液压舵机教学实验台在《液压传动》实验教学中的应用

卢运娇

(北海职业学院，广西 北海 536000)

0 引言

《液压传动》课程是我院港口物流设备与自动控制、轮机工程技术等多个近机类高职专业的专业基础课，它是一门实践性很强的技术课程，如果学生只是局限于课堂上学习书本的知识，往往会感觉到液压传动知识比较抽象而难以理解。我校原来就有一套湖南宇航科技实业有限公司制造的液压传动综合演示实验台，该实验台采用透明的液压元器件，工作压力一般不会超过1MPa，虽然可以完成多种液压回路的演示实验，但是无法体验真实的液压传动环境。由笔者所在的教学团队自行设计和制作的液压舵机教学实验台，弥补了液压传动综合演示实验台不真实的缺点，该实验台是一款依据实际的小型船舶液压舵机为基础而设计的教学实验台。在《液压传动》课程的实验教学中，充分利用实验设备，既增加了现场教学环节，又给学生创造接近实际的学习环境，大大提高教学效果。

1 液压舵机教学实验台概述

液压舵机教学实验台主要由实验台支架（含操作台）和液压舵机两大部分构成，其中液压舵机又分为：推舵机构、液压系统与操舵控制系统三个部分。本液压舵机实验台是根据小型船舶液压舵机进行设计，液压系统的设计压力为16MPa。从经济成本出发，并结合教学的实际需要，本设计采用阀控型液压系统，整个液压系统由油箱、齿轮泵、电动机、溢流阀、电磁阀、转向器、液控双向锁、橡胶管以及一些其他的辅助元件组成，液压管连接处均使用卡套式管接头，便于液压元件的更换[1]。

2 液压舵机教学实验台应用举例

以下通过两个典型回路来说明液压舵机教学实验台在 《液压传动》实验教学中的应用。

2.1 液压缸串联同步回路

图1为液压缸串联同步回路原理图。本实验所需要的液压元件有：（1）油箱 1 个，（2）过滤器 1 个，（3）齿轮定量泵 1 台，（4）油压力表1 个，（5）溢流阀 1 个，(6)三位四通电磁换向阀（O 型）1 个,（7、8）液压缸 2 个，（9、10、11）推舵机构 1 套。

工作原理：船舶舵机主要由两个液压缸来推动转舵机构，从而实现船舶的转向，为了增大转动力矩，采用两个液压缸（7、8）的串联来实现。当电磁阀（6）左侧通电时，液压油流经换向阀的左侧，进入液压缸（7）的无杆腔，同时也进入液压缸（8）的有杆腔，这时液压缸（7）产生一个向右的推力，液压缸（8）产生一个向左的拉力，在两个力的作用下推舵机构向逆时针方向转动。反之，当电磁阀（6）右侧通电时，液压油从换向阀的右侧进入液压缸（7）的有杆腔，同时也进入液压缸（8）的无杆腔，这时液压缸（7）产生一个向左的拉力，液压缸（8）产生一个向右的推力，在两个力的作用下推舵机构向顺时针方向转动。

2.2 双液控单向阀锁紧回路

图2为双液控单向阀锁紧回路原理图。船舶在直航时，需要舵叶长时间保持在某个角度，这就要求液压舵机控制系统具备良好的防泄漏性能。使用双液控单向阀和Y型中位机能换向阀组成的锁紧回路，可以让液压缸在某个位置上停留。

该实验所需液压元件清单如下：（1）油箱1个，（2）过滤器1个，（3）齿轮定量泵 1 台，（4）油压力表 1 个，（5）溢流阀 1 个，(6)三位四通电磁换向阀（Y 型）1 个,(7)液控单向阀 2 个，（8、9）液压缸 2 个，（10、11、12）推舵机构 1 套。

工作原理：当电磁阀（6）左侧通电，液压油从电磁换向阀的左侧流经（7）左边的液控单向阀，进入液压缸（9）的无杆腔和液压缸（8）的有杆腔，带动推舵机构使舵叶向逆时针转动。反之，当电磁阀（6）右侧通电，液压油从电磁换向阀的右侧流经（7）右边的液控单向阀，进入液压缸（9）的有杆腔和液压缸（8）的无杆腔，带动推舵机构使舵叶向顺时针转动。当电磁阀（6）断电，换向阀处于中位，液压油直接流经溢流阀（5）回到油箱，双液控单向阀（7）关闭，液压缸锁紧在某个位置，由于液控单向阀的阀座一般为锥阀式结构，所以密封性好，不会因为风浪等外力作用而引起泄露。

图1 液压缸串联同步回路

图2 双液控单向阀锁紧回路

3 教学效果

在《液压传动》实验教学中，使用我院自行研制的液压舵机教学实验台已经一年，从学生和教师那里得到了很好的反映。该实验台的使用让学生从原有的模拟实验上升到实际的产品安装，有一种亲临生产现场的切身体会，接近实际的实验过程和环境，让学生毕业后更易于与工作的对接，大大提高了学生学习的积极性。该实验台是机、电、液相结合，集教学与科研与一体的新设备，要求讲授《液压传动》的教师除了掌握机械和液压技术以外还要懂得电气控制知识，间接促使老师去扩大知识面，掌握新技术，不但可以提高教师的教学水平，还大大促进了教师的科研能力。

［1］卢运娇，王贵，麦冬玲.小型船舶液压舵机教学实验台的设计[J].液压与气动，2014(1)：93-102.

［2］孟延军，陈敏.液压传动[M].北京：冶金工业出版社，2008，09.

［3］郑士君，孙永明.船舶辅机教程[M].大连：大连海事大学出版社，2003，07.