現(xiàn)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(yīng)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(cè)在內(nèi)的一門(mén)完整的自動(dòng)化技術(shù)。但是,有調(diào)查發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)高職院校所使用的液壓與氣動(dòng)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)性能較為單一,并且實(shí)驗(yàn)設(shè)備也多以傳統(tǒng)的繼電接觸式控制方式實(shí)現(xiàn)機(jī)電液氣的一體化的控制,這很顯然已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際的需要,也不利于學(xué)生學(xué)習(xí)新的技術(shù)。與此同時(shí),也是為了適應(yīng)我校建設(shè)專(zhuān)業(yè)—機(jī)電一體化技術(shù)專(zhuān)業(yè)建設(shè)項(xiàng)目的需要,圍繞高職人才能力培養(yǎng)目標(biāo),改革創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)內(nèi)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(xí)實(shí)訓(xùn)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(jì)算機(jī)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(xiàng)研究并開(kāi)發(fā)出十臺(tái)功能全面的工業(yè)型的液壓與氣動(dòng)實(shí)訓(xùn)臺(tái)。同時(shí),指導(dǎo)學(xué)生參與設(shè)計(jì)、加工制造與安裝調(diào)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(xùn)臺(tái)滿足了教學(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(xùn)臺(tái)的設(shè)計(jì)
1.1 結(jié)構(gòu)和功能
本液壓與氣動(dòng)實(shí)訓(xùn)臺(tái)由鐵制主體與鋁合金面板等構(gòu)成,工作臺(tái)尺寸:長(zhǎng)×寬×高=1500mm×1050mm×1450mm(其重量約300kg)。實(shí)訓(xùn)臺(tái)采用正反兩面臺(tái)設(shè)計(jì),電氣控制系統(tǒng)為右置式,符合操作者生理規(guī)律。實(shí)訓(xùn)臺(tái)的正面(如圖1 所示)進(jìn)行氣動(dòng)綜合實(shí)訓(xùn)操作,反面(如圖2 所示)可以進(jìn)行液壓綜合實(shí)訓(xùn)操作。正反面實(shí)現(xiàn)了各自獨(dú)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(xùn)臺(tái)外形美觀,結(jié)實(shí)耐用,元件布置合理,結(jié)構(gòu)緊湊,操作方便。
實(shí)訓(xùn)臺(tái)液壓和氣動(dòng)系統(tǒng)采用先進(jìn)的模塊化設(shè)計(jì),可擴(kuò)展性強(qiáng),維護(hù)簡(jiǎn)單并且要求所有的元器件都必須采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)件,如此能夠簡(jiǎn)化實(shí)訓(xùn)操作,使實(shí)訓(xùn)操作更具可行性。液壓泵站采用一臺(tái)定量葉片泵;氣動(dòng)實(shí)訓(xùn)臺(tái)的氣源采用無(wú)油靜音空氣壓縮機(jī)。
此外,該實(shí)訓(xùn)裝置,實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)型實(shí)訓(xùn)的轉(zhuǎn)化。學(xué)生能夠在鋁合金面板上自行變更設(shè)計(jì)、搭接多種形式的實(shí)訓(xùn)回路,如此將大大激發(fā)學(xué)生實(shí)訓(xùn)的積極性和主動(dòng)性,實(shí)訓(xùn)效果事半功倍。
1.2 控制系統(tǒng)
實(shí)訓(xùn)臺(tái)控制系統(tǒng)主要由強(qiáng)電控制系統(tǒng)和弱電控制系統(tǒng)組成。實(shí)訓(xùn)臺(tái)的鋁合金面板內(nèi)部為強(qiáng)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(jié)構(gòu)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(jī)通信實(shí)現(xiàn)微機(jī)智能控制,既具有電氣PLC 控制技術(shù)的優(yōu)勢(shì),也具有氣液技術(shù)的優(yōu)勢(shì),可以使學(xué)生獲得機(jī)-電-液(氣)控制的直觀感覺(jué)。
圖3 PLC外部接線圖
圖4 PLC控制梯形圖
2、項(xiàng)目化課堂教學(xué)設(shè)計(jì)
對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)特色專(zhuān)業(yè)的課程體系進(jìn)行重構(gòu),整合并提煉出《液壓與氣動(dòng)應(yīng)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(jī)地融合起來(lái),突出職業(yè)能力的培養(yǎng),探索以項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)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(nèi)容*以項(xiàng)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(xí)情境 | 學(xué)習(xí)單元(根據(jù)需要設(shè)計(jì)) | 參考學(xué)學(xué)時(shí) | ||
情境名稱 | 學(xué)習(xí)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(lèi)和選用及油箱容量計(jì)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(tǒng) | 1)了解氣壓傳動(dòng)的應(yīng)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(yīng)用 4)常用密封件的種類(lèi)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(dá)介紹 | 2 | |||
2.4 氣缸的結(jié)構(gòu)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(shù)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(jié)構(gòu)特點(diǎn) 3)通過(guò)液壓泵的拆裝對(duì)其 進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析 | 3.1 液壓泵的工作原理、性能參數(shù)、分類(lèi)、圖形符號(hào) | 2 | 14 |
3.2 齒輪泵的拆裝與結(jié)構(gòu)分析 | 6 | |||
3.3 葉片泵的拆裝與結(jié)構(gòu)分析 | 2 | |||
3.4 柱塞泵的拆裝與結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(lèi)、組成、工作原理、結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(dòng)系統(tǒng)的使用與維護(hù) | 1)了解液壓油的性質(zhì)、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(hù) | 7.1 液壓油的性質(zhì)、 選用及更換 | 2 | 8 |
表1 課程教學(xué)設(shè)計(jì)
3、實(shí)訓(xùn)臺(tái)應(yīng)用實(shí)例
下面簡(jiǎn)述該實(shí)訓(xùn)臺(tái)進(jìn)行模擬組合機(jī)床液壓系統(tǒng)進(jìn)給缸和定位缸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)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(xùn)項(xiàng)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(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)通信,將所編輯控制程序下載到PLC 當(dāng)中,如此能夠滿足組合機(jī)床液壓系統(tǒng)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(xùn)臺(tái)采用了開(kāi)放型綜合實(shí)訓(xùn)臺(tái)結(jié)構(gòu),便于擴(kuò)展,實(shí)訓(xùn)內(nèi)容上實(shí)現(xiàn)了高職院校教學(xué)上對(duì)機(jī)、電、氣、液的有機(jī)結(jié)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)生的主觀能動(dòng)性。此外,該實(shí)訓(xùn)臺(tái)實(shí)現(xiàn)了液壓與氣動(dòng)裝置在同一個(gè)實(shí)訓(xùn)臺(tái)上共用,工業(yè)級(jí)配件互換性好、檢修方便、維護(hù)費(fèi)用低、使用壽命長(zhǎng)、大大節(jié)約了成本。
電話
微信掃一掃