油壓控制系統

油壓系統控制之用途多、操作容易，壓力油可藉高壓軟管輸往油壓引動器（如油壓缸、油壓馬達），故此等引動器可安裝在曳引機或附屬農具之任何部位，較機械式傳動更有彈性、更便利。農具耕深控制或其他油壓操作可在曳引機行進間達成。反應速率也可自由調節。界適當的感應器，油壓引動器（如油壓缸），可隨其他變量（如農具拉力或割刀高度）而調整動作。

除控制承載式農具之升降、耕深外，較大型曳引機也用油壓系統來操作：轉向、剎車、差速鎖、離合器、換檔、遙控拖拉式農具等。油壓系統已成為農用曳引機構造不可分之一部份。

油壓控制系統之組成

油壓控制系統的基本組件包括：油槽、油壓油、幫浦、引動器、各式控制閥、油管、濾油器等。幫浦若是固定排量式者（流量一定），則需有一個或數個釋放閥以保護各組件；若傳遞能量大，另須冷卻器以冷卻用油；蓄壓器則用以儲存能量、吸收震動和維持定壓。

油壓幫浦

油壓幫浦是將機械力轉為液力之工具，分兩大類：

在油壓控制系統中最常見者有三種油壓幫浦，即:

在現代農業和工業用油壓機具上，一般幫浦之輸油量在 1到 50GPM；油壓在100到2500psi；迴轉速在800到3500rmp之間，幫浦效率在75到90％範圍。

油壓馬達

油壓馬達和由幫浦在構造和外型上及相似，惟在運轉原理上恰相反。油壓幫浦是施機械力於油液，油壓馬達則受油液之驅動。基本上，油壓馬達可分三類：

由這三種形式可衍生出許多不同之設計。

與電動機和引擎比較，油壓馬達作為原動機有許多優點：

·         農業和工業機動車輛上之油壓傳動力日漸普遍。

·         油壓馬達之每單位馬力之重量較電動機小數倍。

·         控制容易且精確。

·         構造簡單、使用經濟、安全。

閥

閥是油壓系統之控制機構，負責控制調節油路中之油壓、流量和導向。閥分三大類：

底下是各種油壓閥門的介紹：

釋放閥

油壓系統之油壓有一定的安全範圍超過此一範圍將損害油壓組件。釋放閥是一安全措施，當系統中壓力超過設定之壓力時，它會自動打開卸去部份之油和壓力。

直壓式釋放閥，適用於少量油之釋放，若油量大時，彈簧變形大，卸壓之壓力和閥剛開啟時之壓力有相當大的差距。

先導式釋放閥，當油壓達設定的量，少量油經主閥上之一細孔，頂開先導閥，流回油槽。此少量油之流動產生主閥上下兩側之壓力差，此壓力差克服主閥上輕彈簧之力，打開主閥，卸去壓力。

減壓閥

油壓系統中之某分之油路中所應用之油壓若低於其主油路中之油壓，則需用減壓閥先降低其油壓而後供應之。圖中為一具NO (Normal Open) 型閥，當出口壓力增加時，其線軸閥上移所小出口以維持出口之定壓。出口壓力可藉彈簧調節。

壓力次序閥

控制流向不同油路之油流之先後次序。通常是當第一油壓引動器完成動作之後，油才流向第二引動器。圖為一具NC (Normal Closed) 型閥，當第一引動器完成動作之後，油壓增高將閥頂起，油便流向第二引動器。承載式中耕器在作業時，前後排中耕器之提升和入土時間有先後，為此閥應用之處。

卸載閥

當油壓系統之壓力已達預定值，卸載閥將幫浦來油以低壓導回油槽，圖中展示開啟與關閉時油的流向。

止回閥

止回閥是單向通道，只允許油單向流動。

線軸閥

線軸閥是最常用之方向閥，藉線軸型閥機構在閥內之滑動可控制油流動支動止與方向。線軸閥有多種設計，但在基本上分兩大類：

·         空檔通路線軸閥
在空檔時（即引動器不需動作時），幫浦來油流過閥內之旁通口歸回油槽。

·         空檔閉路線軸閥
在空檔時，呈閉塞狀態。此時若有幫浦來油，必須在油路中另設卸載閥以疏導，或採用壓力補償式可變量式幫浦在根本上切斷油源。

非補償式流量控制閥

圖中所示之針閥是最簡單精確之流量閥，常用於曳引機農具提升系統中，以調節農具上升下降之速度。惟其對壓力不具敏感性，即其流量受壓力之影響。

補償式流量控制閥

此閥是彌補上述簡單針閥之缺點。其構造如圖所示。原理為流體經一固定大小之細孔，若該孔兩端之壓力增加，則含細孔之閥機構向右移動，縮小閥出口通路，細孔右測知油壓升高而使細孔兩側壓力差接近原有之壓力差，維持流量之穩定。此類油量控制閥應用在空檔閉路系統，其流量變動? b幫浦處。

另一種流量控制閥稱做旁通流量控制閥 ( Bypass Flow Regulator ) 。此類閥應用在空檔通路系統。因為在此系統中，幫浦流量不變。若一處油路閉塞不通，幫浦來油必須導向另一油路，或令其流回油槽。其控制原理類同前述補償是流量控制閥。當細孔左側壓力增高時，其閥機構滑向右，打開左邊旁通口，使左端壓力不再升高。如旁通流量調節法之旁通口接另一引動器，則此閥變為優先次序閥，幫浦來油先供應右邊出口，餘油供應左邊出口。

此閥出口端需安裝一釋放閥，以防下遊油壓激變而關閉出口，造成損害。

優先次序分流閥

此閥位於油壓幫浦。其功能為將幫浦打出之由一分為二，其中之一具有優先，另一出口須待第一出口充分的供應後才得配油。其構造與原理類同上述之旁通流量調節閥。常應用於曳引機之油壓自動轉向，因轉向之動作較其他油壓件之操作更為重要? A故必須予以優先。

比例分流閥

此閥將幫浦來油按比例一分為二，其比例可以是50/50或90/10，視閥內兩個細孔大小比例而定。圖中所示為50/50分流閥。因在入口處之油壓屬共同，左右兩細孔大小一樣，線軸兩端之截面積相等，線軸且在閥內左右自由滑動，所以，當接右邊出口之油路中之壓力弱升高時，線軸閥將向左移動，縮小左邊出口而使線軸兩端之壓力達到平衡。如此，左右兩出油孔中之油壓雖有變化差異，左右二出口之配油量總是相等。此閥可應用於履帶式曳引機之轉向系統。

油壓缸 (Cylinder)

油壓缸是引動器之一種，液力由此轉變為機械力。

油壓缸分單動 (Single-acting) 和雙動 (Double-acting) 。單動油壓缸僅能做伸張動作，收回之動作需仰仗農具本身之重量或彈簧之力。有些單動油壓缸無活塞頭，而帶以較缸徑略小之柱塞，稱撞柱式油壓缸 (Ram-type Cylinder)。

雙動油壓缸具雙向動力，幫浦來油自油壓缸活塞之@端進入推動其活塞，活塞他側之油則流回油槽或其他串連油路。

蓄壓器 (Accumulators)

油壓系統中之蓄壓器可作為：

·         儲存能量

·         吸收震動

·         維持常壓

常有許多形式，圖中為活塞式蓄壓器之構造。

空檔通路系統與空檔閉路系統

空檔通路系統

屬於定流量、可變壓力之油壓系統，基本單閥之空檔通路系統有以下特性：

·         在空檔時，油在低壓狀況下流回油槽，能量損失不大。

·         經常在最大流量及最低油壓下運作。

·         在高流量、低油壓條件運轉時，其能量損失較空檔閉路系統為低。

·         當導向閥未關閉但油壓缸活塞以達頂點完成動作時，必有大量高壓油通過釋放閥，造成大量能量損失並升高油溫。

·         導向閥中，幫浦通油壓缸出口漸打開時，其旁通回油口正漸漸關閉，此兩者有一重疊時間，因此油壓缸所感受之壓力是由低而高，經過一較慢之過程，不如空檔閉路系統者快速。

·         需有止回閥以防油壓缸洩油。

若有一個油壓幫浦同時供給數個引動器，諸引動器之導向閥接採用空檔通路線軸閥，則各引動器可用串聯或並聯。

在串聯系統裡，當諸閥皆空檔時，諸閥之旁通口均相通，幫浦來油經諸閥直接流回油槽；若諸引動器（油壓缸）同時操作，則後缸之來油出自前缸。因此，此系統有以下特性：

·         當各引動器同時操作時，各引動器之動作成連動互鎖的關係，進出各引動器之油量相同。

·         各引動器壓力之和不超過釋放閥之設定值。

多缸空檔通路系統之另一種更常用之油路為串並聯方式。當諸導向閥皆至於空檔時，它們成為串聯，幫浦來油經諸閥而流歸油槽。但是，當諸閥打開時，它們便構成並聯，每引動器各自直接連於幫浦，互不干擾，幫浦之最大壓力可施於每一引動器，惟各缸中之壓力負荷最輕者最先動作。

串並聯之空檔通路系統在空檔時，幫浦壓力減至最低。

空檔閉路系統

屬於可變流量、定壓力之油壓系統。其結構較不複雜，通油壓缸出口和旁通回油口不需重疊。通油壓缸出口只要打開一點，高壓油便可送出。在高負荷時，油壓動作反應較迅速，不易受負荷大小變化之影響。

空檔閉路系統的特性：

·         需有一壓力補償可變排量之油壓幫浦。

·         導向閥不需有旁通。

·         釋放閥不是必需，但為加強保護系統之安全，也可加設。

·         空檔運轉時，能量損失較大。

·         以最高壓力、最小油量送油。

·         負荷重時，送油之能量損失小於空檔通路系統者。

·         壓力補償器之反應要迅速，不然會產生震動。

·         空檔時，幫浦以最大壓運轉。

·         在多缸系統中，各缸互不相擾；若導向閥同時打開，幫浦之最大壓力可供應各缸，惟壓力負荷最小者先動。

·         各缸可同時操作。

http://nova.ame.ntu.edu.tw/~yan/power/oil_press.html