液压与气压传动课程中溢流阀教学方法的探讨

□ 福州大学 黄 彬

溢流阀是压力控制阀的一种，广泛应用于液压系统中，用来保证液压系统的工作压力恒定或限制系统的最高压力[1，2]。由于溢流阀这部分的内容比较抽象，学生在学习过程中对其原理不好理解，其功用也不好掌握。笔者在溢流阀教学过程中采用了一些新的教学方法，并在教学实践中取得了良好的效果。

一、采用直观教学法

1.利用多媒体动画手段

多媒体教学具有图文并茂、声像结合、形象、直观、信息量大等特点，不仅可以显著提高教学效率，而且可以刺激学生的形象思维[3]，使教学内容简单化、形象化，有利于学生接受知识，以实现教学目的。溢流阀的工作原理是溢流阀讲解的重点，也是难点。传统的教学方法是利用挂图讲解，由于学生无法观察到阀芯的移动和油液的流动过程，造成学生理解起来比较困难，教学效果也不理想。笔者在讲解溢流阀的工作原理时，引入多媒体动画手段，将阀的启闭状态、液压油的流动过程可视化地展现在学生的面前。以溢流阀中的先导型溢流阀工作原理动画演示为例（图1和图2为该动画过程的两个截图），借助于动画，可以形象地演示出常态下先导阀和主阀关闭着，随着压力的升高，先导阀开启，溢流阀的进口压力油经阻尼孔、先导阀阀口流回油箱，主阀芯上移开启主阀阀口，压力油经主阀阀口溢流回油箱的整个动态过程。这个直观的动态过程可以帮助学生更好地理解溢流阀的原理，效果比借助于传统的挂图讲授好了很多。

图1 先导型溢流阀工作原理动画1

图2 先导型溢流阀工作原理动画2

2.采用图示法

图示法可以把复杂、抽象的内容变得简明、具体。很多教材在谈到溢流阀的功用时都阐述得比较抽象，学生不好理解。因此，笔者在讲授溢流阀的功用时采用了图示法，通过具体的回路来解释溢流阀的各种功用。例如，讲到溢流阀的保持系统压力恒定作用时，给出图3所示回路，指出在定量泵节流调速系统中，溢流阀处于常开状态，保证了泵的工作压力基本不变。讲到溢流阀的防止系统过载作用时，给出图4所示回路，指出在变量泵调速系统中，系统正常工作时，阀口处于关闭状态，液压泵输出流量全部进入执行元件。当系统超载时，系统的压力达到溢流阀的调定值，溢流阀迅速打开，油液通过阀口回油箱，系统压力不再升高，确保系统安全，此时的溢流阀起安全限压作用，又称为安全阀。讲到溢流阀的远程调压和系统卸荷作用时，给出如图5所示的回路，指出先导型溢流阀可以利用远控口进行远程调压，先导型溢流阀的远程调压口接了一个远程调压阀2，则该阀与主溢流阀的先导阀并联于主阀芯的上腔。设定远程调压阀的调定压力低于先导阀的调定压力，则当二位二通电磁阀失电时，泵的出口压力由溢流阀1调定；当二位二通电磁阀得电时，泵的出口压力由远程调压阀2调定。如将图3中的远程调压阀去除，则当二位二通电磁阀得电时，先导型溢流阀的远程调压口接油箱，溢流阀主阀芯上腔的压力很低（接近于零），又由于主阀弹簧很软，因此，只需很低的压力，即可打开溢流阀溢流，实现系统卸荷。通过这样的讲授，学生对溢流阀功用的理解更加深刻了。

图3 定量泵系统的溢流调压回路

图4 变量泵系统的安全限压回路

图5 先导型溢流阀的远程调压回路

二、采用比较分析法

压力控制阀中的溢流阀、减压阀和顺序阀的图形符号有很多相似之处，如果死记硬背的话，容易将溢流阀、减压阀和顺序阀的图形符号搞混。为帮助学生在理解各种阀的原理的基础上记住阀的图形符号，笔者采用了比较分析法。在讲解溢流阀的图形符号时，将符号的每一部分都与溢流阀的特点对应起来。例如：溢流阀保持进口压力恒定，所以符号中虚线连接在阀的入口处；溢流阀不工作时，阀的进出油口不通，所以符号中阀的入口和出口没有线连起来。这样，学生就很容易记住了。此外，在讲完减压阀和顺序阀后，再将这三种阀放在一起比较，先将阀的图形符号画出，再结合图形符号引导学生归纳出它们之间的差别。例如，笔者结合溢流阀和减压阀的图形符号，引导学生归纳出它们之间的三个差别：一是溢流阀阀口常闭，进出油口不通；减压阀阀口常开，进出油口相通；二是溢流阀为进口压力控制，阀口开启后保证进口压力稳定；减压阀为出口压力控制，阀口关小后保证出口压力稳定；三是溢流阀出口接油箱，先导阀弹簧腔的泄漏油经阀体内流道内泄至出口；减压阀出口压力油去工作，压力不为零，先导阀弹簧腔的泄漏油有单独的油口引回油箱。通过这样的方法，学生对这三种阀的原理、特点以及各自的图形符号记忆深刻。

三、采用实例分析法

利用远程调压阀进行调压时，要注意无论是远程调压阀起作用，还是先导阀起作用，溢流流量始终经主阀阀口回油箱。在教学过程中，笔者发现如果直接给出这个结论则学生的印象不深，有的学生也根本不理解。因此，笔者采用案例分析法，通过一个典型的习题案例来引导学生通过自己的分析得出这个结论，以加深他们的理解和印象。具体如下所示：

图6中，各溢流阀的调定压力分别为 p1＝4MPa，p2＝3MPa，p3＝2MPa，如系统的外负载趋于无限大，问二位二通电磁阀失电与得电时，泵的工作压力各为多少？

图6 先导型溢流阀远程调压的分析回路

学生的分析结果是：当二位二通电磁阀失电时，泵的工作压力等于三个阀的调定压力的最大值，即4Mpa；当二位二通电磁阀得电时，阀2的远程控制口接油箱，阀2的进口压力为零，阀1出来的油液经过阀2的远程控制口流回油箱，阀3不起作用，因此泵的工作压力为p1＝4Mpa。

在学生分析之后，笔者再次回到阀的结构图，用阀的结构图实现图6所示的回路，强调相邻阀的进油口和出油口的连接、强调阀的溢流路。这样，学生明白了溢流阀的出口压力直接反馈到调压弹簧上，因此，溢流阀开启工作时，进口处的压力就要达到调定压力和出口处的压力之和[4]。因此，当二位二通电磁阀失电时，阀1、阀2、阀3串联。阀3导通后，其进口压力为p3＝2MPa，此压力又经阀2内部通道作用于阀2阀芯上端的调压弹簧腔，从而使得阀2的进口压力为p2＋p3＝5Mpa。同理，此压力又经阀1内部通道作用于阀1阀芯上端的调压弹簧腔，从而使得阀1的进口压力为 p1＋p2＋p3＝9Mpa， 即此时泵的工作压力为9Mpa；当二位二通电磁阀得电时，阀1出来的油液是经过阀2的溢流口后再通过阀3溢流回油箱的 （强调不是经过阀2的远程控制口流回油箱），从而阀1的进口压力为p1＋p3＝6Mpa，即此时泵的工作压力为 6Mpa。 这样，学生明白了自己的错误原因，理解得也就更为深刻了。

四、结束语

通过以上方法，可以帮助学生更好地理解和掌握溢流阀的原理和应用，从而为回路的压力分析打下扎实的基础。通过该部分的讲授，笔者深深感到：作为一名教师，在及时发现学生学习过程中存在问题的同时，还要善于针对不同的教学内容运用恰当的教学方法来帮助学生从根本上理解和消化这些问题，这样才能真正做到“授之以渔”。

[1]陈淑梅.液压与气压传动[M].北京：机械工业出版社，2008.

[2]许福玲，陈尧明.液压与气压传动（第三版）[M].北京：机械工业出版社，2007.

[3]张明泉，温玲丽.大学理工科专业课程多媒体教学及其效果调查分析[J].高等理科教育，2008（5）：50-52.

[4]李华.溢流阀原理及具体应用之探究[J].装备制造技术，2010（7）：18-20.