20吨系列挖掘机 发动机及液压泵解析
【铁甲工程机械网整理】本文整理自铁甲工程机械网论坛，原作者是：堕落天使。原文为《痞子浅谈20吨挖掘机系列（发动机）》《痞子浅谈20吨挖掘机系列（液压泵的工作原理）》。整理的目的是为了让更多的人了解这方面的知识，如对本文有疑问，请在论坛里与堕落天使互动。本文不代表铁甲工程机械网的观点。 20吨挖掘机是市场上保有量最大的机型，国内目前在生产和销售的起码几十个品牌。但观察很久所用发动机无非集中在几个品牌，目前个人会使用的还是欧二排放的直喷柴油发动机，欧三发动机也有但都是出口型。个人觉得直喷发动机更适合中国便宜，容易保养，电气方面的问题少，最主要不挑油，我觉得电喷发动机和省油没多大关系，卡特的发动机是电喷，有人说他省油吗？日立的4HK1也不怎么省油。 小松 、现代 、柳工 、老款三一 、龙工、玉柴、中联均装配的是康明斯发动机，现在国内市场上有东风康明斯生产的和进口的两种，用在汽车上的大多数都是国产早期的（大巴车除外），挖掘机上的全是进口的。进口康明斯柴油机的特点：新款电喷的康明斯柴油机，配件很贵；旧款直喷的康明斯，油耗较大，但维修方便；进口机型，噪音较低、油耗低、耐用，基本上没有过大的缺点；进口的维修费用有点高、冷车启动的时候有轻微的蓝烟、有的发动机上班时间长了之后不好打火，但此现状较少。 日立ZX-1和-2、大宇-5-7、斗山-7、三一、徐工、厦工、 宜工 、徐挖 、山河智能、雷沃、JCB、凯斯、住友装配五十铃发动机。 日立-3使用的是4HK1型号，电喷欧三排放，不少国产厂家也选装，不过只是出口型。五十铃发动机质量挺不错，很普遍的发动机，价格相对便宜，小毛病少比较耐用，工况差点也不要紧，容易维修，且保养方便。 神钢-6和上一代加藤，现在新产的三一装配三菱6D34这款发动机，其特点是省油。现在的三菱4M50发动机，加藤最新一代挖掘机在用，国产没有，三阶段排放。三菱发动机特点是功率大，油耗低，保养容易，但因为它属于日本右翼的三菱财团所以国内比较反感。 日野神钢8系列，4缸三阶段排放最大的特点就是可靠性好毛病少，其他的一般，也就是油耗、动力一般 沃尔沃和临工、阿特拉斯装配道依茨发动机，德国品质，耐用、可靠，但一切都是在定期保养的前提下，出现一些明显的异常问题，只有专业技术人员可以维修，配件价格高 德国曼发动机，斗山-9装配，想必大家都听过奔驰，就是提供奔驰车发动机的厂家。质量好，耐用，油耗高。 洋马发动机，在小型发动机领域应该是全球领先的，国内的售后技术力量稍显薄弱，所以在中国洋马发动机风评不太好，都认为这机器难修。其实这个牌子机器非常好，但是国内配套跟不上，比如挖机上面，大多数小型挖机使用洋马发动机的时候，在设计上都有致命缺陷，导致发动机容易坏，最后的结果是大家都认为洋马不好，其实洋马是躺着中枪。 玉柴发动机，玉柴挖掘机选配、横特220、山东一些挖掘机小厂装备。玉柴是国产发动机老大，其销量一直是国内第一的水平，玉柴发动机的特点是动力强劲、质量比较可靠、维修保养方便，在客车和轻、中型、大型货车的占有份额确实很大，但玉柴发动机在重卡和重型工程机械中应用的比较少。 液压泵是将机械能转换为液体压力能，我们一般见到的只有齿轮泵和柱塞泵。二者的共同点：都是通过容积改变来对液体产生压力。区别：机构不同，容积位置不同。齿轮泵的液体容积在两齿轮之间，通过齿轮旋转改变液体容积；而柱塞泵的容积在每一个柱塞缸内。 齿轮泵是靠两个啮合齿轮旋转时形式的密闭移动来工作的。齿轮泵是齿轮传动来提供动力，齿轮泵是定量泵，多用于低精度中低压控制。齿轮泵是一种常用的泵。它的主要特征是结构相对比较简单，制造方便，成本低，价格低，体积小，重量轻，自吸性能好，对油液污染不敏感和工作可靠等。其主要缺点是流量和压力脉动大，噪音大，排量不可调节。它被大范围的应用于各种低压系统中。齿轮泵对油液的要求最低，最早的时候因为压力低，所以一般用在低压系统中，现在齿轮泵压力能做到25MPA左右，常用在压力要求不高的机械上，但是他的油液脉动大，不能变量，好处是自吸性能好。 泵体内有一个相同模数，相同齿数的齿轮，齿轮的两个端面靠泵盖密封。泵体端盖和齿轮的各齿槽组成了密封的容积，两齿轮沿的啮合把密闭容积空间分成吸油腔和压油腔两部分，并且在工作中彼此互不相通。 由于齿轮的啮合，使密封的容积逐渐减小，齿槽中的油受到挤压，从排油口排出。齿轮不断旋转，齿轮在啮合时引起的吸油和排油腔的容积大小变化，来实现吸油腔不断吸油，压油腔不断压油。 柱塞泵是靠活塞的往复运动提供动力，柱塞泵是变量泵，多用于高精度高压控制，柱塞泵，工作所承受的压力高，其工作所承受的压力一般为20～40MPa，最高可达1000MPa；结构紧密相连；效率高及流量调节方便等优点。柱塞泵压力高，稳定性很高，成本高，脉动最小，可以变量，常用在高压系统和工程机械上。但它的自吸性能最差。比如挖掘机主泵采用的一般都是双泵，额定压力为34MPA,瞬间最高压力可达39MPA。之所以柱塞泵的泵油压力比齿轮泵更高，是因为其做功和容积效率更加高。目前大量使用的液压挖掘机都采用斜盘式变量轴向柱塞泵。通常都采用双泵，用一根通轴将两个柱塞泵串联在一起，所以也称为通轴泵。使用在挖掘机上的通轴泵还可以再串一个小齿轮泵作为伺服泵(就是先导泵)使挖掘机的部局大为简化。川琦的K3V泵在挖掘机上使用较多。 发动机带动传动轴转动时，连杆推动柱塞在缸体中往复运动，同时连杆的侧面带动活塞连同缸体一同旋转，配油盘是固定不动的。工作时在凸轮与柱塞弹簧的作用下，使柱塞上下反复运动，完成泵油任务。当凸轮凸起部分转过去，在柱塞弹簧的作用下，柱塞向下运动，柱塞上部分空间就是泵油室产生真空，这时柱塞上端柱塞套上的进油口会打开，油泵上油道的液压油经进油孔进入泵油室，柱塞运动到最下面，进油结束。 当凸轮轴转到凸轮的凸起部分顶起滚动体时，柱塞弹簧被压缩，柱塞向上运动，液压油受压，一部分经油孔流回上体油腔 。当柱塞顶面遮住进油孔时，由于柱塞和缸套的配合间隙很小使柱塞顶部的配油室成了一个密封空间，柱塞继续上升，泵油室的油压迅速升高，当泵油压力大于出油弹簧时，推出液压泵，高压液再通过主操作阀进入油缸。 当柱塞供油，与柱塞上的斜槽与缸套上的回油孔相通，泵油室低压油路就和柱塞头部的中孔和斜槽相通，油压下降，出油阀在弹簧的作用下关闭停止供油。柱塞继续上行 ，当凸轮的凸起部分转过去，在弹簧的作用下，柱塞又下行开始下一个循环。 挖掘机在不工作时，主操纵阀在中位，高压油通过主操作阀中位，在负载敏感控制下回油，一部分控制泵继续工作，一部分回油箱。我个人的理解是：主操纵阀的中位，就是一个大的回油管路。 从结构上说，柱塞泵机构复杂，可以产生更高的压力，齿轮泵稍差一些。大中型挖掘机的主泵都是使用柱塞泵，有一些上面有联动的齿轮泵来提供先导压力！在压力较大，要求定量时，选用柱塞泵。在压力较小，不要求定量时，选用齿轮泵。
