随着国家大力发展基础设施,工程机械的运用将达到一个新的高度,但其仍然存在能耗大、环境污染严重等问题。许多工程机械作业机构都存在向系统回馈能量的情况,比如挖掘机动臂下放时的势能和回转机构制动时的动能。当工程机械处于作业频次高、质量或转动惯量大的工况时,作业机构大量动势能会消耗在液压阀的阀口上,不仅浪费能量,还会导致系统发热和元件寿命降低。对大质量和转动惯量的高频次作业机构进行动势能回收是工程机械节能降耗的有效措施。为了解决这一问题,国内外研究学者纷纷提出各种液压系统进行能量回收方案的研究。在许多情况下,液压系统通过输出能量来提升工作装置,在下降过程中,通常通过控制阀的节流损失来减少势能浪费,通过回收潜在能量来提高液压系统效率。为了利用这部分浪费的势能,本文提出一种新型势能回收方案。本文通过分析非对称轴向柱塞泵(VAPP)控制差动缸系统的能量回收原理,然后利用ITI-Simulation X软件建立液压系统能量回收仿真模型,最后通过实验进一步论证液压系统能量回收方案的可行性。通过采用理论分析,模拟计算和实验验证方法研究了非对称轴向柱塞泵(VAPP)控制差动缸系统的能量回收效率。本研究课题以电机带动VAPP驱动液压缸使物体上升-下降-上升为主要工作过程。VAPP的配流盘有3个窗口,窗口A连接液压缸无杆腔,窗口B连接液压缸有杆腔,窗口C连接蓄能器。液压系统主要通过蓄能器回收液压缸驱动物体下降过程中产生的势能,以达到节能效果。通过比较电机在带动VAPP驱动液压缸使物体两次上升时所消耗的能量来计算节能效果,同时分析了负载、电机转速、VAPP斜盘的倾斜角度、蓄能器预充压力和蓄能器容积等关键参数对势能回收效率和系统性能的影响。结果表明,利用势能回收系统可以有效降低系统能耗。当物体在下降过程时,势能被储存在蓄能器中,电机带动VAPP使液压缸驱动物体第二次上升时所消耗的能量比首次起升少消耗了1.90 k J。同时负载第二次从最低位置起升到最高位置所用时间比首次起升缩短0.88 s。通过比较两次上升过程中VAPP的流量发现,在第二次上升过程中VAPP中A口流量明显增加。通过对影响液压系统能量回收的关键参数进行分析,发现不同的参数设置对系统的节能效果会产生不一样的结果。最后通过比较得到当负载、电机转速、蓄能器预充压力和蓄能器容积以及VAPP斜盘的倾斜角度分别为440 kg、1000rpm、3.5 MPa、6.3 L和5°时,系统的节能效果可达到42.09%。