基于FluidSIM的液压传动与气动技术课程仿真教学研究
孙百征
(乌鲁木齐技师学院，新疆 乌鲁木齐)
摘 要： 本文以乌鲁木齐技师学院液压传动与气动技术课程为例，结合典型实例介绍了FluidSIM软件在教学中的应用，阐述了授课教师如何运用FluidSIM软件解决液压传动与气动技术授课过程中存在的突出问题，为液压传动与气动技术课程教学提供了借鉴。
关键词： 液压传动；气压传动；仿真；教学
液压传动与气动技术课程是中职院校机电类专业重要的专业基础课，同时，液压传动与气压传动作为一种重要的传动形式，在企业生产现场发挥着不可替代的作用。实际教学过程中面临以下问题：首先液压、气压元件内部结构复杂，传动系统工作过程抽象，不易被理解和掌握；其次液动传动与气动技术是一门综合性较强的控制技术，涉及到机械电气控制，而教材上只给出了液动、气动回路控制原理图，造成部分知识点脱节；再次是中职生普遍基础薄弱，接受能力偏低。以上问题的存在决定了单纯的运用讲授、练习等传统教学方法难以取得理想的教学效果。本文通过应用FluidSIM软件，结合具体实例，仿真液动、气动系统工作过程，取得了较好的教学效果。
一 FIuidSIM在液压传动与气动技术课程教学中的应用
（一） 气动门气压传动控制回路仿真
该案例重点加深学生对双气控阀记忆特性的理解，掌握双气控阀记忆特性的实际应用。
荥经黑砂的前世是陶器，经历了陶、砂陶、黑砂三个阶段，与青铜器有着千丝万缕的关系。经过几千年的沉淀，荥经黑砂在制作工艺上与陶器已经大相径庭，自成一派。但也存在量产能力低，古老技艺传承难等发展瓶颈。笔者认为荥经黑砂要以文化传播为核心，借助互联网、博览会，让黑砂文化走向世界。
如图1所示为气动门的气压传动控制回路。该气压传动控制回路中，执行元件只有一个双作用气缸，是典型的单缸控制回路，其核心控制元件是方向控制阀[1]。控制回路中，方向控制阀1.0控制压缩空气进入和流出双作用气缸的方向，从而实现气缸A的伸出和缩回。气动门控制回路工作原理如下。
营养支持治疗主要包括肠内营养、肠外营养,根据患者的身体情况可选择适合患者的治疗方式。根据临床相关数据显示,传统的营养治疗只是单纯的将氨基酸、脂肪乳以及葡萄糖输入患者体内,认为这样既可达到营养支持的目的。但由于患者的性别、年龄、体质等外部因素均有所差异,所以营养支持治疗应当根据患者的实际情况而有所差别[4]。个体化营养支持治疗,在传统营养治疗的基础上,根据患者的实际情况,适当加入微量元素、电解质、维生素等营养物质,真正做到“对症下药”。
开门：按下开门按钮1.2，双气控5/2阀左侧气控口得到信号，双气控5/2阀左位接通，压缩空气经双气控5/2阀左位进入气缸左腔，活塞杆伸出，开始打开门，松开启动按钮时，由于双气控阀的记忆特性，活塞杆持续动作，门仍然继续被打开[2]。
气动门气压传动控制为典型的气缸间接控制法。气缸间接控制法用一个较小的操作力可以得到较大的开启力，一般用于高速或大口径的控制气缸，也便于实现远程控制。
图1 气动门气压传动控制回路
A-双作用气缸 1.0-方向控制阀 1.2-开门按钮 1.1关门按钮
关门：按下关门按钮1.1，双气控5/2阀右侧气控口得到信号，双气控5/2阀右位接通，压缩空气经双气控5/2阀右位进入气缸右腔，气缸活塞杆回缩，门关闭[3]。
如图2所示，升降平台与液压缸1相连，液压缸的升降动作由换向阀2控制，电气行程开关S1和S1设置在升降终点，当液压缸上升至最高行程，行程开关S2获得信号，常开触点S2闭合，电磁线圈3YA得电，换向阀3由下位换位至上位，使节流阀接入回路，对液压油的流量进行调节，降低液压缸的运动速度，起到缓冲作用[5]。
（二） 液压升降平台控制回路仿真
该案例重点加深学生对行程阀作用的理解，掌握行程阀的实际应用。与此同时，FluidSIM软件平台提供电气控制原理，弥补了教材中只介绍液压控制回路的不足[4]。
观察患者的面色、神志清醒程度，检测其呼吸频率、脉象，感知其肢体末端温度及肢节温度。评分标准为：①呼吸：每分钟12～20次计0分，每分钟9～11次或21～25次计1分，每分钟少于8次或多于25次计2分，患者呼吸呈抽泣、点头或张口样计3分。②神志：清醒计0分，对言语有反应计1分，对疼痛有反应计2分，对任何刺激均无反应计3分；③望诊：晦黯少华计1分，青紫少华计2分，晦黯青紫少华且伴有汗出如珠计3分。④脉诊：数、迟脉计1分，急促、疏数脉计2分，无根神或无胃气计3分。⑤肢温：正常计0分，肢末厥冷计2分[2]。
图2 液压升降平台传动原理图
1-升降液压缸 2-二位四通换向阀 3-二位二通换向阀4-可调节流阀 5-普通单向阀 6-液压源
图3 切割机气压传动控制回路
0.1-气源 0.2-二联件 1.0-双作用气缸 1.1-方向控制阀 S1、S2-行程阀1.2-启动按钮 1.3-停止按钮 1.4-或阀 1.5-单气控3/2阀 1.6-节流阀
（三） 切割机气压传动控制回路仿真
该案例综合性较强，重点加深学生对自锁控制的理解，掌握单缸自动往复控制回路的实际应用，同时也是对双气控阀的记忆特性，行程阀的特点的综合应用。
点动启动按钮1.2，或阀1.4左位输入口获得控制信号，控制信号经过阀1.3到达单气控3/2阀 ，单气控3/2阀导通，同时发送控制信号至或阀1.4右位，使回路保持连通状态，形成自锁回路[6]。
二 教学效果及心得体会
将FluidSIM软件应用于液压液压传动与气动技术教学，可以直观的展示液动、气动元件的内部结构及传动系统的工作过程，易于同学们理解和掌握，同时还可以引导学生自主设计简单的液压、气动控制回路，激发学生学习兴趣，提高学习积极性及主动性，弥补了传统授课方式的不足；新教学方法的应用取得良好效果的同时，也对授课教师提出了更高的要求。需要授课教师要善于发现问题，并通过不断学习新知识新技能加以解决，从而提高专业技能，提升教学水平。
参考文献
[1] 钱振华.基于FluidSIM的液压与气动课程仿真教学研究[J].液压气动与密封,2009,29(04):25-27.
[2] 卢志芳,於红梅.基于FluidSIM软件的液压传动系统仿真实训教学探索[J].职业教育研究,2013(02):168-170.
[3] 张群生.液压传动与气动[M].北京：机械工业出版社，2008.
[4] 刘军,唐曙光.FESTO培训系统在机电液综合课程设计中的应用[J].现代制造工程,2006(07):132-133+44.
[5] 薛彦登.液压与气压传动[M].山东：山东大学出版社, 2005.
[6] 李湘伟.FluidSIM在液压与气压传动课程多媒体教学中的应用[J].装备制造技术,2007(03):108-110.
本文引用格式： 孙百征.基于FluidSIM的液压传动与气动技术课程仿真教学研究[J].教育现代化,2019,6(78):92-93.
DOI： 10.16541/j.cnki.2095-8420.2019.78.041
作者简介： 孙百征，男，汉族，籍贯：山东省临沂市费县，研究生学历，职称：机械工程师，研究方向：机械工程，现为乌鲁木齐技师学院教师。
标签：液压传动论文; 气压传动论文; 仿真论文; 教学论文; 乌鲁木齐技师学院论文;