第一章液壓概論

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1-1-1 液壓控制系統之基本構造

1-2 液壓控制系統之特徵

液壓裝置之優點

液壓裝置之缺點

1-3 液壓控制系統所應用之基本原理

[ 巴斯噶定律 (Pascal's Law)]

液壓千斤頂原理

阻流口與孔口之流量變化

雷諾數

層流 (Laminar Flow)、亂流 (Turbulent Flow) 及圓管、閥之壓力損失

管路內之壓力損失

噴射流 (Jet Flow) 與力 (Force)

液壓缸之推力與速度

1-4 順序控制 (SEQUENCE CONTROL) 之基本概念

1-4-1 順序控制系統之基本結構

1-4-2 順序控制之應用實例

1-4-3 液壓控制與順序控制之關係

FIN

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1-1-1 液壓控制系統之基本構造 P329 TOP

液壓系統係由下列五部分所構成：

1. 液壓油箱 (oil tank)；

2. 液壓泵 (hydraulic pump)；

3. 液壓控制閥 (hydraulic control valve)；

4. 液壓致動器 (hydraulic actuator)；

5. 液壓附屬機件 (hydraulic accessory)。

1-1-1 液壓控制系統之組件功能 P331 TOP

(一) 液壓油箱 (Oil Tank) P331

(二) 液壓泵 (Hydraulic Pump)

(三) 液壓控制閥 (Hydraulic Control Valve)

(四) 液壓致動器 (Hydraulic Actuator)

(五) 液壓附屬機件 (Hydraulic Accessory)

TOP

1-2 液壓控制系統之特徵 P337 TOP

1-2-1 液壓與氣壓之特性比較

n1.可壓縮性：空氣可壓縮故在控制精度尤其在低速時更不容易控制。

n2.清潔性：壓縮空氣乾淨，唯排氣會有潤滑油霧。液壓油洩漏時會造成污染。

n3.壓力範圍：一般氣壓壓力較低、速度快，大都作為小出力及快速衝擊控制之用。

液壓為高壓慢速，多作為大出力及高密度能量之用。

n4.潤滑性：油具有潤滑性，機件磨耗較少；空壓系統須附有乾燥及過濾、給油裝置。

n5.防爆性：液壓油可燃，壓縮空氣10bar以下沒有爆炸之危險。

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1-2-2 液壓裝置之優點 P337 TOP

n1. 體積小而出力 ( 扭力 ) 大，具有高動力密度(power density)

n2. 能自動調節出力大小

n3. 很容易達成速度、扭力、行程等的無段控制或調整

n4. 超載 (over load) 的保護很簡單

n5. 可遙控且易於自動化

n6. 可作連續或間歇性運動

n7. 具耐久性

n8. 可反轉性佳

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1-2-3 液壓裝置之缺點 P338 TOP

n1. 配管不良易造成漏油，污染環境、引起火災

n2. 液壓油黏度會因油溫變化而改變，影響速度控制

n3. 管路的安裝不如電氣配線的簡便

n4. 驅動器速度慢

n5. 電動機的馬力需加大

n6. 加工精度及安裝技術高，成本較昂貴

n7. 其他：油中如含有氣泡將引起液壓裝置動作不良。油中雜質會損壞元件引起故障，故系統中需有過濾器去除雜質。設置成本較高、體積大、重量重，並有液壓油污染等問題。

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1-3 液壓控制系統所應用之基本原理 P339 TOP

[ 巴斯噶定律 (Pascal's Law)]

n1.壓力之作用方向與流體接觸面成垂直。

n2.靜止狀態之流體中各點之壓力，在各方向均應相等。

n3.密閉容器內，液體中任一點受到壓力作用時，此壓力將傳到容器內其他各部分，且壓力強度相同。

TOP

液壓千斤頂原理 P342 TOP

TOP

阻流口與孔口之流量變化 P343 TOP

阻流口：

TOP

孔口(Orifice，限流口 ) ： P345 TOP

TOP

阻流口與孔口應用實例 P347 TOP

TOP

層流 (Laminar Flow)、亂流 (Turbulent Flow) 及圓管、閥之壓力損失 P348
層流：當流速很小時，流體分層流動，互不混合，稱為層流，或稱為片流 TOP

亂流：當流速增加到很大時，流場中產生許多小漩渦，稱為亂流

雷諾數 TOP

D：管內直徑，[m]

：平均速度，[m/s]
ρ：密度，[kg/m³]
μ：黏度，[kg/m‧s，或Pa‧s]

Re<2,100 層流

Re>4,000 亂流

2,100<Re<4,000 過渡流

TOP

管路內之壓力損失 P348 TOP

1. 管摩擦係數 f：

大流速所計算的主要損失約為小流速的1.75 倍，故而當採用較小流速時，對於降低管. 路損及氣蝕現象（泵浦入口揚程之管路）的產生皆有正面的助益。

管彎曲處之損失係數： TOP

TOP

管路斷面積變化之損失係數： P350 TOP

(1) 管路入口損失係數：

TOP

(2) 擴大管之損失係數：351 TOP

TOP

(3) 縮小管之損失係數： P352 TOP

TOP

(4) 分歧管之損失係數： P352 TOP

TOP

液壓閥之種類繁多且內部構造複雜，故閥之損失係數均靠實驗求其結果，欲得各種閥之壓力損失，可查閱廠商提供之技術資料。 TOP

TOP

噴射流 (Jet Flow) 與力 (Force) P353 TOP

液壓缸之推力與速度 P355

(一) 單動液壓缸 (不含彈簧) TOP

TOP

(二) 雙動液壓缸 P356 TOP

TOP

A：活塞面積

B：桿端活塞有效面積

P1：壓力

P2：背壓

Q：流量

TOP

1-4 順序控制 (SEQUENCE CONTROL) 之基本概念 TOP

順序控制系統係能夠執行一連串工作順序之控制系統 P359

TOP

1-4-1 順序控制系統之基本結構 P360 TOP

TOP

1-4-2 順序控制之應用實例 P361 TOP

TOP

1-4-3 液壓控制與順序控制之關係 P362 TOP

全液壓控制則不經濟且體積較大。故驅動元件用液壓組件，而控制部分採用電氣控制，則將成為功能好、出力大之液壓順序控制系統。目前工作母機如車床、銑床、磨床，搬運機械等採用液壓電氣控制者甚多。

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液壓系統係由下列五部分所構成：

1. 液壓油箱 (oil tank)；

2. 液壓泵 (hydraulic pump)；

3. 液壓控制閥 (hydraulic control valve)；

4. 液壓致動器 (hydraulic actuator)；

5. 液壓附屬機件 (hydraulic accessory)。

1-1-1 液壓控制系統之組件功能 P331 TOP

(一) 液壓油箱 (Oil Tank) P331

(二) 液壓泵 (Hydraulic Pump)

(三) 液壓控制閥 (Hydraulic Control Valve)

(四) 液壓致動器 (Hydraulic Actuator)

(五) 液壓附屬機件 (Hydraulic Accessory)

1-2 液壓控制系統之特徵 P337 TOP

1-2-1 液壓與氣壓之特性比較

n1.可壓縮性：空氣可壓縮故在控制精度尤其在低速時更不容易控制。

n2.清潔性：壓縮空氣乾淨，唯排氣會有潤滑油霧。液壓油洩漏時會造成污染。

n3.壓力範圍：一般氣壓壓力較低、速度快，大都作為小出力及快速衝擊控制之用。

液壓為高壓慢速，多作為大出力及高密度能量之用。

n4.潤滑性：油具有潤滑性，機件磨耗較少；空壓系統須附有乾燥及過濾、給油裝置。

n5.防爆性：液壓油可燃，壓縮空氣10bar以下沒有爆炸之危險。

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1-2-2 液壓裝置之優點 P337 TOP

n1. 體積小而出力 ( 扭力 ) 大，具有高動力密度(power density)

n2. 能自動調節出力大小

n3. 很容易達成速度、扭力、行程等的無段控制或調整

n4. 超載 (over load) 的保護很簡單

n5. 可遙控且易於自動化

n6. 可作連續或間歇性運動

n7. 具耐久性

n8. 可反轉性佳

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1-2-3 液壓裝置之缺點 P338 TOP

n1. 配管不良易造成漏油，污染環境、引起火災

n2. 液壓油黏度會因油溫變化而改變，影響速度控制

n3. 管路的安裝不如電氣配線的簡便

n4. 驅動器速度慢

n5. 電動機的馬力需加大

n6. 加工精度及安裝技術高，成本較昂貴

n7. 其他：油中如含有氣泡將引起液壓裝置動作不良。油中雜質會損壞元件引起故障，故系統中需有過濾器去除雜質。設置成本較高、體積大、重量重，並有液壓油污染等問題。

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1-3 液壓控制系統所應用之基本原理 P339 TOP

[ 巴斯噶定律 (Pascal's Law)]

n1.壓力之作用方向與流體接觸面成垂直 。

n2.靜止狀態之流體中各點之壓力，在各方向均應相等。

n3.密閉容器內，液體中任一點受到壓力作用時，此壓力將傳到容器內其他各部分，且壓力強度相同。

液壓千斤頂原理 P342 TOP

阻流口與孔口之流量變化 P343 TOP

阻流口：

阻流口與孔口應用實例 P347 TOP

層流 (Laminar Flow)、亂流 (Turbulent Flow) 及圓管、閥之壓力損失 P348 層流：當流速很小時，流體分層流動，互不混合，稱為層流，或稱為片流 TOP

管路內之壓力損失 P348 TOP

1. 管摩擦係數 f：

管彎曲處之損失係數： TOP

管路斷面積變化之損失係數： P350 TOP

(1) 管路入口損失係數：

(2) 擴大管之損失係數：351 TOP

(3) 縮小管之損失係數： P352 TOP

(4) 分歧管之損失係數： P352 TOP

液壓閥之種類繁多且內部構造複雜，故閥之損失係數均靠實驗求其結果，欲得各種閥之壓力損失，可查閱廠商提供之技術資料。 TOP

噴射流 (Jet Flow) 與力 (Force) P353 TOP

液壓缸之推力與速度 P355

(一) 單動液壓缸 (不含彈簧) TOP

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(二) 雙動液壓缸 P356 TOP

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1-4 順序控制 (SEQUENCE CONTROL) 之基本概念 TOP

順序控制系統係能夠執行一連串工作順序之控制系統 P359

1-4-1 順序控制系統之基本結構 P360 TOP

1-4-2 順序控制之應用實例 P361 TOP

1-4-3 液壓控制與順序控制之關係 P362 TOP

全液壓控制則不經濟且體積較大。故驅動元件用液壓組件，而控制部分採用電氣控制，則將成為功能好、出力大之液壓順序控制系統。目前工作母機如車床、銑床、磨床，搬運機械等採用液壓電氣控制者甚多。

n1.壓力之作用方向與流體接觸面成垂直。

層流 (Laminar Flow)、亂流 (Turbulent Flow) 及圓管、閥之壓力損失 P348
層流：當流速很小時，流體分層流動，互不混合，稱為層流，或稱為片流 TOP