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(shù)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(shù)。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(shù)。與此同時,也是為了適應我校建設專業(yè)—機電一體化技術(shù)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(shù)裝備水平,加大實踐教學比重。
因此,基于將液壓與氣動技術(shù)同先進的計算機技術(shù)、工業(yè)控制技術(shù)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(zhì)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(jié)構(gòu)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(gòu)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(jié)實耐用,元件布置合理,結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(shù)的優(yōu)勢,也具有氣液技術(shù)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(shù)特色專業(yè)的課程體系進行重構(gòu),整合并提煉出《液壓與氣動應用技術(shù)》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(qū)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(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 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(jié)構(gòu)特點 3)通過液壓泵的拆裝對其 進行結(jié)構(gòu)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(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、組成、工作原理、結(jié)構(gòu)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(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、組成、工作原理、結(jié)構(gòu)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(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、組成、工作原理,結(jié)構(gòu)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(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.液壓與氣動系統(tǒng)的使用與維護 | 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 | 7.1 液壓油的性質(zhì)、 選用及更換 | 2 | 8 |
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(jié)構(gòu),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(jié)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。