液壓教學實驗臺的發展趨勢

液壓實驗教學是將理論知識與實際操作所結合， 是教學的重要環節。通過實驗，同學們不僅能夠掌握和深化理論知識，同時還能熟練液壓實驗步驟和基本操作。在動手操作過程中，增加直觀認知，快速掌握儀器儀表的使用，提高實驗分析能力，從而培養利用理論知識分析和解決問題的能力。在現階段的液壓實驗教學中，大部分僅僅是基于基本回路的簡單實驗操作實訓，屬于常規驗證性實驗。對工程實踐而言遠遠不夠。所以亟待開發新的實驗項目，研制和制作綜合類實驗教學平臺。

1、液壓綜合實驗臺的研究現狀

現代液壓技術的不斷發展， 液壓實驗設備的設計與開發也隨之高速發展，國內外有了許多先進的設計實現方案。

1.1 透明型液壓實驗裝置

透明型液壓實驗裝置是由日本的Yamamoto Masami 發明的?？梢酝高^透明外壁直觀地觀察到各元件的內部結構。實驗臺中所有元件基本上都是由丙烯酸（類）樹脂制作，目的就是為了清晰直觀的了解各元件的結構與工作原理。在這種實驗臺上，操作者可以自己搭建透明的液壓回路，直觀地觀測到各液壓元件和液壓回路的工作情況。如采用透明丙烯酸（類）樹脂制作的換向閥， 可以清楚地看見各換向閥的內部構造以及工作時閥芯的位置變換。

1.2 氣穴現象演示實驗臺

此項由美國的弗蘭克·蓋默和約瑟夫·克拉米斯克發明，由蓄水池、進水管路和出水管路組成。通過在進水管路上安裝限制閥限定氣體流量，以此控制是否產生氣穴。液壓泵采用透

明材料制成，便于觀察氣穴效應對液壓泵的影響。透明結構的流量計可以直觀地觀察到氣體運動狀態以及檢測氣穴效應對效率的影響。此外，裝置可以安裝在移動平臺上，方便現場作業測試。

1.3 液壓技術培訓裝置

液壓技術培訓裝置由美國的Hautzenroder 和Manfred所研究設計。主要用作初級和液壓技術培訓。裝置由安裝機架的垂直安裝面板、裝有各種閥的液壓元件油路塊以及連接

傳感器的數據顯示面板組成。垂直面板上可安裝模塊化的油路塊，搭建所需的實驗回路；通過傳感器和數據采集器將數據傳輸到計算機處理后， 再經由顯示面板顯示出結果分析曲線，整個實驗過程就結束了；實驗裝置操作靈活方便，用于教學簡單快速。

1.4 流體靜力學教學裝置

流體靜力學教學裝置由德國的Kunze Wolfgang 所設計發明。裝置采用模塊化結構，即將液壓元件固定在一個完整的移動模塊上，做實驗時只需根據所需回路，用油管連接選擇取模塊。液體流量通過量杯和流量計獲得，流量計測得數據通過數碼管顯示。

2、現代綜合實驗臺的特點

2.1 透明式多功能液壓實驗臺

此類液壓實驗臺除直立面板外， 裝配的液壓元件和管道均為可透視材料制成。通過透明的玻璃外殼，可以清楚地觀察到所有液壓元件的內部結構及工作過程?，F國內的典型產品有河南

機電高等?？茖W校研制開發的多功能液壓教學綜合實驗臺和上海育仰科教設備研究開發的YUY-19B型透明液壓傳動演示實驗臺。

2.2 組合式快接液壓實驗臺

組合式快接液壓實驗臺，可以通過快速接頭搭接實驗回路，連接方便快捷、不漏油，同時配備的液壓元件都是常見的實際應用元件。優點在于不需要工具就能快速搭接液壓回路。通過快速液壓平臺，可根據事先設計好的原理圖，選擇所需要的元件搭建回路。具有代表性的產品是吉林大學的快速插接任意組合式液壓與氣壓傳動綜合教學實驗臺和德國Festo公司的TFSOO液壓基本回路拼裝式實驗臺。

2.3 多功能液壓綜合實驗臺仿真功能

這種綜合實驗臺的特點是將計算機與實驗臺相連，通過計算機的多元化處理方式，同學們可以利用仿真軟件，方便快捷地調用液壓元件符號、畫出設計的回路圖并通過軟件進行調試，簡化了實驗教學的難度。而且在繪制完回路后，可由軟件自行檢查錯誤，減少實際搭接中的錯誤。另外，仿真軟件中的元件*按照實際配備的元件參數設定， 因此可以對設計的回路進行仿真。

3、液壓綜合實驗臺的發展趨勢

3.1 透明材料在液壓實驗臺上的廣泛應用

抽象的液壓技術知識難以理解，在液壓教學實驗中，直觀地觀察液壓元件內部結構和基本回路的組成情況顯得尤為重要，因此，實驗臺中的元件透明化理念產生了。在使用了透明化元件的實驗臺上實驗， 學生可以觀測各種元件的工作狀態及在實驗回路中起到的作用。

3.2 多種控制方式在實驗臺上的實現

隨著科學技術的高速發展，計算機技術、現代工業控制技術己經廣泛應用到現代液壓技術中。由此，多種控制方式的液壓綜合實驗臺便出現在實驗教學中。手動按鈕控制、繼電器控制，結合先進的PLC 控制、計算機控制，現代型的綜合液壓實驗臺上設置了多種控制方式，通過改變控制方式，能夠適應現代工業的多元控制要求，機電液一體化的綜合運用，更適合復合型液壓技術人才的培養。

3.3 開放式的液壓實驗臺

傳統的液壓實驗臺，空間狹小，可以搭建的回路方案少且多為基本回路，配置的元件少且固定，難以在當今的實驗教學中滿足要求。在開放式的實驗臺上，空間廣、元件充足，可以按照預先的想法親自動手組裝搭接液壓回路，可充分調動學習積極性，操作者通過切身體會， 將理論與實踐統一。具有代表性的設計，就是快速任意插接組合式實驗臺結構。

3.4 將計算機輔助實驗技術應用到綜合實驗臺中

近年來，計算機輔助實驗(CAT)技術在許多方面已經取得快速發展，帶動著現代液壓技術的迅猛發展。計算機輔助實驗技術可以為綜合實驗臺帶來多種便捷的功能。

（1）仿真功能。通過計算機上安裝的仿真軟件，實驗前可以先在電腦上設計好液壓回路，并且模擬調試回路。有助于盡早發現并修改設計中的錯誤，可以減少真實實驗中的錯誤。

（2）檢測、傳輸和數據處理功能。使用計算機作為上位機控制液壓綜合實驗臺， 并且可以通過安裝在實驗臺上的各種傳感器，例如壓力、位置、流量等傳感器并經由實驗臺自帶的數據采集模塊，可以在計算機上處理輸出的實驗數據，也可以直接輸出相關曲線，更加清楚直觀地展現實驗結果。

（3）多媒體教學功能。在進行實驗之前，可以利用計算機的多媒體功能，將需要進行教學的實驗回路設計成動畫模式，以此展現給學習者。通過動畫展示， 學習者可以直觀地理解回路原理。

（4）使用計算機建立虛擬實驗平臺，虛擬實驗平臺建設好后，可以在計算機上模擬真實的實驗，為液壓教學提供了新的發展方向。

通過液壓綜合實驗臺的設計開發， 能夠實現多種課堂上無法學習到的實踐工程知識，通過液壓綜合實驗臺的引進，能夠基于其設計出基本液壓實驗，并通過動手搭建油路，熟悉各實驗的具體操作步驟和注意事項，以此達到深刻理解液壓傳動知識，培養學習者理論與實踐結合的意識，增強學習者動手操作能力。