時間:2023-03-06 15:56:06
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中圖分類號:G642.423 文獻標識碼:A
一、前言
《液壓與氣壓傳動》是一門實踐性很強的課程,是我校機電一體化專業主要的專業基礎課。我校機電一體化專業屬于專科,主要是為生產第一線培養應用型人才,這就要求畢業生具有較強的技術應用能力。前幾年我校在該課程的教學中,沒有相應的實驗設備,學生只是在課堂上學習書本上的知識,學習起來普遍感到知識抽象、不易掌握,很難達到為生產第一線培養應用型人才的要求。為了提高我校的教學水平,適應社會對應用型人才的要求,近幾年學校對實驗和實訓環節給予了高度的重視和支持,加強了實驗設施的建設,其中包括新建的《液壓與氣壓傳動》實驗室,購進了QCS-B雙面氣壓傳動綜合實驗臺與部分液壓元件,極大地提高了實踐環節的教學條件。
QCS-B雙面氣壓傳動綜合實驗臺是根據《液壓氣動傳動》、《氣動控制技術》等通用教材配套設計而成。集可編程控制和各種真實的氣動元件、各執行模塊為一體,除可進行常規的氣動基本控制回路實驗外,還可以進行模擬氣動控制技術應用實驗、氣動技術課程設計;采用PLC控制方式,可從學習簡單的PLC指導編程、梯形圖編程,深入到PLC控制的應用;能完美結合氣動技術和電氣PLC控制技術,特別適用機電一體化等專業實訓考核。
該實驗臺配備了多種氣動元件,靈活的快換接頭和軟管,各元件的安裝和固定都非常容易,各種元件可以根據需要任意組合,搭成所需的實驗回路。另外,實驗臺配備的氣動仿真軟件,可以方便地繪制出符合工業標準的氣動回路圖,制圖的同時,還可以檢查回路圖的正確性。由于該軟件中元件參數的調節范圍與實際設備完全一致,所以可對設計的回路進行準確的系統模擬。學生可以充分發揮自己的想象力,利用該軟件設計所需的氣動回路,然后通過實驗臺,現場安裝、調試、檢測所設計的回路,驗證回路的正確性。
二、QCS-B氣壓實驗臺應用舉例
下面通過兩個實例說明QCS-B氣壓實驗臺在氣壓傳動實驗教學中的應用。
1 速度控制回路組成
實驗內容與要求:通過選用恰當的氣動元件(氣缸、控制閥等),構成速度控制回路搭建,實現執行元件的速度控制與切換,組成驅動信號自如的換切連接。要求學生獨立完成速度控制回路的設計,正確選擇相應元件,正確構建回路聯接,正確連接驅動信號,完成調試并正確運作。本實驗為設計實驗項目,要求學生發揮主觀能動性,多思考,通過實際操作完成實驗項目。
具體實驗步驟如下:
①仔細閱讀實驗指導書,根據實驗要求,運用所學理論知識設計、繪制氣動回路圖;
②根據設計的氣動原理圖,選擇所需實驗元件,并熟悉所選元件的工作原理及使用方法。
③安裝并調試實際的實驗回路;
④分析實驗結果,完成實驗報告。
圖1為采用快速排氣閥的出口節流調速回路圖。將二位三通手動換向閥切換到通氣位置,當電磁閥左位通電時,壓縮空氣經氣動三聯件到手動換向閥、電磁換向閥,再經過快速排氣閥進入氣缸的左腔,推動活塞右行。調節出口處單向節流閥的閥口大小,就可以控制活塞運動速度。當電磁閥右位通電時,壓縮空氣進入氣缸的右腔,推動活塞左行,左腔的氣體就通過快速排氣閥排到大氣中。
該實驗所需要的元件大致有:雙作用氣缸、二位五通單電磁換向閥、手動換向閥、氣動三聯件、快速排氣閥、單向節流閥、連接軟管、接頭等。
通過本實驗,可以使學生加深理解在氣壓傳動系統中各種節流調速回路的作用與常用控制元件的性能,提高分析、設計氣壓控制系統的能力與實際動手能力。
2 順序動作程序控制回路組成
實驗內容與要求:通過選用恰當的氣動元件(氣缸、控制閥等),構成順序動作程序控制回路,實現多執行元件的單、多往復順序動作,組成控制信號自動換切。
首先要提出順序動作的框架簡圖要求,要學生在實驗報告上繪制完成順序動作程序控制回路圖;由附錄選擇恰當的氣動元件(氣缸、方向閥、氣動三聯件、行程閥、接近開關等),根據回路圖在實驗臺上構成順序動作程序控制回路搭建,連接程序控制單元等,組成能正確運轉的順序動作程序控制回路;操作并調試回路。
圖2為雙缸順序動作回路圖。當電磁閥左位通電時,壓縮空氣進入左缸的左腔推動活塞右行。此時右缸因沒有壓縮空氣進入左腔而不能動作;當左缸活塞桿靠近磁性開關時,電磁閥右位通電,左位斷電,壓縮空氣經右邊氣控換向閥左位進入右缸的左腔推動活塞右行,同時左缸回位;當右缸活塞桿靠近磁性開關時,電磁閥又回到左位,此時右缸回位,從而實現雙缸的下一個順序。
該實驗所需要的元件大致有:雙作用氣缸、二位五通雙電磁換向閥、單氣控換向閥、手動換向閥、接近開關、氣動三聯件、連接軟管、接頭等。還可用行程閥、氣控換向閥替代接近開關與電磁換向閥實現單、多往復順序動作回路。
通過本實驗,可以加深理解氣動系統中各種順序動作回路的實現方法,靈活掌握用行程閥、氣控閥、電磁閥、行程開關等組成各種順序動作回路,同時掌握如何與PLC繼電輸出單元,延時單元等配合來調整系統的方法。
三、效果與體會
在過去的實驗教學中,學生只是被動地根據實驗指導書的內容,進行常規的驗證性實驗。而現在學生利用QCS-B氣壓實驗臺,可以自主地完成從設計、繪圖、選件、組裝、調試的全部過程,大大提高了學生的主觀能動性。目前,我們根據實驗大綱的要求,設計了典型實驗和綜合型實驗,綜合實驗僅給出實驗要求,讓學生自己根據所給出的實驗要求設計一個回路,并要求這些回路可以完成給定的功能。還要求學生針對實驗過程,在實驗報告中闡述自己的設計思想、回路組成、搭建及調試步驟和過程,寫出實驗收獲、心得和體會。
通過氣動元件的選擇與復雜的連線,學生對各種元器件有了深刻的認識,提高了動手能力,培養了學生的獨立思考能力,使學生感受到原本枯燥的氣壓工作原理圖變成了生動的實物,原本復雜的零件結構圖變成簡單易懂的元件。學生對氣壓傳動有了實質的了解,對傳動元件及各個部位的運動和功能有了感性認識。