□ 福州大學(xué) 黃 彬

溢流閥是壓力控制閥的一種，廣泛應(yīng)用于液壓系統(tǒng)中，用來(lái)保證液壓系統(tǒng)的工作壓力恒定或限制系統(tǒng)的最高壓力[1，2]。由于溢流閥這部分的內(nèi)容比較抽象，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)其原理不好理解，其功用也不好掌握。筆者在溢流閥教學(xué)過(guò)程中采用了一些新的教學(xué)方法，并在教學(xué)實(shí)踐中取得了良好的效果。

一、采用直觀教學(xué)法

1.利用多媒體動(dòng)畫手段

多媒體教學(xué)具有圖文并茂、聲像結(jié)合、形象、直觀、信息量大等特點(diǎn)，不僅可以顯著提高教學(xué)效率，而且可以刺激學(xué)生的形象思維[3]，使教學(xué)內(nèi)容簡(jiǎn)單化、形象化，有利于學(xué)生接受知識(shí)，以實(shí)現(xiàn)教學(xué)目的。溢流閥的工作原理是溢流閥講解的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。傳統(tǒng)的教學(xué)方法是利用掛圖講解，由于學(xué)生無(wú)法觀察到閥芯的移動(dòng)和油液的流動(dòng)過(guò)程，造成學(xué)生理解起來(lái)比較困難，教學(xué)效果也不理想。筆者在講解溢流閥的工作原理時(shí)，引入多媒體動(dòng)畫手段，將閥的啟閉狀態(tài)、液壓油的流動(dòng)過(guò)程可視化地展現(xiàn)在學(xué)生的面前。以溢流閥中的先導(dǎo)型溢流閥工作原理動(dòng)畫演示為例（圖1和圖2為該動(dòng)畫過(guò)程的兩個(gè)截圖），借助于動(dòng)畫，可以形象地演示出常態(tài)下先導(dǎo)閥和主閥關(guān)閉著，隨著壓力的升高，先導(dǎo)閥開(kāi)啟，溢流閥的進(jìn)口壓力油經(jīng)阻尼孔、先導(dǎo)閥閥口流回油箱，主閥芯上移開(kāi)啟主閥閥口，壓力油經(jīng)主閥閥口溢流回油箱的整個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程。這個(gè)直觀的動(dòng)態(tài)過(guò)程可以幫助學(xué)生更好地理解溢流閥的原理，效果比借助于傳統(tǒng)的掛圖講授好了很多。

圖1 先導(dǎo)型溢流閥工作原理動(dòng)畫1

圖2 先導(dǎo)型溢流閥工作原理動(dòng)畫2

2.采用圖示法

圖示法可以把復(fù)雜、抽象的內(nèi)容變得簡(jiǎn)明、具體。很多教材在談到溢流閥的功用時(shí)都闡述得比較抽象，學(xué)生不好理解。因此，筆者在講授溢流閥的功用時(shí)采用了圖示法，通過(guò)具體的回路來(lái)解釋溢流閥的各種功用。例如，講到溢流閥的保持系統(tǒng)壓力恒定作用時(shí)，給出圖3所示回路，指出在定量泵節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，溢流閥處于常開(kāi)狀態(tài)，保證了泵的工作壓力基本不變。講到溢流閥的防止系統(tǒng)過(guò)載作用時(shí)，給出圖4所示回路，指出在變量泵調(diào)速系統(tǒng)中，系統(tǒng)正常工作時(shí)，閥口處于關(guān)閉狀態(tài)，液壓泵輸出流量全部進(jìn)入執(zhí)行元件。當(dāng)系統(tǒng)超載時(shí)，系統(tǒng)的壓力達(dá)到溢流閥的調(diào)定值，溢流閥迅速打開(kāi)，油液通過(guò)閥口回油箱，系統(tǒng)壓力不再升高，確保系統(tǒng)安全，此時(shí)的溢流閥起安全限壓作用，又稱為安全閥。講到溢流閥的遠(yuǎn)程調(diào)壓和系統(tǒng)卸荷作用時(shí)，給出如圖5所示的回路，指出先導(dǎo)型溢流閥可以利用遠(yuǎn)控口進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)壓，先導(dǎo)型溢流閥的遠(yuǎn)程調(diào)壓口接了一個(gè)遠(yuǎn)程調(diào)壓閥2，則該閥與主溢流閥的先導(dǎo)閥并聯(lián)于主閥芯的上腔。設(shè)定遠(yuǎn)程調(diào)壓閥的調(diào)定壓力低于先導(dǎo)閥的調(diào)定壓力，則當(dāng)二位二通電磁閥失電時(shí)，泵的出口壓力由溢流閥1調(diào)定；當(dāng)二位二通電磁閥得電時(shí)，泵的出口壓力由遠(yuǎn)程調(diào)壓閥2調(diào)定。如將圖3中的遠(yuǎn)程調(diào)壓閥去除，則當(dāng)二位二通電磁閥得電時(shí)，先導(dǎo)型溢流閥的遠(yuǎn)程調(diào)壓口接油箱，溢流閥主閥芯上腔的壓力很低（接近于零），又由于主閥彈簧很軟，因此，只需很低的壓力，即可打開(kāi)溢流閥溢流，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)卸荷。通過(guò)這樣的講授，學(xué)生對(duì)溢流閥功用的理解更加深刻了。

圖3 定量泵系統(tǒng)的溢流調(diào)壓回路

圖4 變量泵系統(tǒng)的安全限壓回路

圖5 先導(dǎo)型溢流閥的遠(yuǎn)程調(diào)壓回路

二、采用比較分析法

壓力控制閥中的溢流閥、減壓閥和順序閥的圖形符號(hào)有很多相似之處，如果死記硬背的話，容易將溢流閥、減壓閥和順序閥的圖形符號(hào)搞混。為幫助學(xué)生在理解各種閥的原理的基礎(chǔ)上記住閥的圖形符號(hào)，筆者采用了比較分析法。在講解溢流閥的圖形符號(hào)時(shí)，將符號(hào)的每一部分都與溢流閥的特點(diǎn)對(duì)應(yīng)起來(lái)。例如：溢流閥保持進(jìn)口壓力恒定，所以符號(hào)中虛線連接在閥的入口處；溢流閥不工作時(shí)，閥的進(jìn)出油口不通，所以符號(hào)中閥的入口和出口沒(méi)有線連起來(lái)。這樣，學(xué)生就很容易記住了。此外，在講完減壓閥和順序閥后，再將這三種閥放在一起比較，先將閥的圖形符號(hào)畫出，再結(jié)合圖形符號(hào)引導(dǎo)學(xué)生歸納出它們之間的差別。例如，筆者結(jié)合溢流閥和減壓閥的圖形符號(hào)，引導(dǎo)學(xué)生歸納出它們之間的三個(gè)差別：一是溢流閥閥口常閉，進(jìn)出油口不通；減壓閥閥口常開(kāi)，進(jìn)出油口相通；二是溢流閥為進(jìn)口壓力控制，閥口開(kāi)啟后保證進(jìn)口壓力穩(wěn)定；減壓閥為出口壓力控制，閥口關(guān)小后保證出口壓力穩(wěn)定；三是溢流閥出口接油箱，先導(dǎo)閥彈簧腔的泄漏油經(jīng)閥體內(nèi)流道內(nèi)泄至出口；減壓閥出口壓力油去工作，壓力不為零，先導(dǎo)閥彈簧腔的泄漏油有單獨(dú)的油口引回油箱。通過(guò)這樣的方法，學(xué)生對(duì)這三種閥的原理、特點(diǎn)以及各自的圖形符號(hào)記憶深刻。

三、采用實(shí)例分析法

利用遠(yuǎn)程調(diào)壓閥進(jìn)行調(diào)壓時(shí)，要注意無(wú)論是遠(yuǎn)程調(diào)壓閥起作用，還是先導(dǎo)閥起作用，溢流流量始終經(jīng)主閥閥口回油箱。在教學(xué)過(guò)程中，筆者發(fā)現(xiàn)如果直接給出這個(gè)結(jié)論則學(xué)生的印象不深，有的學(xué)生也根本不理解。因此，筆者采用案例分析法，通過(guò)一個(gè)典型的習(xí)題案例來(lái)引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)自己的分析得出這個(gè)結(jié)論，以加深他們的理解和印象。具體如下所示：

圖6中，各溢流閥的調(diào)定壓力分別為 p1＝4MPa，p2＝3MPa，p3＝2MPa，如系統(tǒng)的外負(fù)載趨于無(wú)限大，問(wèn)二位二通電磁閥失電與得電時(shí)，泵的工作壓力各為多少？

圖6 先導(dǎo)型溢流閥遠(yuǎn)程調(diào)壓的分析回路

學(xué)生的分析結(jié)果是：當(dāng)二位二通電磁閥失電時(shí)，泵的工作壓力等于三個(gè)閥的調(diào)定壓力的最大值，即4Mpa；當(dāng)二位二通電磁閥得電時(shí)，閥2的遠(yuǎn)程控制口接油箱，閥2的進(jìn)口壓力為零，閥1出來(lái)的油液經(jīng)過(guò)閥2的遠(yuǎn)程控制口流回油箱，閥3不起作用，因此泵的工作壓力為p1＝4Mpa。

在學(xué)生分析之后，筆者再次回到閥的結(jié)構(gòu)圖，用閥的結(jié)構(gòu)圖實(shí)現(xiàn)圖6所示的回路，強(qiáng)調(diào)相鄰閥的進(jìn)油口和出油口的連接、強(qiáng)調(diào)閥的溢流路。這樣，學(xué)生明白了溢流閥的出口壓力直接反饋到調(diào)壓彈簧上，因此，溢流閥開(kāi)啟工作時(shí)，進(jìn)口處的壓力就要達(dá)到調(diào)定壓力和出口處的壓力之和[4]。因此，當(dāng)二位二通電磁閥失電時(shí)，閥1、閥2、閥3串聯(lián)。閥3導(dǎo)通后，其進(jìn)口壓力為p3＝2MPa，此壓力又經(jīng)閥2內(nèi)部通道作用于閥2閥芯上端的調(diào)壓彈簧腔，從而使得閥2的進(jìn)口壓力為p2＋p3＝5Mpa。同理，此壓力又經(jīng)閥1內(nèi)部通道作用于閥1閥芯上端的調(diào)壓彈簧腔，從而使得閥1的進(jìn)口壓力為 p1＋p2＋p3＝9Mpa， 即此時(shí)泵的工作壓力為9Mpa；當(dāng)二位二通電磁閥得電時(shí)，閥1出來(lái)的油液是經(jīng)過(guò)閥2的溢流口后再通過(guò)閥3溢流回油箱的 （強(qiáng)調(diào)不是經(jīng)過(guò)閥2的遠(yuǎn)程控制口流回油箱），從而閥1的進(jìn)口壓力為p1＋p3＝6Mpa，即此時(shí)泵的工作壓力為 6Mpa。 這樣，學(xué)生明白了自己的錯(cuò)誤原因，理解得也就更為深刻了。

四、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上方法，可以幫助學(xué)生更好地理解和掌握溢流閥的原理和應(yīng)用，從而為回路的壓力分析打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。通過(guò)該部分的講授，筆者深深感到：作為一名教師，在及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中存在問(wèn)題的同時(shí)，還要善于針對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容運(yùn)用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法來(lái)幫助學(xué)生從根本上理解和消化這些問(wèn)題，這樣才能真正做到“授之以漁”。

[1]陳淑梅.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[2]許福玲，陳堯明.液壓與氣壓傳動(dòng)（第三版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[3]張明泉，溫玲麗.大學(xué)理工科專業(yè)課程多媒體教學(xué)及其效果調(diào)查分析[J].高等理科教育，2008（5）：50-52.

[4]李華.溢流閥原理及具體應(yīng)用之探究[J].裝備制造技術(shù)，2010（7）：18-20.