劉勺華，邵亭亭，宋坤

工程機(jī)械液壓實(shí)訓(xùn)臺(tái)設(shè)計(jì)與制作研究

劉勺華，邵亭亭，宋坤

（常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院車輛工程學(xué)院，江蘇常州213164）

為了解決液壓模塊教學(xué)在專業(yè)教室內(nèi)無(wú)法再現(xiàn)工作狀態(tài)的難題，設(shè)計(jì)一種工程機(jī)械液壓實(shí)訓(xùn)臺(tái)。該實(shí)訓(xùn)臺(tái)可以根據(jù)教學(xué)需要反復(fù)組裝不同液壓系統(tǒng)，可以拆裝重組，利于師生觀察工程機(jī)械液壓系統(tǒng)實(shí)際工況，是一種集教學(xué)、培訓(xùn)、考工等多種功能于一體的現(xiàn)代工程機(jī)械液壓實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

工程機(jī)械；液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)；設(shè)計(jì)制作

0 引言

當(dāng)前，由于液壓系統(tǒng)在工程機(jī)械各典型產(chǎn)品中發(fā)揮著重大作用，各高職院校工程機(jī)械專業(yè)都很重視液壓教學(xué)。但基于液壓系統(tǒng)在工程機(jī)械各典型產(chǎn)品實(shí)際工作時(shí)，傳輸介質(zhì)在整個(gè)液壓系統(tǒng)中具有隱蔽不可見(jiàn)性，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)理解比較困難，學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒導(dǎo)致學(xué)習(xí)積極性較低。目前液壓模塊教學(xué)理論大多以板書(shū)、PPT講解、圖片視頻動(dòng)畫(huà)為主，輔以實(shí)踐時(shí)液壓關(guān)鍵零部件泵、缸、閥、馬達(dá)拆裝。這種教學(xué)模式講授的液壓系統(tǒng)都是靜態(tài)二維的，不能完全再現(xiàn)工程機(jī)械正常工作時(shí)各種動(dòng)態(tài)狀態(tài)，各種故障現(xiàn)象等不能完全實(shí)時(shí)顯示，與高職院校工程機(jī)械專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后所從事崗位工作任務(wù)嚴(yán)重脫節(jié)。

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工程機(jī)械液壓實(shí)訓(xùn)臺(tái)，以解決液壓模塊教學(xué)在專業(yè)教室內(nèi)無(wú)法再現(xiàn)工作狀態(tài)的技術(shù)問(wèn)題。

1 項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本技術(shù)方案是：一種工程機(jī)械液壓實(shí)訓(xùn)臺(tái)，包括操作臺(tái)，以及通過(guò)油管依次聯(lián)接的液壓油箱、動(dòng)力元件、控制元件和執(zhí)行元件。工程機(jī)械液壓實(shí)訓(xùn)臺(tái)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)樣圖如圖1所示。

圖1 工程機(jī)械液壓實(shí)訓(xùn)臺(tái)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)樣圖

動(dòng)力元件包括液壓泵和驅(qū)動(dòng)液壓泵的電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)所述液壓泵為系統(tǒng)提供油壓。

控制元件包括用于保證系統(tǒng)安全油壓的主溢流閥和用于控制執(zhí)行元件動(dòng)作的液壓控制閥，液壓油從液壓泵流出經(jīng)過(guò)主溢流閥達(dá)到安全油壓后進(jìn)入液壓控制閥，從而控制執(zhí)行元件完成動(dòng)作。

執(zhí)行元件為液壓油缸和液壓馬達(dá)，液壓油缸通過(guò)動(dòng)力元件和控制元件提供的液壓油，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)伸縮運(yùn)動(dòng)；液壓馬達(dá)通過(guò)動(dòng)力元件和控制元件提供的液壓油，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

為了便于液壓油箱內(nèi)液壓油的循環(huán)，液壓油箱的上表面開(kāi)有加油口、進(jìn)油口和回油口，加油口和回油口分別設(shè)置進(jìn)油濾芯和回油濾芯；液壓油為L(zhǎng)HV46抗磨液壓油。

液壓油箱的側(cè)面設(shè)有用于觀察油箱內(nèi)液壓油數(shù)量的玻璃視窗；液壓油箱的側(cè)面還焊接有用于吊裝移動(dòng)液壓油箱的掛耳；液壓油箱上表面焊接有鋼板凸臺(tái)，三相異步電動(dòng)機(jī)通過(guò)螺栓固定在上述鋼板凸臺(tái)上。

2 項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程

項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過(guò)程主要根據(jù)執(zhí)行元件液壓油缸和液壓馬達(dá)的額定油壓，以此來(lái)選取動(dòng)力元件液壓泵的額定排量，從而確定驅(qū)動(dòng)液壓泵的電動(dòng)機(jī)的額定功率，通過(guò)理論計(jì)算確定相應(yīng)的元件。除了液壓油箱和操作臺(tái)為自制件外，其他都為國(guó)標(biāo)元件，直接根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算選用即可。

液壓泵為柱塞式液壓泵，電動(dòng)機(jī)為三機(jī)異步電動(dòng)機(jī)，三機(jī)異步電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與柱塞式液壓泵聯(lián)接。

三相異步電動(dòng)機(jī)2選用功率5.5 kW，轉(zhuǎn)速1 440 r/min，380 V動(dòng)力電驅(qū)動(dòng)，西門(mén)子電機(jī)（中國(guó)）有限公司生產(chǎn)；柱塞液壓泵3選用軸向柱塞泵，排量10 ml/r，壓力31.5 MPa，轉(zhuǎn)速1 500 r/min，啟東高壓油泵有限公司生產(chǎn)。

操作臺(tái)的上表面具有回收液壓油的回收口，學(xué)生誤操作液壓油泄露后可用于收集液壓油。操作臺(tái)的一端設(shè)有進(jìn)油四通閥塊，并通過(guò)一進(jìn)油管與主溢流閥的出油端連通，在操作臺(tái)的同一端還設(shè)有回油四通閥塊，并通過(guò)一回油管與液壓油箱的回油口連通。

操作臺(tái)為自制件，長(zhǎng)寬高分別為3 000 mm ×2 000 mm×500 mm，5 mm鋼板焊接而成，操作臺(tái)下面四角分別焊接50 mm×50 mm方鋼支腿。

將控制元件與執(zhí)行元件均放置在操作臺(tái)上，并通過(guò)油管直接與進(jìn)油四通閥塊、回油四通閥塊聯(lián)接，方便地實(shí)現(xiàn)了模塊化操作；更換控制元件與執(zhí)行元件即可實(shí)現(xiàn)不同液壓系統(tǒng)的組裝、調(diào)試與學(xué)習(xí)。

執(zhí)行元件包括液壓馬達(dá)，液壓控制閥包括三位六通液控?fù)Q向閥回轉(zhuǎn)閥芯，三位六通液控?fù)Q向閥回轉(zhuǎn)閥芯的兩個(gè)工作油口分別與液壓馬達(dá)的進(jìn)油口、出油口聯(lián)接。柱塞式液壓泵由主溢流閥保證系統(tǒng)安全油壓，并為三位六通液控?fù)Q向閥回轉(zhuǎn)閥芯提供主油壓。

為了便于控制三位六通液控?fù)Q向閥回轉(zhuǎn)閥芯的換向，控制元件還包括減壓閥和先導(dǎo)操縱手柄，先導(dǎo)操縱手柄內(nèi)設(shè)有回轉(zhuǎn)先導(dǎo)操縱閥，回轉(zhuǎn)先導(dǎo)操縱閥通過(guò)油管與三位六通液控?fù)Q向閥回轉(zhuǎn)閥芯聯(lián)接，以控制三位六通液控?fù)Q向閥回轉(zhuǎn)閥芯的換向。主油壓經(jīng)減壓閥減壓后，為回轉(zhuǎn)先導(dǎo)操縱閥提供先導(dǎo)油壓。

扳動(dòng)先導(dǎo)操縱手柄向左或向右，三位六通液控?fù)Q向閥回轉(zhuǎn)閥芯向左或向右換向，實(shí)現(xiàn)液壓馬達(dá)的正反或反轉(zhuǎn)，真實(shí)再現(xiàn)挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)工況，使得整個(gè)液壓系統(tǒng)在操作臺(tái)上即可再現(xiàn)，便于學(xué)生觀察理解。

工程機(jī)械液壓實(shí)訓(xùn)臺(tái)還包括控制柜，控制柜為整體沖壓而成，控制柜的上表面開(kāi)有孔并過(guò)盈配合安裝有急停開(kāi)關(guān)、電源開(kāi)關(guān)和液壓泵開(kāi)關(guān)；依次拔出急停開(kāi)關(guān)，按下電源開(kāi)關(guān)，按下液壓泵開(kāi)關(guān)，此時(shí)三相異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)柱塞式液壓泵工作，為整個(gè)液壓系統(tǒng)供給液壓油。

在主溢流閥的進(jìn)油口端和出油口端均安裝有壓力表。液壓油箱為自制件，由長(zhǎng)寬高分別為1 500 mm ×800 mm×1 000 mm，5 mm鋼板焊接而成，液壓油箱四角下面焊接5 mm鋼板支腿。

在課程教學(xué)過(guò)程中，教師通過(guò)講解理論儲(chǔ)備知識(shí)，布置液壓系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的功能要求，學(xué)生分組討論制定出完整的液壓回路示意圖，經(jīng)教師檢查修改定稿后，每一小組同學(xué)合作在操作臺(tái)上借助各種液壓控制閥、液壓油缸、液壓馬達(dá)、各種閥塊、壓力表、快速連接橡膠油管按照本組定稿后的液壓回路示意圖搭建工程機(jī)械真實(shí)的液壓回路，實(shí)現(xiàn)特定的功能。

3 總結(jié)

經(jīng)過(guò)教學(xué)實(shí)踐驗(yàn)證，本實(shí)訓(xùn)臺(tái)具有以下有益效果：借助于本實(shí)訓(xùn)臺(tái)開(kāi)展教學(xué)消除了教師原來(lái)純理論講解枯燥乏味、學(xué)生理解困難的不利影響，并且學(xué)生在學(xué)完每一章節(jié)理論知識(shí)后，能立刻在本實(shí)訓(xùn)臺(tái)上通過(guò)搭建工程機(jī)械真實(shí)液壓回路實(shí)現(xiàn)特定功能，學(xué)生小組內(nèi)部合作討論，將所學(xué)知識(shí)很快應(yīng)用實(shí)踐檢驗(yàn)，能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，降低學(xué)生對(duì)液壓系統(tǒng)學(xué)習(xí)的畏難情緒。

本實(shí)訓(xùn)臺(tái)相對(duì)于整機(jī)便宜，可根據(jù)教學(xué)需要反復(fù)組裝不同液壓系統(tǒng)，便于拆裝重組，利于師生觀察工程機(jī)械液壓系統(tǒng)實(shí)際工況，同時(shí)也是一種集教學(xué)、培訓(xùn)、考工等多種功能于一體的現(xiàn)代工程機(jī)械液壓實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

[1]劉勺華，周同根，劉恩師.工程機(jī)械液壓實(shí)訓(xùn)臺(tái)制作與實(shí)踐[J].職教通訊，2016（6）：76-77.

[2]劉勺華，房亞，陳新，等.裝載機(jī)電器實(shí)驗(yàn)臺(tái)架設(shè)計(jì)制作研究[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備，2015，1（2）：19-20.

[3]曾慶聰.裝載機(jī)液壓系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)方案探析[J].工程機(jī)械，2013，9（44）：46-49.

[4]高永強(qiáng)，呂其惠，李懷俊.液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的二次開(kāi)發(fā)探析[J].廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，6（2）：49-51.

[5]朱江濤.挖掘機(jī)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與制作[J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā)，2013，6（3）：152-153.

[6]朱江濤.淺析液壓挖掘機(jī)試驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)對(duì)教學(xué)的影響[J].太原城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2013（2）：54-55.

Engineering Machinery Hydraulic Training Bench Design

LIU Shao-hua，SHAO Ting-ting，SONG Kun
（School of Automobile Engineering，Changzhou Institute of Mechatronic Technology，Changzhou Jiangsu 213164，China）

In order to solve the problem that the hydraulic module teaching can not reappear the working state in the specialized classroom，a kind of hydraulic training platform for engineering machinery is designed.The training platform can be repeatedly assembled according to the teaching needs of different hydraulic system，can disassemble，conducive to observation of actual working conditions of hydraulic system of engineering machinery，a variety of teaching，training，examination and other functions in one of the modern engineering machinery hydraulic experimental platform.

construction machinery；hydraulic test stand；design

G712

A

1672-545X（2017）07-0109-02

2017-04-27

江蘇省大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目“工程機(jī)械液壓實(shí)訓(xùn)臺(tái)設(shè)計(jì)制作研究”（項(xiàng)目編號(hào):201613114003Y）

劉勺華（1982-），男，山東臨沂人，碩士，講師，研究方向?yàn)楦呗毥逃虒W(xué)研究。