工程機械液壓實訓臺設計與制作研究

劉勺華，邵亭亭，宋坤

工程機械液壓實訓臺設計與制作研究

劉勺華，邵亭亭，宋坤

（常州機電職業技術學院車輛工程學院，江蘇常州213164）

為了解決液壓模塊教學在專業教室內無法再現工作狀態的難題，設計一種工程機械液壓實訓臺。該實訓臺可以根據教學需要反復組裝不同液壓系統，可以拆裝重組，利于師生觀察工程機械液壓系統實際工況，是一種集教學、培訓、考工等多種功能于一體的現代工程機械液壓實驗平臺。

工程機械；液壓實驗臺；設計制作

0 引言

當前，由于液壓系統在工程機械各典型產品中發揮著重大作用，各高職院校工程機械專業都很重視液壓教學。但基于液壓系統在工程機械各典型產品實際工作時，傳輸介質在整個液壓系統中具有隱蔽不可見性，導致學生學習理解比較困難，學生產生畏難情緒導致學習積極性較低。目前液壓模塊教學理論大多以板書、PPT講解、圖片視頻動畫為主，輔以實踐時液壓關鍵零部件泵、缸、閥、馬達拆裝。這種教學模式講授的液壓系統都是靜態二維的，不能完全再現工程機械正常工作時各種動態狀態，各種故障現象等不能完全實時顯示，與高職院校工程機械專業學生畢業后所從事崗位工作任務嚴重脫節。

為了克服現有技術的不足，提供一種工程機械液壓實訓臺，以解決液壓模塊教學在專業教室內無法再現工作狀態的技術問題。

1 項目設計方案

為了解決上述技術問題，本技術方案是：一種工程機械液壓實訓臺，包括操作臺，以及通過油管依次聯接的液壓油箱、動力元件、控制元件和執行元件。工程機械液壓實訓臺設計結構樣圖如圖1所示。

圖1 工程機械液壓實訓臺設計結構樣圖

動力元件包括液壓泵和驅動液壓泵的電動機，電動機驅動所述液壓泵為系統提供油壓。

控制元件包括用于保證系統安全油壓的主溢流閥和用于控制執行元件動作的液壓控制閥，液壓油從液壓泵流出經過主溢流閥達到安全油壓后進入液壓控制閥，從而控制執行元件完成動作。

執行元件為液壓油缸和液壓馬達，液壓油缸通過動力元件和控制元件提供的液壓油，實現直線往復伸縮運動；液壓馬達通過動力元件和控制元件提供的液壓油，實現旋轉往復運動。

為了便于液壓油箱內液壓油的循環，液壓油箱的上表面開有加油口、進油口和回油口，加油口和回油口分別設置進油濾芯和回油濾芯；液壓油為LHV46抗磨液壓油。

液壓油箱的側面設有用于觀察油箱內液壓油數量的玻璃視窗；液壓油箱的側面還焊接有用于吊裝移動液壓油箱的掛耳；液壓油箱上表面焊接有鋼板凸臺，三相異步電動機通過螺栓固定在上述鋼板凸臺上。

2 項目實施過程

項目的設計過程主要根據執行元件液壓油缸和液壓馬達的額定油壓，以此來選取動力元件液壓泵的額定排量，從而確定驅動液壓泵的電動機的額定功率，通過理論計算確定相應的元件。除了液壓油箱和操作臺為自制件外，其他都為國標元件，直接根據設計計算選用即可。

液壓泵為柱塞式液壓泵，電動機為三機異步電動機，三機異步電動機通過聯軸器與柱塞式液壓泵聯接。

三相異步電動機2選用功率5.5 kW，轉速1 440 r/min，380 V動力電驅動，西門子電機（中國）有限公司生產；柱塞液壓泵3選用軸向柱塞泵，排量10 ml/r，壓力31.5 MPa，轉速1 500 r/min，啟東高壓油泵有限公司生產。

操作臺的上表面具有回收液壓油的回收口，學生誤操作液壓油泄露后可用于收集液壓油。操作臺的一端設有進油四通閥塊，并通過一進油管與主溢流閥的出油端連通，在操作臺的同一端還設有回油四通閥塊，并通過一回油管與液壓油箱的回油口連通。

操作臺為自制件，長寬高分別為3 000 mm ×2 000 mm×500 mm，5 mm鋼板焊接而成，操作臺下面四角分別焊接50 mm×50 mm方鋼支腿。

將控制元件與執行元件均放置在操作臺上，并通過油管直接與進油四通閥塊、回油四通閥塊聯接，方便地實現了模塊化操作；更換控制元件與執行元件即可實現不同液壓系統的組裝、調試與學習。

執行元件包括液壓馬達，液壓控制閥包括三位六通液控換向閥回轉閥芯，三位六通液控換向閥回轉閥芯的兩個工作油口分別與液壓馬達的進油口、出油口聯接。柱塞式液壓泵由主溢流閥保證系統安全油壓，并為三位六通液控換向閥回轉閥芯提供主油壓。

為了便于控制三位六通液控換向閥回轉閥芯的換向，控制元件還包括減壓閥和先導操縱手柄，先導操縱手柄內設有回轉先導操縱閥，回轉先導操縱閥通過油管與三位六通液控換向閥回轉閥芯聯接，以控制三位六通液控換向閥回轉閥芯的換向。主油壓經減壓閥減壓后，為回轉先導操縱閥提供先導油壓。

扳動先導操縱手柄向左或向右，三位六通液控換向閥回轉閥芯向左或向右換向，實現液壓馬達的正反或反轉，真實再現挖掘機回轉工況，使得整個液壓系統在操作臺上即可再現，便于學生觀察理解。

工程機械液壓實訓臺還包括控制柜，控制柜為整體沖壓而成，控制柜的上表面開有孔并過盈配合安裝有急停開關、電源開關和液壓泵開關；依次拔出急停開關，按下電源開關，按下液壓泵開關，此時三相異步電動機帶動柱塞式液壓泵工作，為整個液壓系統供給液壓油。

在主溢流閥的進油口端和出油口端均安裝有壓力表。液壓油箱為自制件，由長寬高分別為1 500 mm ×800 mm×1 000 mm，5 mm鋼板焊接而成，液壓油箱四角下面焊接5 mm鋼板支腿。

在課程教學過程中，教師通過講解理論儲備知識，布置液壓系統需要實現的功能要求，學生分組討論制定出完整的液壓回路示意圖，經教師檢查修改定稿后，每一小組同學合作在操作臺上借助各種液壓控制閥、液壓油缸、液壓馬達、各種閥塊、壓力表、快速連接橡膠油管按照本組定稿后的液壓回路示意圖搭建工程機械真實的液壓回路，實現特定的功能。

3 總結

經過教學實踐驗證，本實訓臺具有以下有益效果：借助于本實訓臺開展教學消除了教師原來純理論講解枯燥乏味、學生理解困難的不利影響，并且學生在學完每一章節理論知識后，能立刻在本實訓臺上通過搭建工程機械真實液壓回路實現特定功能，學生小組內部合作討論，將所學知識很快應用實踐檢驗，能提高學生的學習積極性，降低學生對液壓系統學習的畏難情緒。

本實訓臺相對于整機便宜，可根據教學需要反復組裝不同液壓系統，便于拆裝重組，利于師生觀察工程機械液壓系統實際工況，同時也是一種集教學、培訓、考工等多種功能于一體的現代工程機械液壓實驗平臺。

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Engineering Machinery Hydraulic Training Bench Design

LIU Shao-hua，SHAO Ting-ting，SONG Kun
（School of Automobile Engineering，Changzhou Institute of Mechatronic Technology，Changzhou Jiangsu 213164，China）

In order to solve the problem that the hydraulic module teaching can not reappear the working state in the specialized classroom，a kind of hydraulic training platform for engineering machinery is designed.The training platform can be repeatedly assembled according to the teaching needs of different hydraulic system，can disassemble，conducive to observation of actual working conditions of hydraulic system of engineering machinery，a variety of teaching，training，examination and other functions in one of the modern engineering machinery hydraulic experimental platform.

construction machinery；hydraulic test stand；design

G712

A

1672-545X（2017）07-0109-02

2017-04-27

江蘇省大學生實踐創新項目“工程機械液壓實訓臺設計制作研究”（項目編號:201613114003Y）

劉勺華（1982-），男，山東臨沂人，碩士，講師，研究方向為高職教育教學研究。