为了降低稳态液动力对比例溢流阀性能的影响,分析了阀座带锥角和阀芯带锥角两种比例溢流阀的基本结构方案,利用PRO/E建立两种结构下不同锥角的流道模型.通过计算流体动力学（CFD）流场仿真软件对不同阀座与阀芯锥角的锥阀口流场进行数值模拟,分析不同锥角阀口的压力流场分布.对不同结构、不同锥角情况下的稳态液动力进行分析,结果表明：阀座带锥角比阀芯带锥角的结构稳态液动力减小了35%~60%;当阀座半锥角为32.5°,阀芯半锥角为30°时,稳态液动力最小.

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。

为提高工程机械的节能效果,针对纯电驱动工程机械提出了一种基于电动机调速和液压蓄能器的负载敏感型自动怠速控制系统,分析了新型自动怠速分段控制划分规则.考虑到系统节能效率和操控性能,充分利用液压蓄能器可以瞬时提供动力的特点,提出了具有负载压力适应的负载敏感型自动怠速分段控制策略,并基于所搭建的试验平台展开了系统操控性能和节能效率的试验研究.结果表明所提出的新型自动怠速分段控制划分规则可行;取消自动怠速时的操控性能优于传统自动怠速控制;提出的系统的节能效率可以达到40%左右.

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%。

针对电动重型叉车在轻载和重载举升时具有速度范围宽且蕴含丰富重力势能的特点,同时为避免单一大排量液压马达发电机在重载低速时对重力势能的回收效率较低的问题,提出一种基于双液压马达发电机的势能回收系统。所提出的势能回收系统包含2套液压马达发电机,依据操作手柄信号进行单/双液压马达发电机回收模式切换。讨论了举升油缸在带载下降时的工作模式决策规则和控制策略,并搭建了AMESim势能回收系统模型,对比分析了传统节流、单液压马达发电机、双液压马达发电机系统的举升油缸速度和无杆腔压力曲线,并通过样机试验验证了势能回收系统的节能性。试验结果表明,所提出的势能回收系统在大负载工况下具有较高的回收效率,可达74%;在不同货叉下降速度下,均可保持60%以上的回收效率。

随着全球变暖和能源危机等问题日益严重,传统工程机械能效低、排放差,已无法满足国家及行业可持续化发展的需求,纯电动系统是工程机械发展的必然趋势。目前,尽管电动化技术已经在汽车领域得到了广泛的应用,但与电动汽车相比,工程机械无论是在结构上还是工况上均存在显著区别,因此需对工程机械的电动化技术开展专门研究。首先,讨论了纯电动工程机械的类型,对电动工程机械进行了概述;然后,结合工程机械纯电动系统的特点,对比分析了工程机械与其他领域电驱动技术的差异,深入分析了电动工程机械中电机调速、电液驱动、能量回收等关键技术,并在此基础上介绍了电动工程机械的国内外研究现状;最后,对电动工程机械未来发展趋势进行展望。

随着全球变暖和能源危机等问题日益严重,零排放、低振动、无污染的电动叉车越加受到消费者的青睐,纯电动系统是工程机械发展的必然趋势。尽管电动化技术早已在叉车领域得到广泛的应用和认可,但目前的电动叉车多是基于低压,造成功率元器件、连接器、电缆与电机产生较高热损,同时,电流变化率高,容易产生电蚀现象。对此,提出以高压锂电池作为储能单元的高压锂电电动叉车动力总成方案,根据叉车使用工况制定整车行走控制策略,确定驱动电机控制

为了使液压挖掘机达到节能的目的，提出基于蓄能器能量回收和正负流量相结合的变量泵控制的节能驱动方法．考虑到发动机倒拖、大惯性负载引起的反转问题，以及变量泵和负载的流量匹配等问题，研究驱动系统的控制策略．建立多种驱动系统的AMESim数学模型，并进行节能效果和操控性能的仿真研究．结果表明：该系统在防反转控制和防止发动机倒拖方面均具有良好的控制效果，而蓄能器的压力在第3个工作周期后进入平衡波动状态；相对原驱动系统，新型驱动系统最大节能效果大约为36％，能量回收系统的行程效率大约为24％．

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％。