盧運(yùn)嬌

(北海職業(yè)學(xué)院，廣西 北海 536000)

0 引言

《液壓傳動(dòng)》課程是我院港口物流設(shè)備與自動(dòng)控制、輪機(jī)工程技術(shù)等多個(gè)近機(jī)類高職專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，它是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)課程，如果學(xué)生只是局限于課堂上學(xué)習(xí)書(shū)本的知識(shí)，往往會(huì)感覺(jué)到液壓傳動(dòng)知識(shí)比較抽象而難以理解。我校原來(lái)就有一套湖南宇航科技實(shí)業(yè)有限公司制造的液壓傳動(dòng)綜合演示實(shí)驗(yàn)臺(tái)，該實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用透明的液壓元器件，工作壓力一般不會(huì)超過(guò)1MPa，雖然可以完成多種液壓回路的演示實(shí)驗(yàn)，但是無(wú)法體驗(yàn)真實(shí)的液壓傳動(dòng)環(huán)境。由筆者所在的教學(xué)團(tuán)隊(duì)自行設(shè)計(jì)和制作的液壓舵機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，彌補(bǔ)了液壓傳動(dòng)綜合演示實(shí)驗(yàn)臺(tái)不真實(shí)的缺點(diǎn)，該實(shí)驗(yàn)臺(tái)是一款依據(jù)實(shí)際的小型船舶液壓舵機(jī)為基礎(chǔ)而設(shè)計(jì)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。在《液壓傳動(dòng)》課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，充分利用實(shí)驗(yàn)設(shè)備，既增加了現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)環(huán)節(jié)，又給學(xué)生創(chuàng)造接近實(shí)際的學(xué)習(xí)環(huán)境，大大提高教學(xué)效果。

1 液壓舵機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)概述

液壓舵機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要由實(shí)驗(yàn)臺(tái)支架（含操作臺(tái)）和液壓舵機(jī)兩大部分構(gòu)成，其中液壓舵機(jī)又分為：推舵機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)與操舵控制系統(tǒng)三個(gè)部分。本液壓舵機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)是根據(jù)小型船舶液壓舵機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力為16MPa。從經(jīng)濟(jì)成本出發(fā)，并結(jié)合教學(xué)的實(shí)際需要，本設(shè)計(jì)采用閥控型液壓系統(tǒng)，整個(gè)液壓系統(tǒng)由油箱、齒輪泵、電動(dòng)機(jī)、溢流閥、電磁閥、轉(zhuǎn)向器、液控雙向鎖、橡膠管以及一些其他的輔助元件組成，液壓管連接處均使用卡套式管接頭，便于液壓元件的更換[1]。

2 液壓舵機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)應(yīng)用舉例

以下通過(guò)兩個(gè)典型回路來(lái)說(shuō)明液壓舵機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)在 《液壓傳動(dòng)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用。

2.1 液壓缸串聯(lián)同步回路

圖1為液壓缸串聯(lián)同步回路原理圖。本實(shí)驗(yàn)所需要的液壓元件有：（1）油箱 1 個(gè)，（2）過(guò)濾器 1 個(gè)，（3）齒輪定量泵 1 臺(tái)，（4）油壓力表1 個(gè)，（5）溢流閥 1 個(gè)，(6)三位四通電磁換向閥（O 型）1 個(gè),（7、8）液壓缸 2 個(gè)，（9、10、11）推舵機(jī)構(gòu) 1 套。

工作原理：船舶舵機(jī)主要由兩個(gè)液壓缸來(lái)推動(dòng)轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)船舶的轉(zhuǎn)向，為了增大轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，采用兩個(gè)液壓缸（7、8）的串聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)電磁閥（6）左側(cè)通電時(shí)，液壓油流經(jīng)換向閥的左側(cè)，進(jìn)入液壓缸（7）的無(wú)桿腔，同時(shí)也進(jìn)入液壓缸（8）的有桿腔，這時(shí)液壓缸（7）產(chǎn)生一個(gè)向右的推力，液壓缸（8）產(chǎn)生一個(gè)向左的拉力，在兩個(gè)力的作用下推舵機(jī)構(gòu)向逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。反之，當(dāng)電磁閥（6）右側(cè)通電時(shí)，液壓油從換向閥的右側(cè)進(jìn)入液壓缸（7）的有桿腔，同時(shí)也進(jìn)入液壓缸（8）的無(wú)桿腔，這時(shí)液壓缸（7）產(chǎn)生一個(gè)向左的拉力，液壓缸（8）產(chǎn)生一個(gè)向右的推力，在兩個(gè)力的作用下推舵機(jī)構(gòu)向順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。

2.2 雙液控單向閥鎖緊回路

圖2為雙液控單向閥鎖緊回路原理圖。船舶在直航時(shí)，需要舵葉長(zhǎng)時(shí)間保持在某個(gè)角度，這就要求液壓舵機(jī)控制系統(tǒng)具備良好的防泄漏性能。使用雙液控單向閥和Y型中位機(jī)能換向閥組成的鎖緊回路，可以讓液壓缸在某個(gè)位置上停留。

該實(shí)驗(yàn)所需液壓元件清單如下：（1）油箱1個(gè)，（2）過(guò)濾器1個(gè)，（3）齒輪定量泵 1 臺(tái)，（4）油壓力表 1 個(gè)，（5）溢流閥 1 個(gè)，(6)三位四通電磁換向閥（Y 型）1 個(gè),(7)液控單向閥 2 個(gè)，（8、9）液壓缸 2 個(gè)，（10、11、12）推舵機(jī)構(gòu) 1 套。

工作原理：當(dāng)電磁閥（6）左側(cè)通電，液壓油從電磁換向閥的左側(cè)流經(jīng)（7）左邊的液控單向閥，進(jìn)入液壓缸（9）的無(wú)桿腔和液壓缸（8）的有桿腔，帶動(dòng)推舵機(jī)構(gòu)使舵葉向逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。反之，當(dāng)電磁閥（6）右側(cè)通電，液壓油從電磁換向閥的右側(cè)流經(jīng)（7）右邊的液控單向閥，進(jìn)入液壓缸（9）的有桿腔和液壓缸（8）的無(wú)桿腔，帶動(dòng)推舵機(jī)構(gòu)使舵葉向順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)電磁閥（6）斷電，換向閥處于中位，液壓油直接流經(jīng)溢流閥（5）回到油箱，雙液控單向閥（7）關(guān)閉，液壓缸鎖緊在某個(gè)位置，由于液控單向閥的閥座一般為錐閥式結(jié)構(gòu)，所以密封性好，不會(huì)因?yàn)轱L(fēng)浪等外力作用而引起泄露。

圖1 液壓缸串聯(lián)同步回路

圖2 雙液控單向閥鎖緊回路

3 教學(xué)效果

在《液壓傳動(dòng)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，使用我院自行研制的液壓舵機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)已經(jīng)一年，從學(xué)生和教師那里得到了很好的反映。該實(shí)驗(yàn)臺(tái)的使用讓學(xué)生從原有的模擬實(shí)驗(yàn)上升到實(shí)際的產(chǎn)品安裝，有一種親臨生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的切身體會(huì)，接近實(shí)際的實(shí)驗(yàn)過(guò)程和環(huán)境，讓學(xué)生畢業(yè)后更易于與工作的對(duì)接，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。該實(shí)驗(yàn)臺(tái)是機(jī)、電、液相結(jié)合，集教學(xué)與科研與一體的新設(shè)備，要求講授《液壓傳動(dòng)》的教師除了掌握機(jī)械和液壓技術(shù)以外還要懂得電氣控制知識(shí)，間接促使老師去擴(kuò)大知識(shí)面，掌握新技術(shù)，不但可以提高教師的教學(xué)水平，還大大促進(jìn)了教師的科研能力。

［1］盧運(yùn)嬌，王貴，麥冬玲.小型船舶液壓舵機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)[J].液壓與氣動(dòng)，2014(1)：93-102.

［2］孟延軍，陳敏.液壓傳動(dòng)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2008，09.

［3］鄭士君，孫永明.船舶輔機(jī)教程[M].大連：大連海事大學(xué)出版社，2003，07.