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摘要：围绕工程机械液压传动与控制技术课程的特点，针对大四学生所处境遇，为了提高学生课程知识掌握量，培养不仅能够掌握理论知识，还具有解决现实问题能力的人才，提出了实验与理论并驾齐驱的改革思路。基于现有条件，提出了三个实验方案，旨在全面加深学生对工程机械液压系统工作原理，液压元器件，液压系统问题的理解和认识。
关键词：工程机械；液压传动；液压泵；液压油缸；液压系统
本文引用格式：王海波,等.工程机械液压传动与控制技术课程教改的探讨与实践[J].教育现代化,2019,6(82):117-118,122.
工程机械液压传动与控制技术课程是本科生大四的一门专业课程，是学生通向工作岗位的一门重要课程。该课程主要以挖掘机为主工程机械为背景，介绍液压传动与控制技术问题。由于大四学生，正处于升学就业的十字路口，在课堂中精力不集中，容易出现走神现象，而且此课程概念和理论较难，所以以往学生考试成绩普遍偏低，知识掌握度普遍较差。作为教育工作者，应当积极解决该课程存在问题，对课程进行改革，培养专业性更强的人才。
一 工程机械液压传动与控制技术课程的重要性
工程机械是国家基础建设的主要设备，广泛应用于建筑工程、市政工程、道桥工程和港口工程等领域的建设施工，在各项重大工程施工和国民经济中发挥着举足轻重的作用。工程机械行业是国民经济的支柱行业，是国家重大装备制造业，更是国家综合经济实力的象征[1]。液压传动与控制技术是工程机械的基础性技术，也是工程机械的核心技术之一，也是目前阻碍我国工程机械产业良性发展的主要瓶颈之一，高性能液压元件以及为适应工程机械不同机型和工况所组成的高性能液压控制系统是工程机械稳定、高效运行必不可少的支撑。液压传动与控制技术是工程机械的基础性技术，也是工程机械的核心技术之一，也是目前阻碍我国工程机械产业良性发展的主要瓶颈之一，高性能液压元件以及为适应工程机械不同机型和工况所组成的高性能液压控制系统是工程机械稳定、高效运行必不可少的支撑[2]。
液压传动技术较其他类型的传动及控制方式有独特的优点，是机械专业一门重要的课程，在现代化生产中发挥越来越重要的作用。不同于一般工业领域应用的液压系统或设备，工程机械具有工作环境恶劣、高速重载、能耗大、维护条件差并受到环境保护、自重、安装空间限制等工况特点，因此工程机械液压传动与控制系统在环境适应性和工作可靠性、负载能力和效率提升、节能和环境友好性、舒适安全性、配置组合柔性和故障监控等多方面具有更高的要求。所以专门开设一门工程机械液压传动与控制技术课程，能够让本科生更深入地了解液压传动技术，而且同时也能增强本科生理论联系实际的能力[3]。
二 液压系统问题
学生首先接触液压系统，是在液压传动课程上。在液压传动课程主要讲述液压传动原理、液压元件和液压回路。而传统的工程机械液压传动与控制技术课程，主要讲述工程机械上的液压回路、液压元件以及液压控制技术。两门课程都偏向概念与理论，学生不能联系到实际，所以加大了学生的学习难度。在实际工程应用中，抛开液压元器件设计问题，液压系统的设计不仅仅只是液压元器件的选择、液压回路的设计和控制系统的设计，还需要考虑到液压油温升、液压系统泄露、液压阀块的设计、液压系统效率、液压系统响应速度、液压系统噪声、液压系统清洁等问题，而这些问题都不是仅仅用液压回路上简单的符号就能解决的。
在本科毕业设计中，很多学生对液压系统的认识仅仅只停留在液压回路中，离工程实际应用有很大的差距，学生除了设计回路其他一概不知，所以毕业设计质量较差。因此，工程机械液压传动与控制技术应更加注重工程实践问题，加重实验比率，加深学生对液压系统在工程应用中的理解。
三 工程机械液压传动与控制技术实验改革方案
学生在液压传动课程上已经学习了液压传动的基本概念和理论知识，而工程机械液压传动与控制技术不应着重讲述概念和理论知识，应该更注重工程实际。实验教学作为理论教学的重要补充，通过各类验证型和研究型实验项目，让学生进一步加深对课堂理论教学中涉及的基本概念和理论知识的理解。同时作为应用性很强的工程类专业课，它的实验教学有助于学生了解本专业和工程机械行业的最新技术发展动态和趋势，避免理论教学“抱残守缺”和“闭门造车”。因此，结合学校现有实验条件，对“工程机械液压传动与控制技术”这门课程的实验教学项目进行充分的设计和开发具有重大意义。
结合学科特点和工程机械行业技术的最新发展趋势，在现有实验室软、硬件条件支撑下，挖掘现有设备潜力，以较小的改造成本，设计和开发出一批具有针对性、代表性和先进性的实验项目，让学生深入了解工程机械液压系统的独特性和关键技术。液压传动课程传授工业液压传动与控制技术，对于现代工程机械液压技术中应用广泛的原动机与液压泵的功率匹配、电液比例变量泵、多路阀、插装阀等涉及较小，因此本教改实验项目必须要以上述对象为主，展示出现代工程机械液压技术的独特性。
（一）工程机械油缸拆装测绘实验
液压系统在工程机械中广泛应用，其中主要液压执行元件为液压缸，它将液压能转化为机构所需的机械能。工程机械液压油缸相对于其它用途的液压油缸，其使用功率大，传递的能量多，加工难度高。工程机械液压油缸的尺寸、密封要求也有相应的标准。工程机械液压油缸基本上由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置、排气阀等组成。
实际应用中液压油缸的失效形式常表现为内泄露与外泄露。内泄露是指液压油经活塞从高压腔进入低压腔，导致建立不了工作压力。外泄露是指液压油从液压缸内外泄。液压油缸通过密封装置避免泄露，密封装置主要为缸盖与缸筒、缸盖与活塞杆、有杆腔与无杆腔的密封。
工程机械油缸出力通常比较大，活塞杆运动到缸底及缸盖时会引起机械碰撞，产生很大的冲击压力与噪声[4]。为避免这种机械碰撞需要采用缓冲装置，缓冲装置可以防止和减少液压油活塞及活塞杆等运动部件在运动时对缸底或缸盖的冲击。通过这个实验可以加强学生动手能力，了解工程机械液压油缸结构，了解工程机械液压油缸的常见故障。
（二）工程机械液压泵拆装演示实验
液压泵向液压系统提供具有一定压力与流量的液压油，是液压系统的动力元件。液压泵从结构上可以分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵。
齿轮泵由两个齿轮、泵体与前后盖组成两个封闭空间，当齿轮转动时，齿轮分离侧的吸油腔体积变大，形成真空，将液压油吸入，齿轮啮合侧的排油腔的体变小，将液压油挤入管路中去。吸油腔与排油腔通过两个齿轮的啮合线分隔开。齿轮泵结构简单，工艺性好，体积小，对油液污染不敏感，但工作压力低，流量脉动，零件的互换性差，磨损后不易修复，不能作变量泵用。
叶片泵由叶片、定子、转子、配油盘和端盖等组成。定子与转子偏心安装，叶片嵌在转子内，当转子转动时在离心力与叶片根部的压力油作用下叶片紧贴定子内壁，形成一个可变容积的工作腔。当工作腔容积变大时形成局部真空，吸入液压油，工作腔容积变小时，液压油压入管路。叶片泵结构紧凑，噪声小，寿命长，改变定子和转子间的偏心距，便可改变泵的排量，相对于齿轮泵对液压油污染较敏感，结构较复杂。
柱塞泵由柱塞、缸体、配油盘、斜盘、滑靴、中心弹簧、传动轴等组成。柱塞头部安装有滑靴，滑靴始终贴住斜盘运动，当缸体带动柱塞旋转时，柱塞在缸体的柱塞腔内做直线往复运动，当柱塞伸出，工作腔容积变大，形成局部真空，吸入液压油，当柱塞缩回，工作腔容积变小，将液压油压入管路中。柱塞泵密封性能好，精度高，工作压力高，通过改变斜盘的倾角改变泵的排量，但它结构比较复杂，制造精度高，对油液污染敏感。柱塞泵被广泛应用于高压、大流量和流量需要调节的场合。
通过此实验，学生能了解液压泵的机构组成，理解液压泵的工作原理，提高工程实践能力。
（三）小型液压挖掘机液压系统测绘实验
挖掘机为重型工程机械，是工程建设中最主要的工程机械之一。根据规模大小的不同，挖掘机可以分为大型挖掘机、中型挖掘机和小型挖掘机。小型挖掘机体积小，在狭窄的工作空间内能够很好的工作，同时对周围的环境影响小，便于运输，成为城市地区市政工程的理想设备。
挖掘机的传动方式分为机械传动与液压传动。机械传动效率高，但结构复杂，维修较为困难，机械传动的挖掘机多为轮式挖掘机。液压传动结构相对于机械传动紧凑，重量轻，惯性小，容易实现自动化，传递动力运动均匀平稳，借助变量泵可大范围的实现无级调速，液压装置易实现过载保护，可灵活的布置动力机构，液压缸的推力很大，又加之极易布置，在挖掘机等重型工程机械上，已基本取代了老式的机械传动，不仅操作方便，而且外形美观大方。
该实验可以加深学生对液压挖掘机回路的了解，加深学生对挖掘机液压系统工作原理的认识，让学生了解挖掘机各液压元件在液压系统中的认识。
四 结语
工程机械液压传动与控制技术是工程机械专业的一门专业课，理论性和实践性较强。工程机械液压传动与控制系统在环境适应性和工作可靠性、负载能力和效率提升、节能和环境友好性、舒适安全性、配置组合柔性和故障监控等多方面具有更高的要求，通过实践环节验证和拓展课堂教学内容，巩固教学效果，为进一步更专业地进行工程机械设计、研究工作打下基础。该教改可以受益学生除了每年60名左右的工程机械方向本科生，还可以向土木工程机械概论课程每年650名左右本科生服务。加强学生对工程机械的理解，对液压系统的理解。
参考文献
[1]于宏丽,刘艳秋.工程机械的发展与其现代设计方法[J].山东工业技术,2019(13):21.
[2]黄金荣.液压机械传动在工程机械上的应用研究[J],山东工业技术,2017(16):100.
[3]李路可,郭鹤,石佩斐,等.液压传动技术教改的探讨与实践[J].课程教育研究,2016(02):237.
[4]贾志奇.工程机械液压油缸压力信号分析及故障诊断系统设计[D].石家庄铁道大学,2017.
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