Jak vybrat vhodnou nosnost vrtáku pro bagr? Správné přizpůsobení

Intuice, že větší vrták na větším rypadle vždy znamená vyšší produktivitu, je chybná – a to konkrétním i nákladným způsobem. Příliš velký vrtací příslušenství odebírá více hydraulického průtoku, než je navrženo pro pomocný obvod nosného stroje, čímž nutí motor rypadla během každého vrtacího cyklu pracovat za vyšší zátěže. Spotřeba paliva stoupá. Hydraulický olej se více zahřívá. Pomocná hydraulická čerpadla nosného stroje pracují mimo svou jmenovitou účinnostní oblast, čímž se zkracuje jejich životnost. A samotné příslušenství – které nedostává dostatečný průtok při minimálním provozním tlaku vrtací hlavy – neposkytuje rázovou energii, jakou slibuje jeho technická specifikace.

Pravidlo poměru hmotnosti 10–15 % je výchozím bodem pro přiřazení vrtacích příslušenství k rypadlům: vrták a systém přívodu dohromady by měly vážit mezi 10 % a 15 % provozní hmotnosti nosného vozidla. Rypadlo o hmotnosti 20 tun by mělo být vybaveno vrtacím příslušenstvím v rozmezí 2 000–3 000 kg. Kromě hmotnosti rozhodují o tom, zda se dané kombinace ve stavební praxi skutečně osvědčí, kompatibilita hydraulického průtoku a odolnost vůči protitlaku.

Proč je poměr hmotnosti základem – nikoli však celou odpovědí

Pravidlo 10–15 % se týká konstrukční kompatibility: válečky zvedacího ramene, čepy otáčení paže a protizávaží podvozku jsou všechny dimenzovány pro zatížení v rámci tohoto poměru. Příslušenství, jehož hmotnost výrazně přesahuje 15 % hmotnosti podvozku, způsobuje přední nestabilitu při přepravě, přetěžuje ložiskové vložky otáčení zvedacího ramene při pozicování a vyvolává nadměrné přenosy vibrací do rámu podvozku během úderové činnosti. V průběhu času se to projevuje prasklinami svarových spojů v místě připojení paže a opotřebením těsnění válečků zvedacího ramene – poškození, které se postupně hromadí nenápadně, dokud jej neodhalí kontrola na místě.

Avšak samotná hmotnost nestačí k posouzení toho, zda hydraulický systém dokáže vrták skutečně pohánět. 20tunový rypadlo s obvodem pro hydraulický kladivo dodávající 80 l/min při tlaku 150 bar má zásadně odlišné vrtací schopnosti než rypadlo dodávající 160 l/min při tlaku 200 bar, i když mají obě stroje stejnou hmotnost. U příslušenství pro vrtní kladiva – které je hydraulicky náročnější než kladivové rozbíječe – určují skutečný vrtací výkon kladiva (tzv. percusní výkon) průtoková rychlost a provozní tlak, které nosný stroj skutečně dodává na pomocném hydraulickém obvodu, bez ohledu na údaje uvedené v technických specifikacích příslušenství.

Správné čtení specifikací hydraulické kompatibility

Každý výrobce příslušenství pro vrtné stroje uvádí minimální a maximální požadavky na hydraulický průtok (l/min) a provozní tlak (bar). Příslušenství bude fungovat pouze v rámci tohoto rozsahu; mimo něj je buď úderová síla nedostatečná (pokud je průtok pod minimální hodnotou), nebo se hydraulický systém přehřívá a těsnění selhávají (pokud je průtok nad maximální hodnotou). Klíčovou technickou specifikací nosného stroje je průtok pomocného hydraulického okruhu při jmenovitých otáčkách motoru – nikoli průtok hlavního okruhu, nikoli tlak uvolnění celého hydraulického systému, ale konkrétně výstupní výkon pomocného kladivového okruhu při provozních otáčkách.

Zpětný tlak v návratním potrubí je faktorem shody, který většina kupujících ignoruje. Každý další metr hydraulické hadice, každé příslušenství a každý řídicí ventil zvyšují odpor návratního proudu. U vrtacího příslušenství s uvedeným „maximálním zpětným tlakem 30 bar“ se zkrátí návratní zdvih úderového pístu, pokud je skutečný zpětný tlak v návratním potrubí 35–40 bar. Píst nedokončí celý návrat, další pracovní zdvih začíná z kratší polohy a energie úderu na jednu ránu klesne. Kontrola zpětného tlaku manometrem na návratním portu příslušenství – nikoli pouze měření tlaku v přívodním okruhu – potvrzuje, zda tento jev ovlivňuje výkon konkrétního nosného stroje.

Přizpůsobení vrtacího příslušenství třídě tunáže rypadla

Tyto rozsahy jsou orientační pouze pro příslušenství k vrtným strojům s horním kladivem. Kladiva pro rozbíjení, rotační hlavy a příslušenství DTH mají jiné vztahy mezi hmotností a průtokem. DTH vrtný stroj odebírající 200 L/min na 22tunovém rypadle většinou překročí hydraulický výkon nosného stroje; stejné rypadlo však může bez problémů zvládnout top-hammer vrtný stroj o výkonu 12–16 kW, pokud odpovídá specifikace průtoku.

Problém střelby na prázdno a proč rychle ničí nesprávně párovaná zařízení

'Prázdné střílení' — rázový režim bez kontaktu vrtáku s kamenem — je nejrychlejší způsob poškození vrtacího příslušenství na nosiči nedostatečné kapacity. Když vrták prorazí skalní stěnu nebo operátor nastaví vrták mezi dvěma vrtacími místy, rázový obvod se stále naplňuje tlakem, pokud operátor nevypne zařízení. Vzhledem k absenci odporu skály se rázový píst vrací příliš rychle, akumulátor se příliš vybíjí a hydraulický systém je vystaven tlakovým špičkám, které překračují nastavení pojistného ventilu obvodu nosiče.

U správně dimenzovaného nosiče pojistný ventil tyto špičky zvládne v rámci své konstrukční tolerance. U nosiče nedostatečné kapacity, jehož hydraulické čerpadlo již pracuje na hranici svého výkonového rozsahu pro zásobování vrtacího zařízení, tyto špičky přetíží celý systém. Moderní vysokokvalitní vrtací příslušenství obsahuje automatické systémy zastavení, které detekují prázdné střílení a zařízení vypnou během několika milisekund — u levnějšího příslušenství však takové systémy chybí, a právě zde vznikají poškození těsnění hydraulického systému nosiče způsobená přetížením.

Určení rozměrů hydraulických hadic a uspořádání obvodu pro vrtací příslušenství

Hydraulické hadice mezi nosným vozidlem a vrtacím příslušenstvím jsou součástí celkového vyvážení. Příliš tenké hadice – obvykle starší hadice pro rozbíječe, které jsou znovu použity pro vrtací příslušenství – mají menší průměr vnitřního průchodu, což zvyšuje rychlost proudění a tlakovou ztrátu. Pokud má přívodní hadice k děrovači tlakovou ztrátu 20 bar při požadovaném průtoku, dostává děrovač o 20 bar nižší tlak, než je tlak poskytovaný hydraulickým obvodem nosného vozidla. U rázového obvodu s minimálním požadovaným tlakem 180 barů dodává nosné vozidlo, které vydává tlak 190 barů prostřednictvím příliš tenkých hadic, děrovači efektivně tlak pouze 170 barů – tedy pod minimální provozní tlak.

Průměr vnitřního průsvitu hadice je třeba specifikovat tak, aby tlakový pokles ve vstupním potrubí nepřesáhl 5 barů při maximálním požadovaném průtoku. Vratné potrubí by mělo mít stejný průřez – zpětný tlak je jev spojený s vratným potrubím a příliš úzké vratné hadice jsou nejčastější příčinou neuspokojivého vrtacího výkonu při jinak správně navržené kombinaci vrtacího stroje a nosného vozidla.

Dodávka sady těsnění jako součást rozhodování o shodě

Správné vyrovnání výkonu (tonáže) chrání nosné vozidlo i vrtací příslušenství před přetížením konstrukce a hydrauliky. Ovlivňuje také dodávku spotřebních materiálů: vrtací příslušenství, které správně funguje na svém nosném vozidle, vykazuje předvídatelné opotřebení těsnění v intervalu stanoveném výrobcem. Příslušenství, které je nosným vozidlem jen stěží napájeno, se přehřívá, pracuje pomaleji a vytváří nepravidelný vrtací účinek – což vede k nerovnoměrnému zatížení těsnění a nepředvídatelným intervalům jejich výměny, čímž se komplikuje řízení skladových zásob.

HOVOO dodává těsnicí sady pro hlavní značky vrtacích vrtáků používaných v konfiguracích příslušenství pro rypadla – Epiroc, Sandvik, Furukawa, Montabert – v provedení z polyuretanu (PU) a vodíkem nasyceného butadienového kaučuku (HNBR). Uzavření dodavatelského vztahu pro těsnicí sady již v fázi specifikace vrtacího příslušenství odstraňuje jednu provozní proměnnou z rozhodování o shodě mezi nosným vozidlem a vrtákem. Úplné odkazy na modely najdete na webu hovooseal.com.