有時間獨立完成實驗。公開實驗是在& ldquo內(nei) 容、時間、工具& rdquo開放式教學方法使學生能夠在不同的時間進行不同的實驗，不僅(jin) 解決(jue) 了大型儀(yi) 器數量少與(yu) 學生實驗需求大的矛盾，而且充分提高了實驗場地和儀(yi) 器設備的利用率，使大型儀(yi) 器設備資源充分發揮其效益。
2液壓與(yu) 氣動技術開放實驗
在現代自動化工業(ye) 工程中，液壓與(yu) 氣動傳(chuan) 動具有許多突出的優(you) 點，如輸出功率大、不受空間位置限製、易於(yu) 實現自動控製等。它不僅(jin) 應用於(yu) 機床、工程機械、冶金機械、半導體(ti) 製造、汽車生產(chan) 線、食品加工、醫藥等領域，還在航空航天、軍(jun) 工、核電、機器人等領域有著重要的應用。在生產(chan) 過程中，液壓和氣動技術往往與(yu) 計算機和微電子技術如繼電器控製、單片機控製、PLC控製技術等緊密結合。實現搬運、進料、夾緊和定位、檢測、清洗等過程的工業(ye) 自動化因此，液壓與(yu) 氣動傳(chuan) 動的實踐教學內(nei) 容應與(yu) 工業(ye) 發展的需要保持同步，實驗項目的開設應綜合運用多門課程的知識，培養(yang) 學生分析問題和解決(jue) 問題的能力。< br/ > 2.1近年來教育部實驗設備概述；985 & rdquo在項目等專(zhuan) 項資金的支持下，我校引進了先進的電液氣動傳(chuan) 動與(yu) 控製教學設備，如力士樂(le) DS4液壓教學係統、SMC氣動傳(chuan) 動教學係統和自動化研究軟件。這些實驗裝置實現了液壓與(yu) 氣動傳(chuan) 動、電子技術和可編程控製器技術的綜合集成，可以從(cong) 單個(ge) 模塊到整個(ge) 係統進行綜合實驗。< br/ > 2.1.1液壓傳(chuan) 動實驗設備概述
力士樂(le) ts-ds4液壓教學係統是一套采用工業(ye) 標準的移動式教學實驗平台，如圖1所示DS4液壓教學係統由1個(ge) 液壓發電站、2個(ge) 帶固定框架的格柵板、1個(ge) 集成工具箱、1個(ge) 玻璃量筒和1個(ge) 軟管吊架組成此外，它還配有多根液壓軟管，可快速插拔，確保實驗快速安全進行。DS4液壓教學係統配有電氣支架，並嵌入電氣單元，該電氣單元包括功率分配器單元、帶常開/常閉觸點的開關(guan) 單元、繼電器單元、時間繼電器單元、PID控製器單元等。這些電氣單元用於(yu) 控製液壓部件，如電磁閥、比例閥等。TS-DS4液壓教學係統配備了全套液壓元件，能夠滿足本科生的實驗需求。
2.1.2氣動傳(chuan) 動實驗設備概述
SMC氣動傳(chuan) 動教學係統主要由電源、試驗台、實驗電路連接板、元件箱、電氣控製模塊等組成。如圖2所示動力源為(wei) 靜音空氣壓縮機，啟動快，噪音低。橡膠輪安裝在試驗台的底部，可以靈活移動。實驗回路的連接板用於(yu) 封堵氣壓元件元件箱內(nei) 有多種氣動元件，能滿足大學生的實驗要求。電氣控製模塊包括DC 24V電源單元、帶常開/常閉觸點的按鈕開關(guan) 單元、可編程邏輯控製器單元等學生可以根據需要選擇不同的控製方法，如手動控製、電動控製和自動控製。
2.1.3軟件概述
AutomationStudio是一款模擬軟件，用於(yu) 設計液壓/氣動部件、電路和電氣控製係統軟件包括六個(ge) 標準模塊:液壓設計模塊、比例和伺服液壓模塊、氣動設計模塊、流體(ti) 傳(chuan) 動組件編輯模塊、電氣控製模塊、可編程邏輯控製器梯形圖邏輯和數字電子模塊。如圖3所示，在模擬過程中，所有模塊都可以交互使用AutomationStudio允許用戶創建模擬真實世界操作的完整係統。用戶可以使用AutomationStudio設計、編譯數據、模擬和演示各種技術電路，包括液壓、氣動、電路控製、可編程邏輯控製器(PLC)、順序功能圖等技術。
at & ldquo；液壓和氣動技術。在開放式實驗教學中，學生使用該軟件完成液壓回路和回路控製回路的設計。

圖3AutomationStudio軟件界麵< br/ > 2.2實驗項目示例
在工業(ye) 生產(chan) 線的末端，需要將工件從(cong) 傳(chuan) 送帶上提起並放置在托盤中，提升動作由液壓缸完成為(wei) 了縮短時間段，需要更快地完成動作序列。由於(yu) 工件的重量不斷變化，提升時油缸必須以明顯較低的速度完成剩餘(yu) 行程，且速度不取決(jue) 於(yu) 負載的大小回程必須盡快完成。根據工業(ye) 應用背景，教師設計了液壓缸的快/慢控製實驗，要求學生完成液壓回路係統的設計。
使用AutomationStudio軟件完成實驗液壓係統的設計，如圖4所示該係統采用恒壓變量葉片泵供油，一個(ge) 二位四通電磁換向閥控製液壓缸改變方向，另一個(ge) 二位四通電磁換向閥控製活塞杆一側(ce) 的油通過流量控製閥流回油箱。通過控製流量控製閥，可以改變液壓缸的伸出速度而不依賴於(yu) 負載的大小，並且液壓缸可以高速完成返回衝(chong) 程。液壓缸的動作周期為(wei) :快進& mdash工作進度& mdash快速撤退
(1)快進
按下啟動按鈕S2時，電磁鐵Y1通電，電磁換向閥3切換到左側(ce) 位置主油路入口:泵1 & rarr電磁換向閥3左位置& rarr液壓缸下腔& rarr電磁換向閥4右位& rarr燃料箱


(2)工人
快速前進到預定位置，液壓缸的活塞杆接觸限位開關(guan) B1，電磁鐵Y2通電，電磁換向閥4切換到左側(ce) 位置主油路入口:泵1 & rarr電磁換向閥3左位置& rarr液壓缸下腔& rarr流量控製閥5 & rarr燃料箱
(3)快速後退
當液壓缸以工作速度移動到一定位置時，液壓缸活塞杆接觸限位開關(guan) B2，電磁鐵Y1和Y2斷電，電磁換向閥3和4切換到正確位置主油路入口:泵1 & rarr電磁換向閥3右位& rarr電磁換向閥4右位& rarr液壓缸上腔& rarr燃料箱
使用AutomationStudio軟件完成實驗電氣布線係統的設計，如圖5所示< br/ > 2.3教學效果
目前已建立的開放式綜合實驗包括:
(1)液壓缸的快/慢控製，使其不依賴於(yu) 負載大小；
(2)壓力機上液壓缸工作係統回路的設計、組裝和調試；
(3)飲料灌裝機氣動傳(chuan) 動係統電路設計實驗
三個(ge) 綜合實驗由學生獨立完成，從(cong) 液壓/氣動係統的設計、組裝和調試到可行性驗證。在這個(ge) 過程中，學生將理論與(yu) 實踐緊密結合，不僅(jin) 培養(yang) 了他們(men) 獲取知識的能力，也培養(yang) 了他們(men) 的實踐能力。經過幾個(ge) 學期的學習(xi) ，證明學生容易接受，實驗效果良好。

圖4中的辨識模型模擬與(yu) 實驗數據的比較
3結論
通過建立一個(ge) 液壓與(yu) 氣動傳(chuan) 動的綜合性開放式實驗項目等；液壓和氣動技術。課程實驗滿足了學生的興(xing) 趣需求，激發了學生的學習(xi) 主動性和實驗興(xing) 趣，培養(yang) 了學生的實踐能力。開放式實驗提高了儀(yi) 器設備的利用率，更有效地發揮了實驗室現有資源的優(you) 勢，實現了資源共享，實現了實驗室的可持續發展。

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