液压实验台研制基于学生主体

1、问题的提出

液压与气动是一门理论性与实践性都很强的专业技术基础课。作为高职院校机械类专业学生，要让学生掌握这门课程，仅有理论教学是远远不够的，还必须加强实践性教学环节，以增加学生的感性认识，提高学生的实践动手能力，并着重强调动手能力的培养。

因液压传动的密闭性，学生对本门课程的学习感到很迷茫，并有一定的畏难情绪，学习兴趣不是很浓厚。根据本校学生在液压和气动教学中的实际情况，要求学生理论“够用”并具备一定的实际动手能力，并着重突出实践环节的教学。

针对上述情况，在本门课的教学中，除了在理论授课内容中对液压元件、部分典型回路的进行动画演示外，还根据本校实际情况安排了一些典型液压元件的现场教学环节。在老师引导下，学生通过对透明液压元器件进行观查、拆装以了解其结构和工作原理。上述措施虽然起到了一定的教学效果，但与生产实际尚有一定差距。

为此，考虑到与实际的切合，拟采用符合标准的液压元件进行模块化设计，研制一台经济的、能完成速度调节的液压实验台，并要求可在其基本功能基础上进行扩展，现场教学中由学生自己快速搭建成与教材相配套的大部分典型液压回路。

2、方案的确定

液压实验台是高校学生在理论知识学习后，进行实践教学，加深对理论知识的理解，更好地掌握液压传动原理的重要手段。随着计算机及信息技术的发展，现有的液压实验台充分利用其成果，将PLC、单片机技术应用于实验台的研制改造中，使其成为机、电、液及计算机一体化综合控制实验台；同时液压元件采用透明有机玻璃外壳，可以清晰明了地观察液压元件内部结构、传动过程，更利于直观教学。

上述实验台功能先进，实验时可让学生直观、感性地对比了解机、电、液各自具有的特点特色，同时能更好地了解液压传动基本工作原理，但普遍结构复杂、造价昂贵，且不能发挥学生在液压实验台设计中的能动性，学生只能被动实验而非自己参与设计回路。本着以锻炼学生为主的目的，以培养学生创新思维、工程设计能力，并提高其学习兴趣、对液压系统的调试能力及综合运用所学专业知识能力。设计一种能完成液压典型回路的实验台，发动学生参与并以学生为主体，其中采用标准的工业级液压元件及可更换的高压软管、快换接头，使其具有较好的柔性，结构紧凑，进行恰当组合能够搭接成不同的液压回路。

图1 液压实验台原理图

3、液压实验台的设计

如上所述，该实验台要求满足：使学生对常用液压元件有感性认识，了解常用液压元件的结构、工作原理及作用；了解典型回路的类型、工作原理；另准备一些常用液压阀，由学生按（或老师提出）要求搭建一些典型功能液压回路；元件的替代，允许学生在现有回路基础上替换元件完成同样功能；观察、发现系统回路设计中存在的不足，并提出解决方案，提高其处理实际液压传动问题的能力。如下图所示是所设计液压实验台的工作原理图：

图1 中实际上是两个液压回路，即调速回路（以简称缸1）和加载回路（以下简称缸2），两个油缸相向安装。其工作原理如下：
缸1 启动前阀3 的3YA 通电，由定量泵8 给缸2 补充液压油，补油完毕后3YA 断电；阀6 的1YA 得电，缸1 向右快速伸出，顶上缸2 后压力升高，压力继电器控制阀4 动作使4YA 得电，缸1 变为慢进。缸1 速度由单向调速阀5 调节，行程终点压下行程开关S1，使阀6 的2YA得电，缸1 向左快速退回，行程结束。泵8 的压力由溢流阀7 调定，负载由溢流阀9 调定。

该实验台实际上包括有液压系统的压力形成和节流调速两个基本实验。实验中通过观察压力变化情况，加深对“压力由负载决定”这一规律的认识。另通过准备一些标准液压元件（二位电磁换向阀、顺序阀、单向调速阀）及附件（三通、快换接头、高压软管、行程开关、蓄能器、压力表等）可扩展进行诸如差动回路、两级调速、卸荷、双缸顺序动作（改变缸2 的安装方向）、保压等大部分典型液压回路。扩展回路实验由学生自己完成，设计好回路老师检查无误后自己搭建。准备一些标准液压元件还供学生进行现场教学作用，同时拓宽对其他工业液压元件的感性认识。