Fluid SIM 仿真軟件在液壓傳動教學中的應用--以小型液壓鉆床液壓控制系統的教學為例
2019-8-21 來源： 運城職業技術學院 作者：王錦翠
摘要：液壓傳動課程作為高職教育的一門必修課，通常采用傳統的教學模式進行。但如果能在教學中合理使用 Flu－id SIM 仿真軟件則會大大提高教學效率。基于此，文章從利用 Fluid SIM 仿真軟件繪制液壓傳動系統圖和電氣回路圖；利用 Fluid SIM 仿真軟件的直觀性，系統性、條理性分析液壓傳動系統兩個方面分析了 Fluid SIM 仿真軟件在液壓傳動教學中的具體應用，并對教學效果做了進一步探究。
關鍵詞：Fluid SIM 仿真軟件；液壓傳動教學；液壓控制系統
在高職教育中，對于各類機械的使用和維護是高職院校教學中的重點內容，也是高職院校人才培養的個一大方向。隨著科技的發展，液壓傳動技術得到了廣泛的應用，而液壓傳動技術方面的人才卻非常匱乏。故高校應加大對這方面人才的培養，而培養的重要途徑便是在液壓傳動教學中引入Fluid SIM 仿真軟件，以此來提高此課程的教學效率和教學質
量，為人才的培養奠定堅實的基礎。
一、Fluid SIM 仿真軟件簡介
Fluid SIM 仿真軟件由德國 Festo 公司和 Paderborn 大學聯合開發，專門用于液壓、氣壓傳動及電液壓、電氣動的一款教學培訓軟件。其中 Fluid SIM-H 用于液壓傳動技術的模擬仿真與排障，而 Fluid SIM-P 用于氣壓傳動。
二、Fluid SIM 仿真軟件在液壓傳動教學中的具體應用
（一）利用 Fluid SIM 仿真軟件繪制液壓傳動系統圖和電氣回路圖液壓傳動系統的液壓元件動作是由電氣回路進行控制，學生通過對液壓元件和電氣元件關系的設定，能更好地掌握電氣回路是如何控制液壓元件的運動內容。在教學中教師可利用 Fluid SIM 仿真軟件繪制液壓傳動系統圖和電氣回路圖，并使用“設問法”進行教學，也就是先給定學生一個液壓傳動系統回路和它的電氣回路圖，并在回路中設定一定的錯誤，讓學生在運行回路時發現問題并解決問題，以此來提高學生學習的積極性。
（二）利用 Fluid SIM 仿真軟件的直觀性，系統性、條理性分析液壓傳動系統對于液壓傳動系統和電氣回路可利用 Fluid SIM 仿真軟件進行系統性、條理性的演示，使學生在學習時能夠正確把握液壓傳動系統學習的方式、方法，避免出現無從下手的局面。下面以小型液壓鉆床液壓控制系統為例利用 Fluid SIM 仿真軟件進行液壓傳動系統分析。小型液壓鉆床的結構如圖 1 所示。小型液壓鉆床工作流程：按下啟動按鈕液壓缸活塞桿伸出，鉆頭快速下降，到達加工位置后（有行程開關控制），減速緩慢下降，對工件進行鉆孔加工。加工完畢后，按下另一個按鈕控制液壓缸活塞回縮。要求鉆孔時鉆頭下降速度可以根據需要調節（通過觀察鉆床的運行加深理解）。
圖 1小型液壓鉆床的結構示意圖
電氣回路結構如圖 2 所示。按下 S1 按鈕時，K1 線圈通電，K1 動合觸電閉合，1Y1 電磁線圈通電二位四通電磁換向閥 1Y2 換到左位和 1Y2 電磁線圈通電二位二通電磁換向閥1V3 換到左位。限位開關 1S1 閉合，K2 線圈通電，K1 動合觸電閉合，K1動斷觸電斷開，1Y2 電磁線圈斷電二位二通電磁換向閥 1V3回到右位。
圖 2 電氣回路示意圖
液壓油流向如圖 3 所示。液壓油進油：油箱→單向定量液壓泵→二位四通電磁換向閥 1V2 左位→單桿雙作用液壓缸左腔→活塞桿向右推出液壓油回油：單桿雙作用液壓缸右腔→單向閥→二位四通電磁換向閥 1V2 左位→油箱。
從液壓泵到液壓缸這一段內充滿液壓油，但沒有液壓油油液的流動。此時，液壓油在壓力作用下打開先導式溢流閥進行回流。我們便也可以觀察到壓力表上顯示的壓力值達到了最大值。
圖 3 液壓油流向示意圖
三、Fluid SIM 仿真軟件在液壓傳動教學中的效果分析
（一）提高繪圖速度，能夠快速專業的繪制液壓系統圖實際教學中為了能讓學生更好地掌握課程內容，教師通常會給學生提供大量液壓傳動系統回路圖供學生學習。Fluid SIM 仿真軟件使用簡單、方便，學生能在短時間內掌握仿真軟件使用。教師將液壓傳動系統回路繪制任務布置為課下作業，讓按小組自行討論學習，并提出疑問。課堂上教師對各小組提出的問題進行演示、講解，避免了教師花費大量的時間在課堂上繪制液壓傳動系統回路圖，能夠有效節省課堂教學時間，提高課堂教學效率。
（二）能有效對液壓傳動系統進行檢驗在教學中設置簡單的設計任務，學生通過任務分析，進而進行液壓傳動系統圖和電氣回路圖設計，利用 Fluid SIM 仿真軟件對教學任務進行檢驗，不僅可以提高教學任務的準確性，還能提高教學效率，對促進學生學習具有積極意義。
（三）改變課程實驗的抽象性液壓傳動實驗課程受實驗器材的限制，不能隨意開設實驗項目。同時，大部分液壓元件都不是透明的，無法切實觀察液壓油流動方向。對于電氣元件內部觸點的運動和電流的流動，更是無法掌握。而 Fluid SIM 仿真軟件改變了液壓試驗中由于液壓管線、液壓元件的密封，學生無法真實看到液壓油流動方向的缺陷。利用 Fluid SIM 軟件可以讓學生看到不同階段液壓油油液流動方向，以及系統中壓力的變化。還可以直觀地看到電氣元件觸點動作和電流流動的路線，改變了液壓
傳動實驗課程的抽象性，有利于學生進一步學習。
四、結語
通過對 Fluid SIM 仿真軟件在液壓傳動教學中的應用的分析，我們可以清晰的了解液壓油流動方向、電氣元件觸點動作以及電流流動的路線，使得液壓傳動教學變得直觀、生動，大大提高了教學質量。同時，學生可以利用Fluid SIM 仿真軟件自行繪制液壓傳動系統圖，自行進行模擬運行，能更好地提高學生學習興趣，激發學生學習的自覺性。
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