样品名称：高能效重型机械臂重力势能回收系统
规格型号：GNXSNHS-01
检测依据：
主要仪器设备：功率仪、压力传感器、位移传感器、数据采集仪
检测结论：
1、 重型机械臂的重力势能回收效率大于50%
2、 动臂举升和下降过程中，系统液压泵输出能量为9.2 kJ，系统损失能量为1 kJ，相对于同款机型降低能耗73%。
3、 整机单个90度挖掘循环过程中，系统液压泵输出能量为108.3 kJ，相对于同款机型降低能耗29.9%。

一、 样机照片

二、 试验原理

试验平台主要由伺服电机、电机驱动器、闭式液压泵、集成阀块、补油系统、dSPACE、功率仪等构成。闭式泵控系统采
用Parker伺服电机驱动一台排量为45 mL/r 的闭式液压泵；非对称流量补偿单元采用一台小型电动机驱动一台排量为15 mL/r
的叶片泵；溢流阀调定压力为2 MPa；dSPACE输出控制信号到驱动器控制伺服电机，并采集集成缸各腔压力、速度和位移以及伺服电机的转速
等信号。

三、 实验照片

四、 实验结果
对动臂下降—举升一个工作循环进行试验测试，所得到的工作特性曲线如图 5 12所示

（a）所示为集成液压缸移速度曲线，（b）所示为集成液压缸位各腔压力曲线，（c）所示为伺服电机转速曲线。由图可知，随着
液压缸的收回，液压蓄能器油液压力逐渐提升，储能腔提供的储能回路输出力逐渐上升，有杆腔压力开始下降，无杆腔压力相应上升，
有杆腔压力逐渐低于无杆腔压力，集成缸输出力与储能腔输出力的差值增加，在动臂下降开始阶段1.5 s处，主动驱动回路输出
力F-FC将将由小于零变为大于零，集成缸工作工况由第Ⅲ象限变为第Ⅱ象限，电动机转速在四象限控制器控制下进行调整。当动臂
举升时，在开始阶段10.8 s处，集成缸工作工况由第Ⅳ象限向变为第Ⅰ象限，电动机转速随之调整，匹配系统供需流量，维持集成
缸运行速度，使动臂平稳运行。
五、 结论
经计算可得动臂举升和下降过程中液压泵输出功率、系统损失功率及两者能量曲线，如下图所示。对图中液压泵功率曲线积分，系
统液压泵输出能量为9.2 kJ，系统损失能量为1 kJ。相较于原机动臂举升系统的能耗，闭式泵驱动集成储能容腔液压缸系统的能耗
降低73%.

下图所示为挖掘机整机运行时，所提集成液压缸驱动方案能量消耗曲线。在此过程中，原方案消耗能量154.7 kJ，提出的驱动与储
能一体化集成液压缸驱动挖掘机方案消耗电能108.3 kJ，可节能29.9%。提出的纯电驱挖掘机方案节能效果显著的主要原因有两点：
（1）可高效回收利用动臂和斗杆的重力势能；（2）动臂和斗杆采用驱动与储能一体化的集成液压缸驱动系统原理，大幅降低
了控制阀阀口节流损失。

实测报告