在確定液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求后，應(yīng)對(duì)主機(jī)進(jìn)行工況分析，包括運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)態(tài)分析。對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)，應(yīng)編制負(fù)荷和動(dòng)作循環(huán)圖，以了解液壓缸或液壓馬達(dá)的負(fù)荷和速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。運(yùn)動(dòng)學(xué)分析已經(jīng)在前一章中描述過(guò)了。現(xiàn)在液壓馬達(dá)工程師給大家講講工況分析中動(dòng)態(tài)分析的具體內(nèi)容。

動(dòng)態(tài)分析是研究機(jī)器執(zhí)行機(jī)構(gòu)在工作過(guò)程中的應(yīng)力。對(duì)于液壓系統(tǒng)，是研究液壓缸或液壓馬達(dá)的負(fù)載。

1.液壓缸負(fù)載力的計(jì)算；

工作機(jī)構(gòu)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)液壓缸必須克服的載荷由六部分組成：F=Fc Ff Fi FG Fm Fb。

其中：Fc為切割阻力；Ff為摩擦阻力；Fi是慣性阻力；FG是重力；Fm為密封電阻；Fb是排油阻力。

(1)切削阻力Fc是液壓缸運(yùn)動(dòng)方向上的工作阻力，是機(jī)床用工作部件沿運(yùn)動(dòng)方向的切削力。如果這個(gè)力的方向與致動(dòng)器的移動(dòng)方向相反是正的，則兩個(gè)方向都是負(fù)的。力可以是恒定的，也可以是可變的，其值應(yīng)根據(jù)具體情況計(jì)算或通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。

摩擦阻力Ff是液壓缸驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件的摩擦阻力，與導(dǎo)軌的形狀、放置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，其計(jì)算方法可在相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)中找到。

兩種最常見(jiàn)導(dǎo)軌形式的摩擦阻力為：

A.平導(dǎo)軌：Ff=fFn。

B.v型導(dǎo)軌：Ff=fFn/[sin(/2)]。

其中，f為摩擦系數(shù)；Fn為作用在導(dǎo)軌上的總正壓或沿V形導(dǎo)軌橫截面中心線的總作用力；為V形角，一般為90。

慣性阻力Fi是啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)部件的慣性力。

重力FG是指垂直傾斜放置的運(yùn)動(dòng)部件，自身重量也成為一種載荷。向上移動(dòng)時(shí)，負(fù)載為正，向下移動(dòng)時(shí)，負(fù)載為負(fù)。

密封阻力Fm是指帶有密封裝置的零件在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力，其值與密封裝置的類型、液壓缸的制造質(zhì)量以及油液的工作壓力有關(guān)。在最初的計(jì)算中，可以根據(jù)氣缸的機(jī)械效率來(lái)考慮(m=0.9)；檢查時(shí)，應(yīng)根據(jù)密封裝置摩擦力的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。

排油阻力Fb:排油阻力是液壓缸回油通路上的阻力，與調(diào)速方案、系統(tǒng)要求的穩(wěn)定性、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等因素有關(guān)。系統(tǒng)方案未定時(shí)無(wú)法計(jì)算，可在液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算中考慮。

2.液壓缸運(yùn)動(dòng)周期各階段的總負(fù)載力。

液壓缸運(yùn)動(dòng)周期各階段總載荷力的計(jì)算一般包括起步加速、快進(jìn)、工作前進(jìn)、快退、減速制動(dòng)等幾個(gè)階段。每個(gè)階段的總載荷力是不同的。

啟動(dòng)加速階段：此時(shí)液壓缸或活塞從靜止到啟動(dòng)都處于一定速度，其總載荷力包括導(dǎo)軌摩擦力、密封裝置摩擦力(按液壓缸機(jī)械效率m=0.9計(jì)算)、重力和慣性力，即f=fffi FGFM FB。

快進(jìn)階段：f=ff fg FM FB。

進(jìn)展階段：f=ff fc fg FM FB。

減速階段：f=ff fg-fi FM FB。

對(duì)于簡(jiǎn)單的液壓系統(tǒng)，上述計(jì)算過(guò)程可以簡(jiǎn)化。例如，如果使用單個(gè)恒定泵供油，只需計(jì)算工作階段的總負(fù)載力。如果簡(jiǎn)單系統(tǒng)使用限壓變量泵或雙泵供油，只需計(jì)算快速階段和工作階段的總負(fù)載力。

3.液壓缸負(fù)載循環(huán)圖。

對(duì)于復(fù)雜的液壓系統(tǒng)，為了更清楚地了解系統(tǒng)中各液壓缸(或液壓馬達(dá))的速度和負(fù)載變化規(guī)律，液壓系統(tǒng)的負(fù)載時(shí)間(f-t)或負(fù)載位移(f-l)圖