结合FluidSIM软件与THPYC-1A型实训装置在液压与气压传动课程的教学

1、结合FluidSIM 软件与THPYC 1A型实训装置在液压与气压传动课程的教学液压与气压传动是机械类各专业的一门专业基础课，由液压和气 压传动两大技术组成，包括液压、气压元件及液压、气压回路系统等。液 压与气压传动元件结构复杂，传动系统过程较为抽象，对于刚刚接受专业 课的学生来讲是有一定难度。1软件及实训台介绍1.1 FluidSIM软件介绍随着计算机软件技术的快速发展，出现了越来越多的液压与气压传动 仿真软件，例如： AMESim、festo、automation studio、FluidSIM 等，其 中比较适合高职教学用的要属 FluidSIM oFluidSIM由德国Festo公司和

2、Paderborn大学联合开发，是专门用于 液压、气压传动及电液压、电气动的教学培训软件，具有简便快捷的绘 图、系统仿真、设定系统工作参数和回路纠错等功能，可实现机电一体化 综合演示仿真。(1)专业的绘图功能：一般通用的计算机辅助绘图软件(如AutoCAD )并不具备仿真功能，在绘制专业图形时往往效率不高，而FluidSIM软件的CAI功能是和回路的仿真功能紧密联系在一起。FluidSIM的图库中有100多种标准液压、电气启动元件。在绘图室可把图库中的元件直接拖到制图区生成该元件的原理图，各种元件接口间回路的链接，只 需在两个连接点之间按住鼠标左键移动，即可生成所需的回路。（2）系统的仿真功能

3、：FluidSIM软件可以对绘制好的回路进行仿真 运行，通过强大的仿真功能可以实现显示和控制回路的动作，可以及时发 现设计中存在的错误或不合理环节，有利于设计出结构简单、工作可靠、 效率更高的回路。并且在仿真中还可以观察到各元件的物理量值，如液压 缸的运动速度、输出力、节流阀的开度等，这样能够预先了解回路的动态 特性，从而正确的估计回路实际运行时的工作状态。（3）综合演示功能：FluidSIM软件包含了丰富的教学资料，提供了 各种液压电气元件的符号、实物图片、工作原理剖视图和详细的功能描 述。一些典型元器件的剖视图可以进行动画播放，逼真地模拟这些原件工 作过程及原理。该软件还具有多个教学影片，

4、讲授了典型液压电气回路和 液压电气元件的使用方法及应用场合，有利与学生对液压电气技术的理解 和掌握。（4）仿真功能与 CAD功能紧密相连：FluidSIM软件符合DIN电气一 液压（气压）回路图绘制标准，CAD功能是专门针对流体而特殊设计的。如在绘图设计过程中，FluidSIM软件将检查各元件之间连接是否可 行。具体表现在对基于元件物理模型的回路图进行实际仿真，同时有状态 图显示，可使回路图绘制和相应液压（气压）系统仿真相一致，从而能够 在设计完回路后，验证设计的正确性，并演示回路动作过程。（5）功能详细可系统学习：FluidSIM软件可用来自学、教学液压（气压）技术知识。此软件配有液压（气压

5、）元件文本说明、各种练习和 教学影片讲授了重要回路和液压（气压）元件的使用方法、通过图形及动画描述其工作原理。(6)可设计电气控制回路控制液压回路：电气 -液压(气压)回路同 时设计与仿真，提高学生对电气动、电液压的认识和实际应用能力。1.2 THPYC-1A型实训装置“THPYCA型液压传动实训装置”是根据中华人民共和国教育行业 标准-电工电子类实训基地仪器设备配备标准，教育部 振兴21世纪职业 教育课程改革和教材建设规划”要求，按照职业教育的教学和实训要求研 发的产品。此实训装置采用工业现场的液压元件以及继电器控制单元、 PLC编程技术计算机组态技术于一体，是典型的机电气一体化的综合实训

6、设备，实现学生自行组合液压回路及控制系统。“THPYCA型液压传动实训装置特征：(1)独立模块、便于装拆、回路清晰，液压阀底板，采用45#钢加工而成，表面镀铭处理，阀板背部采用弹簧卡扣设计，直接固定于铝材槽 内，阀板正面的进出油口安装有防漏油快速接头，并由阀板的正面四周引 出，以方便于实训连接时插拔。各个液压元件成独立模块，均装有带弹性插脚的底板，实训时可在通 用铝型材板上组装成各种液压系统回路，布局灵活，回路清晰、明了。(2)运行时噪声、振动小。为了解决液压传动机构噪声大、振动大 的缺点，装置将电机和泵轴承式连接(一体化)，再和油箱固定在一起，在振源处加防振圈，油箱和控制屏单独放置，使振源和

7、其它机构不形成共 振，大大降低了装置的噪声和振动。(3)回路可用电气和 PLC控制。液压回路可采用独立的继电器控制单元进行电气控制，也可采用 PLC控制，通过比较，突出 PLC控制的优越性，加深对PLC的了解及掌握。2 FluidSIM-H与实训台的实例应用设计和仿真液压回路(1)采用FluidSIM-H软件设计液压回路。学生根据教师布置的题目 设计 单个双作用液压缸自动实现往返运动”，要求设计液压原理图且由电气回路控制实现。以下是 FluidSIM-H软件来实现双作用液压缸往返运动 的仿真。如图1所示。此图设计的回路能够实现双作用液压缸自动往返运动，在这个界面 里，左边是元件库，设计界面在右

8、边，设计内容包括液压系统及电气控制 回路，回路中所用到的元件都是从左边的元件库中拖拉而来，设计界面的 每个元件右击都可以改变它的相关参数。(2)缸往返运动自动循环仿真运动分析。图1的右边设计界面为双作用液压缸往返运动系统图及电气控制回路，其中元件1为液压源，元件2为三位四通电磁换向阀，元件 3为双作用液压缸，元件 4为标尺，当按 下开关1S,电磁铁1Y得电，缸3活塞向右运动，运动到终了时，压下标 尺的S2则电磁铁2Y得电，缸3活塞向左运动，完成一次往返运动；当 运动到终了时，压下标尺的 S1则电磁铁1Y再次得电，缸向右运动实现循 环运动，直到按下开关 2S,活塞停止运动。THPYC-1A型实训

9、装置运用THPYC-1A是液压传动实训装置，主要实现液压回路的搭建实际运行。图2所搭建的回路能够实现双缸往返运动与FluidSIM-H软件设计的回路相对应。（1）选用液压元件。学生根据在 FluidSIM-H软件设计的回路选用液 压元件，如：一个三位四通电磁换向阀、一个液压缸、两个行程开关（与 软件设计中标尺的S1、S2开关相对应）、电路短线若各条、一个继电器模 块（实现电路控制）。（2）组装元件及接通电路。学生将选用的液压元件一一装在实训装 置的操作面板上，并用油管接通每个元件的油路口，且用电路线将需要控 制的运动的元件与操作面板上方的继电器模块相通，如图 2所示。（3）运行。检查完毕后，按下继电器模块的上S5开关（与设计中电路图的1S对应），电磁换向阀的左位工作，活塞向右运动，碰到最右边的 行程开关（与设计回路中标尺的 S2对应），电磁换向阀的右位工作，活塞 向左运动运动到终了时完成一次循环；压下最左边的行程开关（与设计回 路中标尺的S1对应），电磁换向阀的左位工作，活塞向右运动当再压下右 边行程开关活塞向左运动按照此功能一直循环，直到按下继电器模块上的 S6开关（与