研制一體化教學設備 提高一體化教學效果

　　摘要：本文論述一種創新型一體化教學設備——液壓系統演示臺的研制和工作原理及其應用于模塊化、一體化教學中所取得的效果。
　　 關鍵詞：一體化教學；液壓系統演示臺；教學設備
　　
　　 技工學校的教學模式已向模塊化——一體化教學轉變，我校根據各專業的實際情況已廣泛地推行模塊化、一體化教學，為了對液壓模塊的教學內容順利地開展一體化教學，在2003年上半年，我研制出一種與技工統編教材機械基礎中液壓內容相適應的新型教學設備——液壓系統演示臺，此液壓系統演示臺制造簡單、實用性廣，既能結合理論講授，又可以給學生進行實操訓練。在一體化教學中，取得很好的教學效果，是一種值得大力推廣的一體化教學設備，有助于改革傳統的教學模式。
　　 一、 液壓教學在我校過去的教學情況
　　液壓內容是技工學校機械類專業的主要教學內容之一。據了解，在液壓教學安排上，有的技校僅進行機械基礎液壓內容講授，不進行液壓技能訓練。有的技校，以理論講授為主，實操上只作見習，而我校既按教學大綱進行理論講授，又進行技能訓練，理論方面是以機械基礎的液壓內容為主，實操主要進行液壓元件的結構拆裝和對各種液壓機床的液壓系統作現場分析。但是，由于教學場地和教學設備的限制，在進行實訓時，所利用到的液壓機床往往易與機床操作項目實習的班級相沖突，在沒有機床時，只能利用相應機床的液壓系統原理圖作黑板上分析，直觀性差，學生難以接受。另外，我校的傳統教學安排是采用兩段式，即一半專業班級上理論課，另一半進行實操訓練，時間為半學期對調，這樣，先進行實操訓練的班級還沒有進行液壓理論學習就進入實訓，使得實操時講授內容繁多、時間長、效果差，并易出現理論和實操內容脫節或重復講授現象，與現行的教學改革模式不相適應。為此，本人按照一體化教學的特點，自行研制出一種創新型教學設備——液壓系統演示臺。
　　二、 液壓系統演示臺的研制
　　1. 設計要求
　　 以機械基礎教材為藍本，與教材中液壓內容相配套，能進行各類液壓元件的工作原理和性能的試驗，能對多種液壓基本回路原理進行演示，能進行液壓系統維護、故障診斷和故障排除。液壓傳動系統要完成兩缸順序動作：缸I工進——缸Ⅱ快進——缸Ⅱ工進——缸Ⅱ快退——缸I快退的工作循環。為了系統結構清晰、直觀，使學生一目了然，液壓元件配置方式采用板式配置，為了使系統和基本回路的動作控制能相對獨立，采用電氣全自動控制和點動控制，液壓缸工作順序動作控制采用位置開關控制，液壓缸不帶負載。
　　2. 液壓系統原理圖（見圖1）和動作順序（見表1）
　　3. 液壓系統的工作情況
　　 （1）液壓泵卸載
　　 準備演示時，按下起動按鈕，電動機起動，壓力油經過濾器2，進入液壓泵3，泵出的油通過單向閥6、二位二通電磁換向閥22流回油箱，液壓泵處于卸載狀態。
　　 （2）系統工作狀態
　　①全自動工作狀態：按下加載按鈕，二位二通電磁換向閥22的5DT通電，系統處于工作狀態。將電氣控制按鈕放于自動位置，按下自動按鈕，三位四通電磁換向閥13的2DT通電，壓力油經單向閥6、三位四通換向閥13的左位、減壓閥14、液控單向閥15，進入液壓缸18的上腔推動活塞桿下行，液壓缸18下腔的油，經單向節流閥17、液控單向閥16、三位四通電磁換向閥13的左位流回油箱。液壓缸18活塞桿下行速度由單向節流閥17調整。
　　 當液壓缸18的活塞桿下行達時間繼電器預先調定時間的時候，三位四通電磁換向閥13的2DT斷電，閥處于中間位置，液壓缸18停止下行，但三位四通電磁換向閥7的6DT通電，壓力油經單向閥6、三位四通電磁換向閥7的右邊位置，進入液壓缸10的右腔，推動活塞桿左行，液壓缸10左腔的油經二位二通電磁換向閥9下位、三位四通電磁換向閥7的右位回油箱，實現快速左行。當活塞桿擋鐵壓下行程開關1×K時，二位二通電磁換向閥9的3DT通電，二位二通電磁換向閥9處于上位狀態，使油路斷開。液壓缸10左腔的油經單向節流閥8、三位四通電磁換向閥7流回油箱，此時，液壓缸10的活塞桿可通過單向節流閥8調整來實現慢速。
　　 若液壓缸10的活塞桿擋鐵碰到行程開關2×K時，三位四通電磁換向閥7的6DT斷電，1DT通電。這時壓力油經單向閥6、三位四通電磁換向閥7的左位、單向節流閥8，進入液壓缸10的左腔，油經三位四通電磁換向閥7流回油箱，液壓缸10快速退回。
　　 當液壓缸10的活塞桿擋鐵退回壓下行程開關3×K時，1DT斷電，電磁換向閥7處于中間位置，而三位四通電磁換向閥13的4DT通電，壓力油經單向閥6、三位四通電磁換向閥13的右邊位置、液控單向閥16、單向節流閥17、進入液壓缸18的下腔。上腔的油經液控單向閥15、單向減壓閥14、三位四通電磁換向閥13的右邊位置流回油箱，液壓缸快速退回。一個工作循環結束。
　　②點動工作狀態：將電氣控制按鈕放于手動位置，再按電氣控制液壓缸的進退按鈕即可隨意控制液壓缸10和18的活塞桿進與退動作，兩缸的動作是獨立分開的，沒有順序之分，其液壓傳動情況是：
　　按下18缸進按鈕，三位四通電磁換向閥13的2DT通電，壓力油經單向閥6、三位四通電磁換向閥13的左位、減壓閥14、液控單向閥15、進入液壓缸18的上腔，推動活塞桿下行，液壓缸18下腔的油經單向節流閥17、液控單向閥16、三位四通電磁換向閥13的左位流回油箱。液壓缸18活塞桿下行速度由單向節流閥17調整。當放開按鈕，三位四通電磁換向閥13的2DT斷電，閥處于中間工作位置，活塞桿停止向下行。
　　 當按下18缸退按鈕，三位四通電磁換向閥13的4DT通電，壓力油經單向閥6、三位四通電磁換向閥13的右位、液控單向閥16、單向節流閥17、進入液壓缸18的下腔，推動活塞桿上行。液壓缸18上腔的油經液控單向閥15、減壓閥14、三位四通電磁換向閥13的右位流回油箱。當放開按鈕，三位四通電磁換向閥13的4DT斷電，閥處于中間工作位置，活塞桿停止上行。
　　按下10缸進按鈕，三位四通電磁換向閥7的6DT通電，壓力油經單向閥6、三位四通電磁換向閥7的右位，進入液壓缸10的右腔，推動活塞桿左行，液壓缸10左腔的油經二位二通電磁換向閥9下位、三位四通電磁換向閥7的右位流回油箱，活塞桿實現快進動作。當活塞桿左行至壓下行程開關1×K時，二位二通電磁換向閥9的3DT通電，二位二通電磁換向閥9處于上位狀態，使油路斷開，液壓缸10左腔的油就經單向節流閥8、三位四通電磁換向閥7流回油箱，此時，液壓缸10的活塞桿可通過單向節流閥8調整來實現慢速。當活塞桿擋鐵壓下行程開關2×K時，三位四通電磁換向閥6DT斷電，閥處于中間工作位置，活塞桿停止左行。
　　按下10缸退按鈕，三位四通電磁換向閥7的1DT通電、壓力油經單向閥6、三位四通電磁換向閥7的左位、單向節流閥8進入液壓缸10的左腔，推動活塞桿右行、液壓缸10右腔的油經三位四通電磁換向閥7左位流回油箱，實現快速退回，若活塞桿右行到擋鐵壓下1×K時，二位二通電磁換向閥9的3DT斷電，閥9恢復原來狀態，若活塞桿退回到擋鐵壓下3×K時，三位四通電磁換向閥7的1DT斷電，閥7處于中間工作狀態，活塞桿停止右行。
　　
　　4. 液壓元件的選用
　　根據系統設計要求，能
　　滿足多種液壓元件的性能試
　　驗，所選用的液壓元件的型號
　　及規格如表2所示。
　　注：根據榆次液壓件廠產品樣本選擇
　　5. 液壓系統演示臺的結構
　　根據設計要求，為了結構清晰、直觀，
　　使學生一目了然，液壓系統裝置的結構采
　　用臺式結構，臺的下面配有油箱和電氣控
　　制裝置，臺的上面配置液壓元件，液壓元
　　件配置方式為板式配置，板的前面是液
　　壓元件和相應的液壓原理圖，后面是管道
　　布置，液壓動作控制采用電氣全自動控制和點動控制，順序動作控制采用位置開關控制，如圖2所示。
　　三、實驗、實訓內容
　　利用液壓系統演示臺進行的液壓傳動內容教學，不僅能進行液壓元件的原理及系統動作的實驗，還可進行液壓元件的拆裝來熟悉結構，對照機械基礎液壓內容可對應完成如下教學內容。
　　1. 能直接完成液壓元件的性能試驗及其結構拆裝
　　① 液壓泵:雙作用式葉片泵；
　　② 液壓缸:雙作用式單活塞桿液壓缸；
　?、?方向控制閥：單向閥、液控單向閥、兩位兩通和三位四通換向閥；
　?、?壓力控制閥：先導型溢流閥、先導型減壓閥；
　?、?流量控制閥:可調單向節流閥。
　　除上述液壓系統演示臺上的液壓元件能直接試驗以外，還可以通過一些輔助件來對其他型號的元件進行試驗。
　　2. 液壓基本回路
　?、俜较蚩刂苹芈?br/>　　換向回路：由7和13兩個三位四通電磁換向閥實現換向回路。
　　閉鎖回路：a.采用滑閥機能為中間封閉的三位四通電磁換向閥7和13組成的閉鎖回路；b.采用液控單向閥15和16組成的閉鎖回路。
　?、趬毫刂苹芈?br/>　　調壓回路：壓力調定由溢流閥21組成的調壓回路；
　　減壓回路：采用減壓閥14的減壓回路；
　　卸荷回路：采用二位二通換向閥22的卸荷回路。
　?、鬯俣瓤刂苹芈?br/>　　 調速回路：采用單向節流閥17和8分別組成的兩個回油節流調速回路；
　　速度換接回路：慢速與快速的換接回路是采用短接二位二通電磁換向閥9的速度換接回路。
　?、茼樞騽幼骰芈?br/>　　采用開關控制的順序動作回路。
　　3. 液壓傳動系統
　?、?液壓傳動系統的安裝、調試；
　　② 多缸順序液壓傳動系統的工作原理分析；
　?、?各類元件的故障設定和故障排除；
　?、?油路的故障設定及其故障排除；
　　⑤ 系統動作的故障設定及其故障排除。
　　四、實驗、實訓的試驗效果
　　 1. 性能的試驗
　　經過多年的使用，性能良好，安全可靠，適用范圍廣，完全能夠達到上述的教學內容和設計要求，系統尚未發現有事故出現。
　　2. 教學試驗的效果
　　從2003級開始，經過2003級、2004級兩個年級的教學試驗，能適合我校液壓模塊的一體化教學，增強了直觀教學，體現了一體化教學的效果，提高了學生的實驗和實際操作的能力，把理論和實操有機地結合起來，避免了理論與實操脫節現象，同時也減少了授課課時（見表3）。同學們學習興趣明顯提高，所有到我校參觀指導的兄弟學?；蝾I導均有較高的評價。
　　2003級、2004級已采用演示臺進行教學
　　另外，在學以致用上得到驗證。2004年，我校的液壓牛頭刨床的液壓系統和液壓搖臂鉆床出現了故障，為了驗證我校液壓模塊教學的實際應用能力，本人組織學生對此設備進行檢修。從故障分析、檢查到故障的排除，整個過程均由學生進行，從學生的檢修過程看，故障分析得很中肯，判斷出故障點，最后用一天的時間，完全修復。由此可見，主要由學生來完成排除液壓故障，這是我校進行液壓模塊一體化教學效果的大檢驗。
　　 液壓系統演示臺的研制成功，解決了我校過去液壓內容教學所存在的問題，滿足了液壓模塊一體化教學，順應當前我省教學改革方向，并得到省、市領導和各兄弟學校的一致好評和推廣。
　　（湛江市技師學院）
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