《液壓與氣動技術(shù)》的實(shí)踐教學(xué)改革與應(yīng)用

張慶旭，馬文龍

（1.內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010070；2.內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010070）

《液壓與氣動技術(shù)》是很多高職類院校開設(shè)的機(jī)械類、機(jī)電一體化專業(yè)一門重要的專業(yè)課程，該課程的特點(diǎn)是：使學(xué)生掌握液壓與氣壓傳動的基礎(chǔ)知識，掌握各種液壓、氣動元件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、應(yīng)用和選用方法，熟悉常用液壓與氣壓基本回路的功用、組成和應(yīng)用場合，因此該課程的理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，為了提高教學(xué)效果，在學(xué)習(xí)理論知識的同時，必須利用實(shí)踐教學(xué)來加強(qiáng)實(shí)踐能力的培養(yǎng)，學(xué)生通過具體的回路設(shè)計(jì)、管路聯(lián)接、控制調(diào)試來提高壓系統(tǒng)的應(yīng)用能力。

1 實(shí)踐教學(xué)模式的問題剖析

（1）元件認(rèn)知困難。由于液壓元件種類比較多而復(fù)雜，沒有剖視的實(shí)物，學(xué)生認(rèn)識大多通過圖片來認(rèn)識，而這些認(rèn)識都是淺顯的、靜態(tài)的，無法充分認(rèn)識元件的結(jié)構(gòu)及動作過程。

（2）系統(tǒng)動作過程認(rèn)知困難。液壓系統(tǒng)元件工作不是單一的、順序的動作，而是交互動作，僅憑老師來講解系統(tǒng)的工作過程是大部分同學(xué)很難理解的。

（3）實(shí)訓(xùn)內(nèi)容缺少創(chuàng)新性，不能很好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新應(yīng)用能力。在本人所承擔(dān)液壓與氣動技術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的過程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生往往在對液壓回路不是很熟悉，對液壓回路了解不夠深刻，對元件的功能也不夠熟悉的情況下進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，學(xué)生可以實(shí)訓(xùn)的項(xiàng)目大多是驗(yàn)證性項(xiàng)目，大多數(shù)同學(xué)看到執(zhí)行元件能動起來就認(rèn)為自己已經(jīng)掌握了液壓傳動技術(shù)，并不清楚液壓元件如何動作，回路如何設(shè)計(jì)和調(diào)試，不能適應(yīng)工業(yè)控制中綜合性較強(qiáng)的特點(diǎn)，從而不能全面掌握液壓系統(tǒng)的特性，影響理論教學(xué)的吸收和理解，實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果也大打折扣。

2 教學(xué)實(shí)踐改革與實(shí)施

針對《液壓與氣動技術(shù)》課程實(shí)踐教學(xué)中存在的問題，經(jīng)過實(shí)踐總結(jié)了一定的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，為不斷充分利用和完善現(xiàn)有的實(shí)訓(xùn)設(shè)備條件，對改革實(shí)踐教學(xué)模式進(jìn)行改革與創(chuàng)新。本教學(xué)改革依托“機(jī)、電、液”結(jié)合的液壓實(shí)訓(xùn)中心的20臺套FESTO液壓實(shí)訓(xùn)臺，針對機(jī)電技術(shù)類專業(yè)學(xué)生，實(shí)施1～2周的液壓與氣動技術(shù)技能強(qiáng)化訓(xùn)練。從簡單的液壓元件選擇、按液壓回路進(jìn)行液壓元件的識別、安裝、調(diào)試，到復(fù)雜的液壓油路的設(shè)計(jì)、電氣控制回路的設(shè)計(jì)。實(shí)踐教學(xué)改革內(nèi)容與實(shí)施要點(diǎn)：

（1）在現(xiàn)有的液壓傳動技術(shù)實(shí)訓(xùn)的基礎(chǔ)上引入仿真環(huán)節(jié)。

利用FluidSIM液壓（氣動）仿真軟件對液壓基本與典型回路進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)及分析?？梢栽谟?jì)算機(jī)上進(jìn)行液壓、氣動、電氣控制知識的學(xué)習(xí)，可以很方便地設(shè)計(jì)出液壓和氣動系統(tǒng)圖，而且符合國家工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并自動檢測系統(tǒng)連接的正確性，元件參數(shù)的調(diào)節(jié)范圍與實(shí)際設(shè)備參數(shù)完全一致，所以可對設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確的測試及模擬。

（2）開發(fā)工程應(yīng)用中典型的液壓回路仿真實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。

綜合傳統(tǒng)液壓的基本回路的傳動特點(diǎn)，通過增加PLC控制技術(shù)、傳感器檢測等設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)開發(fā)特色創(chuàng)新綜合仿真項(xiàng)目，制作相關(guān)微課視頻，為學(xué)生提供有針對性的演示和多次回放，便于學(xué)生對知識點(diǎn)的記憶和理解。

特色仿真項(xiàng)目一：行程開關(guān)（行程開關(guān)）控制的順序動作回路設(shè)計(jì)；

特色仿真項(xiàng)目二：差動連接回路設(shè)計(jì)；

仿真特色項(xiàng)目三：模擬組合機(jī)床動力滑臺液壓控制系統(tǒng)。

針對液壓傳動技術(shù)實(shí)訓(xùn)的教學(xué)改革新模式見圖1。

圖1 實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的實(shí)施模式

3 實(shí)踐教學(xué)改革效果

（1）FluidSIM 軟件可以對繪制的系統(tǒng)回路進(jìn)行仿真。使教學(xué)“活”起來“動”起來了。仿真功能可以讓學(xué)生看到油路的執(zhí)行與動作過程，而且對于回路里的油壓的大小高低能實(shí)時的顯示出來，彌補(bǔ)以前液壓的教學(xué)中，學(xué)生只能看見液路（氣路）看不見電氣回路，各種電氣開關(guān)及控制閥的動作過程，對回路的動態(tài)的工作過程、工作原理及動作過程理解起來更形象。從基本元件的識別、基本油路的連接到復(fù)雜系統(tǒng)油路的聯(lián)接，每個回路可以反復(fù)修改練習(xí)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增加學(xué)生動手的機(jī)會，培養(yǎng)了學(xué)生系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力，提高學(xué)生動手技能。例如，在軟件中的仿真“液壓缸的伸出與縮進(jìn)的動作”時，通過系統(tǒng)油路的設(shè)計(jì)或者給液壓缸加載，不難發(fā)現(xiàn)，壓力表的顯示數(shù)字（外負(fù)載的增加時）。通過類似的細(xì)節(jié)，使學(xué)生對“液壓傳動中液壓油的壓力是由負(fù)載決定的”這一概念理解得更加深刻，因此，對理論教學(xué)及實(shí)踐教學(xué)和教學(xué)科研等方面，都能起到事半功倍的效果。

（2）通過綜合仿真設(shè)計(jì)型的項(xiàng)目的開發(fā)可以對實(shí)驗(yàn)設(shè)備任意進(jìn)行搭建，提高學(xué)生的動手能力及創(chuàng)新能力。在學(xué)生具備相關(guān)的理論知識后，通過虛擬FluidSIM軟件來加深理論知識的理解，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，可以讓學(xué)生先在仿真軟件上進(jìn)行回路的設(shè)計(jì)、然后進(jìn)行仿真，當(dāng)仿真無問題后再進(jìn)行實(shí)踐操作，使實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目不只限于驗(yàn)證性的項(xiàng)目，學(xué)生可以更好地將專業(yè)理論和工程實(shí)踐理想的結(jié)合，同時也增加了實(shí)踐和動手的機(jī)會。

4 結(jié)語

通過FluidSIM的軟件仿真功能和仿真實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與開發(fā)，將軟件與實(shí)際工作系統(tǒng)聯(lián)系起來，實(shí)時、直觀、形象地顯示動作過程，機(jī)、電、液（氣）真正實(shí)現(xiàn)了一體化，拉近了課堂與工業(yè)現(xiàn)場的距離，使學(xué)生開拓眼界，拓寬知識面，在興趣和樂趣中學(xué)習(xí)，取得了良好的教學(xué)效果，為今后更好地從事專業(yè)工作做好鋪墊。