QCS-B实验台在《液压与气压传动》实验教学中的应用

2019-07-22 版权声明 举报文章

QCS-B实验台在《液压与气压传动》实验教学中的应用

摘要:本文介绍了QCS-B气压实验台在《液压与气压传动》实验教学中的应用,并通过实例说明气压实验台的先进和方便之处,最后总结了该实验台良好的教学效果。

关键词:QCS-B气压实验台;气动基本回路;综合型实验

中图分类号:G642.423 文献标识码:A

一、前言

《液压与气压传动》是一门实践性很强的课程,是我校机电一体化专业主要的专业基础课。我校机电一体化专业属于专科,主要是为生产第一线培养应用型人才,这就要求毕业生具有较强的技术应用能力。前几年我校在该课程的教学中,没有相应的实验设备,学生只是在课堂上学习书本上的知识,学习起来普遍感到知识抽象、不易掌握,很难达到为生产第一线培养应用型人才的要求。为了提高我校的教学水平,适应社会对应用型人才的要求,近几年学校对实验和实训环节给予了高度的重视和支持,加强了实验设施的建设,其中包括新建的《液压与气压传动》实验室,购进了QCS-B双面气压传动综合实验台与部分液压元件,极大地提高了实践环节的教学条件。

QCS-B双面气压传动综合实验台是根据《液压气动传动》、《气动控制技术》等通用教材配套设计而成。集可编程控制和各种真实的气动元件、各执行模块为一体,除可进行常规的气动基本控制回路实验外,还可以进行模拟气动控制技术应用实验、气动技术课程设计;采用PLC控制方式,可从学习简单的PLC指导编程、梯形图编程,深入到PLC控制的应用;能完美结合气动技术和电气PLC控制技术,特别适用机电一体化等专业实训考核。

该实验台配备了多种气动元件,灵活的快换接头和软管,各元件的安装和固定都非常容易,各种元件可以根据需要任意组合,搭成所需的实验回路。另外,实验台配备的气动仿真软件,可以方便地绘制出符合工业标准的气动回路图,制图的同时,还可以检查回路图的正确性。由于该软件中元件参数的调节范围与实际设备完全一致,所以可对设计的回路进行准确的系统模拟。学生可以充分发挥自己的想象力,利用该软件设计所需的气动回路,然后通过实验台,现场安装、调试、检测所设计的回路,验证回路的正确性。

二、QCS-B气压实验台应用举例

下面通过两个实例说明QCS-B气压实验台在气压传动实验教学中的应用。

1 速度控制回路组成

实验内容与要求:通过选用恰当的气动元件(气缸、控制阀等),构成速度控制回路搭建,实现执行元件的速度控制与切换,组成驱动信号自如的换切连接。要求学生独立完成速度控制回路的设计,正确选择相应元件,正确构建回路联接,正确连接驱动信号,完成调试并正确运作。本实验为设计实验项目,要求学生发挥主观能动性,多思考,通过实际操作完成实验项目。

具体实验步骤如下:

①仔细阅读实验指导书,根据实验要求,运用所学理论知识设计、绘制气动回路图;

②根据设计的气动原理图,选择所需实验元件,并熟悉所选元件的工作原理及使用方法。

③安装并调试实际的实验回路;

④分析实验结果,完成实验报告。

图1为采用快速排气阀的出口节流调速回路图。将二位三通手动换向阀切换到通气位置,当电磁阀左位通电时,压缩空气经气动三联件到手动换向阀、电磁换向阀,再经过快速排气阀进入气缸的左腔,推动活塞右行。调节出口处单向节流阀的阀口大小,就可以控制活塞运动速度。当电磁阀右位通电时,压缩空气进入气缸的右腔,推动活塞左行,左腔的气体就通过快速排气阀排到大气中。

该实验所需要的元件大致有:双作用气缸、二位五通单电磁换向阀、手动换向阀、气动三联件、快速排气阀、单向节流阀、连接软管、接头等。

通过本实验,可以使学生加深理解在气压传动系统中各种节流调速回路的作用与常用控制元件的性能,提高分析、设计气压控制系统的能力与实际动手能力。

2 顺序动作程序控制回路组成

实验内容与要求:通过选用恰当的气动元件(气缸、控制阀等),构成顺序动作程序控制回路,实现多执行元件的单、多往复顺序动作,组成控制信号自动换切。

首先要提出顺序动作的框架简图要求,要学生在实验报告上绘制完成顺序动作程序控制回路图;由附录选择恰当的气动元件(气缸、方向阀、气动三联件、行程阀、接近开关等),根据回路图在实验台上构成顺序动作程序控制回路搭建,连接程序控制单元等,组成能正确运转的顺序动作程序控制回路;操作并调试回路。

图2为双缸顺序动作回路图。当电磁阀左位通电时,压缩空气进入左缸的左腔推动活塞右行。此时右缸因没有压缩空气进入左腔而不能动作;当左缸活塞杆靠近磁性开关时,电磁阀右位通电,左位断电,压缩空气经右边气控换向阀左位进入右缸的左腔推动活塞右行,同时左缸回位;当右缸活塞杆靠近磁性开关时,电磁阀又回到左位,此时右缸回位,从而实现双缸的下一个顺序。

该实验所需要的元件大致有:双作用气缸、二位五通双电磁换向阀、单气控换向阀、手动换向阀、接近开关、气动三联件、连接软管、接头等。还可用行程阀、气控换向阀替代接近开关与电磁换向阀实现单、多往复顺序动作回路。

通过本实验,可以加深理解气动系统中各种顺序动作回路的实现方法,灵活掌握用行程阀、气控阀、电磁阀、行程开关等组成各种顺序动作回路,同时掌握如何与PLC继电输出单元,延时单元等配合来调整系统的方法。

三、效果与体会

在过去的实验教学中,学生只是被动地根据实验指导书的内容,进行常规的验证性实验。而现在学生利用QCS-B气压实验台,可以自主地完成从设计、绘图、选件、组装、调试的全部过程,大大提高了学生的主观能动性。目前,我们根据实验大纲的要求,设计了典型实验和综合型实验,综合实验仅给出实验要求,让学生自己根据所给出的实验要求设计一个回路,并要求这些回路可以完成给定的功能。还要求学生针对实验过程,在实验报告中阐述自己的设计思想、回路组成、搭建及调试步骤和过程,写出实验收获、心得和体会。

通过气动元件的选择与复杂的连线,学生对各种元器件有了深刻的认识,提高了动手能力,培养了学生的独立思考能力,使学生感受到原本枯燥的气压工作原理图变成了生动的实物,原本复杂的零件结构图变成简单易懂的元件。学生对气压传动有了实质的了解,对传动元件及各个部位的运动和功能有了感性认识。

在学生独立完成实验的过程中,他们能够提出自己的设计方案,并且马上就可以利用实验台检验其设计的合理性。在安装回路过程中,有些学生由于一时疏忽接错了管路,在同学的帮助下,对所接回路进行仔细的检查后发现了问题所在,让学生感受到了集体力量的强大,为今后更好地适应工作岗位奠定了良好的基础。另外,在几个同学的不同设计方案中,经过研究,他们可以从中选取最优方案,从而培养了他们的创造性和互相协作的团队精神。

目前,QCS-B实验台主要用于《液压气动传动》课程常规气动基本控制回路实验,以后PLC控制技术等课程也可以在该实验台进行相应的实训。气动技术和电气PLC控制技术的结合,为机电一体化等专业提供了非常完美的实训和考核条件。

QCS-B气动综合实验台引进了先进的设计理念,拓宽了学生的知识面,收到了良好的教学效果。利用现代化的实验设备,学生真正实现了从要我做实验到我要做实验的转变。

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