淺談如何講解分析復雜的氣壓傳動系統

廖一茗

[摘? ? ? ? ? ?要]? 氣壓技術使用的動力部分是空氣，沒有異味，排出氣體也不污染環境，運用于很多機械場合，氣壓傳動路線也越設計越復雜，往往是一個空氣機帶動好幾個執行元件，或者執行元件有很多功能要去實現;對于教師來講，復雜的回路很難講解清楚，學生也不容易理解。以公交車門的氣壓傳動系統為例，從分析原理、拆分系統、學生自主研究、舉一反三這四個方面來講述如何講解復雜的氣壓傳動系統。

[關? ? 鍵? ?詞]? 氣壓傳動系統;拆分;信息化手段;簡單回路;車門

[中圖分類號]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻標志碼]? ?A ? ? ? ? ? ? ?[文章編號]? 2096-0603（2020）20-0092-02

液壓與氣壓傳動是中職機械專業的必修課，氣壓傳動運用的場合越來越多，比如公交車上、生產線流水上、機器人手臂上。用到的地方越多，氣壓傳動系統也越復雜，學生只是單純聽老師講解一遍氣體的走向路線，并不能真正學會如何分析復雜路線，如何讓學生自己能夠看懂氣壓傳動系統的工作原理，則是教師要攻克的難點。

本文將以公交車門啟閉系統為例來講解如何讓學生能夠看懂復雜的氣壓傳動系統（見圖1）。

一、展示公交車門啟閉的原理

在分析具體的氣體走向路線之前，教師應帶領學生弄清楚此系統執行元件（氣缸）要完成的動作、執行元件（氣缸）與機械部分連接情況。以公交車門啟閉系統為例：教師講解公交車車門的啟閉系統所在地方及機械控制原理。A閥、B閥、C閥、D閥均是控制門啟閉的按鈕，這個公交車門前后均有開關控制，那究竟哪兩個是前面，哪兩個是后面的，則需要學生后面看懂系統后才可以得知。7#是氣缸，氣缸中的活塞桿連著車門（這個書中實例是指公交車前門這一扇門），當活塞桿縮回時，門關閉;當活塞桿伸出時，門開啟。并將門的啟閉引申到7#活塞桿的伸出或者縮回上，學生只需要研究A閥、B閥、C閥、D閥哪些閥能讓活塞桿伸出，哪些閥能讓活塞桿縮回，中間的這個1#、2#、3#、4#、5#、6#閥各是什么名稱，做什么作用？這樣便明確了這個復雜的車門啟閉系統需要如何解讀。

公交車門機械控制原理建議錄制實際公交車控制視頻，或制作3D視頻，或者在氣壓實訓臺上搭建簡單的回路，連接實驗門;讓學生能夠看到實驗門開啟與關閉時的情況，清晰明確地讓學生明白氣動部件與機械部件連接的地方及車門開啟的原理。

二、拆分復雜氣壓傳動系統

本文建議將復雜的氣壓傳動系統拆分，拆分成幾個簡單的基本回路，學生先學習這些簡單的基本回路，搞清楚每個閥的作用及名稱以及簡單回路的氣體走向路線。拆分原則有：

1.按照氣壓傳動系統的功能區別來進行拆分。比如這個車門氣壓傳動系統的功能有車門開啟速度可調節、有人被車門夾到會自動開門、前后面有兩個開關控制門。此系統是三個功能結合在一起，那便按照這三個功能拆開分成單獨的三種簡單回路。

2.按照基本回路的類型來進行拆分。基本回路有速度控制回路、方向控制回路、壓力控制回路。都由特定的控制閥組成，便可按照回路類型來進行拆分。

3.按照執行元件的數量來進行拆分。這其實與功能區別來拆分很相似。有的復雜回路有好多個執行元件（氣缸）做不一樣的動作和功能，或者每個執行元件的動作時間不一致，那就按照執行元件的數量與主控它運動的控制閥一起來進行拆分。

需要注意的是，每個簡單回路都是由完整的動力元件、控制元件、執行元件、輔助元件四個部分組成的，缺一不可;從復雜回路里拆分下來的元件要按照這四個部分把缺少的補齊才能成為一個完整的簡單回路。

圖2實例是只有一個執行元件，但是卻實現多種功能，便按照這個氣壓傳動系統的功能來進行拆分，功能一：車門開啟速度可調節（中間框），選用了速度調節閥;功能二：有人被車門夾到會自動開門（右側框），選用了一個滾輪機械換向閥和順序閥;功能三：前后面都有兩個開關控制車門（左側框），選用了順序閥。

因為此系統只有一個執行元件（氣缸），所以這拆分的回路需要我們自己補齊執行元件和動力元件（氣源裝置），于是便成為三個獨立的氣壓傳動簡單回路（見圖3）。

三、引導學生拆分回路、結合實操自學基本回路

如何引導學生進行拆分呢？

1.教師提供拆分思路，例如可以提出此系統實現的三種功能，讓學生在系統中找出合適的控制元件組成回路來實現三種功能。

2.讓學生在仿真軟件上將自己拆分出來的簡單回路搭建出來，用仿真軟件來驗證學生的簡單回路搭建是否正確。學生本身學過基本回路，是有基礎的，走到這一步完全可以。

3.考慮到學生學習和理解水平的不一致，為實踐能力稍微弱的學生準備了知識庫，知識庫里有所有控制閥的功能、名稱，方便學生查閱。

4.拆的目的還是為了合起來，那么一定要讓學生掌握理解這些拆分的簡單回路，這樣才能有利于合起來以后的分析。除了用仿真軟件模擬之外，還要用氣壓實訓平臺，讓學生自己動手搭建真實的回路，并做出效果，實現各個簡單回路的功能要求。

5.學生一個人獨立完成上述內容有些難度，可以按照組間同質、組內異質的原則將班級同學分成小組，小組合作共同完成任務，并由學生共同驗收氣壓實訓平臺的實驗效果。

6.如果學生選用的控制閥與系統中的不同，也應該肯定他們。最重要的控制閥肯定是選對了，可能在換向閥方面會有更簡單的選擇，但是并不影響他們學習這個簡單回路。

四、打好基礎便可系統分析

在上面的步驟中，學生已經學會了簡單的回路，那么組在一起已經不難了。在綜合分析氣壓傳動系統時，發現學生在兩個簡單回路相交的地方不知道該怎么分析，教師可以簡單加以講解，便可解惑。

一時解開謎團可能只是暫時的效果，為了大部分學生解惑并理解，教師可以讓學生自己在仿真軟件上搭建車門氣動系統來進一步了解氣體的走向路線，也可以制作專門開發的互動軟件，學生動手點擊按鈕，便可看到氣體的走向路線，方便快捷，也有利于學生課后溫故而知新。

五、總結

1.教法、學法

這門課程理實結合才能讓學生好好掌握，而復雜的氣動系統一定要講究方法學生才好理解，教師好講解;同時應適當運用信息化手段讓學生自我摸索，讓學生做課堂的主人，讓他們去自我摸索，發現問題、解決問題。

在車門氣壓傳動系統講解中運用了這些信息化手段：知識庫、仿真軟件、微視頻、立體教材（與學生互動）、手機互動軟件等。

2.實驗室的設備要求

針對液壓與氣壓這門課程，要做到理實結合，首先要有一間液壓與氣壓實訓室，并應具備理論學習所需的條件、實操驗證所需的設備。

硬件方面：電腦（至少每組一臺）、投影儀（講理論知識）、液壓氣壓實訓臺、各種控制閥、管路等;軟件方面：仿真軟件、多媒體互動、微視頻。

上述方法是結合多本參考書、實際實驗，與學生共同努力出來的成果;雖然教師不站在科學的前沿，但是希望這點方法可以讓眾多的教師大膽地嘗試、廣泛地運用;也希望眾多學生多多收益，通過理實結合的課堂、信息化教學手段來學會、學懂液壓與氣壓傳動這門課程，以后在更多的崗位上發光發熱。

參考文獻：

[1]周曉峰.液壓傳動與氣動技術[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2011.

[2]李松晶，向東，張偉.輕松看懂液壓氣壓系統原理圖[M].北京：化學工業出版社，2013.

[3]蘭建設.液壓與氣壓傳動[M].北京：高等教育出版社，2010.

編輯 陳鮮艷