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装载机作为一种保有量巨大且常用的工程机械，仅在国内就有近200万台，并按每年5多万台的速度增长，被广泛应用于装载和转运松散物料。传统轮式装载机采用发动机驱动同一台定量液压泵，为液压转向系统和液压工作装置供油。转向作业时，转向系统所需流量远小于工作装置所需，由于转向优先的功能要求，只要发生转向动作，工作装置就会停止工作，液压泵输出的多余油液只能从溢流阀流回油箱，产生较大的能量损失。特别在装载机高速行驶中转向时，发动机转速较高，通过溢流阀流回油箱的油液成倍增长，进一步加剧了能量损失。因此，减少这部分溢流损耗，实现转向系统的按需供油，将显著提高装载机转向系统的能量效率，也是装载机节能技术的研究方向。 在 NSFC-山西煤基低碳联合基金“露天煤矿大型挖掘装备高能效运行基础研究”（U1510206）的资助下，为提高装载机液压转向系统的能量利用率，本文提出了一种独立变转速泵控转向原理，采用伺服电机驱动定量液压泵独立供油，使液压泵输出流量与转向所需完全一致的流量匹配转向系统。基于该原理提出一种冗余型开式泵控流量匹配转向系统，消除溢流损失和减少节流损失、中位卸荷损失。在该系统中，设定伺服电机的转速与转过的角度分别对应方向盘的角速度和旋转角度，从而控制装载机的转向速度和转向角度，使得液压泵的输出流量和体积分别与装载机转向的速度和转过的角度成正比，从而实现电液流量匹配的目的；保留原有的方向盘及与其通过机械结构相连的转向器，移除原有液压系统中的优先阀；采用一个电磁换向阀对新系统和原有转向系统进行冗余控制，当新系统中的动力单元发生故障时，电磁换向阀开启，原有转向系统开始工作，继续完成转向过程。为了验证新型冗余开式泵控转向系统的转向特性，对该系统的转向过程进行仿真分析与试验研究；然后对新型冗余开式泵控转向系统转向特性及转向能耗进行分析，并与原有转向系统的进行对比。试验表明，采用冗余开式泵控电液混合流量匹配转向系统，转向过程的压力波动从1.2 MPa减小到了0.6 MPa，转向过程中系统的稳定性和安全性也得到显著提高，可减少转向过程的节流损失并消除溢流损失，节能约16%。装载机按每天工作8小时，转向1000次，年工作300天计算，一台机器年可约节约燃油83.6 L，2016年中国市场保有的装载机约171.8万台，若都采用新型转向系统一年可减少3.3*104 T的碳排放。 为进一步提高转向系统的能量效率，即完全消除节流、溢流损失和中位卸荷损失，基于流量匹配独立转向原理提出一种闭式泵控流量匹配转向系统。在开式泵控流量匹配转向系统的基础上，将系统中的液压阀、方向盘等转向控制元件全部移除，采用电控方向盘控 制伺服电机，伺服电机驱动液压泵，液压泵直接为转向液压缸提供油液。将电控方向盘的转向角速度与伺服电机转速进行关联，使两者成一定的比例关系，使液压泵输出与转向液压系统所需流量相匹配的油液到转向液压缸中，以达到流量匹配。为验证该闭式泵控液压转向系统的可行性与转向特性，首先构建该系统的多学科联合仿真模型，分析该系统的可行性；然后构建该转向系统的试验测试样机，对该转向系统的动态特性进行试验测试；最后对闭式泵控流量匹配转向系统的转向特性及能耗特性进行分析，并与冗余型开式泵控流量匹配转向系统的进行对比。试验结果表明：闭式泵控流量匹配转向系统消除了原有转向系统在转向过程中的节流损失、溢流损失与中位卸荷损失，转向过程的压力波动由1.2 MPa减小到了0.3 MPa，较装载机原有的负荷传感转向系统在一个转向周期内可节能56%，一台装载机年可约节约燃油292.6 L，若国内装载机都采用闭式泵控转向系统一年可减少1.2*105 T的碳排放；添加备压蓄能器后，转向过程的压力冲击显著减少，提高了液压转向系统的响应速度，使转向过程更加平稳、迅速，并且补油系统初始压力越高，闭式泵控转向系统的响应越快。