談FLUIDSIM氣動仿真軟件在地鐵車輛教學(xué)中的運用

譚正祥

摘 要本文簡要介紹了FLUIDSIM軟件的主要功能，并通過1個實例闡述了FLUIDSIM仿真軟件在《地鐵車輛》課程實際教學(xué)中的應(yīng)用及效果。

【關(guān)鍵詞】FLUIDSIM；氣動；仿真；地鐵車輛；教學(xué)；應(yīng)用

現(xiàn)代化的地鐵車輛是集多專業(yè)先進技術(shù)于一體的綜合性產(chǎn)品，設(shè)計機械、電氣及控制、材料等領(lǐng)域。因此在講授《地鐵車輛》課程中有許多內(nèi)容涉及電氣控制原理，比如氣動車門裝置、電空制動系統(tǒng)和空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)等。針對這些晦澀難懂的內(nèi)容，需要化抽象為具體，幫助學(xué)生直觀理解所學(xué)知識。但是，現(xiàn)在市場上的相關(guān)實訓(xùn)設(shè)備種類繁多，價格昂貴。利用FLUIDSIM仿真軟件對系統(tǒng)回路進行設(shè)計和仿真，能減少教學(xué)成本，拉近了課堂與現(xiàn)場的距離，充分調(diào)動學(xué)生的思維能力，教學(xué)效果好，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，

1 FLUIDSIM軟件介紹

FLUIDSIM是一款專門應(yīng)用于液壓與氣動技術(shù)的教學(xué)軟件， 傳統(tǒng)的液壓與氣動技術(shù)教學(xué)抽象難懂，很難吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。使用FLUIDSIM軟件能夠很好地解決實驗室設(shè)備不足，教學(xué)形式抽象難懂的問題，該軟件應(yīng)用到液壓與氣動技術(shù)教學(xué)中具有極高的實踐意義。

1.1 FLUIDSIM—P軟件用戶界面設(shè)計的很清楚淺顯易學(xué)，適合地鐵車輛教學(xué)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

FLUIDSIM—P軟件的圖庫中有上百種標準液壓、氣動、電氣元件的圖標，繪圖時使用者在圖庫中的選擇所需的元件圖標拖到制圖區(qū)。完成元件的連接，只需在兩個連接點之間按住鼠標左鍵移動，輕松自動生成所需的氣路表，此軟件可以根據(jù)用戶需要自由調(diào)節(jié)已生成氣路的位置，避免了氣路之間的相互交叉。FLUIDSIM—P軟件會檢查各元件之間的連接是否可行，設(shè)計的氣路出現(xiàn)錯誤時，軟件會提示錯誤并且做出正確指示，幫助使用者做出快速判斷，設(shè)計出工作性能高，結(jié)構(gòu)簡單的回路。

1.2 FLUIDSIM—P軟件對繪制好的氣路有強大的仿真糾錯的操作功能。

在設(shè)計好的氣路圖中，選用FLUIDSIM—P的仿真糾錯功能，可以檢測設(shè)計的氣路在模擬現(xiàn)實工作狀態(tài)下的工作性能。在仿真糾錯功能中設(shè)計者還可以觀察到各元件的物理量值，如氣缸的運動速度、輸出力、節(jié)流閥的開度、氣路的壓力等，這樣我們就能夠預(yù)先了解回路的動態(tài)特性，從而正確的估計回路實際運行時的工作狀態(tài)。

2 在教學(xué)中FLUIDSIM-P仿真軟件的應(yīng)用設(shè)計實例（本文以氣動客室車門的電氣控制設(shè)計為例）

2.1 廣州地鐵1號線車輛的客室車門為電控氣動門簡介

車門系統(tǒng)主要由控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、機械傳動系統(tǒng)、懸掛和導(dǎo)向系統(tǒng)、鎖閉機構(gòu)、門頁以及負責(zé)檢測的各種行程開關(guān)組成。

首先根據(jù)車門的氣動原理，利用FLUIDSIM-P仿真軟件繪制了車門的氣動控制原理圖。

通常開門電磁閥、關(guān)門電磁閥、解鎖電磁閥及開門速度、關(guān)門速度、開門緩沖、關(guān)門緩沖節(jié)流閥和快速排氣閥是集成安裝成一體，即為中央控制閥。車門的開關(guān)時通過中央控制閥的控制來實現(xiàn)的。以壓縮空氣為動力驅(qū)動雙向作用氣缸活塞的前進和后退，再通過鋼絲繩等組成的機械傳動機構(gòu)完成對門的開關(guān)動作，機械鎖閉機構(gòu)可以是車門可靠地固定在關(guān)閉位置。

車門的開關(guān)是通過操作車門按鈕，通過電氣控制系統(tǒng)控制中央控制閥上的3個二位三通電磁閥（開門電磁閥、關(guān)門電磁閥和解鎖電磁閥）的通、斷來實現(xiàn)車門的開、關(guān)及鎖定。調(diào)節(jié)中央控制閥上的調(diào)節(jié)旋鈕可調(diào)整開、關(guān)門速度及緩沖速度。由4個限位開關(guān)S1（開門行程開關(guān)）、S2（關(guān)門行程開關(guān)）、S3（鎖閉行程開關(guān)）、S4（手動解鎖行程開關(guān)），給出車門狀況信號，司機可以在司機室操縱按鈕，通過電氣控制系統(tǒng)實現(xiàn)列車所有門的同步動作，也可對沒關(guān)好的車門單獨進行重開門的控制。

2.2 車門工作原理

初始狀態(tài)是，各電磁閥均為失電狀態(tài)。

（1）開門：開門的空氣流程如下：

進氣： 得電得電活塞伸出。

壓縮空氣開門電磁閥（Y01），解鎖電磁閥（Y03），節(jié)流閥解鎖氣缸頂開門鉤

開門速度節(jié)流閥驅(qū)動氣缸左端進氣口活塞桿外伸。

排氣：

活塞左移驅(qū)動氣缸排氣開門緩沖節(jié)流閥快速排氣閥大氣。

（2）關(guān)門：關(guān)門的空氣流程如下：

失電

解鎖電磁閥（Y03），解鎖氣缸排氣活塞縮回門鉤復(fù)位（在活塞彈簧作用下）。

進氣： 得電

壓縮空氣關(guān)門電磁閥（Y02），關(guān)門節(jié)流閥驅(qū)動氣缸右端進氣口活塞桿縮回

開門電磁閥（Y01）。

失電

排氣：

（3）活塞右移驅(qū)動氣缸排氣關(guān)門緩沖節(jié)流閥快速排氣閥大氣。

根據(jù)動作原理，利用FLUIDSIM軟件繪制了車門控制電路圖，進行動作仿真，準確實現(xiàn)車門的開關(guān)動作。

3 FLUIDSIM-P氣動仿真軟件教學(xué)體會

（1）軟件教學(xué)在不斷地蓬勃發(fā)展，要想取得更好的教學(xué)效果，教師的教研不能只停留在教材的分析研究對知識的簡單陳述，要不斷學(xué)習(xí)更新知識的儲備才能適應(yīng)職業(yè)教育的發(fā)展。FLUIDSIM-P氣動仿真軟件是各種知識的綜合應(yīng)用，是一種全新的、圖文并茂的、豐富多彩的教學(xué)形式。所以教師在熟悉、運用FLUIDSIM-P氣動仿真軟件的過程中，必須掌握機械傳動技術(shù)、氣壓傳動技術(shù)、傳感器技術(shù)、軟件的使用操作技術(shù)、繼電器控制技術(shù)、機械傳動技術(shù)、自動控制技術(shù)、PLC控制技術(shù)等多學(xué)科。

（2）在教學(xué)中使用FLUIDSIM-P氣動仿真軟件，將仿真教學(xué)應(yīng)用到課程教學(xué)及仿真實訓(xùn)教學(xué)中，使學(xué)生由被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，達到了“教中做、做中學(xué)、學(xué)中練”的目的，鍛煉學(xué)生實際動手操作的能力。FLUIDSIM仿真教學(xué)軟件，使95后00后學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣提高，注重學(xué)生的實際操作的能力，學(xué)生畢業(yè)后從事此行業(yè)可以很快上手操作，適應(yīng)了教育向應(yīng)用型人才培養(yǎng)轉(zhuǎn)型的需要。

參考文獻

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作者單位

江蘇省無錫汽車工程中等專業(yè)學(xué)校 江蘇省無錫市 214000