Hidraulisko akmeņu lūzēju pārskats

1.1 Hidraulisko akmeņu lūžņu pārskats

Hidrauliskais akmeņu lūžnis, ko sauc arī par hidraulisko drupinātāju vai hidraulisko trieciena ierīci, ir hidrauliska trieciena-vibrāciju mašīna. Izmantojot augstspiediena hidraulisko eļļu kā darba vidi, tā ātri nodrošina svārstīgo pistona kustību cilindra korpusā, izmantojot atgriezenisko saiti starp vārstu vadības sistēmu un cilindra-pistona sistēmu, tādējādi pārvēršot hidraulisko enerģiju par pistona mehānisko enerģiju un piespiežot āmuru veikt darbu ārpusē.

Hidrauliskā akmeņu lūžņa galvenās funkcijas ir: ietekme un vibrācija. Ņemot vērā hidrauliskā akmeņu lūžņa augstas jaudas ietekmes-vibrācijas raksturlielumus, to plaši izmanto metalurģijā, raktuvēs, dzelzceļa būvniecībā, autoceļu būvniecībā, celtniecībā, komunālo pakalpojumu inženierijā un nekustamā īpašuma attīstībā. Tas var veikt izrakšanas, sagraušanas, nojaukšanas un citas darbības uz akmens, betona, tērauda kausiem, šlakas, saldētās zemes, ledus, betona ceļu segumiem, tiltu klājiem un ēkām. Turklāt, nomainot celtņa asmeni, to var izmantot arī rivēšanai, rūsas noņemšanai, blīvēšanai un pāļu iedzenšanai.

Biežāk izmantotās hidraulisko akmeņu lūžņu pielietošanas jomas ir:

(1) Raktuvju darbi — akmeņu ieguve, akmeņu ieguves darbi, tunelisbūve, grīzlijbaru (grizzly bar) sagriešana, otrreizējā akmeņu lūšana;

(2) Metalurģiskā rūpniecība — krāsns demontāžas mašīnas, kausu tīrīšanas mašīnas, demontāžas mašīnas, krāsns caurumu atveršanas mašīnas tērauda kausu šlakas tīrīšanai un krāsns apvalka demontāžai;

(3) Komunālie inženiertehniskie darbi — ceļu seguma iznīcināšana ūdens, gāzes un elektroiekārtu būvniecībā, cietas pamatnes iznīcināšana, tranšeju rakšana, caurumu urbšana;

(4) Ēku būvniecība — vecu ēku nojaukšana, betona iznīcināšana, zemes blīvēšana;

(5) Ceļi un dzelzceļi — ceļu atvēršanas spridzināšana, betona ceļu seguma iznīcināšana, autoceļu remonts, aizsargbarjera pāļu iedzenšana, ceļu tiltu nojaukšana.

Kā jauns augstas efektivitātes hidrauliskais instruments salīdzinājumā ar tradicionālajiem pneimatiskajiem trieciena rīkiem hidrauliskie akmeņu lūžņi piedāvā vairākas nepārspējamas priekšrocības, kas galvenokārt izpaužas šādos punktos:

— Liels trieciena enerģijas daudzums. Hidraulisko akmeņu lūžņu var pielāgot un izstrādāt atkarībā no nesējmašīnas nodrošinātā spiediena un plūsmas, kā arī no spiedējspēka. Trieciena enerģija parasti ir no 300 līdz 10 000 džouliem; pašlaik pasaules lielākais hidrauliskais akmeņu lūžnis var nodrošināt viena trieciena enerģiju līdz 30 000 džouliem.

— Augsta darba efektivitāte. Hidrauliskā akmeņu lūzuma darba efektivitāte parasti sasniedz 60 % līdz 65 %; augstas veiktspējas modeļi var sasniegt 70 %, kamēr pneimatisko rīku darba efektivitāte ir tikai 20 % līdz 30 %.

— Enerģijas taupīšana. Hidrauliskā akmeņu lūzuma darba vide ir atkārtoti izmantojama augsspiediena hidrauliskā eļļa, kura vienlaikus ir aprīkota ar akumulatoru; savukārt pneimatisko rīku darba vide ir kompresēts gaiss, kas ne tikai patērē lielu daudzumu termiskās enerģijas kompresijas procesā, bet arī izkliedē lielu daudzumu enerģijas izplūdes procesā.

— Zems trokšņa līmenis. Standarta hidrauliskā akmeņu lūzuma trokšņa līmenis ir 95–98 dB; zemtrokšņa tipi — 85–87 dB. Pneimatiskie rīki, ņemot vērā sprādzienveidīgo izplešanās troksni, kad tiek izvadīts kompresētais gāze, rada troksni, kas vienmēr pārsniedz 100 dB. Mūsdienu sabiedrībā, kur vides aizsardzības prasības kļūst arvien stingrākas, hidrauliskiem akmeņu lūzumiem ir būtiska nozīme.

— Labi būvējamība un zemas apkopes izmaksas. Hidrauliskais akmeņu sagraužamais mehānisms darbojas kopā ar nesošo mašīnu un ļoti viegli īsteno darbības dažādos telpiskos leņķos; akmeņu sagraužamais mehānisms ir pilnībā noslēgts, komponentu kalpošanas laiks ir ilgs, apkope ir vienkārša un ērta, un vispārējās ekspluatācijas izmaksas ir zemas.

1.2 Hidraulisko akmeņu sagraužamo mehānismu attīstības īss vēsturisks pārskats

20. gadsimta sākumā cilvēki sistēmiski pētīja pneimatisko un hidraulisko pārnesi, aktīvi izpētot hidrauliskās ierīces, kas spēj pārnest lielu jaudu un nodrošināt vadību. 1963. gadā vācu uzņēmums Krupp iesniedza pasaulē pirmo patentu hidrauliskai vibrācijas ierīcei; 1967. gadā tā izstādīja Hanoveras izstādē pasaulē pirmo praktiskās vērtības nesējā montēto hidraulisko akmeņu drupinātāju HM400. To pirmoreiz izmantoja pamatu būvniecības darbos, piemēram, betona ceļu seguma drupināšanai, pamatu remontam, rievu rokšņošanai cietā gruntī, lielu akmeņu bloku iegūšanai no akmenlauztuvēm utt. Arī franču uzņēmums Montabert 1964. gadā iesniedza patentu pirmajam rokas hidrauliskajam akmeņu drupinātājam (BBH sērija) un 1969. gadā izstrādāja hidraulisko akmeņu drupinātāju produktu BRH sērijā. Ņemot vērā hidraulisko akmeņu drupinātāju spēcīgo funkcionalitāti un plašās lietošanas perspektīvas, tos ātri nopietni uztvēra Eiropā, Japānā un citās valstīs, un tie strauji attīstījās. Dažādi uzņēmumi veica lielus ieguldījumus hidraulisko vibrācijas ierīču izstrādē, projektēšanā un testēšanā, un viena pēc otras parādījās dažādu izmēru, tipu un funkciju hidrauliskās akmeņu drupinātāju versijas. Lietošanas jomas nepārtraukti paplašinājās, tehniskās īpašības nepārtraukti uzlabojās, un produkti nepārtraukti tika atjaunināti un aizvietoti. 1985. gadā Krupp ieviesa hidraulisko akmeņu drupinātāju vibrācijas amortizācijas tehnoloģiju, 1995. gadā uzlaboja vibrācijas amortizācijas sistēmu, 1998. gadā izlaida ‘Marathon’ nodilumizturības tehnoloģiju un 2000. gadā izlaida ‘ECO’ un ‘Marathon’ sērijas produktus. Montabert uzņēmums 1987. gadā izlaida BRV sēriju ar pašregulējošu enerģiju, un, reaģējot uz pieaugošo tirgus pieprasījumu, 1992. gadā izlaida mazās BRP sērijas akmeņu drupinātājus. Uzspiedējs uzņēmums, kas 1978. gadā dibināts Somijā; lai arī tā vēsture ir īsa, tas jau no paša sākuma kļuva par dominējošu spēku hidraulisko akmeņu lūzēju jomā — tā pirmais izstrādātais modelis bija S600 akmeņu lūzējs, kas toreiz bija lielākais pasaulē; 1981. gadā izlaistais S2000 svēra 3 tonnas; 1986. gada sērijas produkti izmantoja 'konstantās trieciena enerģijas (CBE)' principu; 1991. gadā tika ieviesti ļoti klusie 'City' sērijas produkti; 1995. gadā izstrādātā 'City Pro' sistēma ļāva operatoriem izvēlēties hidrauliskā akmeņu lūzēja veiktspēju atkarībā no triecināmā materiāla, kā arī ietvēra ūdens strūklas putekļu nomākšanas sistēmu. KONAN japānas uzņēmums 1973. gadā ieviesa Krupp tehnoloģiju MKB hidraulisko akmeņu lūzēju ražošanai; pēc tam japāņu uzņēmumi Furukawa, Teisaku un Toku sāka attīstīt hidrauliskos akmeņu lūzējus, balstoties uz pneimatiskajām trieciena ierīcēm; NPK tika dibināts 1985. gadā. SOOSAN uzņēmums, kas tika dibināts 1984. gadā, veicināja korejiešu hidraulisko akmeņu sirdzīšanas iekārtu ātro attīstību. Itāļu uzņēmums INDECO tika dibināts 1976. gadā; 1986. gadā tas izlaida „inteligentas hidrauliskās akmeņu sirdzīšanas iekārtas” izstrādi, kura spēj pielāgot trieciena biežumu un enerģiju atkarībā no akmens cietības …

Pašlaik pasaulē ir vairāk nekā 30 lielu hidraulisko akmeņu lūžņu ražotāju. Pēc izcelsmes tos var klasificēt kā eiropeiskus, japāņu, korejiešu un Ķīnas vietējos zīmolu ražotājus, no kuriem tikai daži zīmoli tiek pārdoti visā pasaulē. Eiropeiskiem hidrauliskajiem akmeņu lūžņu ražotājiem raksturīga ražošanas, zīmola un pakalpojumu apvienošana vienā; ražošanas uzņēmumiem ir spēcīgas tehniskās pētniecības un izstrādes (R&D) spējas, kā arī savas tirgus tīklu un klientu pakalpojumu sniegšanas spējas. Katrs hidrauliskais akmeņu lūžņu ražotājs uzsvēr savas zīmolas veidošanu, nozares koncentrācija ir augsta, un pēdējos gados ir pabeigti trīs lieli nozares apvienošanās un reorganizācijas procesi, veidojot trīs galvenos zīmolus — Rammer (ieskaitot Toyo), Atlas Copco (ieskaitot Krupp) un Doosan Montabert. Japāņu hidraulisko akmeņu lūžņu ražotāji ir līdzīgi eiropeiskajiem ražotājiem — parasti viņiem arī ir savas tirgus tīkli un vienlaicīgi tie sniedz pakalpojumus klientiem. Katrs hidrauliskais akmeņu lūžņu ražotājs uzsvēr savas zīmolas veidošanu, nozares koncentrācija ir salīdzinoši augsta. Tikai septiņas kompānijas — Furukawa, NPK, Toku, Teisaku, MKB, Toyo (jau iegādāta Rammer) un Okada — darbojas visā Japānā. Korejiešu hidraulisko akmeņu lūžņu ražotājiem raksturīga ražošanas, zīmola un pakalpojumu atdalīšana; kopējā rūpnieciskā darba sadale ir salīdzinoši precīza, pastāv daudz mazāku komponentu ražošanas uzņēmumu; ir aptuveni simts hidraulisko akmeņu lūžņu distribūcijas uzņēmumu, bet lielāka mēroga ražotāji ir tikai Soosan, Hanwoo, Daemo, MSB un vēl daži citi. 1.1. tabula sniedz pārskatu par galveno pasaules hidraulisko akmeņu lūžņu ražotāju gadā ražoto produkciju 2010. gadā.

1. tabula – Galveno pasaules hidraulisko akmeņu sagraušanas iekārtu ražotāju gadskārtējās ražošanas pārskats 2010. gadā (izņemot Ķīnu)

Ķīnas pētījumi hidrauliskajos drupinātājos sākās nevēlu. Jau 1970. gadu vidū vietējās zinātniskās pētniecības iestādes un universitātes jau bija ienākušas šajā jomā, piemēram, Pekinas dzelzs un tērauda koledža, Centrālā Dienvidu kalnrūpniecības koledža, Čanša kalnrūpniecības pētniecības institūts un Čanša kalnrūpniecības pētniecības institūts. Ķīnas pētnieki veica dziļus pētījumus par hidraulisko vibrāciju tehnoloģiju un ieguva daudz pētniecības rezultātu, taču tā laika vispārējā lēnā vietējās hidraulikas tehnoloģijas attīstība un salīdzinoši zems ražošanas līmenis neļāva panākt būtiskus panākumus produktu izstrādē. Pēc 1980. gadiem Ķīnas pētnieki, veicot neatkarīgus pētījumus, arī importēja tehnoloģijas un pirmais izstrādāja raktuvju jomā hidrauliskus akmeņurbumus un hidrauliskus akmeņdrupinātājus ar savām raksturīgajām īpašībām. Dažas vietējās pneimatisko rīku rūpnīcas un būvmehānismu rūpnīcas arī pievienojās pētniecības darbam, piemēram, Džilinas Tunghua pneimatisko rīku rūpnīca, Šanhajas būvmehānismu rūpnīca, Šenjana pneimatisko rīku rūpnīca utt., visas organizēja spēkus, lai veiktu produktu pētījumus un testēšanu; tomēr, ņemot vērā atpalikušo ražošanas tehnoloģiju un nestabili produktu kvalitāti, hidraulisko akmeņurbumu izstrāde bija ierobežota. 1988. gadā vācu uzņēmums Krupp nāca uz Ķīnu ar saviem produktiem, lai rīkotu 'Hidraulisko akmeņurbumu produktu izstādi', kurā piedalījās vairāk nekā 200 cilvēku no vietējām zinātniskām pētniecības iestādēm un uzņēmumiem; produktu spēcīgās funkcijas izraisīja lielu interesi starp dalībniekiem, un Krupp produkti sāka nonākt Ķīnā. Izmantojot šo iespēju, Tjanjinas inženierbūvju pētniecības institūts un Harbinas tehnoloģiju universitāte analizēja un pētīja Krupp produktus; Čanži hidraulisko detaļu rūpnīca un Šanhajas būvmehānismu rūpnīca uzsāka savu produktu mēģinājuma ražošanu.

Vidus-1990. gados, ar Ķīnas straujo ekonomisko attīstību, straujo pilsētu pārveidošanos un pieaugošajām infrastruktūras investīcijām, inženierbūvniecības mehanizācijas līmenis turpināja uzlaboties. Ķīnas hidrauliskā klints sagraušanas iekārtu tirgus ienāca vēsturiski labākajā attīstības periodā; vairākas pazīstamas ārvalstu uzņēmumu pēc kārtas sāka ienākt Ķīnas tirgū. Arī vietējie uzņēmumi auga, lai izturētu konkurenci, un pēc vairāk nekā desmit gadu pūlēm pakāpeniski veidoja vairākus pazīstamus vietējos zīmolu, piemēram, Anhui Jingye (Jingye), Yantai Aide, Dzjansu Libosite un Čančji Hidraulika.