Экскурс в историю создания гидравлических и пневматических молотов

       Одним из наиболее эффективных и рентабельных способов разрушения мерзлого грунта и твердых пород, а также и бетонных конструкций является использование ударного рабочего органа, создающего значительные импульсы направленного действия.

       В качестве такого сменного рабочего органа ударного действия на одноковшовых гидравлических экскаваторах уже в 80-х года прошлого века широко применялись гидравлические и пневматические молоты с энергией удара до 9000 Дж.

       В 80-е годы за рубежом гидромолоты выпускались фирмами Krupp, MGF, Gunter Klemm (Германия), Ingersoll-Rand (США), Montabert (Франция), Rammer (Финляндия), Furukawa (Япония), Socomec (Италия), Gullik Dobson, J.P.N., Shand (Великобритания) и другие.

       В эти годы наблюдается тенденция к расширению ряда типоразмеров молотов как в сторону роста мощности и энергии удара, так и в сторону уменьшения энергии удара. Так, фирмы Krupp и Kone выпускали ручные гидромолоты массой 20-25 кг с энергией удара 100-140 Дж, которые могут подключаться к гидросистемам экскаватора. Наибольшая энергия удара (9000 Дж) была у гидромолота модели СП-62ХЛ, который может применяться на экскаваторах массой свыше 25 т., масса молота 2100кг.

       В настоящее время фирмы, как правило, производят большую гамму молотов для всех типоразмеров экскаваторов и поставляют их на внутренний и внешний рынок. Например, раньше фирма NPK (Япония) изготавливала 13 типоразмеров гидромолотов, а в настоящий момент ею представлено более 30 моделей, которые могут быть установлены на рабочее оборудование более чем 250 моделей гидравлических экскаваторов массой от 2 до 75 т, выпускаемых фирмами Японии, Франции, Германии, США, России, Великобритании и другими.

       Гидравлические молоты по типу исполнения привода ударной части условно подразделяются на три группы: гидропневматические, гидромеханические и гидравлические.

       В гидропневматических молотах подъем ударной части осуществляется рабочей жидкостью гидросистемы, а разгон ударной части при рабочем ходе – газом, предварительно сжатым в специальном пневмоаккумуляторе. Использование в данных молотах второго энергоносителя сжатого газа – требует постоянного контроля давления зарядки и пополнения утечек, что создает существенные неудобства в эксплуатации.

       У гидромеханических молотов привод ударной части осуществляется от гидродвигателя (гидромотора или гидроцилиндра) через промежуточную механическую передачу (редуктор и кривошипно-шатунный или эксцентриковый механизм). Недостатком является наличие сложной механической трансмиссии, что при необходимости повышения энергии удара приводит к резкому увеличению массы и размеров молота.

       В гидравлических молотах движение ударной части при ее подъеме и рабочем ходе осуществляется рабочей жидкостью, подаваемой насосами базовой машины. Большинство фирм выпускают гидромолоты с пневматическим аккумулятором, в котором энергоносителем является сжатый азот; в качестве ударной части молота использован поршень рабочего цилиндра. Наличие дополнительного энергоносителя не значительно усложняет эксплуатацию гидромолота, так как 1-2 раза в год необходимо подзаряжать аккумулятор сжатым азотом и сливать накопленное в результате перетечек масла из газовой полости аккумулятора.

       Раньше гидромолоты монтировались на рабочее оборудование обратной лопаты вместо ковша с помощью массивных кронштейнов, выполненных из двух толстых щек, охватывающих корпус молота и стянутых болтами. Кронштейн (адаптер) поставлялся потребителю в соответствии с моделью экскаватора, на который предполагалось навешивать гидромолот. В данный момент гидромолот навешивается с помощью специально адаптированной подвеской с быстросъемным соединением, изготавливаемой под данную модель экскаватора.

       Наряду с гидромолотами широкое применение для разрушения мерзлых грунтов твердых пород и строительных бетонных конструкций находят пневматические молоты, которые появились существенно раньше гидравлических и выпускались за рубежом большими сериями, фирмами Demag (Германии), Ingersoll-Rand, Kent (США), Mendon (Франция), NRK, Furukawa (Япония) и другими. В пневмомолотах в качестве энергоносителя используется сжатый воздух. Пневмомолоты могут навешиваться на любую базовую машину, так как в качестве привода используется индивидуальный компрессор. Они более надежны в отношении соединений и уплотнительных элементов, могут эксплуатироваться при высоких температурах окружающей среды и более ремонтопригодны, чем гидравлические молоты.

       К недостаткам данных молотов, по сей день, можно отнести дорогостоящие и громоздкие компрессоры, требующие для транспортировки наличие номерных знаков как у автотранспорта. Снижается маневренности базовой машины при подключении к компрессору экскаватора. Повышается вероятность отказа при высокой влажности воздуха и отрицательных температурах окружающего воздуха, повышенный шум, потребность в специальных системах и устройствах для насыщения смазочным маслом воздуха, подаваемого в рабочий цилиндр, наличие смазки в отработанном воздухе. В настоящее время фирма Hycon (Дания) и Hydrotech (США) предлагают большой выбор гидравлического инструмента с насосной станцией, имеющей небольшие габаритные размеры и массу около 100 кг, что значительно облегчает процесс транспортировки и снижает стоимость всего оборудования в несколько раз в отличие от установки с отдельным компрессором. Радиус, глубина, высота и угол действия молотов определяются параметрами рабочего оборудования и углами поворота стрелы, рукояти и собственно молота. Поэтому помимо разрушения грунта и бетонных конструкций ниже уровня стоянки молоты широко используются для разрушения наклонных и вертикальных бетонных конструкций.

       Современные конструкции молотов предусматривают легкую замену одного вида инструмента другим в зависимости от рода выполняемой работы (разработка мерзлых грунтов, забивки свай, разрушение дорожных покрытий, трамбование грунта и т.д.). Молоты снабжаются набором сменных инструментов (5-8 видов), в число которых входят двухскосые симметричные клинья и лопаты с различно ориентированной режущей кромкой; несимметричные клинья; трамбовочные плиты; наголовники для забивки в грунт шпунта, труб и стоек; цилиндрические инструменты с плоским или сферическим концом.

       Сменные инструменты изготовлялись из легированных сталей типа 38ХНЗ МФА, 5ХВ2С, 5ХНМА, 9ХС и подвергаются объемной закалке до НРХ 50. По данным фирмы Krupp (ФРГ), такие инструменты при работе на породах средней твердости имели стойкость около 1000 ч. Сейчас используются более высокопрочные стали с улучшенными характеристиками.

       В 80-е стоимость «родного» гидромолота, применяемого в качестве сменного оборудования, составляла 20-50% стоимости базовой машины. В данное время эти цифры остались прежними, но появилась возможность выбора производителя гидромолота. Так, например, цена гидромолота фирмы Rammer (Финляндия) на экскаватор 15 тонн, оставляет 20% от стоимости базовой машины, гидромолот Delta F-10 (Южная Корея) 11%, а гидромолот МГ-300 (Россия) 8 %.

       Опыт эксплуатации молотов показывает, что разработка мягких пород наиболее эффективна при использовании остроконечных рабочих инструментов. Для разрушения твердых скальных пород предпочтительно применяемы плоские рабочие инструменты, которые более эффективно передают породе энергию удара.

       Повышенная производительность молотов обеспечивается при дополнительном прижатии рабочего инструмента к объекту разрушения. Для гидромолотов этот эффект достигается при их прижатии усилием на 8-2 кН большим, чем масса молота. Хорошая устойчивость обеспечивается при условии, когда масса экскаватора превышает в 15 раз максимальное реактивное усилие, создаваемое молотом в каждом цикле, а предотвращение заклинивания инструмента – покачиванием молота из стороны в сторону на 5-10°.

Источник: Техстрой