探討FluidSIM軟件在液壓與氣動技術課程中的應用

陳玉芳，周登發

[摘 要] 液壓與氣動技術在很多高校的機械類專業中已經把其作為一門專業基礎課程來設置。教師在課堂中講解這門課時多以理論講授、實物展示為主，但因各液壓與氣動元件結構比較復雜，系統工作過程也比較抽象，實踐針對性強，學生難以接受。FluidSIM仿真軟件的引入剛好可以在理論講解與實訓課程之間起到一個中間樞紐作用。

[關 鍵 詞] FluidSIM仿真軟件；液壓與氣動；實訓

[中圖分類號] G712 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）08-0265-01

液壓傳動與氣壓傳動技術是在液體靜力學帕斯卡原理的基礎上發展起來的一門新興技術。特別是第一次世界大戰以后，液壓技術發展迅猛，逐漸滲透到各個行業。液壓系統主要由動力元件、執行元件、控制元件、輔助元件、工作介質等組成。圖1是一個簡單磨床的液壓傳動系統原理圖。

一、教學過程中存在的問題

（一）液壓技術在新領域的應用

近年來，液壓技術也隨著我國經濟轉型升級在很多新的領域有了應用。在新經濟形勢下，教師要用持續發展的眼光去看待問題、學習新的知識、傳授知識。這就要求教師積極地學習新知識、新技術。怎樣把新知識、新技術直觀生動地在課堂中展示出來，這將是我們面臨的一個挑戰。

（二）液壓與氣動技術這門課本身的特點

這幾年的教學改革，導致液壓與氣動技術這門課的課時縮減了不少，這就考驗我們怎樣在有效的時間內高效率地講解知識點并且還得保證學生的接受程度。液壓元件本身結構較復雜，講解時比較枯燥乏味。而把FLuidSIM仿真軟件引入課堂，則可以非常直觀生動地展示液壓系統的工作過程，并且所用液壓元件在該軟件中都有對應的實物解剖圖，講解過程中便于學生理解，拉近了該門課程理論與實訓之間的距離。

二、FluidSIM仿真軟件在教學中的應用

（一）FluidSIM仿真軟件簡介

FluidSIM是由德國Festo公司和Paderborn大學共同開發的一款教學軟件，該軟件主要用于液壓與氣壓傳動課程的教學，操作界面和一般的繪圖軟件類似。如，設計好電氣—液壓回路圖，則可以進行模擬仿真操作，回路原理一目了然，可以達到直觀生動的效果。另外，通過該軟件的教學模塊，教師可以找到相應的教學素材，在回路仿真的過程中把相應的實物圖展示出來。

（二）教學案例的應用

在液壓技術中，方向控制回路是利用各種方向控制閥來控制壓力油液的流向與通斷，從而實現對液壓執行元件啟動、換向與停止的控制。

圖2是一個雙作用液壓缸的換向回路，圖中左側是液壓回路，右側是電氣回路，回路中用到的換向閥是三位四通電磁換向閥，其中位機能屬于M型。整個工作過程分析如圖3。

按下動合按鈕SB1，繼電器K1得電，同時2、3號線上的常開觸點K1閉合，而4號線上的常閉觸點K1斷開。整個過程是繼電器K1得電自鎖，電磁鐵1Y1得電，電磁換向閥工作在左位，壓力油經過換向閥進入液壓缸的左腔推動活塞向右移動，液壓缸右腔的油液通過換向閥流回油箱。整個工作過程如圖3所示，加粗的線路代表有壓力油和電流通過。

按下動合按鈕SB2，繼電器K2得電，同時5、6號線上的常開觸點K2閉合，而1號線上的常閉觸點K2斷開。整個過程是繼電器K2得電并自鎖，繼電器K1失電，電磁鐵1Y1失電，電磁鐵1Y2得電，電磁換向閥工作在右位，壓力油經過換向閥進入液壓缸的右腔推動活塞向左移動，液壓缸左腔的油液通過換向閥流回油箱。整個工作工程如圖4所示，加粗的線路代表有壓力油和電流通過。

按下動斷按鈕SB3，繼電器K1、K2都處于失電狀態，電磁鐵1Y1、1Y2都處于不工作狀態，電磁換向閥此時處于中位，液壓缸處于鎖緊狀態，壓力油經過換向閥中位直接流回油箱，液壓泵處于卸荷狀態。M型電磁換向閥處于中位是由于雙作用液壓缸左右兩腔都充滿油液，所以從靜止到啟動較平穩，但換向沖擊大。

綜上所述，課堂中引入FluidSIM仿真軟件，能非常直觀形象地把液壓—電氣回路的工作原理及過程呈現在學生面前，能真正讓知識在課堂中動起來，能激發起學生的學習興趣，也讓其在理論知識與實訓課程之間起到中間樞紐作用，大大縮短了理論與實訓課之間的距離。

參考文獻：

[1]廖友軍，余金偉.液壓傳動與氣動技術[M].北京郵電大學出版社，2014.

[2]鄭治國，陳波.液壓與氣動[M].吉林大學出版社，2009.