液压挖掘机上车回转平台及工作装置质量较大,而回转运行工况在整个作业过程中所占时间比例较大。回转运行时大量的液压能转化为热能排放到大气中,造成能量浪费。为了实现可持续发展,践行“双碳”目标,需要针对传统液压挖掘机传动系统的废气排放量高、能耗严重等问题提出相应的改造方案。充分利用回转平台产生的巨大动能作为可重复利用的能量具有可行性与必须性。本文提出了双液压马达驱动上车回转系统,即主被动复合驱动回转系统。在原有主驱动回转系统上增设被动储能系统,通过被动液压马达和蓄能器实现能量回收并辅助上车回转系统起动;为减小起动过程中的溢流损失,对主驱动回路采用阀口独立控制。在进一步的分析研究中,针对由蓄能器的非线性压力特性影响以及不同负载下频繁起制动而造成的蓄能器油液泄漏、压力下降的问题,对被动储能系统提出了相应的优化方案以提高回转系统连续作业的次数,提高回转作业效率。本文的具体研究内容如下:首先分析了现有挖掘机回转系统的节能技术,提出了主被动复合驱动液压挖掘机回转系统,详细介绍了所提回转系统的结构组成和运行原理,进一步建立挖掘机整机三维机械模型和回转液压系统仿真模型,并将二者结合组成回转系统联合仿真模型,在此基础上进行回转系统的仿真分析研究。由于液压蓄能器的非线性压力特性及回转作业过程中负载变化,导致在多个工作循环后蓄能器油液泄漏、蓄能器压力下降,影响回转系统后续作业过程中的正常起动及制动。针对这一问题,本文进一步对被动储能系统进行了优化与改进,提出了采用蓄能器补油系统、采用变排量被动马达、采用大容积与小容积并联蓄能器三种优化方案。进行了相关元件选型,通过选取适当的补油泵、被动马达及蓄能器型号使系统更加完善,分别对每一种优化方案建立了仿真模型。在对所提双马达驱动回转系统进行理论分析、建模仿真分析的基础上,验证了所提回转系统与传统回转系统相比,在运行特性方面有所改进,减小了回转系统的冲击,减小了运行转角误差,节能效果显著,其能量回收率为69%～70%;与原38吨液压挖掘机相比,不同工况下系统能耗降低35%～56%。对储能系统进行优化后,三种优化方案均不会对主泵输出能量产生过大影响,不会使主驱动系统产生多余的能量消耗。在保证回转起动及制动性能的前提下,优化后的储能系统其能量回收率可达到72%～75%,比未优化前提高了3%～5%;在空载制动、满载起动工况下,蓄能器的油液压力可以补充到初始预充压力,从而满足了下一工作循环中满载起动要求。