Существует два сценария выбора этого оборудования. Первый, когда клиент подбирает гидромолот к имеющейся у него машине-носителю. Сценарий второй: клиенту необходимо выполнить работу к определенному сроку, и он подбирает гидромолот определенной производительности, чтобы работа была завершена в нужное время. Затем к выбранному гидромолоту подбирается машина-носитель.
В настоящее время в разных регионах мира гидромолоты выбирают по различным критериям. В Европе выбор в основном делается по эксплуатационной массе гидромолота, которая должна соответствовать грузоподъемности машины-носителя. В Японии масса гидромолота должна соответствовать массе ковша машины, наполненного грунтом. В обоих этих случаях грузоподъемность машины-носителя при максимальном вылете стрелы определяет максимальную допустимую массу гидромолота, чтобы гарантировать устойчивость машины при работе. В Китае и Юго-Восточной Азии покупатели гидромолотов ориентируются при выборе прежде всего на диаметр рабочего инструмента. А в Северной и Южной Америке гидромолоты оценивают по классу мощности (энергии удара), который присваивается агрегату производителем, причем каждый это делает по-своему. Поэтому трудно выделить наиболее правильные критерии выбора гидромолотов.
Лишь немногие из компаний – производителей гидромолотов, работающих на мировом рынке, обладают действительно ценными знаниями в этой области и инвестируют средства в исследования и разработки новых моделей. Большинство же просто копируют удачные решения и даже не имеют представления, исходя из чего эти решения были получены и почему были выбраны именно такие соотношения размеров деталей и узлов. Это породило широкое разнообразие рекомендаций по подбору гидромолотов и форм представления рабочих характеристик в спецификациях, которые только сбивают с толку покупателей некорректными цифрами для сравнения и могут привести к ошибочным решениям при выборе гидромолота. После 50 лет развития конструкций гидромолотов и огромного опыта, накопленного при эксплуатации сотен тысяч этих агрегатов по всему миру, потребители по-прежнему испытывают трудности и совершают ошибки при подборе гидромолота.
Масса машины и гидромолота является важным критерием при подборе орудия к машине-носителю, особенно к компактной технике – мини-погрузчикам и мини-экскаваторам. В соответствии с «классическими» рекомендациями масса гидромолота не должна превышать массы ковша с грунтом и 10% от массы базовой машины. Чтобы машина не потеряла равновесия и не опрокинулась, рекомендуется убедиться, что масса гидромолота не превышает максимальной грузоподъемности в любой точке рабочей зоны, особенно при наибольшем вылете стрелы.
Для каждого гидромолота производители рекомендуют машины-носители в определенном диапазоне эксплуатационных масс. Если имеющаяся машина не попадает в рекомендованный для гидромолота диапазон, следует уточнить ее грузоподъемность.
Если молот слишком велик или мал для машины, он не будет нормально работать. При навеске слишком тяжелого гидромолота равновесие машины может нарушиться, и она перевернется. С другой стороны, чем больше масса гидромолота, тем меньше требуется усилия прижатия его к объекту работы, тем меньше вибрация, передаваемая на базовую машину при работе гидромолота.
Если же установить слишком маленький гидромолот, мощность, которую создает машина на входе в инструмент, может быть слишком высокой, что приведет к поломке крепления гидромолота, перегреву гидравлической жидкости и уменьшению его срока службы. Однако, чем меньше масса молота, тем проще оператору устанавливать его на нужную точку, тем меньше динамические нагрузки на стрелу машины при перемещении гидромолота, тем проще перемещать своим ходом с объекта на объект базовую машину гидромолотом в транспортном положении.
При подборе гидромолота к гидросистеме машины-носителя следует учитывать расход потока и рабочее давление в гидроконтуре. Рекомендуется подбирать характеристики гидросистемы машины точно в соответствии с указанными в спецификации производителя гидромолота диапазонами величин. Чтобы гидромолот мог развить максимальную производительность, машина-носитель должна обеспечить в контуре максимальный расход при необходимом давлении, допустимом для гидромолота. В противном случае гидромолот не сможет развить максимальную мощность, производительность будет ниже максимально возможной, и вообще, работая при таких условиях, гидромолот может повредиться. От величины расхода потока в гидроконтуре зависит скорость бойка, т. е. частота ударов гидромолота. Например, если расход равен 60 л/мин, частота ударов гидромолота составит 1300 уд/мин, но если расход будет всего 45 л/мин, частота ударов не поднимется выше 1000 уд/мин. Если же расход потока в гидроконтуре будет слишком высоким, то при работе могут возникать пики давления, что отрицательно влияет на ресурс и гидромолота, и гидрооборудования экскаватора. А в случае, когда расход в контуре меньше минимально необходимого для молота, его работа может быть неустойчивой или он не будет работать совсем.
Давление жидкости в контуре гидромолота должно быть не ниже, чем заданное в его технической характеристике. А если давление в гидроконтуре превышает допустимое рабочее давление гидромолота более чем на 10–15%, то на входе в гидромолот должен стоять редукционный клапан, в противном случае в каждом цикле работы молота будет срабатывать предохранительный клапан молота, а это сокращает срок службы гидронасоса, перегружает двигатель машины и может вызвать нестабильную работу молота. Еще хуже выбрать гидромолот вообще без предохранительного клапана.
Неопытные покупатели часто считают: чем гидромолот больше и тяжелее, тем выше его мощность. Однако на рынке гидромолотов можно найти модели, которые мощнее конкурирующих марок, но при этом легче на величину до 25%.
Производительность гидромолота почти целиком зависит от работы ударного механизма, преобразующего гидравлическую энергию на входе в гидромолот в механическую энергию на выходе. При равной энергии удара эффективнее будет работать молот, масса бойка которого больше, так как у него больше импульс силы – произведение массы на скорость движения. Большой импульс силы особенно важен при рыхлении вязких материалов, таких как мерзлый грунт. Чтобы в мерзлом грунте образовывались трещины, необходимо забить массивный инструмент на достаточно большую глубину. Большая масса бойка благоприятно влияет на проникновение инструмента в обрабатываемый материал.
Поэтому мощностный потенциал гидромолота корректнее оценивать не по общей массе агрегата, а по массе ударного блока. К сожалению, в технических характеристиках гидромолотов никогда не указывают массу бойка.
Монтаж гидромолота на машину. При выборе гидромолота следует обратить внимание на такой важный аспект, как обеспечение надежного и правильного крепления орудия на машине. На экскаватор гидромолот обычно навешивается вместо ковша, и иногда вместо рукояти. Навеска вместо ковша более рациональна, так как значительно расширяется рабочая зона и возможны несколько вариантов подключения молота к гидросистеме экскаватора.
Для каждой модели молота и машины геометрические размеры переходной плиты (адаптера) выбираются индивидуально. Специалисты рекомендуют использовать подвеску, специально разработанную для данной пары молот–машина, а не универсальную, которая скорее всего будет тяжелее и менее удобной, чем специализированная. Это требование может увеличить срок поставки, однако сэкономит владельцу в будущем нервы и деньги. При креплении гидромолота, особенно на экскаваторе-погрузчике, нужно предусмотреть возможность складывания его в транспортное положение.
Производительность и энергия удара. Но для владельца гидромолота самое важное, чтобы гидромолот работал с наибольшей производительностью, соответствующей объемам и условиям работ, т. е. сколько кубометров обрабатываемого материала или квадратных метров твердого покрытия может разрушить гидромолот в единицу времени. От чего же зависит производительность?
Очевидно, производительность связана с эффективной мощностью гидромолота, т. е. мощностью, которая подводится к сменному инструменту. От машины-носителя через гидросистему к гидромолоту подводится мощность («на входе»). Механизм гидромолота эту гидравлическую мощность преобразует в механическую («эффективную», «на выходе») мощность ударов. Эффективная мощность меньше мощности на входе на величину к.п.д. механизма гидромолота.
Поскольку эффективная мощность реализуется в виде ударов гидромолота, то эффективная мощность (кВт) равна энергии удара (Дж), умноженной на частоту ударов (1/мин). Из этой формулы видно, что у двух гидромолотов при одинаковой эффективной мощности могут быть разные значения энергии удара и частоты ударов. Например:
энергия удара 5000 Дж х частоту ударов 504 1/мин = эффективная мощность 42 кВт;
энергия удара 2500 Дж х частоту ударов 1008 1/мин = эффективная мощность 42 кВт.
А теперь обратим внимание читателя на очень важный аспект: при одинаковой эффективной мощности у двух гидромолотов может быть совершенно разная производительность! Покажем это на примере. Все дело в характеристиках материала, с которым работает гидромолот. Энергия удара – это энергия, которая передается с поршня-бойка на инструмент и действует на разрушаемый материал. Если энергия (2500 Дж) слишком мала для того, чтобы быстро разрушить материал, гидромолот может бить с частотой хоть 10 000 раз в минуту, производительность разрушения все равно будет близка к нулю.
Как понять, что энергия удара недостаточна? Существует простое правило: если гидромолот бьет в одну точку в течение более чем 30 секунд и не заметно, чтобы инструмент внедрился в материал, не сыплется пыль, не видно трещин или щелей – значит энергии удара недостаточно для данной работы. Некоторые специалисты рекомендуют ограничить время работы 20, 15 или даже 10 секундами. Бесполезное битье по материалу приводит к перегреву гидравлической жидкости и агрегата и наносит вред механизму гидромолота. Если вы будете соблюдать это правило, сэкономите на ремонте и замене деталей гидромолота, а также увеличите срок его службы.
И напротив, гидромолот с высокой энергией удара (5000 Дж) будет развивать высокую производительность, несмотря на низкую частоту ударов. Однако если разрушение материала происходит слишком быстро, за один или несколько ударов, то это означает, что энергия удара слишком велика для данного материала. При этом часто происходят удары инструмента вхолостую, при которых не истраченная на разрушение часть энергии удара передается на базовую машину, подвергая ее вредным воздействиям, увеличивая уровень вибрации, воздействующей на оператора. В таком случае лучше выбрать гидромолот с меньшей энергией и большей частотой ударов.
Но если энергии удара в 2500 Дж будет достаточно для быстрого разрушения материала, производительность этого гидромолота окажется выше, чем у первого, за счет высокой частоты ударов. Таким образом, производительность гидромолота зависит прежде всего от энергии удара и во вторую очередь от частоты ударов. Поэтому у некоторых моделей гидромолотов имеется возможность выбирать (переключать) режим работы, меняя энергию удара и частоту ударов, подбирая оптимальное соотношение для разрушения данного материала.
Как может покупатель выяснить значения этих двух параметров? Установить частоту ударов гидромолота просто: она приводится в спецификациях, к тому же ее можно определить, испытав гидромолот в работе.
А вот с величиной энергии удара положение намного сложнее. Производители гидромолотов по-разному представляют в технической документации характеристики своих гидромолотов, т. к. единого стандарта не существует. Конечно, «разнобой» в спецификациях еще больше затрудняет процесс выбора гидромолотов. К тому же обычно эти цифры получены расчетным путем и являются обобщенными и абстрактными. Пользуясь тем, что на практике проверить значение энергии удара сложно, некоторые производители публикуют такие завышенные значения, которые при элементарном подсчете показывают: к.п.д. гидромолота должен превосходить 100%. Большинство компаний не способны точно измерить энергию удара, поскольку приобретение измерительного оборудования и квалифицированного персонала для работы на нем требует значительных финансовых вложений, которых производители стремятся избежать. Калькулятор стоит дешевле и к тому может выдать очень много привлекательных цифр.
Однако с начала 1990-х гг. существует стандартный метод физического измерения ряда параметров гидромолотов, разработанный Ассоциацией производителей строительного оборудования (AEM – Association of Equipment Manufacturers, США), в соответствии с которым измеряется не только энергия удара гидромолота, но и частота ударов, расход потока в гидроконтуре (в л/мин), рабочее давление и противодавление (в барах).
Методика основана на том явлении, что рабочий инструмент слегка сжимается при ударе бойком молота. Величина этого сжатия измеряется с помощью тензодатчика, установленного на инструменте гидромолота, сигнал датчика поступает на измерительный прибор. Чтобы выполнить измерение, требуется испытательный стенд с оборудованием определенного класса точности. Поскольку ударное воздействие длится намного меньше 1 мс, частота измерений прибора должна составлять не менее миллиона измерений в секунду, т. е. ≥1 МГц.
Для того чтобы иметь право опубликовать значения энергии удара «по методике АЕМ», компания должна представить результаты измерений на рассмотрение в АЕМ, и только в том случае, когда все эти параметры утверждены АЕМ, можно быть уверенным в точности результатов измерений, которые могут быть воспроизведены и перепроверены. Ряд ведущих участников рынка гидромолотов сертифицировали свои измерительные лаборатории и теперь выполняют измерения по методике АЕМ. Это дает возможность сравнивать гидромолоты друг с другом и принимать решения о выборе той или иной модели.
К.п.д. механизма гидромолота. Иногда гидромолоты сравнивают по входной мощности. Однако тут можно совершить серьезную ошибку. К.п.д. у разных молотов могут значительно различаться. В результате производительность у гидромолота с низким к.п.д. будет ниже, а затраты у его владельца выше.
Покупателю сложно определить к.п.д. гидромолота, в общем случае при выборе, видимо, придется полагаться на авторитет брендов премиум-класса и опыт коллег, уже эксплуатировавших подобные гидромолоты.
Оценка конструкции. Из статьи в статью кочуют рекомендации: «чем меньше количество деталей, уплотнений, резьбовых соединений, консольных выступов на внешней поверхности молота, чем более плавно изменяется форма и поперечное сечение деталей, подвергающихся ударным нагрузкам, тем надежнее будет гидромолот». Однако покупателю сложно самостоятельно оценить все эти внутренние особенности конструкции – как, например, подсчитать и сравнить количество деталей в моделях гидромолотов? Скорее нужно полагаться на авторитет бренда и опыт конструкторов-создателей данной модели, а также на отзывы коллег, уже эксплуатировавших ее.
Надежность и ресурс гидромолота выше, если он оборудован системой, автоматически прекращающей работу при холостом ударе инструмента, а в рабочем цилиндре предусмотрены демпферные камеры в крайних положениях бойка. В таких гидромолотах при ударе вхолостую неизрасходованная часть кинетической энергии бойка гасится в демпферной камере, и боек приходит к своему кинематическому упору с уменьшенной скоростью, уменьшая вредное воздействие на детали гидромолота и базовой машины.
В большинстве конструкций гидромолотов пространство между торцом рабочего инструмента и бойком соединено с атмосферой. Через это отверстие внутрь камеры неизбежно попадает пыль, которая увеличивает износ деталей гидромолота. Вредное влияние пыли уменьшается, если сапун располагается в верхней части гидромолота. Если в сапуне установлен обратный клапан, то воздух выходит через зазор между хвостовиком инструмента и втулкой. При этом из внутренней полости выносятся попавшая внутрь пыль и продукты износа. Иногда в сапун встраивается воздушный фильтр, препятствующий проникновению пыли внутрь молота.
Шум и вибрация. Чтобы уменьшить шум и вибрацию, механизм гидромолота заключают в коробчатый кожух, между ударным блоком и кожухом устанавливают шумопоглощающие прокладки, а также демпфируют ударные воздействия его деталей. Уменьшается воздействие на оператора и шарниры стрелы. Однако гидромолоты в сплошном корпусе тяжелее, дороже и больше по габаритам по сравнению с агрегатами с открытым корпусом.
Простота в эксплуатации, потребительские свойства, ремонтопригодность. Рекомендуется при выборе обращать на удобство техобслуживания гидромолота: упрощенный доступ к точкам смазки, разъемам РВД, удобство и периодичность контроля давления азота в гидропневматических аккумуляторах и его пополнения, простота замены без полной разборки мембраны аккумулятора, гидравлического клапана, направляющих втулок и самого инструмента. Рекомендуется выбирать модели с автоматизированной смазкой направляющих втулок инструмента.
Одним из наиболее важных аспектов является наличие сервисного обслуживания, сменного инструмента, расходных материалов и запасных частей рядом с объектом работы.
Стоимость гидромолота. Для многих покупателей это главный критерий при выборе гидромолота. Но высококачественный продукт, который отвечает всем вышеупомянутым критериям выбора, не может иметь низкую цену. Это означает, что покупатель, выбравший заведомо дешевый товар, будет постоянно терять деньги из-за использования не оптимального по характеристикам гидромолота.
Отечественный или иностранный? При редком использовании рекомендуется приобретать недорогой отечественный гидромолот. Инструмент и запчасти для гидромолота купить будет нетрудно, а ремонт возможен в полевых условиях и будет достаточно экономичным. Даже морально устаревший отечественный гидромолот отличается простотой конструкции, высокой ремонтопригодностью, приспособленностью к рабочим жидкостям. Но и производительность будет невысокой, к тому же на экскаваторы свыше 45 т отечественных гидромолотов не выпускают.
Если необходимы постоянное использование и высокая производительность, то стоит обратить внимание на хорошо зарекомендовавшие себя гидромолоты от известных мировых компаний-производителей, которые при таком режиме использования быстро окупят затраты.
