1、問題的提出

液壓與氣動(dòng)是一門理論性與實(shí)踐性都很強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。作為高職院校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生，要讓學(xué)生掌握這門課程，僅有理論教學(xué)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還必須加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，以增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，并著重強(qiáng)調(diào)動(dòng)手能力的培養(yǎng)。

因液壓傳動(dòng)的密閉性，學(xué)生對(duì)本門課程的學(xué)習(xí)感到很迷茫，并有一定的畏難情緒，學(xué)習(xí)興趣不是很濃厚。根據(jù)本校學(xué)生在液壓和氣動(dòng)教學(xué)中的實(shí)際情況，要求學(xué)生理論“夠用”并具備一定的實(shí)際動(dòng)手能力，并著重突出實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)。

針對(duì)上述情況，在本門課的教學(xué)中，除了在理論授課內(nèi)容中對(duì)液壓元件、部分典型回路的進(jìn)行動(dòng)畫演示外，還根據(jù)本校實(shí)際情況安排了一些典型液壓元件的現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)環(huán)節(jié)。在老師引導(dǎo)下，學(xué)生通過對(duì)透明液壓元器件進(jìn)行觀查、拆裝以了解其結(jié)構(gòu)和工作原理。上述措施雖然起到了一定的教學(xué)效果，但與生產(chǎn)實(shí)際尚有一定差距。

為此，考慮到與實(shí)際的切合，擬采用符合標(biāo)準(zhǔn)的液壓元件進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，研制一臺(tái)經(jīng)濟(jì)的、能完成速度調(diào)節(jié)的液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)，并要求可在其基本功能基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)中由學(xué)生自己快速搭建成與教材相配套的大部分典型液壓回路。

2、方案的確定

液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)是高校學(xué)生在理論知識(shí)學(xué)習(xí)后，進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，加深對(duì)理論知識(shí)的理解，更好地掌握液壓傳動(dòng)原理的重要手段。隨著計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有的液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)充分利用其成果，將PLC、單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)臺(tái)的研制改造中，使其成為機(jī)、電、液及計(jì)算機(jī)一體化綜合控制實(shí)驗(yàn)臺(tái)；同時(shí)液壓元件采用透明有機(jī)玻璃外殼，可以清晰明了地觀察液壓元件內(nèi)部結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)過程，更利于直觀教學(xué)。

上述實(shí)驗(yàn)臺(tái)功能先進(jìn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)可讓學(xué)生直觀、感性地對(duì)比了解機(jī)、電、液各自具有的特點(diǎn)特色，同時(shí)能更好地了解液壓傳動(dòng)基本工作原理，但普遍結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)昂貴，且不能發(fā)揮學(xué)生在液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)中的能動(dòng)性，學(xué)生只能被動(dòng)實(shí)驗(yàn)而非自己參與設(shè)計(jì)回路。本著以鍛煉學(xué)生為主的目的，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、工程設(shè)計(jì)能力，并提高其學(xué)習(xí)興趣、對(duì)液壓系統(tǒng)的調(diào)試能力及綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)能力。設(shè)計(jì)一種能完成液壓典型回路的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，發(fā)動(dòng)學(xué)生參與并以學(xué)生為主體，其中采用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)級(jí)液壓元件及可更換的高壓軟管、快換接頭，使其具有較好的柔性，結(jié)構(gòu)緊湊，進(jìn)行恰當(dāng)組合能夠搭接成不同的液壓回路。

圖1 液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)原理圖

3、液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)

如上所述，該實(shí)驗(yàn)臺(tái)要求滿足：使學(xué)生對(duì)常用液壓元件有感性認(rèn)識(shí)，了解常用液壓元件的結(jié)構(gòu)、工作原理及作用；了解典型回路的類型、工作原理；另準(zhǔn)備一些常用液壓閥，由學(xué)生按（或老師提出）要求搭建一些典型功能液壓回路；元件的替代，允許學(xué)生在現(xiàn)有回路基礎(chǔ)上替換元件完成同樣功能；觀察、發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)回路設(shè)計(jì)中存在的不足，并提出解決方案，提高其處理實(shí)際液壓傳動(dòng)問題的能力。如下圖所示是所設(shè)計(jì)液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的工作原理圖：

圖1 中實(shí)際上是兩個(gè)液壓回路，即調(diào)速回路（以簡(jiǎn)稱缸1）和加載回路（以下簡(jiǎn)稱缸2），兩個(gè)油缸相向安裝。其工作原理如下：
缸1 啟動(dòng)前閥3 的3YA 通電，由定量泵8 給缸2 補(bǔ)充液壓油，補(bǔ)油完畢后3YA 斷電；閥6 的1YA 得電，缸1 向右快速伸出，頂上缸2 后壓力升高，壓力繼電器控制閥4 動(dòng)作使4YA 得電，缸1 變?yōu)槁M(jìn)。缸1 速度由單向調(diào)速閥5 調(diào)節(jié)，行程終點(diǎn)壓下行程開關(guān)S1，使閥6 的2YA得電，缸1 向左快速退回，行程結(jié)束。泵8 的壓力由溢流閥7 調(diào)定，負(fù)載由溢流閥9 調(diào)定。

該實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)際上包括有液壓系統(tǒng)的壓力形成和節(jié)流調(diào)速兩個(gè)基本實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中通過觀察壓力變化情況，加深對(duì)“壓力由負(fù)載決定”這一規(guī)律的認(rèn)識(shí)。另通過準(zhǔn)備一些標(biāo)準(zhǔn)液壓元件（二位電磁換向閥、順序閥、單向調(diào)速閥）及附件（三通、快換接頭、高壓軟管、行程開關(guān)、蓄能器、壓力表等）可擴(kuò)展進(jìn)行諸如差動(dòng)回路、兩級(jí)調(diào)速、卸荷、雙缸順序動(dòng)作（改變缸2 的安裝方向）、保壓等大部分典型液壓回路。擴(kuò)展回路實(shí)驗(yàn)由學(xué)生自己完成，設(shè)計(jì)好回路老師檢查無誤后自己搭建。準(zhǔn)備一些標(biāo)準(zhǔn)液壓元件還供學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)作用，同時(shí)拓寬對(duì)其他工業(yè)液壓元件的感性認(rèn)識(shí)。