摘要 针对学校实验教学现状,自己动手研制液压教学实验台,培养学生的创造性思维,提高学生的动手能力。
关键词 实验教学;液压教学实验台;动手能力
中图分类号:G482 文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2010)33-0126-02
Development and Application of Hydraulic Test based on Production-Teaching-Research//Shi Lianjun
Abstract For the actuality of experiment teaching in the school, the paper introduces manufacturing hydraulic experiment device by doing-it-yourself, thereby fostering the students’ productive thinking and also improving operative ability.
Key words experiment teaching; hydraulic experiment device; ability
Author’s address School of Mechanical and Electrical, Shandong University of Science and Technology, Qingdao, Shandong, China 266510
实验以及科学实验是一种以验证科学理论、研究与探索客观规律为主的实践活动,学生则是这个活动的直接参与者。但是实验室的实验设备更新较慢,如何通过技术改造来更好地发挥实验设备的功能和提高实验教学质量,是实验室很重要一项任务。研制适合本校教学的实验台,增加一些仪表和计算机采集数据与处理数据,激发学生兴趣,培养学生自主学习的能力和发展创新思维是提高实验教学质量的途径之一。
1 研制实验台的必要性
实验台的研制使学生具有独立的分析问题与解决问题的能力,而高校实验室则是进行教学、开展科研与推动科技发展的重要基地。近几年来,随着学校招生人数的不断增加,实验室的液压教学实验台在数量上、性能上不能满足现在实验教学的要求。因此,在学校各级领导支持和帮助下,本着边设计边优化原则,根据液压传动技术新实验教学大纲的要求,利用有限的资金自己动手设计,进行液压实验台的研制。这样,既满足了实验教学的要求,又节约了资金。
2 实验台研制的基础
2.1 实验台研制以科研为基础
实验室从20世纪80年代就开始实验台等科研项目的设计研究,尤其是近20年中,先后圆满完成上百项相关项目。其中有一项矿山液压设备综合实验台,曾经获得山东省科技进步二等奖,其余科研项目全部由有关单位组织专家进行验收,这些科研项目在现场都创造了良好的经济效益和社会效益。
2.2 实验台设计的理论依据
液压实验台的研制,是以液压传动与控制课程实验为主体,按照保证重点、兼顾一般的原则,进行有机结合而设计成的机电液一体化的实验台。在设计时先考虑到现在实验教学大纲的要求,其次各个实验项目也严格按照国家有关液压实验标准来设计。如液压泵的性能测试实验,由于采用的液压泵是叶片泵,因此设计时都是按照JB/T7039-93标准的实验要求来进行的。另外根据教学的要求,可以做出实际流量与工作压力之间的关系曲线。通过实验可以使学生测出溢流阀的调压范围及压力稳定性、溢流阀的卸荷损失及压力损失、溢流阀的启闭特性等。
2.3 具体开出的实验内容
1)液压泵的性能测试实验;2)溢流阀的性能测试实验;3)16个液压回路的组合实验;4)4种节流调速回路性能实验。
3 实验台的设计
3.1 实验台结构型式与基本参数的确定
根据上述实验内容,确定采用2种形式的实验台,即SUST-1型、SUST-2型液压实验台。考虑到实验具体情况,设计系统压力为6.3 Mpa,系统流量不超过10 L/min,电动机采用功率为1.5 KW的三相交流异步电动机;SUST-1型实验台采用集成安装型式(如图1所示),SUST-2型实验台采用组合式安装型式(如图2所示)。
3.2 传感器及仪表的确定
压力传感器采用10 MPa,流量传感器采用椭圆齿轮流量计加发讯装置,以上输出信号皆为4～20 mA;转矩转速传感器的测量采用20 Nm的转矩转速传感器;以上传感器输出信号都通过数据采集卡直接输入到计算机进行数据采集与处理。
3.3 数据采集与处理软件的编写
计算机辅助测试软件采用Windows中文操作平台,采用VB来编程,界面良好,操作简便,操作过程皆可采用点取鼠标按键来完成,可实现测试数据的计算机自动处理、实验报表和测试曲线的打印与绘制以及测试数据查询打印等功能。
4 实验台的特色
1)液压实验台这种组合结构有利于提高学生实验的动手能力、分析问题和解决问题的能力。
2)在设计时充分考虑现在液压技术的发展趋势,采用液压元件集成块结构,打破实验台采用固定实验项目做法,可以根据实验教学大纲的要求来增加或减少实验项目。
3)在实验台的设计时充分考虑到现在日益成熟的仪表技术与传感器技术,都装了相应的压力传感器、流量传感器及仪表来显示数据,这样有助于拓宽学生的知识面。
4)实验台体积小,而且具有很高的综合性,开出的实验项目多,容易操作;实验台电动机耗电功率低,节约使用成本。
5 提高实验开出率,实验效果明显
SUST系列液压实验台实现一套设备多种用途的目的,尤其是SUST-2型液压实验台,学生可以自己设计液压系统,再根据自己设计的系统选取液压元件,组合成自己所设计的系统,从而来验证系统的性能。采用液压元件集成块结构,根据要求随时进行扩展实验项目。
SUST系列液压教学综合实验台投入使用后,先后完成学校机械设计制造及自动化、机电工程、材料成型、物流工程、车辆工程、采矿工程等本科专业的液压传动与控制等课程的实验,使学生学到的理论知识得到巩固,也使其与实践相结合,培养了学生的基本能力,提高了学生的实践动手能力以及分析问题与解决问题的能力。这样就增加了学生以后就业的竞争实力,取得较好的实验教学效果。
6 结束语
在液压教学综合实验台投入使用后,获得山东省普通高等学校优秀实验教学成果奖。SUST系列液压教学综合实验台的实验项目,既有形象的思维活动,又有逻辑的思维活动,这对于建立学生的知识结构,系统地培养与训练学生的能力以及学生运用多门课程学到的知识去解决实验中的问题有很大的作用,并且取得很好的教学效果。
参考文献
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