FESTO实验装置在液压与气动教学中应用.docVIP

FESTO实验装置在《液压与气动》教学中的应用 【摘要】本文通过我校对世行贷款的配套资金购置的德国FESTO公司液压气动实验装置的使用情况分析，结合使用软件和实物相结合的方法进行液压回路设计以及对MPS（Modular Production System）系统分拣单元的分析，介绍使用相关实验装置实验所能取得的最好效果，同时提出对进一步使用该实验装置的一些初步设想。 【关键词】FESTO实验装置；MPS模块化生产加工系统教学设备、Fluid-SIM仿真教学软件、减压阀、分拣单元 一．引言 我校利用世行贷款的配套资金购置了德国FESTO（费斯托）公司的液压与气动实验设备和MPS模块化生产系统。FESTO实验设备特点是使用独立的液压或气压元件，通过快接插头很容易连接，组成不同的液压或气压回路。插拔方便，且不易漏油或漏气，选择PLC或继电器等电气设备和传感器，配合液压或气压回路组成电液或电气控制系统。FESTO的机电一体化教学装置—MPS模块化生产系统，是一套模拟实际工业生产过程具有大量复杂控制的教学培训装置，它具有模块化、综合性和易扩充等特点。MPS系统解决了学生不能在实际生产线上操作训练的问题，为教师和学生提供了一套符合实际情况的模拟教学环境。应用MPS 系统，教师可以根据学生的实际情况从设计、装配、编程、试运行、操作、维护和故障排除等多方面进行培训。应用MPS系统，学生们可以将所学到的专业知识进行充分的综合应用，技能得到充分的训练。通过实训，学生们的自我学习，独立思考，组织协调等综合能力及团队合作精神也会得到全面的提高。 二．实验应用 利用本校购置的实验装置进行实验教学已经取得很好的效果。利用液压和气动装置可以进行课程的基础实验，而利用MPS可以完成几门课程的综合训练。合理使用实验装置，安排好实验步骤，找好实验的切入点，可以进一步提高实验效果。下面略举二例，介绍我校在运用FESTO实验装置和实验安排情况在教学中的应用。 2．1．减压阀的实验 减压阀是利用节流原理，当油液流过缝隙时产生压降，使出口压力低于进口压力的压力控制阀。在生产线上常用减压阀夹紧需加工的工件，可根据工件的材质和外形的不同改变夹紧压力。减压阀的结构、原理和应用是教学重点也是难点。如果不利用相关的媒体手段，仅仅利用粉笔和图片，很难让学生理解。现在我们在教学过程中利用FESTO的Fluid-SIM液压（气动）仿真设计软件，不仅可以对减压阀的结构进行演示，还可设计减压回路，并进行参数调整及仿真动作。学生不仅理解了减压阀的工作原理，而且有了亲临实际的感觉。 Fluid-SIM液压（气动）仿真设计软件界面 2．1．1．实验方法 为了与工程的结合更紧密，同时提高实验效率和效果。在实验前给学生一个实际的问题，要求学生参考书上的减压基本回路，根据实际要求利用软件设计回路。软件上仿真实现后，再搭接实际回路。例题：在一条生产线上，有用钻机对工件打孔的过程，打孔时要求用液压缸夹紧工件。因为工件为空心体，所以夹紧力要低于正常工作压力。系统中其它液压缸做快速运动，使系统压力瞬间变低。若工件是正在被加工，则要求夹紧缸能瞬间保压。夹紧缸关闭速度应可调。根据以上要求，设计回路如图一。提示学生设计时减压使用减压阀、保压使用单向阀、调速使用单向调速阀。 图一 学生在教师的指导下，在计算机上反复修改实验方案，直至仿真运行成功。然后再运用液压实验装置实际搭接设计回路，有前面仿真系统练习基础，一般实际搭接较为顺利。 2．1．2．实验效果 类似以上的实验，因为密切结合生产实践，为学生后续的生产实习及工作、就业奠定了良好的基础。通过实验也可以发现问题，并想办法进行解决。如实验中使用手动换向阀比较简单、方便，主要突出减压阀的应用。但要向学生强调使用单电控电磁换向阀时，必须设计成失电夹紧。在实验中发现这样一个问题，在夹紧缸夹紧时，当把系统压力调低，过一会压力表压力会降低，甚至能降为零。这样就和实验要求的保压相矛盾。而在仿真软件上运行没有这种现象。学生不解，教师一时也没有想出合理的答案。于是首先检查在软件上运行情况，没有发现问题，而在实际搭接回路中确实仍存在问题。即使询问FESTO的技术人员也没有得到合理的解释。通过认真分析和查阅相关资料，终于找到答案，原来回路中的单向阀在系统压力降低起瞬时保压，但若时间久了，液压缸活塞两腔压差较大，通过间隙发生泄漏，致使夹紧缸压力下降。软件中只考虑保压，未考虑时间。这样一来教师和学生都搞清了这个道理，同时在今后工作中也会注意这个问题。 2．2．MPS教学系统的应用(图为我校MPS教学系统) 2．2．1．专业知识的综合运用 学生学习了《传感器技术》、《液压与气动》、《PLC编程与应用》、《机械基础》、《电气控制》等课程后，这些课程的内容怎么能有机的结合，综合运用呢？我