配流机构的节流压力损失和泄漏是影响液压马达动态性能的重要因素。针对液控单向阀配流液压马达的配流过程中阀芯的运动特性及其流场特性开展研究。基于液控单向阀配流液压装置,分析其配流阀阀芯运动特性,利用AMESim搭建液控单向阀模型,探究不同负载压力下、不同阀芯结构下,液控单向阀其阀芯运动特性;利用Fluent软件,研究阀芯开启过程中的节流压降以及流场流速情况。结果表明:在液阻孔以及阀芯小端直径一定时,阀芯小端直径与阀芯大端直径比值越接近1,其阀芯响应时间缩短,在高负载压力下,其阀芯响应也更快。在阀口输入流量为40 L/min时,其阀口前后压差为1.3 MPa,用于为高压低速大扭矩马达配流是可行的。

针对注塑机液压系统受预塑马达压力限制导致的工作压力偏低、流量较大,系统能量损耗高等问题,通过采用高压液压元件,可以提高注塑机液压系统的工作压力,实现注塑机液压系统高压化,从而降低注塑机能量损耗,并基于仿真分析研究其节能效果。在注塑机工作负载不变的情况下,液压系统所需输出功率不变,系统工作压力提高后,系统输入流量反比例减少,液压阀口和管路的局部阻力损失均随之降低。基于AMESim仿真环境建立注塑机液压系统的仿真模型,比较合模油缸升压前后系统压力损失及能耗。仿真结果表明,在开、合模阶段,系统压降减少70%,压降能耗降低85%,总功耗损耗减少3.7%。

鉴于纯电驱动和传统驱动方式的差异,考虑到工程机械工况复杂多变、负载波动剧烈的特点,现有的动力换挡控制无法很好地适用于纯电驱动工程机械。针对某5 t纯电驱动装载机,提出了一种基于压力反馈的电液换挡系统及控制策略。通过分析换挡规律,根据现有动力换挡变速箱,结合电传动技术及电液控制系统,提出了基于压力反馈控制驱动电机工作在转速、转矩模式,实现了对离合器充、泄油过程中扭矩相自适应和惯性相调速。利用AMESim建立了机电液仿真模型,仿真结果表明:所提出的控制策略能大幅度改善换挡冲击度、滑摩功以及换挡时间。

介绍了液压自由活塞发动机的三种基本结构、工作原理和优点,重点分析了液压自由活塞发动机由于其独特的结构所具有的特性、研制过程中的关键技术、研究难点,以及相应的研究现状,讨论了制约液压自由活塞发动机走向产业化的瓶颈技术,以及为解决这些技术所进行的探索和尝试。推动液压自由活塞发动机的发展可从结构改进、燃料及燃烧技术突破及多学科融合技术等方面进行。

针对液压挖掘机配置混合动力系统后具备电池/电容的特点,分析了由液压马达和发电机组成的基本能量回收系统的基本结构和工作原理,对能量回收系统进行了数学建模与控制特性的理论分析,并建立了基于AMESim和MATLAB的联合仿真模型,分析了管道长度、液压马达-发电机转动惯量、发电机控制参数等对系统操作性能的影响。基于实验平台完成了能量回收系统的操作性能研究。

针对工程机械节能需求,考虑挖掘机的典型工况,以保证在取消怠速恢复工作时执行器入口能快速建立压力为目标,提出一种基于蓄能器的二级怠速控制系统,通过检测先导手柄压力、液压泵出口压力、执行器入口压力和蓄能器压力等作为判断条件,制定驱动电机转速切换规则。对影响怠速过程的关键元件液压蓄能器的性能参数进行分析,以选定的蓄能器参数在某1.5 t纯电驱动挖掘机上进行试验,结果表明所提出的二级自动怠速控制系统能在两级怠速之间切换,且具有蓄能器的自动怠速系统,与无自动怠速控制的系统相比,节能达36%;与无蓄能器的自动怠速系统相比,恢复工作时执行器压力建立更迅速,压力更平稳,具有较好的操作稳定性。

为了提高混合动力／电动液压挖掘机驱动系统的效率，提出了一种基于闭式系统和能量回收的液压挖掘机节能驱动系统参数匹配方法。分析了节能驱动系统的结构、工作原理及负载特性。以减少蓄能器安装体积、保证动臂非对称油缸的流量匹配和延长蓄能器使用寿命为约束条件，对节能驱动系统中液压蓄能器、泵／马达、电动／发电机等主要元件进行了参数匹配。在所建立的模型上对匹配结果进行了分析，结果表明，进行参数匹配后蓄能器和补油泵组成的补油系统满足动臂非对称油缸两腔的流量差，且蓄能器压力波动满足工况的要求，同时新型闭式节能驱动系统的节能效果达到了55％，不仅实现了无阀控制，同时实现了负值负载的能量回收。

为改善工程机械自动怠速系统性能，针对纯电驱动工程机械提出一种基于液压蓄能器的负载压力适应型自动怠速系统，分析了新型自动怠速系统结构和工作原理。考虑到系统的节能效率和操控性能，提出了具有负载压力适应功能的自动怠速分段控制策略，并建立AMESim—MATLAB／Simulink的联合仿真模型进行研究，最后基于所搭建的试验平台展开试验研究。结果表明：所提出的新型自动怠速分段控制策略可行，且分段控制效果明显。

为了提高液压挖掘机驱动系统的效率，提出一种基于能量回收和液压混合动力的液压挖掘机节能驱动系统的参数匹配方法。分析节能驱动系统的结构、工作原理及负载特性。以保证液压挖掘机作业效率、整机稳定性、延长蓄能器使用寿命和满足负载平衡能力为约束条件，对节能驱动系统中液压蓄能器、泵／马达、发动机等主要元件进行参数匹配。在所建立的液压混合力挖掘机模型上对匹配结果进行分析，结果表明：进行参数匹配后，发动机的工作点波动较小且蓄能器的压力波动满足工况要求，同时上车机构能量回收系统的使用使得整机节能效果进一步提高10％。

为提高液压挖掘机的能量使用效率，提出了一种基于平衡油缸的势能液压式存储和再利用系统。分析了平衡系统的工作原理，通过建立平衡系统的动臂下降速度控制数学模型，分析了平衡单元的加入对液压固有频率和阻尼比的影响。建立了系统的AMESim仿真模型，分析了不同的管道容腔体积、蓄能器充气压力和蓄能器体积对动臂下降速度稳定性及动态响应特性的影响，从而确定平衡单元关键参数的合理取值范围;以某型号1.5t型的挖掘机为研究对象，搭建了动臂势能回收试验平台，验证平衡系统的节能效率。结果表明:该方案在标准工况下的节能效率为21%，能量回收效率为58.2%。