工程机械中,如挖掘机、装载机等常常由液压缸驱动,这些液压缸频繁的启动与制动,为了防止制动过程中的冲击,液压缸通常采用液压制动阀进行制动。系统在制动时动能会以热能的形式耗散在节流口上,从而导致油液的温度升高,制动性能下降。特别对需频繁制动的系统影响更大。采用液压阀制动的同时会造成大量的能量损失,不利于节能。为了使执行元件快速平稳的制动,尽量减小缓冲腔的压力冲击,并把制动过程的能量进行回收再利用,国内外学者做出了很多研究。如从提高发动机燃油效率、改进液压系统结构和优化发动机-负载功率匹配控制策略等角度进行分析,但制动过程中能量损问题依旧存在。针对需频繁启动与制动的高速重载液压系统存在的制动冲击和能量损耗问题,首先对现有的制动系统进行归纳整理,结合负载敏感双向制动回路的结构特点及工作原理,提出一种以蓄能器为储能元件,通过蓄能器压力控制液压变压器中变量泵的排量,使负载达到平稳制动和能量回收的系统。画出原理图,并结合数学模型阐述了系统的工作原理和控制方法。利用这种无节流损失的控制方式有效的降低了压力冲击和能量损耗。在满足制动特性,同时兼顾能量回收效率的前提下,对制动回路中的主要元件蓄能器、液压变压器、切断阀做出基本介绍,分析其工作原理和数学模型,并进行选型和参数的匹配,对切断阀的结构进行设计,画出结构原理图,最后通过液压变压器、蓄能器、切断阀相互配合,满足系统的要求。给定工况的条件下,在AMESim软件中对制动能量回收系统进行仿真,设置系统参数,得到液压缸制动腔及蓄能器压力、变量泵排量变化、蓄能器体积等的仿真曲线图,分析结果表明该系统能实现负载的快速平稳制动并回收大部分动能。文中还讨论了在不同负载质量、不同初速度的情况下系统的制动特性和能量回收效率,研究结果表明,该系统对不同工况具有较强的适应能力。与负载敏感制动系统进行对比,充分证明了新型系统的在制动和能量回收方面的优越性。指出影响系统的能量损失和能量回收效率的因素,主要包括机械摩擦损失、泄漏损失、粘性阻尼损失及控制过程中的损失等。对其进行分析计算,得到系统能量回收的总效率达63.24%。在通过对系统模型进行仿真,详细分析和研究液压变压器排量、减速器的转动惯量、蓄能器的初始压力及体积、切断阀的参数设置对制动能量回收系统的具体影响,对最终液压元件参数的优化和确定提供理论依据。