目錄
頁次
引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 1
第 1 部分
液壓原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 4
第1節 壓力和流動⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 5
第2節 壓力和力的關係⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 7
第3節 流動產生運動⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 9
提要 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 11
結論 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 16
第 2 部分
液壓設備 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 18
第1節 液壓系統和能量轉換⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 19
第2節 液壓和工作⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 20
第3節 液壓部件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 21
第4節 泵的分類⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 25
第5節 執行元件的分類⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 27
第6節 閥的分類⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 29
第7節 迴路圖⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 35
第8節 管路的分類⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 36
第9節 液壓系統的優、缺點⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 37
1
高效動力傳遞
引言
當今建築機械中使用液壓系統十分廣泛。儘管還
有電氣、氣動或機械系統可供選擇利用，但是液
壓系統已越來越多地得到套用。
例如在許多挖掘機上，利用液壓系統提升和降下
動臂，移動鏟斗，以及機器上部結構的迴轉動作
的完成。
為什麼使用液壓系統？
原因很多，部分原因是由於液壓系統在動力
傳遞中具有用途廣、效率高和簡單的特點。
液壓系統的任務就是將動力從一種形式轉變
成另一種形式。
我們希望本書能幫助您理解液壓系統的
基本工作原理。
2
流體動力學
流體靜力學
液壓發展的歷史
我們已經說過，液壓系統將動力從一種形式轉變成另
一種形式。這一過程通過利用密閉液體作為媒介而完
成。通過密閉液體處理
傳遞力或傳遞運動的
科學叫做
“液壓學”，液
壓學一詞源
於希臘語
“hydros”，它
的意思為水。
液壓學科學是一門
年輕的科學—僅有數
百年歷史。它開始於一位
名叫布萊斯·帕斯卡的人發現的液
壓槓桿傳動原理。這一原理後來被稱為帕斯卡定律。
雖然帕斯卡作出了這一發現，但卻是另一位名叫約
瑟·布拉姆的人，在他於 1795 年製造的水壓機中首
次使液壓得到了實際使用。在這一水壓機中作為媒介
利用的液體就是水。
流體動力學和流體靜力學
水力學科學自帕斯卡發現以來得到了長足發展。事實
上，它現在已劃分成兩門科學。
流體動力學就是我們所說的運動液體科學。
液體靜力學就是我們所說的壓力液體科學。
水輪就是流體動力工具的一個很好的例子。所使用的
能量就是水的運動能量。在流體靜力裝置中，則使用
不同的能量。液體作為能量的媒介使用。液體流動產
生運動，但是它們不是這種運動的源泉。由於密閉液
體處於壓力之下，能量得到了轉移。
當今使用的大部分液壓機械以流體靜力方式運行。
3
4
第 1 部分
液壓原理
第 1 節
5
壓力和流動
壓力和流動的作用
在液壓基礎研究中，我們將談及以下內容：力，能
量轉移，功和動力，所有這些參數將在與之相關的
壓力和流動中談到。壓力和流動是每一個液壓系統
中的兩種主要參量。壓力和流動互相關連，但是各
自完成任務不同。
壓力推動或施加力或扭矩。流動使事物移
動。
水槍是壓力和流動在實際使用中的
很好例子。扣動扳機在水槍內形
成壓力，產生的壓力使水從水槍
前面射出，從而使木製士兵移動。
什麼是壓力？
讓我們考慮一下壓力是為什麼和如何形成的。流體(氣
體或液體)受擠壓時會膨脹並產生作用力。這就是壓力。
當你把空氣注入輪胎時，則產生了壓力。你連續將越來
越多的空氣注入輪胎，當輪胎充滿氣體時，內部不再需
要空氣，而氣體仍不斷進入，氣體將向外推動輪胎壁，
這種推力就是壓力的一種形式。然而，空氣是一種氣體，
因此它可以被壓縮。
壓縮空氣以各點相等的力向外推動輪胎壁，當所有流體
處於壓力之下時，情況也是如此。主要差別是，氣體可
作較大的壓縮，液體則只能作微量壓縮。
各點的力相等
6
氣體
液體
氣體可以壓縮
液體幾乎不可壓縮
帕斯卡定律說：“施加在密閉液體上
的壓力絲毫不減地向各個方向傳遞，
其作用於各個部位的力相等”。
密閉流體的壓力
如果您推動密閉的液體，則產生壓力。
像輪胎中空氣的例子一樣，這種壓力在裝有液體容器
的各點上是相等的。如果壓力太大，容器會破裂；
因為各點的壓力是相同的，所以容器會在其最薄弱之處
破裂，而不是在壓力最大之處破裂。
密閉液體可用於管路中沿著轉角，向上向下的傳遞動
力，因為液體幾乎是不可壓縮的，動力傳送可以立即
發生。
大部分液壓系統使用油，這是由於油幾乎是不可壓縮
的。同時，油可以在液壓系統中起潤滑劑作用。
第 2 節
7
壓力和力的關係
在帕斯卡定律中，壓力和力之間有兩個重要關係，它
們是以下兩項等式：
F=力
P=壓力
A=面積
液壓槓桿
在下圖所示的活塞模型中，你可以看到通過液壓槓桿
互相平衡重量的例子。帕斯卡類似這一例子的發現
是，只要活塞面積與重量成比例，小活塞上的小重量
就可以平衡大活塞上的大重量。他的這一發現可以利
用密閉液體證實。其原因是，液體在相同的面積上作
用著相同的力。
機械槓桿
可以利用以下插圖中的機械槓桿例子說明相同的情況。
1 公斤的貓坐在距槓桿支點 5 米的位置，它與坐在距
槓桿支點一米位置的 5 公斤的貓可以使槓桿平衡，就
像液壓槓桿中的平衡重量一樣。
在插圖中，你看到的是 2 公斤重量和 100 公斤重量。2
公斤重量的作用面積是 1 平方厘米，因此其壓力為 2
公斤/平方厘米；另一重量是 100 公斤，其作用面積是
50 平方厘米，因此它的壓力也是 2 公斤/平方厘米；結
果是兩個重量平衡。這就是一種類型的液體槓桿。
kg
kg
1cm2
50cm2
8
輕
重
較長槓桿
較短槓桿
1cm2
50cm2
液壓槓桿中的能量傳遞
務必牢記，流體在相同的作用面積上的作用力相同。
在工作狀態中，這一規律對我們大有幫助。
如果我們有兩隻尺寸完全相同的油缸，因為每隻活塞
的面積相等，所以當我們以 10 公斤的力向下按動一
只活塞時，它使另一隻活塞產生 10 公斤的上推力。
如果面積不相等，則力也不相等。
這種能量傳遞過程中十分重要的一點是力和距離之間
的關係。記住，在機械槓桿中，施加相等的力時，較輕
的重量需要更長的槓桿。要使 5 公斤的貓提高 10 厘米，
1 公斤的貓必須向槓桿下方移動 50 厘米。
例如，假定系統另一端大活塞的表面面積為 50 平方
厘米，小活塞的面積為 1 平方厘米，當我們將 10 公
斤的力作用於較小的活塞時，根據帕斯卡定律，它將
產生 10 公斤/平方厘米的壓力作用於大活塞的每一個
部分，因此，大活塞接受總共為 500 公斤的力。我們
以這種方式利用壓力傳遞能量，並使之為我們工作。
讓我們再看一下液壓槓桿插圖，並考慮較小活塞移動的
距離。需要較小的油缸產生 50 厘米的行程傳遞足夠的
液體使大油缸移動 1 厘米。
第 3 節
9
速率：m/min
流量：liter/min
流動產生運動
什麼是流動？
當液壓系統的兩點上有不同的壓力時，流體流動至壓
力較低的一點上。這種流體運動叫做流動。
這裡舉一些流動的例子。
城市水廠在我們的水管中形成壓力或水位差。我們打
開龍頭時，壓力差異將水壓出。
速率和流量
速率和流量是測量流動的兩個參數。
速率是液體通過規定點流動的速度。
液壓系統中的泵產生流量。
這一裝置連續推出液壓油。
流量是指在規定的時間內有多少液體流經某一點。
10
流量和速度
在液壓油缸中，可以很容易地看到流量和速度之間
的關係。
我們必須首先考慮需要加注的油缸容量，然後再考
慮活塞的運動距離。
這裡油缸 A 為兩米長，容量 10 升，油缸 B 只有 1
米長，但是容量也是 10 升。如果我們每分鐘將 10
升液體泵入每一個油缸，兩活塞將在一分鐘內完成
它們的全部行程；在這種情況下，油缸 A 中的活塞
運動速度快是油缸 B 的兩倍。這是因為在相同時間
內它有兩倍於 B 油缸的距離移動。
這告訴我們，當兩者流量相同時，小筒徑油缸運動速
度比大筒徑油缸更快。如果我們把流量提高到 20 升/
分鐘，將可以用一半的時間加注油缸室。活塞速度也
將快兩倍。
因此，我們有兩種方法加快油缸速度。一是減小油缸
尺寸，二是增大油缸流量。
這樣，油缸速度和流量成正比例，而和活塞面積成反
比例。
提要
11
油從阻力最小的
部位泄漏
壓力和力
壓力的形式
如果你按動一裝滿液體容器的塞頭，液體將止動塞
頭。按動塞頭受到液體的抵抗力與容器各邊受到的
力相同。如果繼續越發用力地按動塞頭，則容器會
遭到破壞。
最小阻力通道
如果您有一充滿液體的容器，並且在容器一側開一孔口，
當你按動頂部，液體便會從此流出。這是因為孔口是唯
一沒有阻力的點。
我們說當力作用於密閉液體時，液體將從阻力最小的部
位流出。
油壓設備的故障
受壓液體的以上特點在液壓設備中十分有用，但是這也
是大部分液壓故障的根源。例如，如果你的系統中有泄
漏，受壓液體將從這裡流出，因為液體始終在尋找最易
於流動的方向。配合部位鬆動或損壞之密封部位的油泄
漏即為典型例子。
12
油不是由泵“吸入”的。
自然壓力
我們談到了壓力和流動，但是壓力常常在沒有流動的
情況下存在。
重力就是很好的例子。如果我們有如下圖所示的三個
相連的不同水位的容器，重力使內部液體處於同一水
平之上。這是我們可以在液壓系統中利用的另一條原
理。
液體的重量
液體重量也產生壓力。潛入海中的潛水員會告訴你，他
們不能潛得太深。如果他們潛得太深，壓力會使他們受
到傷害。這種壓力來自水的重量。因此，還存在一種來
自液體本身重量的壓力。
重力的作用
重力產生的壓力把油箱中的油壓入泵。油不是象許多
人想像的那樣被泵“吸入”的。泵工作把油推出。通
常所說的泵的吸油過程，意指重力將油推入泵。
壓力與深度成比例增大，我們可以精確計算任何深度
的壓力。插圖中，你可以看到高度為 10 米的一平方
米水柱。
大家知道，一立方米水重量
為 1,000 公斤。用水柱高度
10 米乘以這一數量，得到
的總重量是 10,000 公斤。
底部面積是一平方米。這
樣，重量分布在 10,000 平
方厘米之上。如果我們把總
量10,000公斤除以10,000
平方厘米，我們可以發現，
這一深度的壓力是每平方
厘米 1 公斤。
水
柱
提要
13
巨大負載
大壓力
平行連線管路中的壓力
如果我們將三個不同負載以平行方式與下圖所
示的同一液壓系統連線，油將會找到最小阻力通
道，因為油缸 B 需要的壓力最低，也就是說最輕
負載將首先得到提升，提升最輕負載時，壓力將
上升到足夠大小以提升下一次輕負載；油缸 A 到
達其行程終端時，壓力上升以提升最重負載。因
此油缸 C 將在最後被提升。
什麼引起壓力？
壓力與流量結合產生液壓力。液壓系統中這種壓力來自
何方？一些是重力的結果，但是其餘的又來自何方？
負載產生壓力
大部分壓力來自負載本身。以下插圖中，泵每時每刻供
應著油。泵出的油尋找使它得以通過軟管的最小阻力通
道，從而作用於油缸。負載重量產生壓力，壓力的量則
取決於負載大小。
第 3 章
14
壓力表
泵
壓力增大
工作油缸中的液壓力
(1) 慣性定律告訴我們，事物有保持其靜止狀態的趨
勢。這就是工作油缸中活塞不作運動的原因之一。
(3) 當泵開始將油推入油缸時，工作活塞和負載阻止油
的流動。因此抵抗這種阻力的油壓上升了，當這一
壓力大於使活塞保持在本身位置的力時，活塞便產
生運動。
(2) 油缸不作運動的另一原因是在其上作用有負載。
(4) 活塞向上運動時，它提升了負載。作功時必須共同
利用壓力和流量。這就是液壓力的工作原理。
提要
15
流動
流動
我們曾經說過，流動的任務是使事物運動。記住另
一個關鍵點，—“流量和液壓系統作功之間是什麼
關係？”
答案是，如果流量穩定，液壓油缸直徑越小，活塞
運動速度越快。
關閉溢流閥不會提高速度
這裡有一個例子是關於排除液壓系統故障中常見的錯誤處
理方法。油缸速度變緩時，某些機械師會立即調整溢流閥，
他們認為增大壓力可以提高工作速度；他們試圖加大溢流閥
設定，以此提高系統的最大壓力。但是這樣不會提高運動速
度。配備溢流閥的意義在於保護液壓系統，防止壓力過高。
不應該在規定的壓力範圍內加大壓力設定。機械師不應該加
大壓力設定，而應該從別處尋找系統故障。
流量增大導致速度加快
許多人認為增大壓力將加快速度，但是這並不正
確。不能通過增大壓力來加快活塞運動速度。如果
你要使活塞運動加快，必須提高進入油缸內油的流
量。
16
結論
您現在已經對液壓理論有了基本了解。您知道，帕斯卡定律告
訴我們，壓力作用於密閉液體時，施加的壓力絲毫不減地向各
個方向傳遞，其作用於各個部位的力相等。
您也知道，在受壓狀態下，受壓液體始終尋求最小阻力通道。
當這一點能夠為我所用時是好事，而它造成了系統的泄漏則是
壞事。你已經明白，我們可以利用一個油缸上的較小重量推動
另一個油缸上較大的重量。在這種情況下，較小的重量必須運
動較長的距離。現在你也對壓力和力，流量和速度以及壓力和
流動之間的重要關係有了清楚的理解。
Q1 Q2
假定將同樣的液壓壓力作用於油缸 A 腔和 B 假定有如圖所示的兩個油缸 A 和 B，並以相同流量
腔，請問活塞的運動方向？ 向 A 腔和 B 腔供油。請問哪一個油缸的活塞運動速
度更快？（直徑和活塞行程完全相同。）
問題
17
A1 A2
由於面積不同，活塞將向右運動。A 腔的壓力 油缸 B 中的活塞速度更快。這是因為 B 中的注油
作用面積大於 B 腔。因此，活塞的伸出力大於 容積小於 A。B 的活塞桿使其空間小於 A 的可比
縮回力。 空間。這實際上與油缸 B 的直徑小於油缸 A 的直
徑是一回事。
答案
18
第 2 部分
液壓設備
第 1 節
19
機械能
壓力能
(動能)
機械能
液壓系統和能量轉換
液壓系統
液壓系統可用於從一處向另一處傳遞機械能。可以
通過利用壓力能完成上述操作。液壓泵由機械能驅
動。機械能在受壓液體中轉變成壓力能和動能，然
後重新變成機械能作功。
轉變能量的手段
提供給液壓系統的原始能量是來自發動機的機械
能，實際上是發動機驅動了液壓泵。泵利用這種能
量泵出液體，在此過程中，機械能變成了壓力能和
動能。液體流經液壓系統，並朝油缸和馬達等執行
元件方向流動。液體中的壓力能和動能使執行元件產生運
動。運動過程中，能量再一次轉變成機械能。
液壓挖掘機是如何工作的？
在液壓挖掘機中，發動機產生第一機械能，第一機械能帶
動泵運轉。泵使油流出並進入系統。油到達執行元件時，
重新在執行元件的運動過程中轉變成機械能。挖掘機動臂
因此得到提升或下降，鏟斗得以運動等等。
第 2 節
20
壓力
工作力
流量
工作速度
油流動方向
工作方向
液壓和工作
工作的三大元素
需要工作時，為了使工作成為可能，必須滿足某些條
件。必須知道需要多大的力，必須確定完成工作所需
的時間，必須考慮工作方向。
工作力、速度和方向三大條件可以放入下圖的液壓術語
之中。
第 3 節
21
液壓部件
基本部件
液壓系統中有許多部件。基本裝置是泵和執行元
件。泵連續將油推出，並把機械能轉變成壓力能和
動能。執行元件是把液壓能重新轉換成工作所需機
械能的系統部件。
除了泵和執行元件之外，液壓系統的連續操作當需要以
下部件。
油 箱：貯存油
閥 ：控制油的流量和流動方向，或限制壓力
連線管路：連線系統的各個部件
讓我們看一下兩種極為簡易的液壓系統。
泵
油箱
控制閥
迴轉馬達
鏟斗油缸
斗桿油缸
動臂油缸
行走馬達
泵
油箱
22
輸入
單向
閥
停止
閥
輸出單向閥
例子 1，液壓千斤頂
這裡你看到的是一台液壓千斤頂。把力作用於槓桿
時，手動泵使油進入油缸。油壓作用在活塞上向上推
動，並提升負載。液壓千斤頂很像帕斯卡液壓槓桿。
這裡的油箱加了油。增加了單向閥，使油保持在油箱
中，使油缸在泵的行程轉換中位置不動。
上圖中，負載壓力使輸出單向閥處於關閉狀態。泵手
柄向上拉動時，輸入單向閥打開，允許油箱中的油注
入泵室。
接著，向下推動泵手柄。油壓關閉輸入單向閥，而打開
輸出單向閥。這一運動過程中，有較多的油進入油缸，
推動活塞向上運動。
下圖顯示的是打開停止閥，它連線油箱和油缸，這樣油
可以流回油箱，使活塞降下。
23
例子 2，液壓油缸運行
1． 首先，你擁有一隻含有液壓油的油箱，液壓油提
供給泵使用。
3．泵每次轉動時，它將油推出。必須記住的重要一點
是泵僅僅移動容量。容量決定液壓動作的速度。負
載形成壓力，泵不產生壓力。
2． 下一步，形成油的流動必須有泵，但是泵不能從
油箱吸油。重力使油進入泵。
4．泵與控制閥間管道相連線。泵出的油流至閥。閥的
任務是使油流向油缸或油箱。
24
5． 系統的下一步是油缸，油缸作實際工作。控制閥
有兩根油管連線油缸。
7．系統似乎很完整，事實上還不夠完整。它還需要一
種十分重要的零件。我們必須考慮在突然超載或其
它故障的情況下，如何保護所有部件免受損壞。即
使系統發生故障，泵仍繼續轉動並向系統供油。
如果泵出的油無處可去，壓力便會累積，直至一些
零件受損。我們裝入一個溢流閥，防止產生損壞。
通常，它是關閉的，但是壓力達到設定量時，閥門
便會打開並允許油流回油箱。
6．泵出的油通過控制閥流向活塞底部大腔。負載產
生流動阻力，並形生壓力。
8．油箱、泵、控制閥、油缸、連線管路和溢流閥組成
了基本液壓系統。所有這些零部件都是必需的。
現在，你已經清楚地了解了液壓系統的工作過程。
溢流閥
第 4 節
25
軸向柱塞泵
徑向柱塞泵
主動式
被動式
齒輪泵
葉輪泵
柱塞泵
泵的分類
什麼是泵？
與你的心臟一樣，心臟輸送全身血液，泵則是液壓系
統的心臟。泵是使油運動並使油進入工作狀態。像我
們曾經說過的那樣，液壓泵將機械能轉換成受壓液體
的壓力能和動能。
液壓泵的類型
當今的大部分機器使用以下三種類型之一的液壓泵。
齒輪泵
葉輪泵
柱塞泵
三種類型的泵均以轉動原理運行；泵內部的轉動裝置推
動液體流動。
什麼是液壓泵？
每台泵都產生流量。泵吸收液體並使液體流至其它地
方。有兩種排量泵。
被動排量泵
主動排量泵
插圖中的水輪是被動排量泵的一個例子。它所做的一
切就是吸收液體並使之流動。
另一種泵是主動排量泵。由於當它推動液體時，它使
液體隔離，防止液體回流，因此它被稱為主動排量泵。
如果泵不能完成上述操作，將不能在液壓系統中積累
足夠的壓力移動負載。當今所有液壓系統均利用高壓
力，所以需要主動排量泵。
柱塞泵有兩種類型：
軸向柱塞泵
徑向柱塞泵
之所以稱為軸向泵是因為泵的柱塞安裝在與泵的中心管
線（軸）平行的管線上。
之所以稱為徑向泵是因為它們的柱塞從泵中心向外伸
展。兩種類型的泵均使用往復式活塞。柱塞前後運動，
但是它們由旋轉運動驅動。
26
固定流量
壓力
設定壓力
壓力
設定壓力
出口
出口
調節器
控制桿
閘瓦
流量
流量
液壓泵的排量
排量是指在每一次循環中泵可以移動或轉移的油
的容量。液壓泵有兩種類型：
定量泵
變數泵
定量泵每一循環移動相同量的油。想要改變這種泵
的排出容量，必須改變泵的轉速。
變數泵每一循環可改變它們推動的油的容量。這一過
程甚至可以在不改變泵轉速的情況下完成。這種泵有
一可以改變油輸出的內部機械結構。系統壓力下降，
排量增大，系統壓力上升，排量自動減小。
類型
項目
定量泵
變數泵
液壓輸出
固定排量
流量隨壓力增加自動調節
（壓力補償）
結構
複雜
入口
驅動
軸
油缸體
配流盤
入口
簡單
第 5 節
27
旋轉執行元件
線性執行元件
雙作用油缸
單作用油缸
負載
負載
負載
負載
執行元件分類
什麼是執行元件？
執行元件是輸出功率的液壓系統部件。執行元件將液
壓能轉變為機械能，是實際工作的裝置。有線性和旋
轉兩種執行元件。液壓油缸是線性執行元件。它輸出
的是力和直線運動。液壓馬達是旋轉執行元件。它輸
出的是扭矩和旋轉運動。
液壓油缸
液壓油缸就像手臂。有兩種類型的油缸。
單作用油缸。受壓液體只能進入油缸一端。必須利用重
力這樣的外界力將活塞推動到油缸中它原來的位置上。
雙作用油缸。受壓液體可以進入油缸的任何一端，這樣
活塞可以在兩個方向工作。
在這兩種類型油缸中，活塞以受壓液體推動它的方向在
油缸缸體中滑行。這些活塞利用不同種類的密封組件防
止油的泄漏。
28
泵
馬達
力 X 力臂
齒輪馬達
葉輪馬達
柱塞馬達
液壓馬達
像油缸一樣，液壓馬達是執行元件，是一種旋轉執行
元件。
液壓馬達的動作與泵相反。泵輸出液體，而液壓馬達
則由這種液體驅動。就像我們曾經說過的，液壓泵將
機械能轉變成受壓液體壓力能和動能。液壓馬達將這
種液壓能轉變成機械能。
在液壓傳動中，泵和馬達共同工作。泵受到機械驅動
並將液體推至馬達。
來自泵的液體驅動馬達，馬達運動帶動機械連桿工作。
液壓馬達的類型
有三種類型的液壓馬達，它們內部的轉動部件由進入的
液體驅動。這三種類型的液壓馬達是：
齒輪馬達
葉輪馬達
柱塞馬達
排量和扭矩
馬達的工作輸出叫做扭矩。它是馬達驅動軸上的旋轉
力。扭矩用力和力臂的乘積來度量；它不含速度。可
提供的最大壓力和每一循環排出液體容積決定馬達
的扭矩輸出。輸入流量決定馬達速度。流量越大，速
度越快。
扭矩是馬達驅動軸上的旋轉力。扭矩等於力 X 力臂
（kg/m）。
扭矩
第 6 節
29
方向控制閥
流量控制閥
壓力控制閥
閥的分類
什麼是閥？
閥在液壓系統中起控制作用。閥控制液壓系統中的壓
力、流動方向和流量大小。
三種主要類型的閥為：
壓力控制閥
方向控制閥
流量控制閥
在以下插圖中，你可以清楚地看到這些閥的工作情
況。
壓力控制閥
這種閥用於限制液壓系統中的壓力、泵的卸載或調整
進入管路的油壓。有多種類型的壓力控制閥；其中有
溢流閥、減壓閥和卸載閥。
方向控制閥
這種閥控制系統中油的流動方向。典型的方向控制閥是單
向閥和滑閥。
流量控制閥
這種閥控制液壓系統中油的流量。它們通過限制流量或轉
移流向完成以上操作。是不同類型的流量控制閥、節流閥
和分流閥。
可以用幾種方式控制這些閥：手動、液動、電動、或氣動。
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壓力控制閥
可利用壓力控制閥進行以下操作：
限制系統內部壓力
減壓
調整進入管路的油壓
泵的卸載
溢流閥有時被叫做安全閥，因為它們在壓力達到設定
量時將釋放過量的油。它們防止系統部件由於過載而
損壞。
兩種類型的溢流閥是：
直動式溢流閥，簡單地打開和關閉。
先導式溢流閥，利用先導油路控制主溢流閥芯。
直動式溢流閥通常用於流量較小、以及非經常性開啟的
場合。先導式溢流閥在必須釋放大容量過量油的場合是
必需的。
排放
出口
入口
關閉
打開
入口
出口
排放
關閉
打開
放油
先導式溢流閥
直動式溢流閥
溢流閥
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單向閥
滑閥
方向控制閥
像警察指揮交通一樣，這種閥控制油的流向。這種閥
的典型類型有：
單向閥
滑閥
上述閥門各自利用不同的閥元件控制油的流向。單向
閥利用提動頭和彈簧允許油以單一方向流動。滑閥利
用的是滑動的閥柱。閥柱前後滑動，打開和關閉油通
過的通道。
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入口
出口
軸向單向閥
單向閥
單向閥十分簡單。它被稱為單路閥。這意指它被打開後
允許油以一個方向流動，但是關閥後可防止油以相反方
向流動。
你可以在以下插圖中看到它的工作情況。這是軸向單向
閥。它為直行管道連線設計，允許油直通流過。當入口
一側壓力大於出口一側壓力時，閥門提動頭打開。它打
開時，油可通過開口自由流過。入口一側壓力下降時，
提動頭關閉。閥門截止回流並堵住出口一側的壓力油。
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至執行元件
至油箱
至執行元件
來自泵
中位
換向閥
換向閥是典型方向控制閥，它可用於控制執行元件的
操作。平時所說的控制閥即為換向閥。換向閥控制油
流，以啟動、運行和停止執行元件。
閥柱從中間位置向右或向左移動時，它打開一些油的
通道，關閉另一些通道。它以這種方式控制油從執行
元件流進和流出。閥柱處於密閉進出油的位置。
閥柱通常質地特硬並經磨光，它具有光滑、精確、耐
用的表面。它們甚至經過鍍鉻以便耐受磨損、生鏽和
腐蝕。
本插圖中的滑閥顯示三種位置，中位、左位和右位。
我們稱之為 4 通閥，因為它擁有 4 條可能的通道，這
些通道通向油缸兩端，以及油箱和泵。
把閥門向左移動時，油從泵流向油缸左側，油缸右側
的油流向油箱。結果，活塞向右移動。
如果將欄桿向右移動，動作相反，活塞向左移動。
在中間位置，中位的油流向油箱。油缸兩端的通道關
閉。
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流量控制閥
緩慢回流閥
控制閥
出口 No.2
出口 No.1
流量分配器
入口
流量控制閥
就像我們曾經說過的，流量控制閥以兩種方式中的一
種方式工作。它們限制流量或者轉移流量。
流量控制閥用於通過計量流量控制執行元件速度。
“計量”意指測量或調節從執行元件進出的流量。流
量分配閥控制流動容量，還分配兩條或多條迴路之間
的流量。
流量分配閥控制流動容量，還分配兩條或多條迴路之
間的流量。
比例流量分配器
此閥門的用途是分配單一來源的油流。
下圖流量分配器將兩齣口的流量分成大約 75:25。因
為 No.1 入口大於 No.2 入口，使得這種分配成為可
能。
第 7 節
35
中位
伸出
迴路圖
迴路圖
你已經在本教材中看到許多簡單的示意圖和插圖，它
們幫助你了解液壓系統及其零件和原理。我們已經在
許多場合向你展示了結構，但是，除了這些插圖之外，
我們幾乎始終在利用一種不同的示意圖。
我們利用的示意圖叫做系統圖。系統的每一個部分和
每一條管路都用符號表示。
你可以在以下系統圖中看到一些很好的例子。
必須牢記，當你審視系統圖時，它們的目的不是向你顯
示零件結構。系統圖只用於顯示功能和連線。
第 8 節
36
壓力管路
回油管線
吸油管路
縮回
管路的分類
管路的分類
在液壓系統的所有部件之間都有油路管路。由於各自
具備不同的功能，因此各自都有不同的名稱。這些管
路的主要名稱是：
工作管路
非工作管路
工作管路傳輸與能量轉換有關的油。吸油管路將油從油
箱傳送至泵；壓力管路將處於壓力下的油從泵傳輸至執
行元件工作；回油管路是油中液壓能量於執行元件處用
完之後將油從執行元件送回油箱。
非工作管路是輔助管路，它不傳輸傳送油的主能量。泄
漏管路用於將泄漏油或排出的先導油送回油箱。另一方
面，先導管路傳輸控制部件操作所使用的油。
壓力管路
吸油管路
回油管路
泄漏管路
先導管路
第 9 節
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液壓系統的優點和缺點
我們已經學習了液壓系統工作的基本原理，了解了液
壓系統的工作過程。
結束本文之前，讓我們再看一下液壓系統與其它動力
傳動方法相比較的優點和缺點。
優點
1． 靈活—密閉液體是最靈活的動力源，具有優秀的
力轉移性能。利用管道和軟管取代機械部件可以
排除布局問題。
2． 力放大—極小的力可以移動和控制大得多的力。
3．平穩—液壓系統在運行過程中平穩和安靜。振動保持
在最低程度。
4．簡易—這種系統中幾乎沒有運動部件並且磨損點較
少，並且系統可自動潤滑。
5．簡潔—與複雜的機械裝置相比，部件設計更加簡單。
例如，液壓馬達尺寸比產生相同功率的電動機小得
多。
6． 經濟—簡易和緊湊，使系統經濟節能，系統在使用過
程中，幾乎不損耗功率。
7．安全—溢流閥保護系統，不致由於過載而受損。
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缺點
需要良好的維護保養—由於液壓部件是精密部件並在
高壓力之下使用，因此需要良好的維護保養，以防止
生鏽、腐蝕、污垢、油變質等等，所以必須保持清潔
和使用適當的液壓油。
