FESTO实训系统在《液压与气压传动》课程实训教学中的应用.pdfVIP

2 0 1 0年 1 1月 第 3 8卷 第 2 2期 机床 与液压 MACHI NE T00L HYDRAU LI CS NO V 2 0 1 0 Vo 1 3 8 No 2 2 D OI 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 0 2 2 0 3 0 F E S T O实训系统在 液压与气压传动 课程实训教学中的应用 赵 秀华 王秋敏 济南铁道职业技术学院机械工程 系 山东济南 2 5 0 1 0 4 摘要 对德国先进 F E S q O实训系统在 液压与气压传动 课程实训教学中的应用进行阐述和分析 并以平面磨床液 压系统的设计与安装为例介绍实训教学的教学组织和实施过程 实践结果证明 应用该现代教学方法 提高了学生的实践 能力 并巩 固了理论知识 关键词 F E S T O实训系统 液压 与气压传 动 实训教学 中图分类号 T H1 3 7 T H 1 3 8 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 0 2 2 0 8 6 3 App l i c a t i o n o f FESTo Ex pe r i me n t S y s t e m i n Pr a c t i c a l Te a c h i ng o f Hy d r a u l i c a n d Pne u ma t i c Tr a ns mi s s i o n Co ur s e Z HA0 X i u h u a WANG Oi u mi n D e p a r t m e n t o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g J i n a n I n s t i t u t e o f R a i l w a y T e c h n o l o g y J i n a n S h a n d o n g 2 5 0 1 0 4 C h i n a Abs t r a c t Th e a p p l i c a t i o n o f Ge r ma n a dv a n c e d FES TO e x p e rime nt s y s t e m i n p r a c t i c a l t e a c h i n g o f h y dr a ul i c a n d p ne uma t i c t r a n s mi s s i o n c o ur s e we r e i nt r o d u c e d a n d a n a l y z e d Ta k i n g t h e de s i g n a n d a s s e mb l y o f h y d r a u l i c s y s t e m o f s ur f a c e g rin di n g ma c h i ne a s a n e x a mpl e o r g a ni z a t i o n a nd i mp l eme n t a t i o n o f pr a c t i c a l t e a c h i n g we r e i nt r o d u c e d Th e p r a c t i c a l r e s u l t s h o ws t ha t t he a p pl i c a t i o n o f t h i s mo de r n t e a c h i n g me t ho d i s a g u a r a n t e e o f e n h a nc i n g p r a c t i c a l a bi l i t y a n d c o n s o l i da t i n g t h e o r y k no wl e d ge f o r s t u d e nt s Ke ywor ds FES TO e x pe r i me n t s y s t e m Hy d r a ul i c a nd pn e u ma t i c t r a ns mi s s i o n Pr a c t i c a l t e a c h i n g 液压与气压传动 是高职教育机械类专业一 门重要的专业基础课 为坚持 以就业为导 向 以 服务为宗 旨 的高 职办学 方 针 加 强 学生 职业 能力 的训练 缩短学校教学 与企业实 际的差距 2 0 0 2年 某 院购置 了 F E S T O F l u i d S I M 仿 真软件 通过 仿真 软 件进行液压 与气压 回路设计的仿真模拟训练 达到锻 炼学生 回路设计 的 能力 2 0 0 5年 该 院为 满 足实训 教学要求 建设了液压 与气动实训室 购 置了先进 的 德 国 F E S T O液压与 气动实训 系统 配备 了丰 富的液 压与气动工业元件 通过工业案例 导入 项 目实做达 到能力锻炼 的 目的 在实训教学环境下 学生实现了 接受任务一利用 F l u i d S I M软件完成 回路设 计与仿真 调试一利用实训台完成实际回路安装与故障调试 的完整过程 极大地缩短 了教学环境 与企业环境 的差 距 强化了实践能力 的锻炼 教学效果 明显改善 1 F E S T O实训 系统简介 该 实训系统分为两大部分 F l u i d S I M仿真设计软 件和 F E S T O液压气动实训台 1 F l u i d S I M仿真设计软件 F l u i d S I M是 由 F E S T O公 司 和 P a d e r b o r n大学 联合 开发 专门用于液压 气动及电液压 电气动 回路设 计及仿真的软件 它包括 F l u i d S I M H 用 于液压 系统 设计 和 F l u i d S I M P 用 于气 动 系统 设计 两 个软 件 该软件有 内置 的丰富的元件图库和气液电一体化 的仿真功能 另外软件配备 了丰富的教学 资源 包括 图片 剖视图 练习以及 动画和教学影片 可 以进 行直观的多媒 体教学 该 软件 的主要特 征有 可将 C A D功能 和仿 真功能紧密联系在一起 系统学习的概念 可 设计和液压气动 回路相配套 的电气控制 回路 该软件的一个重要功能是用于液压 与气 动回路 的 设计与仿真 当该 软件 工作 于编 辑模 式 和仿 真模式 时 或当保存 回路 时 将 会 出现 电气错 误 绘 图错 误 操作错误等信息 该软件的 C A D功能是专门针 对流体而特殊设计 的 例如在绘图过程 中 该软件将 检查各元件之间连接是否可行 若 回路设计元误 即 可进行仿真 并有元件的状态图显示 2 F E S T O液压气动实训台 该院实训室 共 配备 F E S T O T P 5 0 1 6 0 1电液 压实 训装 置 4台 如图 1 F E S T O T P 1 0 1 2 0 1 电气动实训 装置 4台 如图 2 该试验 台配备 了多种气动元件 灵活 的快换接头和软管 拆装 方便且 密封性较好 各 收稿 日期 2 0 0 9 1 0 0 9 作者简介 赵秀华 1 9 7 7 一 女 工学硕士 讲师 主要从事液压气动及其控制方面的教学 与研究工作 电话 1 8 7 6 4 0 3 0 5 8 0 E ma i l 2 001 1 0 99 1 6 3 c o rn 8 8 机床 与液压 第 3 8卷 程 1 的仿真 从 图 6 a 中可以看 到 较粗的线条 为工作中的压力油 较细的线条为静止 的不处于工作 状态的液压 油 各 元件 的工 作状 态如 图 6 b 所 示 图 6 C 中较粗线条为工作 中的电路 元件描述 标识 单 作 用 缶 r 二 位 四 通 换 向 阀 l 中位 机 能 M型 l V 一 位三通机控换向阀 按钮开关f 常闭 压力表 压力 表 l Mp J 一 i 2 曛 a 工 作 原 理 仿 其 b 兀 件 丁 作 状 态 仿 真 c 3 2作 电 路 仿 真 图 6 利用 F l u i d软件对采用 电液控制的平面磨床控制 回路活塞杆伸出时的仿 真 上述动作 完成后 松 开开关 s 1 三位 四通 电磁 活塞杆伸 出行程 和返 回行程所 用 时 间不相 同 则 双 换 向阀回复到 中位 按 下 开关 S 2 得 到 图 7 为 系 击 图7 a 中的调速 阀 调 节其公称 流量 的大小 如 统工作原 理过 程 3 的仿 真 在 这 个 仿真 过 程 中 图 8所 示 直 至活 塞 杆返 回行程 与 伸 出行 程所 用 需要调节调速 阀公称 流量 的大 小 从 而不 断调 节 活 时 间完 全相 同 即双作用 缸 状态 图 中两段斜 线斜 率 塞杆 返 回时的速 度 直 至往 返所 用 时问 相 同 从 而 相 同时 活塞杆伸 出 和缩 回的速 度才 相 等 从 而达 速度 相同 调节方 法 为 查看 双 作用 缸状 态 图 若 到题 目要求 元 件描 休 i r 单作用缸 I J 三位四通换向阀 f 巾位机能M型 l一位三通机控换 向阀 按钮开关 常闭 压力表 l I l I 压力表 J l U J a 工作 原理 仿真 b 元 件 工作 状态 仿真 c l 工 作 电路仿 真 图 7 利用 F l u i d软件对采用 电液控制 的平 面磨床控制 回路活塞杆缩 回时的仿真 图 8 调速阀公称 流量 的调节 3 利用 F E S T O液压实训 台进 行实 际 回路 安装 与故障调试 按图 4搭 建 实际 液压 回路 并 连接 好 电路 检 查 后 按下 S 1开关 记 录活塞 杆 伸 出行程 所 用时 间 松开 s 1 待三位 四通 电磁 换 向阀 回复 中位 按下开 关 s 2 调节调 速 阀的开 口大小 直 至活塞 杆返 回行 程所用 时间与伸 出行程所用时间完全相同 记 录所需 测量 的数据 3结论 通过 以上叙 述 可 以看 到 F E S T O实训 系统在 液压与气压传动 课程实训中的应用 使学生实现 了 接受任务一利用 F l u i d S I M 软件完成 回路设计与 仿真调试一利用实训 台进行实际 回路安装与故障调 试 这一完整 的过 程 在 这种 实 训教 学环 境 下 不 仅可以培养学生的设计和自学能力 而且可以使学生 进一步了解液压与气动在设备和生产线上的应用 通 下转第 9 l页 第 2 2期 王伟 基于液 压技 术的太 阳能热水器开 即热装 置的再研制 9 1 生 间 吊 顶 上 改进后 的装置 结 构紧凑 安装 简单 操 作 方便 既节 约了能源 又能带来可观 的经济效益 3结束 语 液压传 动技术 由于具有质量轻 快速 性好 易 自 动控制 能 自行润 滑 使 用寿命长等一 系列优 点 而 被广泛用 于各个 领域 此例 即为液压技术 在太 阳能热 水器上 的应用 水液压技术 水不 同于油 水 的油膜强度较低 使水 比油 的润 滑性差得多 并且 水能腐 蚀许多金属 导致金属 表面 剥落 生锈 减短元件使 用寿命 水 的黏度 比液 压油 的黏度低 同等条件下 水 比油的泄漏量要大 水 液 压系统还更 易产生气蚀 现象 因此 选用适合 水液压 传 动 的材 料来 制造 元 件 对水液压元 件 的结构 重 新进 行设 计 控 制好 配 合 间 隙 研究新型 的密封材料 和密封方法 设计 出适合水 液压系统 的元件 从 而减 少系统的泄漏 减轻气蚀 危 害 延长 元件使用寿命 这是水液压技术需 要解决 的 关键 问题 由于工作介 质是水 水不 同于油 故不加改进地 完全照搬 液压技 术不能取得较好 的效果 采用纯水液 压技术是 太 阳能 热水 器一 开 即热 装 置 今 后 的研 发方 向 在 国内外 纯 水液 压 技 术 已经 取 得 了一 系列 成 果 尤其是纯水液压元 件表 面的腐蚀 磨损 密封等 关键技术 因此 纯 水液 压 传 动技 术 在 太 阳能 热 水器一开 即热装 置 中必将得 到充分应用 参考文献 1 朱定见 基于液压换 向阀的太阳能热水器开即热装置的 研制 J 液压与气动 2 0 0 9 1 5 9 6 0 2 杨华勇 周华 纯水液压传动技术的若干关键问题 J 机械工程学报 2 0 0 2 Z 1 9 6 1 0 0 3 王强 姜继海 水压传动元件的发展现状及其应用前景 J 机床与液压 2 0 0 4 1 0 1 3 1 3 3 上接 第 8 2页 当轿厢与柱塞 的初位 移 0 初速度 V 0 液 压波动力频率与液 压 电梯 系统 的 固有 圆频 率相 等 时 系统发生共 振 共振 曲线如 图 6所示 可见 共振初 期振幅很 小 而且 在 较 小 的时 间 范 围 内振 幅 迅 速增 大 由于阻尼及电梯上限位装置的作用 共振时振幅 未达到无 限大 而保持为等 幅振 动 其 幅值约为 A F o 2 蟮 为了确 保 液 压 电梯 稳 定 运 行 必 须保 证 液压波动力 的频率远离 电梯 的固有频率 图 5 振 幅变化 图 图 6 共振 响应 图 5结论 1 直顶 式 液压 电梯 受迫 振 动 由无激 励 自由振 动 自由伴 随振动及稳态强迫振 动三部 分组成 无激 励 自由振 动与 自由伴随振动 的振 幅随时问衰减 稳态 强迫振 动为等幅简谐振动 2 直 顶式 液 压 电梯 振 动初 期 由于 上述 三种 振动均存在 所以其振动幅度较大 3 直顶 式液 压 电梯 实 际运行 过程 中主要 振动 形式 为稳态强迫振动 为 了能够控制其振动 幅度 必 须控制液压波动力的幅值 而且需要保证液压波动力 的频率远 离电梯的 固有频率 从而保证避免共振 参考 文献 1 杨华勇 液压电梯的发展概况 J 中国机械工程 1 9 9 4 5 2 6 5 6 7 2 杨华勇 电液比例技术在液压电梯中的应用 J 液压 与气