QCS014拆装式液压系统实验台在教学中的应用

2019-06-28 版权声明 举报文章

摘要:综述了QCS014拆装式液压系统教学实验台,经过改造后在液压课程教学方面的应用,并通过两个实例说明该实验台的实用性和方便之处,最后总结了该实验台良好的教学效果。

关键词:液压实验台 回路设计 液压控制 PLC控制

“实践是检验真理的唯一标准”。这句名言在《液压与气动》课程的理论与实践相结合中体现更为突出。《液压与气动》课程是高职院校机械类专业和机电一体化专业学生必须掌握的技术基础课目,具有很强的实践性。有效地利用实验设备,增强学生理解能力,大大提高教学效果。

我校有“液压系统压力形成原理”实验台、“液压元件性能测试”实验台,这些只是做基础部分实验用,而未改装的QCS014拆装式液压系统教学实验台,有一定的局限性。学生对液压回路及其元件实际应用方面的知识只能通过老师在课堂上传授或多媒体课件学习,学习起来还是比较抽象也不容易掌握,使部分学生对该课程的内容缺乏感性认识,达不到理想的效果,也降低了学习的兴趣。

为了适应高职高专教育的现代化水平,陕西国防工业职业技术学院,机电学院对QCS014拆装式液压系统教学实验台进行了改造,改造后的实验台除了可以进行常规的液压基本控制回路实验实训外,还可以进行液压回路课程设计、毕业设计、以及利用可编程控制器(PLC)进行液压系统控制及中级工的培训等。是全液压控制、继电器控制液压部分动作和用PLC控制液压部分动作完美结合的典型实验设备。

该实验台采用的是中压系列液压元件和快速接头。通过该实验台,学生不但可以根据需要快速搭建成各种手动控制、半自动控制及全自动控制的液压回路或液压系统。而且还可以独立地进行实验实训科目设计、实训操作、安装、调试、故障排除、编制控制程序等。这样使学生得到理想的综合训练,较好地满足了当前职业教育和素质教育的要求,学生得到最大的收获。

1 QCS014拆装式液压系统教学实验台应用实例

下面通过两个实例说明QCS014拆装式液压系统教学实验台在液压传动实验、实训教学环节中的应用。

1.1 液压回路的设计、安装与调试 在实验实训教学中,一般由教师给学生提出实验和实训科目的内容、要求,提供实验实训设备、液压元件、电气元件、电脑与软件等。学生可根据所学的相关的理论知识,自己拟定实验实训方案,实验实训步骤,独立操作,安装调试或测试,及时解决操作过程中出现的问题。

安装液压元件:定量叶片泵1台,单杆液压缸2台, Y型溢流阀1台,调速阀2台,三位四通电磁换向阀2台,油箱1台,油管及管接头多个。

要求:用这些液压元件组成一个可以实现“A缸进B缸进A缸退B缸退停止”顺序动作的液压传动系统。

实验实训步骤如下:①画出液压系统的工作原理图,如图1。②分析运动过程,并作出电磁铁动作顺序表,如表1。

a.A缸前进时,1YA通电,油液经换向阀4的左端、调速阀6进入A缸左腔,活塞向右移动;回油经换向阀4直接回油箱,此时活塞运动速度由调速阀6调节,完成A缸的进给动作。b.B缸前进时,1YA继续保持通电,3YA通电,油液经换向阀5的左端、调速阀7进入B缸左腔,活塞向右移动;回油经换向阀5直接回油箱,此时活塞运动速度由调速阀7调节,完成B缸的进给动作。c.A缸退回时,1YA断电,2YA通电,3YA继续保持通电,油液经换向阀4的右端进入A缸右腔,活塞向左移动;回油经调速阀6中的单向阀,经换向阀4流回油箱,完成A缸的退回动作。d.B缸退回时,1YA、3YA断电,4YA通电,2YA继续保持通电,油液经换向阀5的右端进入B缸右腔,活塞向左移动;回油经调速阀7中的单向阀,经换向阀5流回油箱,完成B缸的退回动作。e.B缸退回到位停止,此时1YA、2YA、3YA、4YA均断电。③根据工作原理图,选择液压元件,在液压实验台上连接好回路。④开机调试,调节调速阀的手柄,观察液压缸的速度变化,做好记录。⑤实验实训完毕,拆卸回路,将元件清理并归位。

通过本实验实训项目,使学生进一步了解液压元件的结构、工作原理及性能特点以及所起的作用和如何正确合理选用,还能提高学生对液压回路的设计、组装、调试等技能和实际动手能力。

1.2 用PLC控制液压系统并设计、安装、调试 在此类实验实训中,教师给出控制内容及要求,提供安装设备,由学生根据所学的液压及PLC理论知识,自己拟定方案,步骤,设计液压回路,在欧姆龙软件中设计梯形图,独立操作,发现问题学生自己研究解决。

现有设备:电脑1台,装有可编程控制器的QCS014设备1台,定量叶片油泵1台,单杆液压缸1台,溢流阀1台,节流阀1台,三位四通电磁换向阀1台,两位两通电磁换向阀1台,油箱1台,油管及管接头多个,接近开关5个,数根导线。

要求:用这些元件组成一个用PLC控制实现“快进工进快进工进快退原位停止”液压传动系统。

具体实验实训步骤如下:①画出该系统的工作原理图,如图2。②分析运动过程,并作出电磁铁动作顺序表,如表2。

a.快进时:由启动按钮SB2给电,1YA、3YA通电,油液经换向阀4的左端进入液压缸5的左腔,活塞右移;回油经换向阀4、7流回油箱,实现第一次快进。b.工进时:当活塞杆运动到接近开关SQ2时,使3YA断电,1YA继续保持通电,油液经换向阀4的左端进入液压缸5的左腔,活塞继续右移;回油经换向阀4、节流阀6流回油箱,实现第一次工进,工进速度由节流阀6调节。c.快进时:当活塞杆运动到接近开关SQ3时,1YA继续保持通电、3YA通电,油液经换向阀4的左端进入液压缸5的左腔,活塞继续右移;回油经换向阀4、7流回油箱,实现第二次快进。d.工进时:当活塞杆运动到接近开关SQ4时,使3YA断电,1YA继续保持通电,油液经换向阀4的左端进入液压缸5的左腔,活塞继续右移;回油经换向阀4、节流阀6流回油箱,实现第二次工进,工进速度和第一次相同。e.快退时:当活塞杆运动到接近开关SQ5时,1YA断电、2YA、3YA通电,油液经换向阀4的右端进入液压缸5的右腔,活塞左移;回油经换向阀4、7流回油箱,实现快退。f.原位停止:当活塞杆运动到接近开关SQ1时,1YA、2YA、3YA均断电,活塞运动停止。③绘制出PLC梯形图并附输入、输出地址(I/O)分配列表,如图3及表3。④根据液压系统工作原理图,选择液压元件,在液压实验台上连接好回路。⑤根据液压系统工作原理图、梯形图及输入、输出地址(I/O)分配列表,选择接近开关和导线,在液压实验台上连接好电路。⑥开机调试,调节节流阀的手柄,观察液压缸的工进速度,做好记录。⑦实验实习完毕,拆卸回路,拆卸电路,将元件清理并归位。

通过本实验及实训科目使学生进一步了解液压元件的结构、工作原理及性能特点以及所起的作用和如何正确合理选用;了解欧姆龙软件环境,掌握梯形图的制作及输入、输出地址(I/O)分配;了解接近开关的工作原理及应用并掌握电路中的线路连接方式。通过学生对液压回路的设计、组装、调试及欧姆龙软件的应用等技能提高实际动手能力。

2 总结及QCS014拆装式液压系统教学实验台的发展前景

液压教学不只是单纯教授学生理论知识,更多应该加强训练、提高学生自学能力、设计创新能力、以及实事求是的科学态度,充分锻炼学生实际动手能力。通过实验实训,不仅可以加强对液压理论知识方面的理解,而且也能掌握先进的控制技术,培养学生在机液电一体化综合控制等方面的综合能力。QCS014拆装式液压系统教学实验台综合性能比较强,在实践教学中有着良好的应用前景。

2.1 总结 本论文主要完成了以下方面的工作:①阐述了QCS014拆装式液压系统教学实验台在实践教学中的重要作用。②用举例说明法阐述了在该试验台上完成液压回路的设计、电磁铁动作顺序表、安装、调试的全过程。③用举例法阐述了根据液压系统和电气系统的控制要求,设计液压回路;用可编程控制器建立输入、输出地址分配表并设计绘制梯形图;安装元件、连接导线、调试观察结果。④总结了学生在实践学习中收获,体现了实实在在良好的教学效果,使学生对《液压与气动》课程从朦胧到清晰的全过程。

2.2 QCS014拆装式液压系统教学实验台应用前景 以上是液压基本元件以及PLC控制在该实验台上的应用,也基本满足了液压教学的要求,然而,该实验台的功能完善性方面还有待进一步的发展,还有很多的研究工作需要进一步的探索。①模拟量元件的应用。在该实验台上可以增加一些带有模拟量的元件,应用这些比例阀设计回路并且与PLC结合,紧贴技术发展要求。②插装阀和叠加法的应用。该实验台有着很大的发展空间,选用插装阀和叠加阀,是该实验台控制方式更多样化,科学化、先进化。③液压系统故障设置的开发。能在该实验台上开发“液压系统故障设置”功能,可以模拟实际工程中出现的常见液压故障,以便液压专业的学生在学习《液压系统故障分析与排除》课程中学习更方便,更实际,更便于学生在将来的工作中学以致用,对液压系统中的出现故障,进行排除。

总之,该实验台经过第一次改装后,增加了PLC控制,使QCS014拆装式液压系统教学实验台的发展取得了一定的进展,但随着科技的不断进步,该实验台也将不断的融入新的元素,使该实验台的功能逐步完善化,更好的为液压实践教学服务,培养优秀的液压技术人才。

参考文献:

[1]吴海荣.基于QCS014A实验台的液压马达选型设计[J].机床与液压,2012(14).

[2]李冬春.QCS014A实验台液压系统CAD研究[D].燕山大学,2004.

[3]廖映华,张良栋,符纯华,刘高君.QCS014液压实验台利旧改造[J].液压与气动,2010(08).

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