基本的液壓系統包括液壓泵、液壓控制系統、液壓制動機構三部分。
利用機械的方式施加壓力於液體上,使能量儲存於液體內,在經由控制系統對液體的方向、壓力和速度之引導,產生一個能量輸出,帶動機構動作,就是所要介紹的液壓系統。
學習液壓系統,首先必須了解一個非常基本也非常重要的原理,那就是 巴斯卡原理,巴斯卡原理的特性有三(如下圖):
1.液體的壓力垂直作用於其作用面上。
2.液體中任一點的壓力,在任何方向均相等。
3.在一密閉容器中,液體的任何一點受到壓力作用時,此壓力將毫不減少的傳導到液體的其他部分。
由巴斯卡原理可以得知:力=壓力 × 面積。此公式也是在液壓系統中常使用到的公式。
液壓元件與常用圖形符號介紹:
一、液壓油:
任何液體基本上是不可壓縮的,因而可以用在液壓系統中迅速傳遞動力。而液壓系統中最常見使用用的液體是石油,因為油的可壓縮性非常小。良好的液壓油必須具備某些特性,以提供良好的操作效果,以下就是這些條件:
1.阻止閥件、泵、液缸內部金屬之銹蝕。
2.防止化學沉澱物生成,阻塞油路或濾網。
3.減少氣泡之生成,以免造成空蝕現象。
4.可長時期使用。
5.化學安定性佳。
6.在迴路相對運動機件的表面部分形成保護膜,減少磨耗。
7.不腐蝕襯墊或油封材料。
8.燃點高,不易燃燒。
二、液壓泵:
所有的液壓系統都是使用一個或多個泵浦來產生系統所需的壓力,加壓後之液體將傳達至制動機構對外界做功,用以驅動液壓缸之活塞產生動作。
三、油箱(內含過濾器、隔板、側板、液面計、出油管口、回油口、注油口等):
油箱是儲存液壓油的裝置,其應具備底下的功能:
1.提供一儲油的容積。
2.具有廣大表面已達成散熱功能。
3.提供液壓供給系統一安置的基座。
4.內部必須適當設計,防止系統回油入油箱的速度過快,以免與空氣攪混形成氣泡。
5 . 油箱應位於整個系統的最底部, 使系統的雜物能在油箱底部沉積,易於除去。
四、過濾器:
過濾器之目的是在過濾系統中的固形雜質,如鐵銹、灰塵、金屬粉等, 液壓中的雜質若不加以濾除, 將對液壓系統形成傷害並降低系統效率。
液壓系統中佈置濾油器通常有三個位置:
(1)進油口
(2)壓力管路中
(3)回油管路中
五、冷卻器:
熱的產生在任何液壓系統均無法避免, 總有一部分機械能在系統中以熱的型態損耗。如果熱量的產生大於油箱所能散發的熱能時, 冷卻器就有必要使用了。冷卻器一般有氣冷式和水冷式兩種。廠內所使用的皆為水冷式為主。
六、壓力錶:
壓力錶是用以檢測系統中的壓力。常用的壓力錶分為波頓管式與柱塞式。廠內使用的壓力錶單位一般以bar表示。
1bar = 1.02 kg/cm2 = 14.5 psi(lb/in2)
七、單向閥(止回閥):
止回閥是方向控制的一種,僅允許流體單方向流動,故常用於確保制動器的位置。在構造上可以分為止回閥和引導式止回閥。
八、方向控制閥:
方向控制閥用以控制、改變液體在迴路中進行的方向已達成制動機構不同的動作方向。其作動方式,有手動、機械作動、電磁線圈作動等。廠內所使用的方向閥皆以電磁線圈作動為主,而廠內的安全門閥及為機械作動形式。
九、油管與接頭
接頭分為PT牙PF牙以及SAE37°,PT牙則為廠內常用接頭使用規格,需以止洩帶纏繞以防止滲油;PF牙及所謂的直牙,使用O型環來坊止滲油;而SAE37°牙即為油管接頭使用,其採用的是接頭上的錐度面密合以防止滲油。
液壓配管是提供流體流動路徑,在液壓系統中,油管分為橡膠油管與金屬管。金屬管適用於固定的設備上,強度耐壓皆較橡膠油管高。而橡膠油管因柔軟性佳,彎曲自如,所已適用在可移動的結構上,但因橡膠耐壓性不夠,故需在橡膠管外包覆棉布、鋼絲等,以增加其強度。
液壓裝置在使用上,大至整理出常見的優缺點
優點:
1.液壓裝置體積小,出力強。
2.力或速度之調整彩無段控制方式。
3.可安全正確的防止過載。
4.震動小,作動圓滑順暢。
5.可遙控操作,易於自動化。
6.可耐久使用。
缺點:
1.配管麻煩,漏油現象普遍不易解決。
2.系統受到溫度控制而有所影響。
3.能量耗損較機械式大。
所以液壓系統在機械產業上佔有相當重要的環節,且也廣泛應用於國防武器上,坦克、戰機⋯等。而生活上常使用的水壓機,也是運用巴斯卡原理來加壓。若能解決或減輕易液壓系統常見的缺點,相信對於整個機械產業將有很大的技術提升。
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