FluidSIM軟件在液壓與氣動(dòng)技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

李瑞鋒　王曉輝　薛桂娥

摘要：結(jié)合裝配裝置實(shí)例介紹軟件在液壓與氣動(dòng)技術(shù)理實(shí)一體化教學(xué)中的應(yīng)用。通過(guò)讓學(xué)生在課堂上聽(tīng)講或課后實(shí)際操作的方式參與到液壓與氣動(dòng)技術(shù)回路設(shè)計(jì)和仿真的整個(gè)過(guò)程，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣得到激發(fā)，學(xué)習(xí)效果得到提高。

關(guān)鍵詞：FluidSIM；液壓與氣動(dòng)技術(shù)；理實(shí)一體化

中圖分類號(hào)：G4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2016.17.103

《液壓與氣動(dòng)技術(shù)》課程是機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)一門重要的專業(yè)課，可是其元件結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，液壓系統(tǒng)的分析過(guò)程難理解，如何使學(xué)生對(duì)靜止和抽象的內(nèi)容掌握與理解，這是《液壓與氣動(dòng)技術(shù)》教學(xué)中難題。我們以前采用粉筆進(jìn)行教學(xué)，現(xiàn)在計(jì)算機(jī)技術(shù)也應(yīng)用到教學(xué)中，后來(lái)我們又使用課件、圖片和視頻等方式來(lái)講解元件和回路的具體工作過(guò)程。這些教學(xué)方式已經(jīng)很好的提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和效果，可是課件的制作都是我們課前已經(jīng)做好的，上課時(shí)學(xué)生只是被動(dòng)的去接受，我們可不可以找到更主動(dòng)更直接的教學(xué)方法，學(xué)生和我們一起設(shè)計(jì)所講的液壓或者電氣回路并仿真？可以用FluidSIM軟件進(jìn)行電氣液壓回路的搭建與仿真進(jìn)行理實(shí)一體化教學(xué)，這樣不僅能把學(xué)生學(xué)習(xí)興趣激發(fā)出來(lái)，也能將學(xué)習(xí)效果得到提高。

1FluidSIM軟件

FluidSIM軟件是用于液壓技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)及電氣液壓、電氣氣動(dòng)的教學(xué)軟件，F(xiàn)luidSIM-P和FluidSIM-H是該軟件的兩個(gè)組成部分，而H是用于液壓回路的設(shè)計(jì)、仿真及排障，P是用于氣動(dòng)回路。

這個(gè)軟件它在可以用于液壓回路、氣壓回路的設(shè)計(jì)，同時(shí)也可以搭建相應(yīng)的PLC電氣控制回路。這樣在以后的液壓回路、氣動(dòng)回路及PLC控制回路的教學(xué)中，我們和學(xué)生一起利用軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)電氣與液壓或者電氣與氣動(dòng)回路并仿真，這樣可以讓學(xué)生對(duì)其回路的認(rèn)識(shí)和實(shí)際工作過(guò)程分析應(yīng)用能力提高。此軟件界面直觀，進(jìn)行拖拉元件庫(kù)中的圖標(biāo)進(jìn)行搭建設(shè)計(jì)，元件參數(shù)可自行設(shè)置。

2軟件在液壓與氣動(dòng)技術(shù)課程“理實(shí)一體化”教學(xué)中的應(yīng)用

2.1設(shè)計(jì)搭建并仿真液壓回路

液壓和氣壓繪圖界面基本一致，操作相同，以裝配裝置液壓電氣系統(tǒng)為例來(lái)介紹，如圖1所示，裝配裝置液壓系統(tǒng)創(chuàng)建。

該軟件的界面清楚直觀，左邊是元件庫(kù)，右邊是設(shè)計(jì)區(qū)域，老師和學(xué)生用鼠標(biāo)左鍵從元件庫(kù)選擇需要的元件拖拉至繪圖區(qū)進(jìn)行搭建設(shè)計(jì)回路。

若想知道1A缸和0V閥的工作狀態(tài)，可以鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊工具欄的按鈕仿真進(jìn)行仿真分析，若1V1換向閥在左位時(shí)，如圖2所示，裝配裝置液壓回路油路工作動(dòng)態(tài)。其中高壓油為深褐色油管，低壓油為綠色油管，若1V1換向閥的左位通時(shí)，油液壓力大于0V閥的調(diào)定壓力5MPa時(shí)，其0V閥打開(kāi)，油液經(jīng)1V1閥的左位流入缸1A的左腔，推動(dòng)缸1A的活塞桿向右運(yùn)動(dòng)，右腔回油經(jīng)1V3的單向閥，油液過(guò)1V2的液控單向閥反向通，再經(jīng)過(guò)1V1閥的左位回油箱，其液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度為0.08，泵出口壓力表讀數(shù)2.3MPa，1A缸前壓力表讀數(shù)2.14MPa。若要觀察任何工作過(guò)程時(shí)，可以按暫停仿真按鈕，查看液壓元件的目前狀態(tài)及參數(shù)，采用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊元件符號(hào)，在菜單中選“屬性”命令，就會(huì)出現(xiàn)液壓元件目前的工作壓力及流量數(shù)值，如圖3。

通過(guò)對(duì)其裝配裝置液壓系統(tǒng)的工作過(guò)程仿真及主要液壓元件的實(shí)時(shí)分析，我們清晰的液壓元件在裝配裝置系統(tǒng)中各個(gè)工作階段的狀況，使學(xué)生對(duì)液壓元件和裝配裝置液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)工作過(guò)程得到充分理解和掌握。

2.2軟件中液壓基本知識(shí)補(bǔ)充

以三位四通O型中位換向閥為例，介紹該軟件帶有液壓與氣動(dòng)元件的原理圖片，如圖4；實(shí)物插圖，如圖5；符號(hào)說(shuō)明，如圖6；應(yīng)用教學(xué)短片如圖7。這些功能讓老師和同學(xué)們?cè)谝簤夯芈反罱ㄔO(shè)計(jì)下，進(jìn)一步掌握學(xué)習(xí)液壓元件的工作原理、過(guò)程及應(yīng)用。

2.3搭建設(shè)計(jì)并仿真PLC控制電路

該軟件具有PLC電控元件，如：正負(fù)電源（24V）、常開(kāi)開(kāi)關(guān)、常閉開(kāi)關(guān)、繼電器、常開(kāi)觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)等，可以自行搭建和設(shè)計(jì)與液壓回路相應(yīng)的PLC控制電路，當(dāng)然也可以液壓電氣回路同時(shí)仿真。我們搭建設(shè)計(jì)了裝配裝置液壓回路配套的PLC控制電路，圖8所示為其仿真狀態(tài)。若PLC控制電路不符合電氣原理要求，此軟件會(huì)提示，仿真將中斷。

我們?cè)诮o機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)學(xué)生講課時(shí)，搭建設(shè)計(jì)PLC控制電路前也可以給學(xué)生復(fù)習(xí)一下PLC控制的基本知識(shí)，也可以讓學(xué)生自己在課堂上或者課后進(jìn)行自行搭建設(shè)計(jì)PLC控制電路及液壓回路，這樣學(xué)生可以進(jìn)行PLC控制與液壓的知識(shí)都得到練習(xí)，當(dāng)然學(xué)生機(jī)電液氣綜合能力會(huì)得到很好的提高。FluidSIM-P軟件的功能及應(yīng)用完全與H軟件相似，這里不再介紹。

3結(jié)論

在2014級(jí)3個(gè)不同專業(yè)的液壓與氣動(dòng)技術(shù)“理實(shí)一體化”的教學(xué)中，我們應(yīng)用了FluidSIM軟件進(jìn)行輔助講授課程。液壓元件和氣動(dòng)元件原理分析與液壓和電氣回路搭建設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)分析時(shí)，多媒體演示學(xué)生自己搭建和設(shè)計(jì)仿真結(jié)果，這樣學(xué)生學(xué)習(xí)液壓與氣動(dòng)技術(shù)的思路得到了很大啟發(fā)。經(jīng)過(guò)對(duì)這幾屆理實(shí)一體化教學(xué)的學(xué)生學(xué)習(xí)情況的調(diào)查結(jié)果：學(xué)生基本上都認(rèn)為使用該軟件進(jìn)行教學(xué)更生動(dòng)直觀，所講授內(nèi)更易接受，其學(xué)習(xí)效果更好。

參考文獻(xiàn)

[1]左健民.液壓與氣動(dòng)技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[2]雷天覺(jué).新型液壓工程手冊(cè)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，1998.

[3]屈圭.液壓與氣動(dòng)技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.