FluidSIM和“5S”在液压传动实践教学中的应用

　　1　引　言

　　液压传动课程是高等院校机械类专业的重要技术基础课程之一,实践教学是该课程的重要组成部分[1]。现在多数高校已配备了快速拆装式液压传动综合实验台,采用多功能快速拆装式液压与气动教学实验台,为学生主动开发实验回路,进行探索式实验设计和实践尝试提供了必要的条件,较好地促进了学生创新意识的建立。然而,由于学生对液压与气动知识的了解是初步的,所设计的实验系统和回路难免存在一定的问题。完全让学生自己试着在快速拆装式液压与气动教学实验台上进行实验,则可能会使学生忽视对基础理论的深入理解和分析,使实验过程具有一定的盲目性和风险性[2]。本文结合自身实验室的条件,对传统的演示性实验内容进行了改革实践。在FluidSim模拟软件基础上针对实践教学要求进行二次开发,编写出实验模拟回路指导说明书。使学生能够独立在计算机上进行液压与气动回路的设计、运行控制和模拟演示,在保证其原理正确且操作可行之后,学生在实验台上进行组装和调试。此外,根据液压传动综合实验台的液压元件种类多、辅助元件数量多、油污较多等特点,将“5S”引入液压传动实践教学管理过程,从而能够提高效率、降低成本、培养学生的职业素质。这样使学生得到接近于工程实际的综合训练,较好地满足了当前创新型实践教育和素质教育的要求。

　　2　FluidSIM软件在液压传动实践教学中应用

　　FluidSIM软件是专门用于液压与气压传动的教学软件,其分2个软件: FluidSIM-H用于液压传动教学;FluidSIM-P用于气压传动教学[3]。由于FluidSIM-H和FluidSIM-P用户界面完全一致、操作类似,因此,本文以FluidSIM-H软件为例介绍。

　　图1为FluidSIM-H的主界面图,元件库位于左半部分,设计界面在右半部分,采取直接用鼠标从左边元件库中拖拉液压元件放在右边的设计区进行设计,回路可以课前设计,也可在课堂上现场设计。本文界面上已经设计了一个液压回路[4],主要液压元件为溢流阀(设计工作压力为5MPa)、三位四通电磁换向阀、单作用液压缸、液压源(额定工作压力为5 MPa)和压力表,在设计的回路图旁边有一个状态图,显示单作用缸和溢流阀的状态,点击界面上部的三角型仿真按钮进行仿真,并用鼠标点动换向阀到左位,回路仿真过程中动态截屏如图2所示。

　　图2中,三位四通电磁换向阀在左位,液压油流入液压缸的左腔,液压缸的活塞杆目前已经运动到缸的中间位置,速度为0. 17 m/s,此时溢流阀也已经打开实现溢流定压, 2个压力表显示的压力分别为:液压源压力和溢流阀进口压力0. 49 MPa,进油腔压力0. 43MPa。在回路右边单双作用缸和换向阀的状态图中已经清晰地显示出单作用缸工作行程和时间的关系。