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Fluid SIM 仿真软件在液压传动教学中的应用--以小型液压钻床液压控制系统的教学为例
2019-8-21  来源: 运城职业技术学院   作者:王锦翠





     摘要:液压传动课程作为高职教育的一门必修课,通常采用传统的教学模式进行。但如果能在教学中合理使用 Flu-id SIM 仿真软件则会大大提高教学效率。基于此,文章从利用 Fluid SIM 仿真软件绘制液压传动系统图和电气回路图;利用 Fluid SIM 仿真软件的直观性,系统性、条理性分析液压传动系统两个方面分析了 Fluid SIM 仿真软件在液压传动教学中的具体应用,并对教学效果做了进一步探究。

    关键词:Fluid SIM 仿真软件;液压传动教学;液压控制系统

  
    在高职教育中,对于各类机械的使用和维护是高职院校教学中的重点内容,也是高职院校人才培养的个一大方向。随着科技的发展,液压传动技术得到了广泛的应用,而液压传动技术方面的人才却非常匮乏。故高校应加大对这方面人才的培养,而培养的重要途径便是在液压传动教学中引入Fluid SIM 仿真软件,以此来提高此课程的教学效率和教学质
量,为人才的培养奠定坚实的基础。

     一、Fluid SIM 仿真软件简介

    Fluid SIM 仿真软件由德国 Festo 公司和 Paderborn 大学联合开发,专门用于液压、气压传动及电液压、电气动的一款教学培训软件。其中 Fluid SIM-H 用于液压传动技术的模拟仿真与排障,而 Fluid SIM-P 用于气压传动。

     二、Fluid SIM 仿真软件在液压传动教学中的具体应用

   (一)利用 Fluid SIM 仿真软件绘制液压传动系统图和电气回路图液压传动系统的液压元件动作是由电气回路进行控制,学生通过对液压元件和电气元件关系的设定,能更好地掌握电气回路是如何控制液压元件的运动内容。在教学中教师可利用 Fluid SIM 仿真软件绘制液压传动系统图和电气回路图,并使用“设问法”进行教学,也就是先给定学生一个液压传动系统回路和它的电气回路图,并在回路中设定一定的错误,让学生在运行回路时发现问题并解决问题,以此来提高学生学习的积极性。

   (二)利用 Fluid SIM 仿真软件的直观性,系统性、条理性分析液压传动系统对于液压传动系统和电气回路可利用 Fluid SIM 仿真软件进行系统性、条理性的演示,使学生在学习时能够正确把握液压传动系统学习的方式、方法,避免出现无从下手的局面。下面以小型液压钻床液压控制系统为例利用 Fluid SIM 仿真软件进行液压传动系统分析。小型液压钻床的结构如图 1 所示。小型液压钻床工作流程:按下启动按钮液压缸活塞杆伸出,钻头快速下降,到达加工位置后(有行程开关控制),减速缓慢下降,对工件进行钻孔加工。加工完毕后,按下另一个按钮控制液压缸活塞回缩。要求钻孔时钻头下降速度可以根据需要调节(通过观察钻床的运行加深理解)。
  
  

图 1小型液压钻床的结构示意图
  
    电气回路结构如图 2 所示。按下 S1 按钮时,K1 线圈通电,K1 动合触电闭合,1Y1 电磁线圈通电二位四通电磁换向阀 1Y2 换到左位和 1Y2 电磁线圈通电二位二通电磁换向阀1V3 换到左位。限位开关 1S1 闭合,K2 线圈通电,K1 动合触电闭合,K1动断触电断开,1Y2 电磁线圈断电二位二通电磁换向阀 1V3回到右位。
  
  
 
图 2 电气回路示意图
  
    液压油流向如图 3 所示。液压油进油:油箱→单向定量液压泵→二位四通电磁换向阀 1V2 左位→单杆双作用液压缸左腔→活塞杆向右推出液压油回油:单杆双作用液压缸右腔→单向阀→二位四通电磁换向阀 1V2 左位→油箱。

   从液压泵到液压缸这一段内充满液压油,但没有液压油油液的流动。此时,液压油在压力作用下打开先导式溢流阀进行回流。我们便也可以观察到压力表上显示的压力值达到了最大值。
  
  

图 3 液压油流向示意图


      三、Fluid SIM 仿真软件在液压传动教学中的效果分析
  
   (一)提高绘图速度,能够快速专业的绘制液压系统图实际教学中为了能让学生更好地掌握课程内容,教师通常会给学生提供大量液压传动系统回路图供学生学习。Fluid SIM 仿真软件使用简单、方便,学生能在短时间内掌握仿真软件使用。教师将液压传动系统回路绘制任务布置为课下作业,让按小组自行讨论学习,并提出疑问。课堂上教师对各小组提出的问题进行演示、讲解,避免了教师花费大量的时间在课堂上绘制液压传动系统回路图,能够有效节省课堂教学时间,提高课堂教学效率。

   (二)能有效对液压传动系统进行检验在教学中设置简单的设计任务,学生通过任务分析,进而进行液压传动系统图和电气回路图设计,利用 Fluid SIM 仿真软件对教学任务进行检验,不仅可以提高教学任务的准确性,还能提高教学效率,对促进学生学习具有积极意义。

   (三)改变课程实验的抽象性液压传动实验课程受实验器材的限制,不能随意开设实验项目。同时,大部分液压元件都不是透明的,无法切实观察液压油流动方向。对于电气元件内部触点的运动和电流的流动,更是无法掌握。而 Fluid SIM 仿真软件改变了液压试验中由于液压管线、液压元件的密封,学生无法真实看到液压油流动方向的缺陷。利用 Fluid SIM 软件可以让学生看到不同阶段液压油油液流动方向,以及系统中压力的变化。还可以直观地看到电气元件触点动作和电流流动的路线,改变了液压
传动实验课程的抽象性,有利于学生进一步学习。
    
     四、结语
  
    通过对 Fluid SIM 仿真软件在液压传动教学中的应用的分析,我们可以清晰的了解液压油流动方向、电气元件触点动作以及电流流动的路线,使得液压传动教学变得直观、生动,大大提高了教学质量。同时,学生可以利用Fluid SIM 仿真软件自行绘制液压传动系统图,自行进行模拟运行,能更好地提高学生学习兴趣,激发学生学习的自觉性。
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