Гидромолот устройство и принцип работы

Гидромолот устройство и принцип работы

Гидромолот. Общая информация. Принцип работы

В настоящее время десятки различных фирм по всему миру производят множество моделей гидравлических молотов, пригодных для навески в качестве сменного рабочего органа на гидрофицированные строительные машины – экскаваторы, погрузчики, манипуляторы и т.д. Гидромолоты применяются для разрушения различных прочных конструкций и материалов.

Как же работает гидромолот?

Основным элементом молота является его боёк, т.е. определенная масса m, которую нужно переместить на некоторое растояние от инструмента и разогнать до заданной скорости V в сторону инструмента. Энергия удара, т.е. кинетическая энергия бойка равна mv 2 /2. Для того чтобы разогнать боёк до нужной скорости к нему нужно приложить соответственную силу, величина которой определяется давлением рабочей жидкости и площадью, на которую действует это давление, а также давление газа в пневмокамере и соответствующей площадью торца бойка, на которую действует давление газа.

Чем короче ход бойка, тем больше должна быть сила, которая его разгоняет. Однако такая же реактивная сила действует в противоположную сторону, т.е. передаётся на базовую машину. Поэтому сила, разгоняющая боёк ограничена возможностью базовой машины её воспринимать на максимальном вылете рабочего оборудования.

Чем короче ход бойка, тем больше частоту ударов можно получить при равной подаче гидронасоса базовой машины. Итак, боёк гидромолота при его работе совершает возвратно поступательные движения и в крайних своих положениях (в момент удара и в верхней мертвой точке) его скорость в какой-то момент времени оказывается равной нулю. В цикле работы гидромолота можно выделить следующие основные фазы: разгон в сторону от инструмента (условно «вверх), торможение перед «верхней» мертвой точкой и разгон в сторону инструмента до удара.

Это значит, что потребление рабочей жидкости в цилиндре молота в течение всего цикла является величиной переменной в то время как гидронасосы базовой машины обеспечивает постоянную подачу. Поэтому, чтобы максимально использовать мощность гидронасоса и увеличить к.п.д. в напорной линии питания гидромолота, по крайней мере, на гидромолотах среднего и тяжелого класса устанавливаются сетевые гидроаккумуляторы, которые накапливают рабочую жидкость под давлением при малой скорости бойка (во время разгона «вверх» и при торможении) и отдают накопленную жидкость в цилиндре молота, когда скорость бойка велика, т.е. при разгоне «вниз» (при рабочем ходе). На гидромолотах легкой серии, где объемы аккумулируемой жидкости невелики, роль гидроаккумуляторов часто выполняют рукава высокого давления, входящие в состав напорной линии питания гидромолота.

При всем многообразии выпускаемых моделей гидромолотов существует всего несколько принципиальных схем их гидропривода. Наиболее распространенной является приведённая на рис. 1, которая применяется большинством зарубежных производителей. Боёк гидромолота одновременно является поршнем рабочего цилиндра и имеет два контрштока, как правило, разных диаметров d1 и d2. «Нижний» шток d1, который своим торцом наносит удары по инструменту имеет больший диаметр. Камера рабочего цилиндра, образованная вокруг нижнего штока является камерой холостого хода, т.е. обеспечивает движение бойка в сторону от инструмента или холостой ход.

Эта камера при включении молота постоянно находится под давлением рабочей жидкости во время всего цикла работы. Камера цилиндра, образованная вокруг «верхнего» штока (камера рабочего хода) имеет большую площадь, чем камера холостого хода, и попеременно соединяется то со сливной линией (разгон вверх), то с напорной линией (торможение перед верхней мертвой точкой и разгон вниз). Попеременное соединение камеры рабочего хода со сливной и с напорными линиями осуществляется двухпозиционным золотниковым гидрораспределителем с обратной связью по положению бойка в цилиндре. Сигналы на переключение золотника подаются в камеру управления золотником при прохождении поршнем соответствующих проточек в цилиндре. При взводе бойка его поршень при определенном положении открывает канал управления золотником соединяя его камеру управления с напорной линией и обеспечивая его переключение в позицию рабочего хода.

В конце рабочего хода непосредственно перед ударом поршень своей проточкой соединяет камеру управления золотником со сливной линией, обеспечивая переключение золотника в позицию взвода бойка. Золотник гидрораспределителя гидромолота выполнен с рабочими поясками разных диаметров, таким образом, что со стороны одного из его торцев постоянно действует давление рабочей жидкости, а на противоположный торец на него действует давление только на фазе торможения и во время рабочего хода бойка.

Рис.1
Схема гидравлическая принципиальная («европейских» моделей гидромолотов)
1 – боёк
2 – распределитель
Kxx – камера холостого хода
Kpx – камера рабочего хода
Pa – пневмокамера
А – сетевой гидроаккумулятор напорной линии
У – линия управления золотником гидрораспределителя
S1 и S2 – площади камер рабочего цилиндра
S4 и S5 – площади камер управления золотником

Описанная выше принципиальная схема гидромолота реализуется в различных моделях различными конструктивными и компоновочными решениями.

В конечном счете, компоновка и конструктивное решение определяется технологическими возможностями и пристрастиями разработчиков и изготовителей гидромолотов, а также возможностью патентования отдельных конструктивных решений.

Для того чтобы выбрать гидромолот для какого-либо экскаватора или другой гидрофицированной базовой машины, прежде всего, нужно знать вес экскаватора. Вес гидромолота должен составлять примерно 0,1 часть веса экскаватора, но не должен превышать вес ковша с грунтом. Чем меньше вес гидромолота, тем лучше для экскаватора в транспортном положении, тем меньше нагрузки на рабочее оборудование экскаватора при наведении гидромолота на точку, где он должен работать. Но 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.

Следующим показателем, который определяет возможность применения гидромолота на данном экскаваторе, является расход рабочей жидкости, который всегда приводится в технической характеристике молота. Этот показатель должен соответствовать производительности гидронасоса экскаватора, который будет питать напорную линию гидромолота. Если производительность насоса базовой машины превышает требуемый расход жидкости гидромолота, то при его работе могут возникать пики давления, которые отрицательно сказываются на долговечности как самого гидромолота, так и гидроагрегатов базовой машины. Если же производительность насоса меньше минимального расхода жидкости гидромолота, то гидромолот может работать неустойчиво или не будет работать совсем.

Очень важным показателем является уровень рабочего давления гидромолота. Естественно давление, которое может обеспечить насос базовой машины не должно быть меньше, чем рабочее давление гидромолота. Если максимальное давление гидронасоса больше рабочего давления гидромолота на 10…15%, то в напорной линии питания гидромолота должен быть предусмотрен предохранительный клапан, соответственно ограничивающий этот уровень.

В противном случае при возникновении каких-либо нештатных ситуаций могут выйти из строя какие-то детали гидромолота, например, могут быть повреждены шпильки, стягивающие корпусный детали молота, или болты, закрепляющие гидрораспределитель, гидроаккумулятор, или могут быть повреждены уплотнения. Техническая производительность гидромолота определяется его эффективной мощностью, т.е. произведением энергии удара и частоты ударов. Чем больше прочность материала, который нужно разрушать с помощью гидромолота, тем большее влияние на производительность оказывает величина энергии удара.

Гидромолот с большей энергией удара позволяет откалывать от массива куски большего размера пробивать более толстые слои дорожных покрытий, разрушать бетонные конструкции большего объёма. Если же требуется разрушать какие-либо относительно тонкие покрытия или конструкции или разрушать прочные породы на относительно мелкие куски более предпочтительными будут гидромолоты с меньшей энергией удара, но с большей частотой ударов. Энергия удара гидромолота должна быть такой, чтобы разрушение обрабатываемого материала под острием его рабочего инструмента происходит не более чем за 15…30 секунд. При разрушении вязких материалов таких как, например, мёрзлый грунт, различные известняки и подобные им материалы, решающие влияние на производительность гидромолота имеет энергия удара, т.к. для образования трещин в обрабатываемом материале необходимо рабочий инструмент забить на достаточно большую глубину.

Одна и та же величина энергии может быть получена за счет скорости бойка или за счет его массы. При равной энергии удара более эффективным будет тот гидромолот, у которого больше масса бойка, т.к. произведение mv, численно равное импульсу силы, у него больше.

Кроме производительности гидромолота потребителей интересует также надежность и срок службы. На эти свойства гидромолота большое влияние оказывают применяемые материалы, технология производства и конструктивные особенности.

При прочих равных условиях надежность гидромолота будет тем выше, чем меньше количество деталей, чем меньше количество уплотнений, чем меньше резьбовых соединений, чем меньше консольных выступов на внешней поверхности молота, чем более плавно изменяется форма и поперечное сечение деталей, подвергающимся ударным нагрузкам.

Ещё одним важным критерием при выборе гидромолота является удобство обслуживания и ремонтопригодность. Удобство обслуживания обеспечивается хорошей доступностью к точкам смазки, к инструментам для присоединения шлангов к штуцерам для заправки гидропневматических аккумуляторов и пневмокамеры, а также простой замены рабочих инструментов.К числу важных эксплуатационных показателей относятся его эргономические показатели – излучаемые внешний шум и вибрационное воздействие на базовую машину. При работе гидромолот излучает импульсный шум, источником которого является соударение бойка по инструменту. При прочих равных условиях излучаемый шум будет меньше, если ударный блок гидромолота размещён не между двух щек, стянутых шпильками, а внутри замкнутого коробчатого кожуха, в особенности, если между ударным блоком и кожухом установлены шумопоглощающие прокладки, нарушающие звуковые «мостики».

Что касается вибрационного воздействия на базовую машину, то при равной энергии удара и массе молота тем больше это воздействие, чем больше частота ударов гидромолота. При выборе гидромолота нужно учитывать не только показатели, приведенные в его технической характеристике, но и условия его будущей эксплуатации, интенсивность его использования, прочность обрабатываемого материала.

После того как Вы выбрали гидромолот, подходящий по технической характеристике к имеющемуся у Вас экскаватору, нужно решить две технические проблемы:

  • Во первых нужно обеспечить механическое крепление молота на рабочем оборудовании экскаватора
  • и во вторых подключить его к гидроприводу экскаватора.

В большинстве случаев гидромолот закрепляется вместо ковша экскаватора посредством промежуточного звена, которое называется адаптером, или монтажной плитой, или кронштейном, или просто — подвеской. С одной стороны на адаптере должны быть сформированы проушины, соответствующие проушинам ковша по диаметру отверстий под пальцы, расстоянию между проушинами и другим геометрическим размерам, обеспечивающим возможность установки гидромолота на точку, по которой будут наносится удары под нужным углом к горизонту. Поскольку существует множество моделей экскаваторов различных производителей, то при заказе гидромолота потребитель должен заранее согласовать необходимые геометрические параметры адаптера с поставщиком гидромолота.

Привязочные размеры адаптера должны соответствовать местам крепления, сформированным на конкретной модели гидромолота. В большинстве случаев адаптер присоединяется к гидромолоту по плоскости посредством болтов с гайками. Предпочтительнее применять болты с мелким шагом резьбы или применять другие средства, исключающие возможность самоотвинчивания болтов из-за вибрации, возникающей при работе гидромолота.

Следующим этапом является подключение гидромолота к гидросистеме базавой машины. В простейшем случае, когда на экскаваторе имеется резервная секция гидрораспределителя, то линии питания гидромолота подключаются к этой секции. При этом опять-таки в случае необходимости монтируется дополнительная сливная линия. Если же на экскаваторе не предусмотрена резервная секция гидрорасперделителя, то в зависимости от принципиальной гидросхемы экскаватора гидромолот может быть подключен, например, к линии питания какого-либо привода рабочего органа экскаватора, который питается от обеих секций сдвоенного гидронасоса. При этом одна из секций насоса подключается к гидромолоту, а другая остается подключенная к рабочему органу.

На некоторых моделях экскаваторов не представляется возможным разделить потоки от пары гидрораспределителей, обеспечивающих питание гидроцилиндров рабочего оборудования, например, на экскаваторах ЭО-33211, ЭО-5124, ЭО-5126, ЭО-5225. В этом случае для подключения гидромолота приходится устанавливать дополнительные распределители.

При любом варианте подключения гидромолота к гидросистеме экскаватора рекомендуется сливную линию гидромолота прокладывать, минуя гидрораспределители и другие гидроаппараты экскаватора и соединять её с общей сливной линией гидросистемы непосредственно у входа в гидробак перед фильтрами. В противном случае гидравлические потери в сливной линии могут приводить к чрезмерному нагреву рабочей жидкости, вязкость которой падает, увеличиваются внутренние перетечки в рабочем цилиндре и распределителе гидромолота, в результате чего падает энергия удара и частота ударов вплоть до остановки молота.

Устройство и принципы работы гидромолотов

Как же работает гидромолот?

Основным элементом молота является его боек, т.е. определенная масса m, которую нужно переместить на некоторое растояние от инструмента и разогнать до заданной скорости V в сторону инструмента. Энергия удара, т.е. кинетическая энергия бойка равна mv²/2. Для того чтобы разогнать боек до нужной скорости к нему нужно приложить соответственную силу, величина которой определяется давлением рабочей жидкости и площадью, на которую действует это давление, а также давление газа в пневмокамере и соответствующей площадью торца бойка, на которую действует давление газа.

Читайте также:  Управление фронтальным погрузчиком видеокурс

Источник фото: exkavator.ru Основной элемент гидромолота — боек

Чем короче ход бойка, тем больше должна быть сила, которая его разгоняет. Однако такая же реактивная сила действует в противоположную сторону, т.е. передается на базовую машину. Поэтому сила, разгоняющая боек ограничена возможностью базовой машины ее воспринимать на максимальном вылете рабочего оборудования. Чем короче ход бойка, тем больше частоту ударов можно получить при равной подаче гидронасоса базовой машины.

Источник фото: exkavator.ru Чем короче ход бойка, тем больше должна быть сила, которая его разгоняет

Итак, боек гидромолота при его работе совершает возвратно поступательные движения и в крайних своих положениях (в момент удара и в верхней мертвой точке) его скорость в какой-то момент времени оказывается равной нулю. В цикле работы гидромолота можно выделить следующие основные фазы: разгон в сторону от инструмента (условно «вверх»), торможение перед «верхней» мертвой точкой и разгон в сторону инструмента до удара. Это значит, что потребление рабочей жидкости в цилиндре молота в течение всего цикла является величиной переменной в то время как гидронасосы базовой машины обеспечивает постоянную подачу.

Источник фото: exkavator.ru Для максимального использования мощностей гидронасоса устанавливают гидроаккумуляторы

Чтобы максимально использовать мощность гидронасоса и увеличить к.п.д. в напорной линии питания гидромолота, по крайней мере, на гидромолотах среднего и тяжелого класса устанавливаются сетевые гидроаккумуляторы, которые накапливают рабочую жидкость под давлением при малой скорости бойка (во время разгона «вверх» и при торможении) и отдают накопленную жидкость в цилиндре молота, когда скорость бойка велика, т.е. при разгоне «вниз» (при рабочем ходе). На гидромолотах легкой серии, где объемы аккумулируемой жидкости невелики, роль гидроаккумуляторов часто выполняют рукава высокого давления, входящие в состав напорной линии питания гидромолота.

Устройство гидромолота: «европейское» исполнение

При всем многообразии выпускаемых моделей гидромолотов существует всего несколько принципиальных схем их гидропривода. Наиболее распространенной является приведенная на рис. 1, которая применяется большинством зарубежных производителей. Боек гидромолота одновременно является поршнем рабочего цилиндра и имеет два контрштока, как правило, разных диаметров d1 и d2.

«Нижний» шток d1, который своим торцом наносит удары по инструменту имеет больший диаметр. Камера рабочего цилиндра, образованная вокруг нижнего штока является камерой холостого хода, т.е. обеспечивает движение бойка в сторону от инструмента или холостой ход. Эта камера при включении молота постоянно находится под давлением рабочей жидкости во время всего цикла работы.

Камера цилиндра, образованная вокруг «верхнего» штока (камера рабочего хода) имеет большую площадь, чем камера холостого хода, и попеременно соединяется то со сливной линией (разгон вверх), то с напорной линией (торможение перед верхней мертвой точкой и разгон вниз). Попеременное соединение камеры рабочего хода со сливной и с напорными линиями осуществляется двухпозиционным золотниковым гидрораспределителем с обратной связью по положению бойка в цилиндре.

Сигналы на переключение золотника подаются в камеру управления золотником при прохождении поршнем соответствующих проточек в цилиндре. При взводе бойка его поршень при определенном положении открывает канал управления золотником соединяя его камеру управления с напорной линией и обеспечивая его переключение в позицию рабочего хода. В конце рабочего хода непосредственно перед ударом поршень своей проточкой соединяет камеру управления золотником со сливной линией, обеспечивая переключение золотника в позицию взвода бойка.

Источник фото: exkavator.ru Существует несколько принципиальных схем гидромолота

Золотник гидрораспределителя гидромолота выполнен с рабочими поясками разных диаметров, таким образом, что со стороны одного из его торцев постоянно действует давление рабочей жидкости, а на противоположный торец на него действует давление только на фазе торможения и во время рабочего хода бойка.

Описанная выше принципиальная схема гидромолота реализуется в различных моделях различными конструктивными и компоновочными решениями. Так, например, гидрораспределитель молота может встраиваться непосредственно в корпус молота или присоединятся к последнему в виде отдельного блока. Ось золотника может располагаться параллельно или перпендикулярно оси молота.

Источник фото: exkavator.ru Гидрораспределитель может встраиваться в сам корпус гидромолота

Золотник гидрораспределителя может быть выполнен в виде сплошного стержня с проточками или иметь трубчатую форму. Камеры управления золотником могут быть образованы за счет разности диаметров его шеек или в виде отдельных плунжеров. Рабочий цилиндр молота может быть выполнен в корпусе или в виде гильзы, монтируемой в корпусе. Направляющие втулки, в которых движутся штоки поршня, могут выполняться отдельно от самого цилиндра или одна из них совместно с гильзой или корпусом молота. Гидроаккумуляторы могут располагаться на боковой поверхности корпуса или соосно с ним.

Устройство гидромолота: притычное исполнение

Источник фото: exkavator.ru Притычное исполнение гидрораспределителя повышает ремонтопригодность гидромолота

Притычное исполнение гидрораспределителя или гильзованный рабочий цилиндр позволяет упростить систему внутренних коммутационных гидролиний, оптимизировать их форму и размеры, упростить технологию изготовления отдельных деталей, повысить ремонтопригодность изделия, но вызывает необходимость применения дополнительных уплотнений. Монолитный гидроблок без гильзы со встроенным гидрораспределителем уменьшает общее количество деталей и уплотнений, но усложняет технологию изготовления и уменьшает ремонтопригодность молота. В конечном счете, компоновка и конструктивное решение определяется технологическими возможностями и пристрастиями разработчиков и изготовителей гидромолотов, а также возможностью патентования отдельных конструктивных решений.

Разновидностью описанной выше принципиальной схемы является такое ее исполнение, когда штоки бойка d1 и d2 выполняются равного диаметра, например, в некоторых моделях гидромолотов NPK (Япония). При этом аккумулирование рабочей жидкости, подаваемой насосом происходит на фазе торможения бойка и во время всего рабочего хода, а разрядка аккумулятора происходит на фазе разгона бойка «вверх».

Такое решение обеспечивает практически постоянную энергию удара молота при изменении подачи гидронасоса в широком диапазоне, но требует установки гидроаккумуляторов с большим маневровым объемом. В этих случаях сетевые аккумуляторы часто устанавливаются вне молота на рабочем оборудовании экскаватора.

К достоинствам описанной принципиальной схемы можно отнести достаточно простое управление реверсированием движения бойка, а также отсутствием слива рабочей жидкости во время рабочего хода бойка, когда его скорости достигают максимальных значений. Повышенные скорости течения жидкости в сливной магистрали во время движения бойка «вверх» компенсируется либо применением в сливной линии трубопроводов достаточно большого сечения, либо установкой в сливной линии своего гидроаккумулятора низкого давления.

Устройство отечественных гидромолотов

Другой интересной принципиальной схемой привода гидромолота, является схема представленная на рис. 2, которая применена в отечественных гидромолотах моделей ГПМ-120, СП-71.

Особенностью этой схемы является то, что при движении бойка «вверх» сам боек герметично состыкован с другой деталью, являющейся одновременно поршнем газового аккумулятора, диаметр D которого больше диаметра d штока бойка. Камера между торцами бойка и поршнем аккумулятора в исходном положении соединена с линией слива. За счет разности диаметров поршня аккумулятора и бойка образована площадка, на которую действует давление напорной линии, что вызывает перемещение бойка «вверх» и сжатие газа в пневмоаккумуляторе.

Источник фото: tradicia-k.ru У отечественных гидромолотов конструкция предельно проста

После перемещения бойка на заданную величину h через радиальный и осевой каналы имеющиеся в бойке, камера между бойком и поршнем аккумулятора соединяется с линией давления, обе сопрягаемые детали соединяются с линией давления, обе сопрягаемые детали разъединяются. Теперь на весь торец бойка действует давление жидкости, величина которого определяется величиной давления газа в аккумуляторе. Боек затормаживается и начинает ускоренно двигаться в сторону инструмента. Непосредственно перед ударом рабочий цилиндр соединяется с линией слива, давление в гидросистеме падает, поршень аккумулятора под действием давления газа вновь соединяется с бойком и циклы работы повторяются.

К достоинствам этой схемы можно отнести предельную простоту конструкции, минимум подвижных деталей, отсутствие специального гидрораспределителя, высокую технологичность и, вследствие этого, низкую стоимость изделия. К недостаткам схемы можно отнести значительные перепады давления в различных фазах цикла работы молота, недоиспользование мощности насоса базовой машины, наличие в бойке каналов для прохода рабочей жидкости, которые являются концентраторами напряжений.

Еще одна принципиальная схема, которая используется только в отечественных гидромолотах моделей СП-62, Д-550, Д-600 и Д-450, представлена на рис. 3. В этой схеме боек и поршень рабочего цилиндра выполнены в виде отдельных деталей, соединенных между собой через упругий шарнир.

Рабочий цилиндр выполнен в виде цилиндра двойного действия, т.е. его рабочие камеры попеременно соединяются с напорной и сливной линиями, а реверсирование движения поршня осуществляется посредством двухпозиционного золотникого гидрораспределителя с обратными связями по положению поршня. В исходном положении золотник распределителя под действием установленной под его торцом пружины находится в позиции, обеспечивающей соединение штоковой полости рабочего цилиндра (камеры холостого хода) с напорной линией, а поршневой полости с линией слива.

При включении подачи насоса поршень движется ускорено «верх» вытесняя жидкость из поршневой полости в сливную линию. После перемещения на заданное расстояние поршень перекрывает в гильзе цилиндра сливные отверстия, давление над поршнем повышается, воздействует на торец золотника и переключает последний в позицию рабочего хода, т.е. соединяет поршневую полость с напорной, а штоковую полость со сливной линией. Поршень затормаживается и начинает ускоренно двигаться в сторону инструмента. Непосредственно перед ударом поршень открывает проточку, соединяющую через обратный клапан 6 поршневую полость со сливной линией. Вследствие этого давление в поршневой полости и над торцом золотника падает до величины, при значении которой пружина переключает золотник в позицию взвода бойка. Боек наносит удар по инструменту, далее циклы работы молота повторяются.

Источник фото: exkavator.ru В российских гидромолотах боек и поршень могут быть выполнены в виде отдельных деталей

Конструктивной особенностью молотов, использующих эту принципиальную схему является использование в составе молота сетевого аккумулятора, использующего в качестве упруго элемента не газ, а рабочую жидкость гидросистемы. Этот аккумулятор представляет собой мультипликатор давления, поршневая полость которого постоянно соединена с напорной линией, а штоковая со сливной. Шток поршня аккумулятора входит в замкнутую емкость 4, образованную в корпусе гидроблока, заполненную рабочей жидкостью — маслом гидросистемы. В этой замкнутой полости при работе молота возникает давление во столько раз больше, чем давление в напорной линии молота, во сколько раз площадь поршня аккумулятора больше площади его штока. Величина этого давления достигает значений 50…80 МПа.

При всем многообразии выпускаемых моделей гидромолотов существует всего несколько принципиальных схем их гидропривода. Наиболее распространенной является приведённая на рис. 1, которая применяется большинством зарубежных производителей. Боёк гидромолота одновременно является поршнем рабочего цилиндра и имеет два контрштока, как правило, разных диаметров d1 и d2. «Нижний» шток d1, который своим торцом наносит удары по инструменту имеет больший диаметр. Камера рабочего цилиндра, образованная вокруг нижнего штока является камерой холостого хода, т.е. обеспечивает движение бойка в сторону от инструмента или холостой ход. Эта камера при включении молота постоянно находится под давлением рабочей жидкости во время всего цикла работы. Камера цилиндра, образованная вокруг «верхнего» штока (камера рабочего хода) имеет большую площадь, чем камера холостого хода, и попеременно соединяется то со сливной линией (разгон вверх), то с напорной линией (торможение перед верхней мертвой точкой и разгон вниз).

Попеременное соединение камеры рабочего хода со сливной и с напорными линиями осуществляется двухпозиционным золотниковым гидрораспределителем с обратной связью по положению бойка в цилиндре. Сигналы на переключение золотника подаются в камеру управления золотником при прохождении поршнем соответствующих проточек в цилиндре. При взводе бойка его поршень при определенном положении открывает канал управления золотником соединяя его камеру управления с напорной линией и обеспечивая его переключение в позицию рабочего хода. В конце рабочего хода непосредственно перед ударом поршень своей проточкой соединяет камеру управления золотником со сливной линией, обеспечивая переключение золотника в позицию взвода бойка. Золотник гидрораспределителя гидромолота выполнен с рабочими поясками разных диаметров, таким образом, что со стороны одного из его торцев постоянно действует давление рабочей жидкости, а на противоположный торец на него действует давление только на фазе торможения и во время рабочего хода бойка.

Описанная выше принципиальная схема гидромолота реализуется в различных моделях различными конструктивными и компоновочными решениями. Так, например, гидрораспределитель молота может встраиваться непосредственно в корпус молота или присоединятся к последнему в виде отдельного блока. Ось золотника может располагаться параллельно или перпендикулярно оси молота.

Золотник гидрораспределителя может быть выполнен в виде сплошного стержня с проточками или иметь трубчатую форму. Камеры управления золотником могут быть образованы за счет разности диаметров его шеек или в виде отдельных плунжеров. Рабочий цилиндр молота может быть выполнен в корпусе или в виде гильзы, монтируемой в корпусе. Направляющие втулки, в которых движутся штоки поршня, могут выполняться отдельно от самого цилиндра или одна из них совместно с гильзой или корпусом молота. Гидроаккумуляторы могут располагаться на боковой поверхности корпуса или соосно с ним.

Притычное исполнение гидрораспределителя или гильзованный рабочий цилиндр позволяет упростить систему внутренних коммутационных гидролиний, оптимизировать их форму и размеры, упростить технологию изготовления отдельных деталей, повысить ремонтопригодность изделия, но вызывает необходимость применения дополнительных уплотнений. Монолитный гидроблок без гильзы со встроенным гидрораспределителем уменьшает общее количество деталей и уплотнений, но усложняет технологию изготовления и уменьшает ремонтопригодность молота. В конечном счете, компоновка и конструктивное решение определяется технологическими возможностями и пристрастиями разработчиков и изготовителей гидромолотов, а также возможностью патентования отдельных конструктивных решений.

Разновидностью описанной выше принципиальной схемы является такое её исполнение, когда штоки бойка d1 и d2 выполняются равного диаметра (например, в некоторых моделях гидромолотов японской фирмы NPK). При этом аккумулирование рабочей жидкости, подаваемой насосом происходит на фазе торможения бойка и во время всего рабочего хода, а разрядка аккумулятора происходит на фазе разгона бойка «вверх». Такое решение обеспечивает практически постоянную энергию удара молота при изменении подачи гидронасоса в широком диапазоне, но требует установки гидроаккумуляторов с большим маневровым объёмом. В этих случаях сетевые аккумуляторы часто устанавливаются вне молота на рабочем оборудовании экскаватора.

К достоинствам описанной принципиальной схемы можно отнести достаточно простое управление реверсированием движения бойка, а также отсутствием слива рабочей жидкости во время рабочего хода бойка, когда его скорости достигают максимальных значений. Повышенные скорости течения жидкости в сливной магистрали во время движения бойка «вверх» компенсируется либо применением в сливной линии трубопроводов достаточно большого сечения, либо установкой в сливной линии своего гидроаккумулятора низкого давления.

Другой интересной принципиальной схемой привода гидромолота, является схема представленная на рис. 2, которая применена в отечественных гидромолотах моделей ГПМ-120, СП-71.

Особенностью этой схемы является то, что при движении бойка «вверх» сам боек герметично состыкован с другой деталью, являющейся одновременно поршнем газового аккумулятора, диаметр D которого больше диаметра d штока бойка. Камера между торцами бойка и поршнем аккумулятора в исходном положении соединена с линией слива. За счет разности диаметров поршня аккумулятора и бойка образована площадка, на которую действует давление напорной линии, что вызывает перемещение бойка «вверх» и сжатие газа в пневмоаккумуляторе. После перемещения бойка на заданную величину h через радиальный и осевой каналы имеющиеся в бойке, камера между бойком и поршнем аккумулятора соединяется с линией давления, обе сопрягаемые детали соединяются с линией давления, обе сопрягаемые детали разъединяются. Теперь на весь торец бойка действует давление жидкости, величина которого определяется величиной давления газа в аккумуляторе. Боёк затормаживается и начинает ускоренно двигаться в сторону инструмента. Непосредственно перед ударом рабочий цилиндр соединяется с линией слива, давление в гидросистеме падает, поршень аккумулятора под действием давления газа вновь соединяется с бойком и циклы работы повторяются. К достоинствам этой схемы можно отнести предельную простоту конструкции, минимум подвижных деталей, отсутствие специального гидрораспределителя, высокую технологичность и, вследствие этого, низкую стоимость изделия. К недостаткам схемы можно отнести значительные перепады давления в различных фазах цикла работы молота, недоиспользование мощности насоса базовой машины, наличие в бойке каналов для прохода рабочей жидкости, которые являются концентраторами напряжений.

Ещё одна принципиальная схема, которая используется только в отечественных гидромолотах моделей СП-62, Д-550, Д-600 и Д-450, представлена на рис. 3. В этой схеме боёк и поршень рабочего цилиндра выполнены в виде отдельных деталей, соединенных между собой через упругий шарнир. Рабочий цилиндр выполнен в виде цилиндра двойного действия, т.е. его рабочие камеры попеременно соединяются с напорной и сливной линиями, а реверсирование движения поршня осуществляется посредством двухпозиционного золотникого гидрораспределителя с обратными связями по положению поршня.

В исходном положении золотник распределителя под действием установленной под его торцом пружины находится в позиции, обеспечивающей соединение штоковой полости рабочего цилиндра (камеры холостого хода) с напорной линией, а поршневой полости с линией слива. При включении подачи насоса поршень движется ускорено «верх» вытесняя жидкость из поршневой полости в сливную линию. После перемещения на заданное расстояние поршень перекрывает в гильзе цилиндра сливные отверстия, давление над поршнем повышается, воздействует на торец золотника и переключает последний в позицию рабочего хода, т.е. соединяет поршневую полость с напорной, а штоковую полость со сливной линией. Поршень затормаживается и начинает ускоренно двигаться в сторону инструмента. Непосредственно перед ударом поршень открывает проточку, соединяющую через обратный клапан 6 поршневую полость со сливной линией. Вследствие этого давление в поршневой полости и над торцом золотника падает до величины, при значении которой пружина переключает золотник в позицию взвода бойка. Боек наносит удар по инструменту, далее циклы работы молота повторяются. Конструктивной особенностью молотов, использующих эту принципиальную схему является использование в составе молота сетевого аккумулятора, использующего в качестве упруго элемента не газ, а рабочую жидкость гидросистемы.

Этот аккумулятор представляет собой мультипликатор давления, поршневая полость которого постоянно соединена с напорной линией, а штоковая со сливной. Шток поршня аккумулятора входит в замкнутую ёмкость 4, образованную в корпусе гидроблока, заполненную рабочей жидкостью – маслом гидросистемы. В этой замкнутой полости при работе молота возникает давление во столько раз больше, чем давление в напорной линии молота, во сколько раз площадь поршня аккумулятора больше площади его штока. Величина этого давления достигает значений 50…80 МПа. При таких давлениях замкнутый объём минерального масла сжимается на 4,5…5%, а в поршневой полости аккумулятора во время взвода бойка и при его торможении перед верхней мертвой точкой накапливается объём жидкости под рабочим давлением необходимый и достаточный для совершения рабочего хода бойка. Для пополнения объёма «жидкостной пружины» вследствие возможных утечек в поршне аккумулятора предусмотрен обратный клапан. Такой гидроаккумулятор при эксплуатации молота не требует каких-либо подзарядок. Описанная принципиальная схема молота наиболее целесообразна для средних и тяжелых моделей гидромолотов, так как позволяет использовать бойки большой массы при малых размерах рабочего цилиндра. Маленький диаметр рабочего поршня уменьшает величину внутренних перетечек масла, маленький диаметр уплотнений штока уменьшает их стоимость. Большая масса бойка при равной энергии удара гидромолотов, выполненных по другим принципиальным схемам, позволяет достигать большей величины ударного импульса численно равного mv и к.п.д. удара, что обеспечивает повышение производительности в особенности при разрушении вязких материалов, например, мерзлых грунтов.

Гидромолот устройство и принцип работы

На данный момент огромное количество компаний занимаются производством и продажей самых разных моделей гидравлических молотов, которые используются в качестве навесного оборудования для экскаваторных установок, погрузчиков и манипуляторов.

Гидравлические молоты применяются в горной и строительной промышленности для быстрого разрушения и дробления самых разных материалов. Перед тем, как использовать данные устройства, необходимо знать, с какими именно материалами и конструкциями будут работать гидравлические молоты во избежание их повреждения при работе.

Каким образом действует гидравлический молот?

Главный компонент этого устройства — боёк, масса, которая перемещается на какое-то расстояние от инструмента и затем разгоняется до определенной скорости в его сторону. Чтобы это сделать, к бойку необходимо применить силу, ее величина определяется давлением рабочей жидкости и площадью, на которую действует это давление, давление газа в пневматической камере и площадью торца бойка.

Чем короче ход бойка, тем большую силу нужно применить для его разгона, однако здесь нужно учитывать, что она так же действует на машину, поэтому она и имеет ограничение возможности машины ее принимать. Зная особенности той или иной модели, управляющий установкой сможет рассчитывать сколько времени может потребоваться для совершения операции по разрушению конструкций и грунтов.

В цикле функционирования гидравлического молота выделяют ряд фаз – разгон в сторону, торможение и снова разгон в сторону инструмента. Для того, чтобы гидромолот работал по максимуму, в них ставят сетевые гидравлические аккумуляторы. Если гидравлический молот легкого класса, тогда функцию таких аккумуляторов выполняют рукава высокого давления.

Несмотря на то, что компании выпускают множество моделей гидравлических молотов есть только несколько схем их гидроприводов. В первой схеме сам боёк является поршнем цилиндра и имеет два контрштока с разными диаметрами. Нижний шток, имеет больший диаметр, и он своим торцом бьет по инструменту. Камера цилиндра представляет собой камеру холостого хода, она дает возможность двигаться бойку в сторону от самого инструмента.

Камера цилиндра, образованная вокруг «верхнего» штока, имеет большую площадь, чем камера холостого хода, и попеременно соединяется со сливной линией, то с напорной линией. Такое соединение возможно за счет двухпозиционного гидравлического распределителя. Сигнал на его переключение идет в камеру, которая им управляет, когда поршень проходит проточки в самом цилиндре.

Рабочий цилиндр молота выполняется либо в корпусе или в виде гильзы. Гидравлические аккумуляторы находятся сбоку корпуса или соосно. В таком случае изготовление деталей не требует особых затрат, само изделие может работать гораздо дольше. Если гидравлический блок сделан монолитным без гильзы, его срок службы более короткий, его труднее ремонтировать и изготавливать.

Читайте также:  Экскаватор хитачи 220 технические характеристики

Поэтому следует знать конструктивные особенности гидравлических блоков, чтобы не пришлось тратить финансы и время на замену деталей и ремонт устройства. Следует соблюдать технику безопасности при работе с ними и не перегружать молот сверх меры. Нередки случаи, когда, стремясь быстрее закончить все работы, оператор перегружает монолитный блок, и он очень быстро выходит из строя. В таком случае требуется дорогостоящий ремонт изделия, и приходится долго ждать новый блок, так как его изготовление требует гораздо больше времени.

В итоге, все зависит от того, какие технологии используют компании, которые создают такие устройства. Поэтому перед приобретением такого устройства необходимо знать, с какими конструкциями и грунтами будет работать молот, чтобы потом не пришлось его менять на другой. Следует отметить что, у вышеуказанной схемы есть ряд достоинств. Бойком легко управлять, нет слива жидкости во время его работы при максимальной скорости.

Еще одна схема используется в гидравлических молотах российского производства — ГПМ-120, СП-71. В этой схеме, когда боек движется «вверх» он состыкован с деталью, являющейся поршнем аккумулятора, диаметр которого больше диаметра штока бойка. У данной схемы есть ряд достоинств. Сама конструкция очень простая, мало элементов, малая цена устройства, и высокая производительность.

Однако есть и недостатки – резкие скачки давления, мощность насоса используется не в полной мере. Исходя из этого, следует крайне осторожно использовать такие модели, так как скачки давления могут привести к выходу аппарата из строя. Кроме этого, из-за низкой мощности самого насоса снижается сила удара, и поэтому требуется больше времени на то, чтобы разрушить и раздробить различные материалы.

Гидравлический молот содержит в себе поршень – боек и когда жидкость подается в напорную линию, боек сжимает газ в пневматической камере. Когда боек взведен, нижняя кромка поршня открывает канал управления. Гидравлический распределитель становится в позицию рабочего хода и давление в системе снижается. Боёк начинает разгон в сторону инструмента из-за действия сжатого газа в пневматической камере.

Когда происходит удар, давление в камере холостого хода снижается, и распределитель переходит в позицию взвода бойка. Затем все снова повторяется, пока не будет выключена подача масла.

У такой схемы также есть ряд достоинств. Не нужны гидравлические аккумуляторы напорной и сливной линий. Расход масла равен расходу насоса, и энергия удара не меняется, и всегда одна и та же, и не зависит от расхода гидравлического насоса. Благодаря этому, можно меньше расходовать масла, и сократить расходы на обслуживание.

В гидравлических молотах МГ-300, выпускаемых в РФ нашей фирмой есть более улучшенный блок управления, и в нем нет канала управления золотником. Благодаря этому конструкция более простая, улучшена работа гидромолота и снижена возможность протечки газа из пневматической камеры. Такие гидравлические молоты лучше справляются со своими функциями. Кроме этого, оператор сможет легче управлять ею, за счет того, что в аппарате стоит новый блок управления.

Есть схема, применяющаяся лишь в гидравлических молотах СП-62, Д-550, Д-600, Д-450, Д-800. Все они производятся в РФ. В ней бок и поршень сделаны отдельными деталями и соединяются между собой посредством шарнира. Когда насос включается, поршень двигается «верх» и вытесняет саму жидкость в сливную линию.

При включении подачи насоса поршень движется ускорено «верх» вытесняя жидкость из поршневой полости в сливную линию. Затем, когда он переместится на указанное расстояние, поршень перекроет в гильзе отверстия, давление будет повышаться и переключит золотник в рабочий ход.

Поршень затормаживается и начинает ускоренно двигаться в сторону инструмента. Перед ударом поршень открывает проточку, и боек ударяет по самому инструменту. В составе молота применяется сетевой аккумулятор, который использует жидкость гидравлической системы.

Данная модель гидравлического аккумулятора при работе молота не нуждается в дополнительной зарядке. Такая схема прекрасно подходит для средних и тяжелых гидравлических молотов. Небольшой диаметр поршня снижает величину перетечки масла. В свою очередь большая масса бойка дает возможность лучше разрушать и дробить грунт, который уже замерз, и прочие материалы, с высокой степенью вязкости. Используя такие устройства при низких температурах можно быстро дробить сильно замерзший грунт, который с трудом можно разрушить используя другие аппараты. Очень хорошо они себя зарекомендовали в северных регионах.

В гидравлических молотах Д550 и Д800 используется азотированный поршень, выполненный из стали, а также азотирована гильза цилиндра, и сам боек. В таком устройстве более совершенный узел крепления бойка к штоку поршня, нет уплотнителей из меди. Гидравлические молоты Д550, Д600 и Д800 полностью унифицированы по втулкам и пальцам, узлу крепления бойка к штоку поршня, и по адаптерам, которые применяются для связки молота с экскаваторными установками.

Что касается использования отечественных и зарубежных гидромолотов, каждый из них обладает своими преимуществами и недостатками в работе. Все будет зависеть от степени квалификации персонала, регионом, где будет использована такая техника. К примеру, производимые в нашей стране молоты очень эффективны при работе в условиях отрицательных температур, а также они не требуют особого ухода за собой.

Зарубежные аналоги имеют лучшую управляемость, но нередко возникают сложности при доставке для них запасных деталей, которые приходится долго ждать, и поэтому увеличивается время простоя установок. Особенно это критично важно в тех местах, где плохо развита транспортная инфраструктура.

Применение гидравлических молотов разных моделей позволяет компаниям, использующих их в своей работе эффективно разрушать самые разные материалы, особенно удобно использовать тяжелые и средние по массе гидравлические молоты для разрушения прочных конструкций, грунтов, которые чрезмерно замерзли в зимний период, а также вязких материалов. Устройства будут работать долго, если управляющий установкой будет соблюдать все правила по эксплуатации молота, регулярно производить осмотр техники.

Сервисное обслуживание гидравлических молотов должно производиться только высококвалифицированным персоналом, с использованием оригинальных запасных частей. В таком случае срок службы гидравлических молотов будет очень долгим, и они смогут эффективно выполнять возложенные на них задачи.

Гидромолот: устройство, принцип работы, критерии выбора.

Устройство и принцип работы.

Несмотря на то, что строительство ассоциируется прежде всего с возведением, процесс разрушения довольно часто становится необходимым для качественной работы в этой отрасли. Случаи, когда перед строительством нового здания требуется разрушить устаревшие и пришедшие в негодность постройки на участке, не редки, то же самое касается и асфальтоукладки. Ведь ни для кого не секрет, что для прокладки качественной асфальтированной дороги нужно в первую очередь убрать старый асфальт. Поэтому незаменимыми помощниками строителей, в частности при проведении работ по разрушению бетонных конструкций, вскрытию асфальтовых покрытий, а также рыхлению замершего грунта и дроблению скальных пород являются специальные насадки для гидрофицированных строительных машин – гидромолоты.

Главным элементом этого устройства является его боёк, имеющий определенную массу. Для разгона устройства до нужной скорости к нему прикладывается соответствующая сила, которая определяется давлением рабочей жидкости и площадью, на которую воздействует это давление. Кроме того, энергия инструмента зависит от давления газа в пневмокамере и площади торца бойка, на которую оно действует.
Важно знать, что сила бойка напрямую зависит от возможности базовой машины. Так, более короткий ход бойка требует большей разгоняющей силы, но при этом такая же реактивная сила работает и в противоположную сторону (передается на машину).

ГИДРОМОЛОТ с бойком совершает при работе возвратно-поступательные движения, а в крайних положениях рабочего инструмента, его скорость на долю секунды отказывается равной нулю. Поэтому в работе молота можно выделить несколько главных стадий: разгон в направлении инструмента (условно «вверх»), торможение над «верхней» точкой, и разгон в сторону инструмента до удара. Такой принцип работы определяет потребление рабочей жидкости в цилиндре молота, которая, как уже стало понятным, является величиной непостоянной. А ведь гидронасосы базовой машины обеспечивают постоянную подачу, поэтому для максимального использования энергии машины и увеличения КПД молота, устанавливают сетевые гидроаккумуляторы, накапливающие энергию.

Сегодня выпускается огромное множество моделей гидромолотов, однако все они основаны на нескольких основных схемах гидравлического привода. Самым распространенным принципом работы данного устройства является схема, где боек молота, является одновременно и поршнем рабочего цилиндра, и имеет 2 контрштока разных диаметров. Нижний контршток большего диаметра наносит удары по инструменту. При этом камера, образованная вокруг него обеспечивает движение бойка от инструмента или холостой ход. После взвода бойка его поршень открывает канал, соединяющий камеру золотника с камерой управления напорной линией, и обеспечивает переключение в состояние рабочего хода. В завершении рабочего хода перед ударом поршень соединяет своей проточкой камеру управления золотником со сливной линией, тем самым обеспечив переключение золотника в состояние взвода бойка.

Золотник имеет пояски различных диаметров, что позволяет со стороны одного из его торцов действовать давлению рабочей жидкости, а на противоположной стороне золотника давление действует лишь в фазе торможения и в процессе рабочего хода бойка.

Правильный выбор гидромолота.

При выборе гидромолота нужно учитывать не только показатели, приведенные в его технической характеристике, но и условия его будущей эксплуатации, интенсивность его использования, прочность обрабатываемого материала.

1. Для того чтобы выбрать гидромолот для какого-либо экскаватора или другой гидрофицированной базовой машины, прежде всего, нужно знать вес экскаватора.
Вес гидромолота должен составлять примерно 0,1 часть веса экскаватора, но не должен превышать вес ковша с грунтом.
Чем меньше вес гидромолота, тем лучше для экскаватора в транспортном положении, тем меньше нагрузки на рабочее оборудование экскаватора при наведении гидромолота на точку, где он должен работать. Но с другой стороны, чем больше масса гидромолота, тем больше энергия удара и, соответственно производительность и меньше требуется усилия прижатия его к объекту работы, тем меньше вибрация, передаваемая на базовую машину при работе гидромолота.

2. Следующим показателем, который определяет возможность применения гидромолота на данном экскаваторе, является расход рабочей жидкости, который всегда приводится в технической характеристике молота.
Расход рабочей жидкости должен соответствовать производительности гидронасоса экскаватора, который будет питать напорную линию гидромолота. Если производительность насоса базовой машины превышает требуемый расход жидкости гидромолота, то при его работе могут возникать пики давления, которые отрицательно сказываются на долговечности как самого гидромолота, так и гидроагрегатов базовой машины. Если же производительность насоса существенно меньше минимального расхода жидкости гидромолота, то гидромолот может работать неустойчиво или не будет работать совсем.

3. Очень важным показателем является уровень рабочего давления гидромолота.
Естественно давление, которое может обеспечить насос базовой машины не должно быть меньше, чем рабочее давление гидромолота. Если максимальное давление гидронасоса больше рабочего давления гидромолота на 10…15%, то в напорной линии питания гидромолота предусмотрен предохранительный клапан, соответственно ограничивающий этот уровень.
В противном случае при возникновении каких-либо нештатных ситуаций могут выйти из строя какие-то детали гидромолота, например, могут быть повреждены шпильки, стягивающие корпусный детали молота, или болты, закрепляющие гидрораспределитель, гидроаккумулятор, или могут быть повреждены уплотнения. Если же на базовой машине установлен регулируемый насос регулятором мощности, то желательно чтобы величина давления, при котором начинает работать регулятор мощности, не превышала уровень рабочего давления гидромолота. В противном случае регулятор мощности гидронасоса может срабатывать в каждом цикле работы молота, что сокращает срок службы гидронасоса.

4. Техническая производительность гидромолота определяется его эффективной мощностью, т.е. произведением энергии удара и частоты ударов. Чем больше прочность материала, который нужно разрушать с помощью гидромолота, тем большее влияние на производительность оказывает величина энергии удара.
Гидромолот с большей энергией удара позволяет откалывать от массива куски большего размера пробивать более толстые слои дорожных покрытий, разрушать бетонные конструкции большего объёма. Если же требуется разрушать какие-либо относительно тонкие покрытия или конструкции или разрушать прочные породы на относительно мелкие куски более предпочтительными будут гидромолоты с меньшей энергией удара, но с большей частотой ударов. Энергия удара гидромолота должна быть такой, чтобы разрушение обрабатываемого материала под острием его рабочего инструмента происходит не более чем за 15…30 секунд. При разрушении вязких материалов таких как, например, мёрзлый грунт, различные известняки и подобные им материалы, решающие влияние на производительность гидромолота имеет энергия удара, т.к. для образования трещин в обрабатываемом материале необходимо рабочий инструмент забить на достаточно большую глубину. Энергия удара молота есть кинетическая энергия бойка E=mv2/2, где m-масса бойка, а v-скорость бойка в момент соударения с инструментом. Одна и та же величина энергии может быть получена за счет скорости бойка или за счет его массы. При равной энергии удара более эффективным будет тот гидромолот, у которого больше масса бойка, т.к. произведение mv, численно равное импульсу силы, у него больше.

MotoKomo.ru