Как выбрать тоннаж бура для экскаватора? Правильное согласование

Интуитивное представление о том, что более крупный буровой инструмент на более крупном экскаваторе всегда означает большую производительность, ошибочно — и это ошибка с конкретными и дорогостоящими последствиями. Слишком крупный буровой навесной инструмент требует больший гидравлический расход, чем рассчитан на вспомогательную гидросистему базовой машины, из-за чего двигатель экскаватора вынужден работать под повышенной нагрузкой в каждом цикле бурения. Повышается расход топлива. Гидравлическое масло нагревается сильнее. Вспомогательный насос базовой машины работает вне зоны своей номинальной эффективности, что сокращает срок его службы. Кроме того, сам навесной инструмент — получающий недостаточный расход масла при минимальном рабочем давлении отбойного механизма — не обеспечивает ударную энергию, заявленную в его технических характеристиках.

Правило соотношения весов в диапазоне 10–15 % является отправной точкой для подбора буровых навесных устройств к экскаваторам: суммарный вес бурового устройства и системы подачи должен составлять от 10 % до 15 % эксплуатационного веса базовой машины. К экскаватору массой 20 тонн следует подбирать буровое навесное устройство массой от 2000 до 3000 кг. Помимо веса, совместимость по расходу гидравлической жидкости и допустимое противодавление определяют, будет ли данная комбинация действительно работать на практике.

Почему соотношение весов — это основа, а не полный ответ

Правило 10–15 % касается конструктивной совместимости: гидроцилиндры стрелы, шарнирные пальцы рукояти и противовес поворотной платформы рассчитаны на нагрузки, находящиеся в пределах данного соотношения. Навесное оборудование, масса которого значительно превышает 15 % массы поворотной платформы, вызывает переднюю неустойчивость при перемещении машины, перегружает втулки шарнира стрелы при позиционировании и приводит к чрезмерной передаче вибрации в раму поворотной платформы во время ударных операций. Со временем это проявляется в виде трещин в сварных швах в месте крепления рукояти и износа уплотнений гидроцилиндров стрелы — повреждений, накапливающихся незаметно до тех пор, пока они не будут выявлены при полевой проверке.

Однако один только вес не говорит вам, способна ли гидравлическая система фактически приводить в действие буровую установку. У 20-тонного экскаватора с контуром гидромолота, обеспечивающего подачу 80 л/мин при давлении 150 бар, принципиально иные буровые возможности по сравнению с экскаватором, обеспечивающим подачу 160 л/мин при давлении 200 бар, даже при одинаковой массе машины. Для буровых навесных устройств — которые предъявляют к гидросистеме более высокие требования, чем гидромолоты, — расход рабочей жидкости и рабочее давление, реально обеспечиваемые базовой машиной на вспомогательном гидравлическом контуре, определяют реальную ударную мощность бурового молотка независимо от технических характеристик, указанных в спецификации навесного устройства.

Правильное прочтение технических характеристик гидравлической совместимости

Каждый производитель насадок для отбойных молотков указывает минимальный и максимальный расход гидравлической жидкости (л/мин) и рабочее давление (бар). Насадка будет корректно функционировать только в пределах этих значений; за их пределами ударная сила окажется недостаточной (при расходе ниже минимального) или произойдёт перегрев гидросистемы и разрушение уплотнений (при расходе выше максимального). Ключевая техническая характеристика базовой машины — это расход вспомогательной гидравлической магистрали при номинальных оборотах двигателя, а не расход в основной магистрали и не давление срабатывания предохранительного клапана гидросистемы: речь идёт именно о выходном расходе вспомогательной магистрали для отбойных молотков при рабочих оборотах двигателя.

Противодавление в линии слива является фактором совместимости, который большинство покупателей игнорируют. Каждый дополнительный метр гидравлического шланга, каждое соединение, каждый распределительный клапан увеличивают сопротивление потоку в линии слива. У присоединяемого бурового устройства, для которого указано «максимальное противодавление 30 бар», ход возвратного удара поршня будет уменьшен, если фактическое противодавление в линии слива составит 35–40 бар. Поршень не завершает полный ход возврата, следующий рабочий ход начинается из более короткого положения, и энергия удара на один удар снижается. Проверка противодавления манометром на сливном порту присоединяемого устройства — а не только измерение давления в подающей магистрали — позволяет подтвердить, оказывает ли это влияние на производительность конкретного носителя.

Подбор присоединяемого бурового устройства по классу массы экскаватора

Эти диапазоны являются ориентировочными для устройств сверху сверла с молотком. У сварщиков, вращающихся голов и прицепов DTH различные отношения вес-поток. ДТГ-бур с нагрузкой 200 л/мин на 22-тонном экскаваторе в большинстве случаев превышает гидравлическую мощность носителя; тот же экскаватор может легко обрабатывать 1216 кВт верхнего сверла, если спецификация потока соответствует.

Проблема пустой стрельбы и почему она быстро разрушает несовместимые пары

'Холостая стрельба' — ударное действие без контакта бура с породой — является самым быстрым способом повреждения бурового навесного оборудования на несоответствующем по мощности носителе. Когда бур пробивает породу или оператор перемещается между отверстиями, ударная система продолжает нагнетать давление, если оператор не выключит её вручную. При отсутствии сопротивления породы ударный поршень возвращается слишком быстро, аккумулятор чрезмерно разряжается, а гидравлическая система испытывает скачки давления, превышающие настройку предохранительного клапана контура носителя.

На правильно подобранном носителе предохранительный клапан справляется с такими скачками в рамках своих проектных допусков. На несоответствующем по мощности носителе, гидравлический насос которого уже работает на пределе своей номинальной мощности для обеспечения работы бура, такие скачки приводят к перегрузке системы. Современные высококлассные буровые навесные устройства оснащаются системами автоматической остановки, которые обнаруживают холостую стрельбу и отключают оборудование в течение миллисекунд; однако бюджетные модели такой функции не имеют, и именно в этом случае возникают повреждения гидравлических уплотнений носителя из-за избыточного давления.

Подбор гидравлических шлангов и схема гидравлической системы для буровых навесных устройств

Гидравлические шланги между базовой машиной и буровым навесным устройством являются частью комплексного решения. Шланги недостаточного диаметра — как правило, старые шланги для гидромолотов, переиспользованные для бурового навесного устройства — имеют меньший внутренний диаметр, что приводит к увеличению скорости потока и падению давления. Если на подающем шланге к отбойному молотку наблюдается падение давления 20 бар при требуемом расходе, то отбойный молоток получает на 20 бар меньше, чем обеспечивает гидросистема базовой машины. Для ударной гидросистемы, рассчитанной на минимальное рабочее давление 180 бар, базовая машина, подающая 190 бар через шланги недостаточного диаметра, фактически обеспечивает на входе в отбойный молоток давление всего 170 бар — ниже минимально допустимого рабочего давления.

Диаметр внутреннего канала шланга должен быть указан таким образом, чтобы перепад давления в подающей магистрали не превышал 5 бар при максимальном требуемом расходе. Возвратные магистрали должны иметь одинаковый диаметр — противодавление является явлением, характерным для возвратной магистрали, а использование возвратных шлангов недостаточного диаметра является наиболее распространённой причиной необъяснимо низкой производительности ударного механизма при иначе корректно подобранной комбинации носителя и бурового оборудования.

Поставка комплекта уплотнений как часть процесса подбора

Правильный подбор по тоннажу защищает носитель и буровое оборудование от структурных и гидравлических перегрузок. Он также влияет на цепочку поставок расходных материалов: буровое оборудование, правильно работающее на своём носителе, демонстрирует предсказуемый износ уплотнений через интервалы, установленные производителем. Оборудование, получающее от носителя лишь минимально достаточное энергоснабжение, работает с повышенной температурой, совершает циклы медленнее и обеспечивает нестабильную ударную работу — что приводит к неравномерной нагрузке на уплотнения и непредсказуемым интервалам их замены, усложняя управление складскими запасами.

HOVOO поставляет комплекты уплотнений для ведущих брендов ударных патронов, используемых в конфигурациях навесного оборудования для экскаваторов — Epiroc, Sandvik, Furukawa, Montabert — в вариантах из полиуретана (PU) и гидрогенизированного нитрильного каучука (HNBR). Установление партнёрских отношений по поставке комплектов уплотнений на этапе выбора бурового навесного оборудования исключает одну операционную переменную из процесса подбора совместимости базовой машины и бурового оборудования. Полный перечень моделей доступен на сайте hovooseal.com.