轮式装载机是一种用途十分广泛的工程机械,在现代化经济建设过程中发挥了至关重要的作用,其保有量高而工作效率低,故国内外专家学者在装载机节能减排方面开展了非常广泛深入的基础性研究。而液压传动系统作为装载机的重要组成部分,其工作效率的高低将会直接影响整机的能耗特性与市场竞争力。轮式装载机实际作业工况复杂,外负载变化频繁且波动范围大,动臂举升时液压系统峰值功率大,动臂下降时机械装置重力势能经液压阀口以节流损失的形式转化为热能,导致液压油温度升高、系统能量效率低。因此实现举升装置的重力势能回收再利用是提高装载机能量利用效率的有效途径之一。本文提出基于三腔液压缸驱动装载机动臂的势能回收再利用系统。三腔液压缸的C油腔与蓄能器直接相连,另外两个油腔与原液压多路阀进油和回油口连通。装载机动臂下降时,在其重力作用下C腔中的高压油被注入蓄能器,动臂势能转化为液压能并储存在蓄能器中;动臂举升时,蓄能器释放高压油进入三腔液压缸C腔中,辅助液压主泵驱动动臂举升,通过平衡工作装置自重实现装载机动臂举升下降过程中势能的回收及再利用。论文中,首先将Pro/E中建立的装载机三维模型导入到联合仿真软件SimulationX中,并在该软件中建立了装载机的动力学模型和液压系统模型,将上述两部分通过液压缸模型连接建立了装载机机液联合仿真模型。针对空载工况中动臂的运行特性与能耗特性进行了仿真和试验研究,通过比较仿真与试验结果验证了所建立装载机机液联合仿真模型的准确性。在原机仿真模型的基础上采用已建立的三腔液压缸仿真模型代替原机动臂两腔液压缸,并增加蓄能器连接三腔液压缸C腔的液压回路,在SimulationX仿真软件中建立了基于三腔液压缸的装载机机液联合仿真模型,在不同工况下对新系统的运行特性及能量消耗进行联合仿真研究,得到空载和重载工况下,蓄能器的初始工作压力分别为6Mpa、8Mpa时,系统的能量利用效率最高。建立基于三腔液压缸驱动装载机动臂的试验样机,用三腔液压缸代替原机动臂两腔液压缸,其中两个腔室分别与原液压系统进油口、回油口连接,第三腔与蓄能器直接相连。连接信号测试回路与数据采集系统,搭建基于三腔液压缸的装载机试验平台,分别在空载和重载工况下进行动臂举升下降试验,通过试验结果对比了原两腔液压缸与三腔液压缸驱动装载机动臂的能耗特性与运行特性。试验结果表明:新系统具有良好的节能效果,并且使动臂运行过程更加平稳。最后,提出基于柴油机万有特性的功率匹配方案及控制策略,根据装载机工况的不同,改变柴油机工作气缸的数量,采用柴油机停缸技术使其输出扭矩与装载机实时负载相匹配,柴油机工作在燃油效率最优区,可进一步降低整机燃油消耗,对装载机节能减排研究有一定的指导意义。