第一節液壓泵的種類、構造及應用

第一節液壓泵的種類、構造及應用 一、液壓泵的基本原理 • 先在吸入口形成一低於大氣壓力的真空部，由於液壓貯液箱為開放式與大氣相通，因此與液壓泵的吸入口造成壓力差，利用此一壓力差將液壓油送入液壓泵內，並藉液壓泵的機械作用而產生高壓的液壓油，從排出口送至液壓管路中。

優良的液壓泵應具備有下列條件 • 液壓泵必須是正排量 • 液壓泵輸出液壓油時，脈動要小。 • 液壓泵須具有高壓輸出的能力，以減少不必要的洩漏。

二、液壓泵的種類、構造及應用 • 固定排量型泵：每旋轉一圈，其排出的液壓油量不變。如欲控制流量，只能在迴路裝設流量控制閥或改變泵的轉速。 • 可變排量型泵：每旋轉一圈，其排出的液壓油量是可調整改變的。

（一）齒輪泵 1.外接齒輪泵 • 當主動齒輪迴轉時，帶動與其相齧合之從動齒輪轉動，兩齧合齒輪分離之瞬間，會在該處產生真空狀態，因此吸入液壓油，再經由齒輪外周與輪殼間而傳送至排出口。若其側板為固定時，其齒頂與殼體之間的間隙亦為一定，當泵的工作壓力愈大時，經由此間隙的洩漏會愈大。故此型式泵不適合於高壓，只能作中低壓使用。

2.內接齒輪泵（半月形齒輪泵） • 含有一個外接齒輪與一個內緣有輪齒之大齒輪齧合，常用者為餘擺泵。內部主動齒輪較外部齒輪少一輪齒，兩者偏心且同方向旋轉。當主動齒輪轉動時，齒間的容積由吸入區開始，容積由V1增大到V2，在V3時容積最大，此階段為吸油行程；當容積由V3減小到V4時為排油行程。其吸油排油之動作時間長，故不適合高壓使用，一般之壓力約為20 kgf/cm2。

（二）輪葉泵-可變排量型 1.可變排量型 • 只有一個進油排油口者，由於出口處的高油壓會對轉子施加側壓力，故為不平衡型，必須裝置較大的軸承。

2.固定排量型 • 利用兩組進油排油口彼此相對，由於轉子軸的兩邊同時產生壓力相同、方向相反的油壓，故能相互抵消形成油壓平衡。

（三）螺旋泵 • 也是屬於固定排量型，一般由二或三支螺旋桿所組成，中心螺旋桿為主動螺旋，兩側為被動螺旋。中心螺旋桿主要是負責壓送液壓油，兩側螺旋則為協助密封。

（四）活塞泵 1-1.軸向型活塞泵（斜板式） • 為一斜板式軸向型活塞泵，活塞的往復運動以斜板的角度控制。斜板為一塊固定的圓板與傳動軸成斜角交叉，斜角的大小即控制活塞行程的大小。

1-2.軸向型活塞泵（斜軸式） • 傳動軸與活塞缸體則以萬向接頭連結，傳動軸上有一固定的凸緣，類似斜板可以控制活塞的行程。改變傳動軸與活塞缸體中心軸的交角，可以改變活塞的行程及排油量。

2.徑向型活塞泵 • 呈輪輻狀，裝置在缸體中與缸體中心軸成垂直，其活塞數通常為五至八支，活塞缸體浮動裝置於固定的空心樞軸上。活塞缸體外有一外轉環可以控制活塞的行程。當活塞缸體被傳動軸帶動旋轉時，活塞即產生往復運動，自空心樞軸處吸入及排出液壓油。

第二節液壓缸之種類、構造及應用 一、液壓缸的種類 • 只有一個液壓油的出入口。其活塞只有一面承受油壓的作用，故只有單方向產生動力，另一方向的運動則由重力、彈簧或其他裝置復位。 • 彈簧型單動液壓缸：係靠彈簧力復位。 • 衝柱型單動液壓缸：活塞的面積等於活塞桿面積的液壓缸，靠自重或外力使其復位。 • 套筒伸縮型單動液壓缸：有多節的套筒可逐節伸縮，故有較長的工作行程，靠自重或外力使其復位。（一）單動液壓缸

（二）雙動液壓缸 • 在活塞的兩側均有液壓油的出入口，活塞的兩面均承受液壓的作用，兩面均能產生動力。如欲使活塞的運動方向相反，則只要將液壓油的流動方向改變即可。 • 單桿型雙動液壓缸：活塞僅由一邊伸出的液壓缸。由於活塞兩面之作用面積不同，故其前進與後退之推力亦不相同。 • 雙桿型雙動液壓缸：僅有一個活塞，但活塞兩端均有活塞桿，各由一邊伸出作功，因活塞兩面之作用面積相同，故其前進與後退的力量也相同。 • 套筒伸縮型雙動液壓缸：可逐級伸出，行程增長，可節省按裝的空間。

二、液壓缸的構造-雙動液壓缸 • 液壓缸的型式很多，在尺寸大小方面，液壓缸的直徑從2～50cm都有；在應用方面，液壓缸可以承受垂直負載、水平負載及斜向負載；在壓力方面，液壓最常應用的壓力範圍約35～350kgf/cm2；在長度方面，有些可達9m以上。 • 其構造也有差異，但基本結構大致相同，為一雙動液壓缸，其主要構造由缸筒、活塞、活塞桿、端蓋、油封及緩衝機構所組成。液壓缸的缸筒通常為圓筒形，可供活塞作往復運動之用。

液壓缸中通常有緩衝裝置，當活塞運動到行程的末端時，能減緩活塞的速度，避免活塞撞擊端蓋所造成的震動與損壞。緩衝裝置的型式很多，工作原理則大同小異。利用端蓋上的孔口，產生限流作用使活塞的速度減慢。

三、液壓缸的固定方式

四、液壓缸的作用力與速度 （一）單動液壓缸 • 只有一側有液壓油口，液壓缸的輸出作用力（F）等於液壓油的工作壓力（P）乘以活塞的有效工作面積（A）

（二）雙動液壓缸 • 兩側均有液壓油的出入口，液壓缸中活塞兩側的有效工作面積並不相同。

第三節液壓馬達之種類、構造及應用 一、齒輪式液壓馬達 • 與外接齒輪式液壓泵之構造相似，但動作相反。由一個有進油口與出油口之外殼及兩個齒輪的轉動部所組成，主動齒輪接在與負載連接的轉軸上。（一）外接齒輪式液壓馬達

（二）內接轉子式液壓馬達 • 與內接轉子式液壓泵相似，具有一個內部的主動齒輪與外部的從動齒輪，排油量約200～500ml，應用壓力範圍在100～200kgf/cm2。

二、輪葉式液壓馬達 • 與輪葉式液壓泵的不同主要在於葉片的支撐方式。輪葉式液壓馬達則需以彈簧或搖臂的力量將葉片向外頂出，葉片才能承受油壓的作用帶動轉軸迴轉。

三、活塞式液壓馬達 （一）軸向活塞式液壓馬達 • 與軸向活塞式液壓泵兩者幾乎沒有差異，因此此類馬達常被設計為油泵-馬達通用型。軸向活塞式液壓馬達的轉動扭矩來自於斜板受活塞推動所產生的切線分力。此型式也有固定排量與可變排量之分，可變排量軸向活塞式液壓馬達也可以改變斜板角度的方式改變排油量。

（二）徑向活塞式液壓馬達 • 通常用於低轉速、高扭力的重負荷工作。其活塞與輸出軸垂直，故外殼與輸出軸的總長度可以縮短，能承擔較大的軸向與徑向負載。

（三）電動液壓脈波馬達 • 由一個低功率的數位步進式電馬達與一個高功率精密活塞液壓馬達組合而成。此種組合可利用方形數位脈波控制步進馬達，再以步進馬達控制液壓馬達輸出軸的旋轉方向、轉速及軸的位置。

四、擺動馬達 （一）輪葉型擺動馬達 • 構造由缸體、輸出軸、可動輪葉及固定輪葉等所組成。因輪葉數較少，故無法形成連續性旋轉。 • 可動輪葉及固定輪葉各有一片者：稱為單輪葉型，最大迴轉角度為280度。 • 兩者各有二片者：稱為雙輪葉型，最大迴轉角度為100度。 • 兩者各有三片者：則稱為三輪葉型，最大迴轉角度為60度。因輪葉數較少，故無法形成連續性旋轉。

（二）活塞型擺動馬達 • 基本構造包括活塞、缸體、齒條與小齒輪。以小齒輪為輸出軸，當液壓油從一側的油口流入時，推動活塞移動帶動齒條做往復運動，並使小齒輪做有限度的旋轉運動，動力由小齒輪軸輸出。

第四節液壓系統各類型控制閥之符號、 構造、功用及作用情形 • 以手動或機械操作使旋轉軸旋轉，以改變液壓油流動的方向，一般用於中低壓小流量的場合。一、方向控制閥 1.旋轉滑軸閥

2.滑狀滑軸閥 • 將滑軸置於中空的套筒內，藉外力操縱滑軸運動，配合閥口的位置，以改變液壓油流動的方向。適用於高壓、大流量的場合。一般的方向閥均採用此種型式。

方向控制閥之滑軸在不同位置間的移動，可藉機械、電力、液壓、氣壓或人力來操作。為恢復到原來的正常位置，一般均靠裝置於閥體內彈簧的作用力，稱為彈簧復歸。另有無彈簧裝置者，當外部操作訊號或操作力消失時，仍會保持在方向閥變換的位置。如需回復到原來位置，要在反方向加入一操作訊號。方向控制閥之滑軸在不同位置間的移動，可藉機械、電力、液壓、氣壓或人力來操作。為恢復到原來的正常位置，一般均靠裝置於閥體內彈簧的作用力，稱為彈簧復歸。另有無彈簧裝置者，當外部操作訊號或操作力消失時，仍會保持在方向閥變換的位置。如需回復到原來位置，要在反方向加入一操作訊號。

（一）止回閥（逆止閥） • 由一個有出入口的閥體，及一個裝在閥體內由彈簧的壓力使其移位的可動止回活門所構成，通常以鋼珠或柱塞活動瓣作為止回活門。

引導型止回閥 • 平時可防止流體逆向流通，但於必要時可運用外部引導壓力將止回活門打開，允許流體回流。在可動之活動瓣的對面有一活塞，由一較細的彈簧使其固定，引導壓力由此一活塞來感應。

（二）2/2方向伐（切斷閥） • 二口二位方向閥由接通與不接通之兩個通路所組成。滑軸在一端位置時，閥體的流路接通；在另一位置時，則流路關閉，亦稱為切斷閥。有開關之功用，可作為許多系統中之安全閉鎖裝置，以隔離或連接系統中各種不同的組件。

（三）3/2方向閥 • 三口二位方向閥之閥體包括壓力源通路、回油通路及一個工作管線通路。僅有二個位置，主要用以操作單動液壓缸或彈簧回行液壓缸。

（四）4/3方向閥（中位） • 四口三位方向閥之通路包括壓力源、回油及兩個工作管線通路，其主要功能為控制致動器做雙向運動。。

（五）5/2方向閥 • 五口二位方向閥包括兩個工作管線通路、一個壓力源及兩個排油口，可用來控制雙方向液壓油之流向，同時亦可釋放由液壓缸流出之液壓油，作為其他用途之使用。

（六）3/2極限開關 • 機械操作的訊號元件，常用於液壓缸活塞桿行程的前後端點，閥本體內之柱塞滑軸上方裝設一輥輪，輥輪經液壓缸活塞桿或凸輪之推壓或放鬆，使其滑軸移動而變換閥位，而改變液壓油的流動情況，以控制液壓迴路的下一個動作步驟；當活塞桿或凸輪離開後，輥輪與滑軸即靠彈簧力回復到原來之閥位，液壓油則恢復原來的流動情況，有常開型與常閉型兩種。

一、流量控制閥 （一）單向節流閥（單向流量控制閥） • 閥內裝有單向閥，使正常流向時，液壓油無法通過單向閥，節流閥可產生節流作用；逆向時，液壓油除了通過節流口外，仍可自由地通過單向閥，故無節流作用。

（二）雙向節流閥 • 利用調節節流口截面的大小，以控制通過節流口的液壓油流量。可分為固定式與可調式兩種，前者其開口截面積是固定的，流量無法調整；後者可隨意改變節流口的大小，可依需要調整流量。

（三）壓力補償型流量控制閥 • 流量控制閥的節流作用會受到溫度或壓力變化的影響，如需精確控制流量，應加裝溫度或壓力補償裝置。其主要功能是維持流量控制閥兩端的壓力降於一個恆定值，以避免壓力變化對流量的控制產生影響。

（四）分流閥（分流器） • 為流量控制閥但具有流向控制的功能，用以將輸入的液壓油分配至二條或二條以上的液壓油路中。因分流閥不受致動器負載變化的影響，可依一定比例的流量分配至各液壓油路，故各液壓致動器能進行同步運動。

三、壓力控制閥 • 要功能為控制液壓系統中的壓力，使系統保持在設定壓力之下，或是利用壓力作為訊號以控制液壓元件的作動順序或降低壓力，以確保元件的安全。壓力控制閥的原理是應用節流口的壓降作用，使液壓油壓力與元件內部之彈簧力取得平衡，以控制液壓油的壓力。

（一）切斷閥 • 可視為一種二口閥，有二個油口，液壓油可在閥內雙向流通，有球閥、閘閥、針閥及旋塞閥等。切斷閥只有二個位置，故有常開與常閉兩種應用方式，又稱為開關閥。如切斷閥作為任意位置的控制應用，則為流量控制閥。

1.直動型溢流閥 （二）溢流閥 • 用彈簧將閥門壓在閥座上，以防止液壓油流至出口。

2.平衡活塞型溢流閥 • 由主閥及引導閥所構成，也可稱為引導動作型溢流閥。

（三）減壓閥 1.直動型減壓閥 • 當主要油路的壓力低於減壓閥設定的壓力時，液壓油同時供應次要油路與主要油路，但當主要油路的壓力高於設定的壓力時，次要油路的壓力也增高，壓力油作用在活塞下方的力量大於彈簧的張力，逐漸推頂活塞，減少液壓油通過。

2.平衡活塞型減壓閥 • 當壓力低於減壓閥設定的壓力時，次要油路與主要油路之壓力相同；但當次要油路的壓力高於設定的壓力時，針閥被頂開，液壓油經排洩孔流回貯液箱，滑軸被向上推移逐漸關閉閥門而減壓。

第一節 液壓泵的種類、構造及應用