QCS014拆裝式液壓系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)在教學(xué)中的應(yīng)用

摘要：綜述了QCS014拆裝式液壓系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，經(jīng)過(guò)改造后在液壓課程教學(xué)方面的應(yīng)用，并通過(guò)兩個(gè)實(shí)例說(shuō)明該實(shí)驗(yàn)臺(tái)的實(shí)用性和方便之處，最后總結(jié)了該實(shí)驗(yàn)臺(tái)良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái) 回路設(shè)計(jì) 液壓控制 PLC控制

“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”。這句名言在《液壓與氣動(dòng)》課程的理論與實(shí)踐相結(jié)合中體現(xiàn)更為突出。《液壓與氣動(dòng)》課程是高職院校機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)和機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)學(xué)生必須掌握的技術(shù)基礎(chǔ)課目，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性。有效地利用實(shí)驗(yàn)設(shè)備，增強(qiáng)學(xué)生理解能力，大大提高教學(xué)效果。

我校有“液壓系統(tǒng)壓力形成原理”實(shí)驗(yàn)臺(tái)、“液壓元件性能測(cè)試”實(shí)驗(yàn)臺(tái)，這些只是做基礎(chǔ)部分實(shí)驗(yàn)用，而未改裝的QCS014拆裝式液壓系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，有一定的局限性。學(xué)生對(duì)液壓回路及其元件實(shí)際應(yīng)用方面的知識(shí)只能通過(guò)老師在課堂上傳授或多媒體課件學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)起來(lái)還是比較抽象也不容易掌握，使部分學(xué)生對(duì)該課程的內(nèi)容缺乏感性認(rèn)識(shí)，達(dá)不到理想的效果，也降低了學(xué)習(xí)的興趣。

為了適應(yīng)高職高專(zhuān)教育的現(xiàn)代化水平，陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，機(jī)電學(xué)院對(duì)QCS014拆裝式液壓系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了改造，改造后的實(shí)驗(yàn)臺(tái)除了可以進(jìn)行常規(guī)的液壓基本控制回路實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)外，還可以進(jìn)行液壓回路課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、以及利用可編程控制器（PLC）進(jìn)行液壓系統(tǒng)控制及中級(jí)工的培訓(xùn)等。是全液壓控制、繼電器控制液壓部分動(dòng)作和用PLC控制液壓部分動(dòng)作完美結(jié)合的典型實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

該實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用的是中壓系列液壓元件和快速接頭。通過(guò)該實(shí)驗(yàn)臺(tái)，學(xué)生不但可以根據(jù)需要快速搭建成各種手動(dòng)控制、半自動(dòng)控制及全自動(dòng)控制的液壓回路或液壓系統(tǒng)。而且還可以獨(dú)立地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)科目設(shè)計(jì)、實(shí)訓(xùn)操作、安裝、調(diào)試、故障排除、編制控制程序等。這樣使學(xué)生得到理想的綜合訓(xùn)練，較好地滿足了當(dāng)前職業(yè)教育和素質(zhì)教育的要求，學(xué)生得到最大的收獲。

1 QCS014拆裝式液壓系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)應(yīng)用實(shí)例

下面通過(guò)兩個(gè)實(shí)例說(shuō)明QCS014拆裝式液壓系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)在液壓傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用。

1.1 液壓回路的設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試 在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，一般由教師給學(xué)生提出實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)科目的內(nèi)容、要求，提供實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備、液壓元件、電氣元件、電腦與軟件等。學(xué)生可根據(jù)所學(xué)的相關(guān)的理論知識(shí)，自己擬定實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)方案，實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)步驟，獨(dú)立操作，安裝調(diào)試或測(cè)試，及時(shí)解決操作過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題。

安裝液壓元件：定量葉片泵1臺(tái)，單桿液壓缸2臺(tái)， Y型溢流閥1臺(tái)，調(diào)速閥2臺(tái)，三位四通電磁換向閥2臺(tái)，油箱1臺(tái)，油管及管接頭多個(gè)。

要求：用這些液壓元件組成一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)“A缸進(jìn)→B缸進(jìn)→A缸退→B缸退→停止”順序動(dòng)作的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。

實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)步驟如下：①畫(huà)出液壓系統(tǒng)的工作原理圖，如圖1。②分析運(yùn)動(dòng)過(guò)程，并作出電磁鐵動(dòng)作順序表，如表1。

a.A缸前進(jìn)時(shí)，1YA通電，油液經(jīng)換向閥4的左端、調(diào)速閥6進(jìn)入A缸左腔，活塞向右移動(dòng)；回油經(jīng)換向閥4直接回油箱，此時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)速度由調(diào)速閥6調(diào)節(jié)，完成A缸的進(jìn)給動(dòng)作。b.B缸前進(jìn)時(shí)，1YA繼續(xù)保持通電，3YA通電，油液經(jīng)換向閥5的左端、調(diào)速閥7進(jìn)入B缸左腔，活塞向右移動(dòng)；回油經(jīng)換向閥5直接回油箱，此時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)速度由調(diào)速閥7調(diào)節(jié)，完成B缸的進(jìn)給動(dòng)作。c.A缸退回時(shí)，1YA斷電，2YA通電，3YA繼續(xù)保持通電，油液經(jīng)換向閥4的右端進(jìn)入A缸右腔，活塞向左移動(dòng)；回油經(jīng)調(diào)速閥6中的單向閥，經(jīng)換向閥4流回油箱，完成A缸的退回動(dòng)作。d.B缸退回時(shí)，1YA、3YA斷電，4YA通電，2YA繼續(xù)保持通電，油液經(jīng)換向閥5的右端進(jìn)入B缸右腔，活塞向左移動(dòng)；回油經(jīng)調(diào)速閥7中的單向閥，經(jīng)換向閥5流回油箱，完成B缸的退回動(dòng)作。e.B缸退回到位停止，此時(shí)1YA、2YA、3YA、4YA均斷電。③根據(jù)工作原理圖，選擇液壓元件，在液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)上連接好回路。④開(kāi)機(jī)調(diào)試，調(diào)節(jié)調(diào)速閥的手柄，觀察液壓缸的速度變化，做好記錄。⑤實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)完畢，拆卸回路，將元件清理并歸位。

通過(guò)本實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，使學(xué)生進(jìn)一步了解液壓元件的結(jié)構(gòu)、工作原理及性能特點(diǎn)以及所起的作用和如何正確合理選用，還能提高學(xué)生對(duì)液壓回路的設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試等技能和實(shí)際動(dòng)手能力。

1.2 用PLC控制液壓系統(tǒng)并設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試 在此類(lèi)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中，教師給出控制內(nèi)容及要求，提供安裝設(shè)備，由學(xué)生根據(jù)所學(xué)的液壓及PLC理論知識(shí)，自己擬定方案，步驟，設(shè)計(jì)液壓回路，在歐姆龍軟件中設(shè)計(jì)梯形圖，獨(dú)立操作，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題學(xué)生自己研究解決。

現(xiàn)有設(shè)備：電腦1臺(tái)，裝有可編程控制器的QCS014設(shè)備1臺(tái)，定量葉片油泵1臺(tái)，單桿液壓缸1臺(tái)，溢流閥1臺(tái)，節(jié)流閥1臺(tái)，三位四通電磁換向閥1臺(tái)，兩位兩通電磁換向閥1臺(tái)，油箱1臺(tái)，油管及管接頭多個(gè)，接近開(kāi)關(guān)5個(gè)，數(shù)根導(dǎo)線。

要求：用這些元件組成一個(gè)用PLC控制實(shí)現(xiàn)“快進(jìn)→工進(jìn)→快進(jìn)→工進(jìn)→快退→原位停止”液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。

具體實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)步驟如下：①畫(huà)出該系統(tǒng)的工作原理圖，如圖2。②分析運(yùn)動(dòng)過(guò)程，并作出電磁鐵動(dòng)作順序表，如表2。

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a.快進(jìn)時(shí)：由啟動(dòng)按鈕SB2給電，1YA、3YA通電，油液經(jīng)換向閥4的左端進(jìn)入液壓缸5的左腔，活塞右移；回油經(jīng)換向閥4、7流回油箱，實(shí)現(xiàn)第一次快進(jìn)。b.工進(jìn)時(shí)：當(dāng)活塞桿運(yùn)動(dòng)到接近開(kāi)關(guān)SQ2時(shí)，使3YA斷電，1YA繼續(xù)保持通電，油液經(jīng)換向閥4的左端進(jìn)入液壓缸5的左腔，活塞繼續(xù)右移；回油經(jīng)換向閥4、節(jié)流閥6流回油箱，實(shí)現(xiàn)第一次工進(jìn)，工進(jìn)速度由節(jié)流閥6調(diào)節(jié)。c.快進(jìn)時(shí)：當(dāng)活塞桿運(yùn)動(dòng)到接近開(kāi)關(guān)SQ3時(shí)，1YA繼續(xù)保持通電、3YA通電，油液經(jīng)換向閥4的左端進(jìn)入液壓缸5的左腔，活塞繼續(xù)右移；回油經(jīng)換向閥4、7流回油箱，實(shí)現(xiàn)第二次快進(jìn)。d.工進(jìn)時(shí)：當(dāng)活塞桿運(yùn)動(dòng)到接近開(kāi)關(guān)SQ4時(shí)，使3YA斷電，1YA繼續(xù)保持通電，油液經(jīng)換向閥4的左端進(jìn)入液壓缸5的左腔，活塞繼續(xù)右移；回油經(jīng)換向閥4、節(jié)流閥6流回油箱，實(shí)現(xiàn)第二次工進(jìn)，工進(jìn)速度和第一次相同。e.快退時(shí)：當(dāng)活塞桿運(yùn)動(dòng)到接近開(kāi)關(guān)SQ5時(shí)，1YA斷電、2YA、3YA通電，油液經(jīng)換向閥4的右端進(jìn)入液壓缸5的右腔，活塞左移；回油經(jīng)換向閥4、7流回油箱，實(shí)現(xiàn)快退。f.原位停止：當(dāng)活塞桿運(yùn)動(dòng)到接近開(kāi)關(guān)SQ1時(shí)，1YA、2YA、3YA均斷電，活塞運(yùn)動(dòng)停止。③繪制出PLC梯形圖并附輸入、輸出地址（I/O）分配列表，如圖3及表3。④根據(jù)液壓系統(tǒng)工作原理圖，選擇液壓元件，在液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)上連接好回路。⑤根據(jù)液壓系統(tǒng)工作原理圖、梯形圖及輸入、輸出地址（I/O）分配列表，選擇接近開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線，在液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)上連接好電路。⑥開(kāi)機(jī)調(diào)試，調(diào)節(jié)節(jié)流閥的手柄，觀察液壓缸的工進(jìn)速度，做好記錄。⑦實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)完畢，拆卸回路，拆卸電路，將元件清理并歸位。

通過(guò)本實(shí)驗(yàn)及實(shí)訓(xùn)科目使學(xué)生進(jìn)一步了解液壓元件的結(jié)構(gòu)、工作原理及性能特點(diǎn)以及所起的作用和如何正確合理選用；了解歐姆龍軟件環(huán)境，掌握梯形圖的制作及輸入、輸出地址（I/O）分配；了解接近開(kāi)關(guān)的工作原理及應(yīng)用并掌握電路中的線路連接方式。通過(guò)學(xué)生對(duì)液壓回路的設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試及歐姆龍軟件的應(yīng)用等技能提高實(shí)際動(dòng)手能力。

2 總結(jié)及QCS014拆裝式液壓系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的發(fā)展前景

液壓教學(xué)不只是單純教授學(xué)生理論知識(shí)，更多應(yīng)該加強(qiáng)訓(xùn)練、提高學(xué)生自學(xué)能力、設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力、以及實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，充分鍛煉學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力。通過(guò)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，不僅可以加強(qiáng)對(duì)液壓理論知識(shí)方面的理解，而且也能掌握先進(jìn)的控制技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生在機(jī)液電一體化綜合控制等方面的綜合能力。QCS014拆裝式液壓系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)綜合性能比較強(qiáng)，在實(shí)踐教學(xué)中有著良好的應(yīng)用前景。

2.1 總結(jié) 本論文主要完成了以下方面的工作：①闡述了QCS014拆裝式液壓系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)在實(shí)踐教學(xué)中的重要作用。②用舉例說(shuō)明法闡述了在該試驗(yàn)臺(tái)上完成液壓回路的設(shè)計(jì)、電磁鐵動(dòng)作順序表、安裝、調(diào)試的全過(guò)程。③用舉例法闡述了根據(jù)液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的控制要求，設(shè)計(jì)液壓回路；用可編程控制器建立輸入、輸出地址分配表并設(shè)計(jì)繪制梯形圖；安裝元件、連接導(dǎo)線、調(diào)試觀察結(jié)果。④總結(jié)了學(xué)生在實(shí)踐學(xué)習(xí)中收獲，體現(xiàn)了實(shí)實(shí)在在良好的教學(xué)效果，使學(xué)生對(duì)《液壓與氣動(dòng)》課程從朦朧到清晰的全過(guò)程。

2.2 QCS014拆裝式液壓系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)應(yīng)用前景 以上是液壓基本元件以及PLC控制在該實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的應(yīng)用，也基本滿足了液壓教學(xué)的要求，然而，該實(shí)驗(yàn)臺(tái)的功能完善性方面還有待進(jìn)一步的發(fā)展，還有很多的研究工作需要進(jìn)一步的探索。①模擬量元件的應(yīng)用。在該實(shí)驗(yàn)臺(tái)上可以增加一些帶有模擬量的元件，應(yīng)用這些比例閥設(shè)計(jì)回路并且與PLC結(jié)合，緊貼技術(shù)發(fā)展要求。②插裝閥和疊加法的應(yīng)用。該實(shí)驗(yàn)臺(tái)有著很大的發(fā)展空間，選用插裝閥和疊加閥，是該實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制方式更多樣化，科學(xué)化、先進(jìn)化。③液壓系統(tǒng)故障設(shè)置的開(kāi)發(fā)。能在該實(shí)驗(yàn)臺(tái)上開(kāi)發(fā)“液壓系統(tǒng)故障設(shè)置”功能，可以模擬實(shí)際工程中出現(xiàn)的常見(jiàn)液壓故障，以便液壓專(zhuān)業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)《液壓系統(tǒng)故障分析與排除》課程中學(xué)習(xí)更方便，更實(shí)際，更便于學(xué)生在將來(lái)的工作中學(xué)以致用，對(duì)液壓系統(tǒng)中的出現(xiàn)故障，進(jìn)行排除。

總之，該實(shí)驗(yàn)臺(tái)經(jīng)過(guò)第一次改裝后，增加了PLC控制，使QCS014拆裝式液壓系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的發(fā)展取得了一定的進(jìn)展，但隨著科技的不斷進(jìn)步，該實(shí)驗(yàn)臺(tái)也將不斷的融入新的元素，使該實(shí)驗(yàn)臺(tái)的功能逐步完善化，更好的為液壓實(shí)踐教學(xué)服務(wù)，培養(yǎng)優(yōu)秀的液壓技術(shù)人才。

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