液压虚拟实验室在液压教学中的使用
日期: 2017/4/6 浏览: 3 来源: 学海网收集整理 作者: 泰州技师学院 王玫
摘 要：液压实验是液压教学中必不可少的环节，它可以让学生更直观的了解液压元件和液压系统。由于诸多因素的影响，传统的液压实验为课堂教学服务的效果并不理想，液压虚拟实验室使用灵活，能弥补传统实验室的不足。本文介绍了虚拟液压实验室的设计思路和在教学中的使用。
关键词：液压传动 液压虚拟实验室 教学
液压传动技术是一门运用很广泛的学科，但由于液压元件结构复杂不易理解，学生缺少实践等原因造成该门学科教与学的困难，液压实验就成为液压传动教学必不可少的环节，它可以让学生更直观的了解液压元件和液压系统。不过液压实验设备数量少，长期以来实验台多是固定连接模式，学生操作机会较少，且无法实现边讲边做的效果，因此传统的液压实验室为课堂教学服务的效果不是很理想。
液压虚拟实验室不仅随时可以进行实验演示，且学生可亲自参与实验操作，使液压教学不再局限于理论，逐步向动手实践转变。
一、液压虚拟实验室的设计
针对本校学生的特点和课堂教学的需要，采用Flash软件设计制作一款液压虚拟实验室。实验室设置有换向回路、节流调速回路、双缸压力控制顺序动作回路、锁紧回路、减压回路、卸荷回路7个基本回路的实验。
1、液压虚拟实验的制作
为了能够在实验过程中观察到油液和阀芯的工作情况，使用Flash软件制作元件模型时采用透明的形式，并结合绘图的效果对内部构造进行适当的调整，使元件的工作效果与实际效果相符（如图1）。
图1 三位四通换向阀实物和绘制图
根据液压元件连接时产生的状况在Flash中对元件的油口、阀芯、磁铁和液压泵中的齿轮进行程序编写形成动画。如电磁换向阀的电磁铁通电阀芯移动的程序：
on(release){
gotoAndPlay(2);
_global.x=_global.x-0.3
}
2、液压虚拟实验室工作界面的设置
该虚拟实验室设有元件选用区和实验区。在元件选用区中列出了7种回路中需要用到的所有元件，点击元件图形可以将虚拟元件放置到实验区。实验区可实现元件的放置、油管的连接和液压回路的运行。
3、液压虚拟实验室能达到的效果
调试完成的液压虚拟实验室可以实现元件选择、油管连接、换向阀工作位置的切换等效果。当元件选择错误时，将无法放入系统；当液压系统设置正确时虚拟液压油将沿着连接好的油管进行填充，模拟实际进、回油状态，元件将按照工作原理随着油液的流动一起动作。
二、液压虚拟实验室在教学中的使用
1、用于演示液压元件的工作原理，让学生更直观的了解液压元件。液压元件特别是各种控制阀的工作原理是液压传动教学中的难点之一。讲授液压元件时采用虚拟实验室可以向学生更好的展示该元件的内部结构，如图2，对溢流阀放大后我们可以观察到阀体内部的油路、阀芯、弹簧等主要结构。此外，启动液压回路后学生还可以观察到阀芯在阀体内的工作状态，帮助学生了解元件的工作原理、作用和安装位置。图3为当油压较大时，压力油流入溢流阀后推动阀芯时的状态。
图2 溢流阀 图3油液进入溢流阀 图4换向回路元件的选择和油管的连接
2、用于课堂教学中液压回路的组装和演示，让学生参与到教学活动中来，增加学习的乐趣，使液压教学不再局限于理论，逐步向动手实践转变。我校使用的是劳动版任务驱动型教材，以换向阀为例，在介绍换向阀前教材给出了设计任务 “平面磨床的工作台，在工作中是由液压系统带动进行往复运动的……”在这之前，学生已经学习过液压泵、液压缸等元件，使用虚拟实验室帮助学生了解换向阀的相关知识后，我们可以使用液压虚拟实验室让学生自己从元件选择区中按照设计要求选出需要的元件。选择完毕后，点击对应两元件的油口可实现油管的连接，如图4。当管道连接完成后，将会弹出运行按钮，点击按钮启动液压回路。元件的选择、连接过程既是帮助学生回顾知识的过程；也是检验学生知识掌握情况的过程，更是让学生参与液压教学活动，由纯粹的理论型课堂向实践操作型课堂转变。
3、用于液压实验，增加学生实践的机会，使学生熟悉实验操作流程。职技类学生的培养更侧重于操作。由于传统实验设备购置数量少，而且多是固定连接模式，实验只是观察液压回路的工作状态，学生参与操作的机会很少。使用虚拟实验室学生就可以在电脑上选择元件、组装液压回路进行液压实验的操作，增加了学生实践操作的机会。此外，通过虚拟实验室的操作，可以使学生熟悉实验流程，减少实际操作时的出错率。
液压虚拟实验室具有使用灵活，不需要维护和保养等优点，选用的7个典型的液压回路可满足普通液压教学的需要，因此可广泛用于日常教学和实验，增加学生学习的乐趣和实践操作的机会，弥补了传统实验室的不足，使液压教学不再局限于理论，逐步向动手实践转变。
参考文献：
[1]吕明珠.虚拟仿真技术在液压与气动实验教学中的应用[J].实验技术与管理.2015,32（4）：144-146.
[2] 李军庆.虚拟仿真技术在《液压与气动技术》教学中的应用[J].东方教育.2014（5）.
[3] 高振国.基于Flash建立的虚拟液压回路系统的研制[J].实验技术与管理.2008,25（8）：83-88；
[4] 宋军民，周晓峰.液压传动与气动技术2版[M].中国劳动社会保障出版社.2009
