Гідромолот. Загальна інформація. Принцип роботи
В даний час десятки різних фірм по всьому світу виробляють безліч моделей гідравлічних молотів, придатних для навішування в якості змінного робочого органу на гідрофіковані будівельні машини - екскаватори, навантажувачі, маніпулятори і т.д. Гідромолоти застосовуються для руйнування різних міцних конструкцій і матеріалів.
Основним елементом молота є його бойок, тобто певна маса m, яку потрібно перемістити на деякий відстань від інструменту і розігнати до заданої швидкості V в сторону інструменту. Енергія удару, тобто кінетична енергія бойка дорівнює mv2 / 2. Для того щоб розігнати бойок до потрібної швидкості до нього потрібно докласти відповідну силу, величина якої визначається тиском робочої рідини і площею, на яку діє цей тиск, а також тиск газу в пневмокамері і відповідною площею торця бойка, на яку діє тиск газу.
Чим коротше хід бойка, тим більше повинна бути сила, яка його розганяє. Однак така ж реактивна сила діє в протилежну сторону, тобто передається на базову машину. Тому сила, розвіюєш бойок обмежена можливістю базової машини її сприймати на максимальному вильоті робочого обладнання.
Чим коротше хід бойка, тим більше частоту ударів можна отримати при рівній подачі гідронасоса базової машини. Отже, бойок гидромолота при його роботі здійснює зворотно поступальні рухи і в крайніх своїх положеннях (в момент удару і у верхній мертвій точці) його швидкість в якийсь момент часу виявляється рівною нулю. У циклі роботи гідромолота можна виділити наступні основні фази: розгін в сторону від інструменту (умовно «вгору), гальмування перед« верхній »мертвою точкою і розгін в сторону інструменту до удару.
Це означає, що споживання робочої рідини в циліндрі молота протягом усього циклу є величиною змінною в той час як гідронасоси базової машини забезпечує постійну подачу. Тому, щоб максимально використовувати потужність гидронасоса і збільшити ККД в напірної лінії живлення гідромолота, по крайней мере, на гідромолот середнього і важкого класу встановлюються мережеві гідроакумулятори, які накопичують робочу рідину під тиском при малій швидкості бойка (під час розгону «вгору» і при гальмуванні) і віддають накопичену рідину в циліндрі молота, коли швидкість бойка велика, тобто при розгоні «вниз» (при робочому ході). На гідромолот легкої серії, де обсяги акумулюється рідини невеликі, роль гідроакумуляторів часто виконують рукава високого тиску, що входять до складу напірної лінії живлення гідромолота.
При всьому різноманітті моделей, що випускаються гідромолотів існує всього декілька принципових схем їх гідроприводу. Найбільш поширеною є наведена на рис. 1, яка застосовується більшістю зарубіжних виробників. Бойок гидромолота одночасно є поршнем робочого циліндра і має два контрштока, як правило, різних діаметрів d1 і d2. «Нижній» шток d1, який своїм торцем завдає ударів по інструменту має більший діаметр. Камера робочого циліндра, утворена навколо нижнього штока є камерою холостого ходу, тобто забезпечує рух бойка в сторону від інструменту або холостий хід.
Ця камера при включенні молота постійно знаходиться під тиском робочої рідини під час всього циклу роботи. Камера циліндра, утворена навколо «верхнього» штока (камера робочого ходу) має велику площу, ніж камера холостого ходу, і поперемінно з'єднується то із зливною лінією (розгін вгору), то з напірної лінією (гальмування перед верхньою мертвою точкою і розгін вниз). Поперемінне з'єднання камери робочого ходу із зливною і з напірними лініями здійснюється двохпозиційним золотниковим гідророзподілювачем зі зворотним зв'язком по положенню бойка в циліндрі. Сигнали на перемикання золотника подаються в камеру управління золотником при проходженні поршнем відповідних проточек в циліндрі. При взводі бойка його поршень при певному положенні відкриває канал управління золотником поєднуючи його камеру управління з напірної лінією і забезпечуючи його перемикання в позицію робочого ходу.
В кінці робочого ходу безпосередньо перед ударом поршень своєї проточкою з'єднує камеру управління золотником із зливною лінією, забезпечуючи перемикання золотника в позицію взводу бойка. Золотник гидрораспределителя гидромолота виконаний з робочими пасками різних діаметрів, таким чином, що з боку одного з його торців постійно діє тиск робочої рідини, а на протилежний торець на нього діє тиск тільки на фазі гальмування і під час робочого ходу бойка.
В кінцевому рахунку, компоновка і конструктивне рішення визначається технологічними можливостями і пристрастями розробників і виробників гідромолотів, а також можливістю патентування окремих конструктивних рішень.
Для того щоб вибрати гідромолот для будь-якого екскаватора або іншої гідрофікованої базової машини, перш за все, потрібно знати вагу екскаватора. Вага гідромолота повинен складати приблизно 0,1 частина ваги екскаватора, але не повинен перевищувати вагу ковша з грунтом. Чим менше вага гідромолота, тим краще для екскаватора в транспортному положенні, тим менше навантаження на робоче обладнання екскаватора при наведенні гідромолота на точку, де він повинен працювати. Але з іншого боку, чим більше маса гідромолота, тим менше потрібно зусилля притиснення його до об'єкту роботи, тим менше вібрація, що передається на базову машину при роботі гідромолота.
Наступним показником, який визначає можливість застосування гідромолота на даному екскаваторі, є витрата робочої рідини, який завжди наводиться в технічній характеристиці молота. Цей показник повинен відповідати продуктивності гидронасоса екскаватора, який буде живити напірну лінію гидромолота. Якщо продуктивність насоса базової машини перевищує необхідну витрату рідини гідромолота, то при його роботі можуть виникати піки тиску, які негативно позначаються на довговічності як самого гідромолота, так і гідроагрегатів базової машини. Якщо ж продуктивність насоса менше мінімальної витрати рідини гідромолота, то гідромолот може працювати нестабільно або не працюватиме зовсім.
Дуже важливим показником є рівень робочого тиску гідромолота. Природно тиск, який може забезпечити насос базової машини не повинно бути менше, ніж робочий тиск гидромолота. Якщо максимальний тиск гідронасоса більше робочого тиску гідромолота на 10 ... 15 # 37 ;, то в напірної лінії живлення гідромолота повинен бути передбачений запобіжний клапан, відповідно обмежує цей рівень.
В іншому випадку при виникненні будь-яких позаштатних ситуацій можуть вийти з ладу якісь деталі гідромолота, наприклад, можуть бути пошкоджені шпильки, що стягують корпусний деталі молота, або болти, що закріплюють гідророзподільник, гідроакумулятор, або можуть бути пошкоджені ущільнення. Технічна продуктивність гідромолота визначається його ефективною потужністю, тобто твором енергії удару і частоти ударів. Чим більше міцність матеріалу, який потрібно руйнувати за допомогою гідромолота, тим більший вплив на продуктивність надає величина енергії удару.
Гідромолот з більшою силою удару дозволяє відколювати від масиву шматки більшого розміру пробивати більш товсті шари дорожніх покриттів, руйнувати бетонні конструкції більшого обсягу. Якщо ж потрібно руйнувати будь-які відносно тонкі покриття або конструкції або руйнувати міцні породи на відносно дрібні шматки кращими будуть гідромолоти з меншою енергією удару, але з більшою частотою ударів. Енергія удару гидромолота повинна бути такою, щоб руйнування оброблюваного матеріалу під вістрям його робочого інструмента відбувається не більше ніж за 15 ... 30 секунд. При руйнуванні в'язких матеріалів таких як, наприклад, мерзлий грунт, різні вапняки і подібні до них матеріали, вирішальний вплив на продуктивність гідромолота має енергія удару, тому що для утворення тріщин в оброблюваному матеріалі необхідно робочий інструмент забити на досить велику глибину.
Одна і та ж величина енергії може бути отримана за рахунок швидкості бойка або за рахунок його маси. При рівній енергії удару ефективнішим буде той гідромолот, у якого більше маса бойка, тому що твір mv, чисельно рівне імпульсу сили, у нього більше.
Крім продуктивності гідромолота споживачів цікавить також надійність і термін служби. На ці властивості гідромолота великий вплив роблять застосовувані матеріали, технологія виробництва і конструктивні особливості.
За інших рівних умов надійність гідромолота буде тим вище, чим менше кількість деталей, чим менше кількість ущільнень, чим менше різьбових з'єднань, чим менше консольних виступів на зовнішній поверхні молота, ніж більш плавно змінюється форма і поперечний переріз деталей, що піддаються ударним навантаженням.
Ще одним важливим критерієм при виборі гідромолота є зручність обслуговування і ремонтопридатність. Зручність обслуговування забезпечується хорошою доступністю до точок змащення, до інструментів для приєднання шлангів до штуцерів для заправки гідропневматичних акумуляторів і пневмокамери, а також простої заміни робочих інструментов.К числа важливих експлуатаційних показників відносяться його ергономічні показники - випромінюються зовнішній шум і вібраційний вплив на базову машину. При роботі гідромолот випромінює імпульсний шум, джерелом якого є зіткнення бойка по інструменту. За інших рівних умов випромінюється шум буде менше, якщо ударний блок гідромолота розміщений не між двох щік, стягнутих шпильками, а всередині замкнутого коробчатого кожуха, особливо, якщо між ударним блоком і кожухом встановлені шумопоглинаючі прокладки, що порушують звукові «містки».
Що стосується вібраційного впливу на базову машину, то при рівній енергії удару і масі молота тим більше цей вплив, чим більше частота ударів гидромолота. При виборі гідромолота потрібно враховувати не тільки показники, наведені в його технічній характеристиці, але і умови його майбутньої експлуатації, інтенсивність його використання, міцність оброблюваного матеріалу.
Після того як Ви вибрали гідромолот, відповідний за технічною характеристикою до наявного у Вас екскаватора, потрібно вирішити дві технічні проблеми:
По-перше потрібно забезпечити механічне кріплення молота на робочому обладнанні екскаватора
і по-друге підключити його до гідроприводу екскаватора.
У більшості випадків гідромолот закріплюється замість ковша екскаватора за допомогою проміжної ланки, яке називається адаптером, або монтажною плитою, або кронштейном, або просто - підвіскою. З одного боку на адаптері повинні бути сформовані вушка, відповідні проушинам ковша по діаметру отворів під пальці, відстані між вушками і іншим геометричних розмірів, що забезпечує можливість установки гідромолота на точку, через яку будуть наноситься удари під потрібним кутом до горизонту. Оскільки існує безліч моделей екскаваторів різних виробників, то при замовленні гидромолота споживач повинен заздалегідь узгодити необхідні геометричні параметри адаптера з постачальником гидромолота.
Прив'язок адаптера повинні відповідати місцям кріплення, сформованим на конкретній моделі гидромолота. У більшості випадків адаптер приєднується до гідромолота по площині за допомогою болтів з гайками. Переважно застосовувати болти з дрібним кроком різьби або застосовувати інші засоби, що виключають можливість самовідгвинчування болтів через вібрацію, що виникає при роботі гідромолота.
Наступним етапом є підключення гідромолота до гідросистемі базавой машини. У найпростішому випадку, коли на екскаваторі резервну секція гидрораспределителя, то лінії живлення гідромолота підключаються до цієї секції. При цьому знову-таки в разі необхідності монтується додаткова зливна лінія. Якщо ж на екскаваторі не передбачена резервна секція гідрорасперделітеля, то в залежності від принципової гідросхеми екскаватора гідромолот може бути підключений, наприклад, до лінії живлення будь-якого приводу робочого органу екскаватора, який живиться від обох секцій здвоєного гідронасоса. При цьому одна з секцій насоса підключається до гідромолота, а інша залишається підключена до робочого органу.
На деяких моделях екскаваторів не представляється можливим розділити потоки від пари гідро, що забезпечують харчування гідроциліндрів робочого обладнання, наприклад, на екскаваторах ЕО-33211, ЕО-5124, ЕО-5126, ЕО-5225. В цьому випадку для підключення гідромолота доводиться встановлювати додаткові розподільники.
При будь-якому варіанті підключення гідромолота до гідросистемі екскаватора рекомендується зливну лінію гидромолота прокладати, минаючи гидрораспределители і інші гідроапарати екскаватора і з'єднувати її з загальної зливний лінією гідросистеми безпосередньо біля входу в гидробак перед фільтрами. В іншому випадку гідравлічні втрати в зливний лінії можуть призводити до надмірного нагрівання робочої рідини, в'язкість якої падає, збільшуються внутрішні перетікання в робочому циліндрі і розподільнику гидромолота, в результаті чого падає енергія удару і частота ударів аж до зупинки молота.