液壓舵機教學實驗臺在《液壓傳動》實驗教學中的應用

盧運嬌

(北海職業學院，廣西 北海 536000)

0 引言

《液壓傳動》課程是我院港口物流設備與自動控制、輪機工程技術等多個近機類高職專業的專業基礎課，它是一門實踐性很強的技術課程，如果學生只是局限于課堂上學習書本的知識，往往會感覺到液壓傳動知識比較抽象而難以理解。我校原來就有一套湖南宇航科技實業有限公司制造的液壓傳動綜合演示實驗臺，該實驗臺采用透明的液壓元器件，工作壓力一般不會超過1MPa，雖然可以完成多種液壓回路的演示實驗，但是無法體驗真實的液壓傳動環境。由筆者所在的教學團隊自行設計和制作的液壓舵機教學實驗臺，彌補了液壓傳動綜合演示實驗臺不真實的缺點，該實驗臺是一款依據實際的小型船舶液壓舵機為基礎而設計的教學實驗臺。在《液壓傳動》課程的實驗教學中，充分利用實驗設備，既增加了現場教學環節，又給學生創造接近實際的學習環境，大大提高教學效果。

1 液壓舵機教學實驗臺概述

液壓舵機教學實驗臺主要由實驗臺支架（含操作臺）和液壓舵機兩大部分構成，其中液壓舵機又分為：推舵機構、液壓系統與操舵控制系統三個部分。本液壓舵機實驗臺是根據小型船舶液壓舵機進行設計，液壓系統的設計壓力為16MPa。從經濟成本出發，并結合教學的實際需要，本設計采用閥控型液壓系統，整個液壓系統由油箱、齒輪泵、電動機、溢流閥、電磁閥、轉向器、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 液壓舵機教學實驗臺應用舉例

以下通過兩個典型回路來說明液壓舵機教學實驗臺在 《液壓傳動》實驗教學中的應用。

2.1 液壓缸串聯同步回路

圖1為液壓缸串聯同步回路原理圖。本實驗所需要的液壓元件有：（1）油箱 1 個，（2）過濾器 1 個，（3）齒輪定量泵 1 臺，（4）油壓力表1 個，（5）溢流閥 1 個，(6)三位四通電磁換向閥（O 型）1 個,（7、8）液壓缸 2 個，（9、10、11）推舵機構 1 套。

工作原理：船舶舵機主要由兩個液壓缸來推動轉舵機構，從而實現船舶的轉向，為了增大轉動力矩，采用兩個液壓缸（7、8）的串聯來實現。當電磁閥（6）左側通電時，液壓油流經換向閥的左側，進入液壓缸（7）的無桿腔，同時也進入液壓缸（8）的有桿腔，這時液壓缸（7）產生一個向右的推力，液壓缸（8）產生一個向左的拉力，在兩個力的作用下推舵機構向逆時針方向轉動。反之，當電磁閥（6）右側通電時，液壓油從換向閥的右側進入液壓缸（7）的有桿腔，同時也進入液壓缸（8）的無桿腔，這時液壓缸（7）產生一個向左的拉力，液壓缸（8）產生一個向右的推力，在兩個力的作用下推舵機構向順時針方向轉動。

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，需要舵葉長時間保持在某個角度，這就要求液壓舵機控制系統具備良好的防泄漏性能。使用雙液控單向閥和Y型中位機能換向閥組成的鎖緊回路，可以讓液壓缸在某個位置上停留。

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

工作原理：當電磁閥（6）左側通電，液壓油從電磁換向閥的左側流經（7）左邊的液控單向閥，進入液壓缸（9）的無桿腔和液壓缸（8）的有桿腔，帶動推舵機構使舵葉向逆時針轉動。反之，當電磁閥（6）右側通電，液壓油從電磁換向閥的右側流經（7）右邊的液控單向閥，進入液壓缸（9）的有桿腔和液壓缸（8）的無桿腔，帶動推舵機構使舵葉向順時針轉動。當電磁閥（6）斷電，換向閥處于中位，液壓油直接流經溢流閥（5）回到油箱，雙液控單向閥（7）關閉，液壓缸鎖緊在某個位置，由于液控單向閥的閥座一般為錐閥式結構，所以密封性好，不會因為風浪等外力作用而引起泄露。

圖1 液壓缸串聯同步回路

圖2 雙液控單向閥鎖緊回路

3 教學效果

在《液壓傳動》實驗教學中，使用我院自行研制的液壓舵機教學實驗臺已經一年，從學生和教師那里得到了很好的反映。該實驗臺的使用讓學生從原有的模擬實驗上升到實際的產品安裝，有一種親臨生產現場的切身體會，接近實際的實驗過程和環境，讓學生畢業后更易于與工作的對接，大大提高了學生學習的積極性。該實驗臺是機、電、液相結合，集教學與科研與一體的新設備，要求講授《液壓傳動》的教師除了掌握機械和液壓技術以外還要懂得電氣控制知識，間接促使老師去擴大知識面，掌握新技術，不但可以提高教師的教學水平，還大大促進了教師的科研能力。

［1］盧運嬌，王貴，麥冬玲.小型船舶液壓舵機教學實驗臺的設計[J].液壓與氣動，2014(1)：93-102.

［2］孟延軍，陳敏.液壓傳動[M].北京：冶金工業出版社，2008，09.

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