Обзор гидравлических отбойных молотков

1.1 Обзор гидравлических отбойных молотков

Гидравлический отбойный молоток, также называемый гидравлической дробилкой или гидравлическим ударным устройством, представляет собой гидравлическую ударно-вибрационную машину. Используя высоконапорное гидравлическое масло в качестве рабочей среды, он обеспечивает быстрое возвратно-поступательное движение поршня внутри цилиндрического корпуса за счёт обратной связи между системой управления клапанами и системой «цилиндр–поршень», тем самым преобразуя гидравлическую энергию в механическую энергию поршня и приводя в действие боёк для выполнения внешней работы.

Основные функции гидравлического отбойного молотка — удар и вибрация. Благодаря высокомощным ударно-вибрационным характеристикам гидравлический отбойный молоток широко применяется в металлургии, горнодобывающей промышленности, железнодорожном строительстве, дорожном строительстве, гражданском строительстве, коммунальном хозяйстве и жилищном строительстве. С его помощью можно выполнять земляные работы, дробление, разрушение и другие операции по обработке скальных пород, бетона, стальных ковшей, шлака, мерзлого грунта, льда, бетонных дорожных покрытий, мостовых плит и зданий. Кроме того, заменив зубило, его также можно использовать для клёпки, удаления ржавчины, трамбовки и забивки свай.

Типичные области применения гидравлических отбойных молотков:

(1) Горнодобывающая промышленность — карьерные работы, добыча камня, проходка тоннелей, разрушение решётчатых балок, вторичное дробление скальных пород;

(2) Металлургическая промышленность — машины для демонтажа печей, машины для очистки стальных ковшей, разборочные машины, машины для пробивания леток для удаления шлака из стальных ковшей и демонтажа футеровки печей;

(3) Коммунальное строительство — разрушение дорожного полотна при прокладке водопроводных, газовых и электрических сетей, разрушение твёрдого основания, рытьё траншей, бурение отверстий;

(4) Строительство зданий — снос старых зданий, разрушение бетона, уплотнение грунта;

(5) Дороги и железные дороги — взрывное вскрытие дорог, разрушение бетонного дорожного покрытия, ремонт автодорог, забивка свай для ограждений, демонтаж дорожных мостов.

Являясь новым высокоэффективным гидравлическим инструментом, гидравлические отбойные молотки по сравнению с традиционными пневматическими ударными инструментами обладают рядом неоспоримых преимуществ, которые в основном проявляются в следующем:

— Большой импульсный энергетический потенциал. Гидравлический отбойный молоток может быть подобран и спроектирован с учётом рабочего давления и расхода масла, обеспечиваемых базовой машиной, а также силы подачи. Импульсная энергия обычно составляет от 300 до 10 000 джоулей; самый мощный в мире гидравлический отбойный молоток на сегодняшний день способен обеспечить единичную импульсную энергию до 30 000 джоулей.

— Высокая рабочая эффективность. Эффективность гидравлического отбойного молотка обычно составляет 60–65 %; у моделей повышенной производительности она может достигать 70 %, тогда как эффективность пневматического инструмента составляет лишь 20–30 %.

— Энергосбережение. Рабочей средой гидравлического отбойного молотка является многократно используемое высоконапорное гидравлическое масло, а также предусмотрен аккумулятор; рабочей средой пневматического инструмента является сжатый воздух, который не только требует значительных затрат тепловой энергии при сжатии, но и приводит к большим потерям энергии при выпуске.

— Низкий уровень шума. Уровень шума стандартного гидравлического отбойного молотка составляет 95–98 дБ; у низкошумных моделей — 85–87 дБ. Пневматические инструменты из-за звука взрывного расширения сжатого газа при его выпуске создают шум, превышающий 100 дБ. В современном обществе, где требования к охране окружающей среды становятся всё строже, гидравлические отбойные молотки обладают важным значением.

— Хорошая технологичность и низкие эксплуатационные расходы. Гидравлический гидромолот работает совместно с несущей машиной и позволяет легко выполнять работы под различными пространственными углами; гидромолот полностью закрыт, срок службы компонентов велик, техническое обслуживание простое и удобное, а совокупные эксплуатационные затраты — низкие.

1.2 Краткая история развития гидравлических гидромолотов

В начале XX века люди систематически изучали пневматическую и гидравлическую передачу, активно исследуя гидравлические устройства, способные передавать высокую мощность и обеспечивать управление. В 1963 году немецкая компания Krupp подала заявку на первый в мире патент на гидравлическое вибрационное устройство; в 1967 году на Ганноверской выставке она представила первый в мире практичный гидравлический отбойный молоток, устанавливаемый на носителе, — модель HM400. Он впервые был применён при строительных земляных работах: разрушении бетонных дорожных покрытий, ремонте фундаментов, рытье траншей в твёрдом грунте, добыче крупных блоков горной породы и т. д. Французская компания Montabert также подала патентную заявку на первый в мире ручной гидравлический отбойный молоток (серия BBH) в 1964 году и в 1969 году разработала гидравлический отбойный молоток серии BRH. Благодаря мощным функциональным возможностям и широким перспективам применения гидравлические отбойные молотки быстро получили серьёзное внимание в Европе, Японии и других странах и стремительно развивались. Многие компании вложили значительные средства в разработку, проектирование и испытания гидравлического вибрационного оборудования, в результате чего появилось множество гидравлических отбойных молотков различных размеров, типов и функциональных возможностей. Области их применения постоянно расширялись, технические характеристики — неуклонно улучшались, а сами продукты — последовательно обновлялись и заменялись. В 1985 году Krupp внедрила технологию виброгашения для гидравлических отбойных молотков, в 1995 году усовершенствовала систему виброгашения, в 1998 году представила технологию защиты от износа «Marathon», а в 2000 году запустила серийные продукты «ECO» и «Marathon». Компания Montabert в 1987 году выпустила серию BRV с автоматической регулировкой энергии, а в 1992 году — в ответ на растущий спрос на рынке — представила компактные отбойные молотки серии BRP. Финская компания Rammer, основанная в 1978 году, несмотря на непродолжительную историю, стала доминирующей силой в области гидравлических отбойных молотков: с самого начала она выпустила отбойный молоток S600 — крупнейший в мире на тот момент; в 1981 году была представлена модель S2000 массой 3 тонны; в серии изделий 1986 года была применена принципиально новая концепция «постоянной энергии удара (CBE)»; в 1991 году появилась сверхтихая серия City; в 1995 году была разработана система «City Pro», позволяющая оператору выбирать рабочие параметры гидравлического отбойного молотка в зависимости от характера обрабатываемого материала, а также система подавления пыли водяным распылением. Японская компания Konan в 1973 году освоила технологию Krupp и начала производство гидравлических отбойных молотков MKB; затем японские компании Furukawa, Teisaku и Toku начали разработку гидравлических отбойных молотков на базе пневматических ударных устройств; в 1985 году была основана компания NPK. Корейская компания Soosan, созданная в 1984 году, стимулировала быстрое развитие корейских гидравлических отбойных молотков. Итальянская компания INDECO была основана в 1976 году; в 1986 году она объявила о создании «интеллектуального гидравлического отбойного молотка», способного автоматически регулировать частоту и энергию ударов в зависимости от твёрдости горной породы…

В настоящее время в мире насчитывается более 30 крупных производителей гидравлических отбойных молотков. По происхождению их можно классифицировать как европейских, японских, корейских и китайских отечественных брендов; при этом лишь несколько брендов продаются по всему миру. Европейские производители гидравлических отбойных молотков характеризуются интеграцией производства, бренда и сервиса в единое целое: производственные компании обладают сильными техническими возможностями в области НИОКР, а также располагают собственными маркетинговыми сетями и службами поддержки клиентов. Каждый производитель гидравлических отбойных молотков делает акцент на формировании собственного бренда; концентрация отрасли высока, и за последние годы были завершены три крупных отраслевых слияния и реорганизации, в результате которых сформировались три ведущих бренда — Rammer (включая Toyo), Atlas Copco (включая Krupp) и Montabert компании Doosan. Японские производители гидравлических отбойных молотков схожи с европейскими производителями: как правило, они также имеют собственные маркетинговые сети и одновременно оказывают услуги клиентам. Каждый производитель гидравлических отбойных молотков делает акцент на формировании собственного бренда; концентрация отрасли относительно высока. На национальном уровне представлены только семь компаний: Furukawa, NPK, Toku, Teisaku, MKB, Toyo (уже приобретённая Rammer) и Okada. Корейские производители гидравлических отбойных молотков характеризуются разделением функций производства, бренда и сервиса; общая отраслевая специализация труда относительно высока, существует множество небольших предприятий по производству комплектующих; насчитывается около ста дистрибьюторов гидравлических отбойных молотков, однако крупномасштабных производителей немного — Soosan, Hanwoo, Daemo, MSB и ещё несколько других. В таблице 1-1 приведён обзор годового объёма выпуска продукции основных мировых производителей гидравлических отбойных молотков в 2010 году.

Таблица 1-1. Обзор годового объёма выпуска основных мировых производителей гидравлических отбойных молотков в 2010 г. (без учёта Китая)

Исследования гидравлических дробилок в Китае начались достаточно рано. Уже в середине 1970-х годов отечественные научно-исследовательские институты и университеты вступили в эту область: Пекинский институт чёрной металлургии, Цзуннаньский горный институт, Чаншаньский горный исследовательский институт и Чаншаньский горный исследовательский институт. Китайские исследователи провели углублённые исследования гидравлической вибрационной технологии и получили множество научных результатов; однако из-за общего медленного развития отечественной гидравлической техники того времени и относительно низкого уровня производства существенных прорывов в разработке продукции достигнуто не было. После 1980-х годов китайские исследователи, продолжая самостоятельные разработки, одновременно осуществляли технологический импорт и первыми создали в горнодобывающей отрасли гидравлические бурильные молотки и гидравлические камнедробилки собственной конструкции. Некоторые отечественные заводы пневмоинструмента и строительной техники также присоединились к этим исследованиям — например, Тунхуаский завод пневмоинструмента провинции Цзилинь, Шанхайский завод строительной техники, Шэньянский завод пневмоинструмента и др., — и все они направили усилия на проведение исследований и испытаний продукции. Однако из-за отсталости производственных технологий и нестабильности качества продукции развитие гидравлических отбойных молотков оставалось ограниченным. В 1988 году немецкая компания Krupp прибыла в Китай с продукцией для проведения «Выставки гидравлических отбойных молотков», в которой приняли участие более 200 специалистов из отечественных научно-исследовательских институтов и предприятий; мощные функциональные возможности представленных изделий вызвали большой интерес у участников, а продукция Krupp начала поступать в Китай. Воспользовавшись этой возможностью, Тяньцзиньский институт инженерной техники и Харбинский технологический университет провели анализ и исследования продукции Krupp; Чанчжиский завод гидравлических компонентов и Шанхайский завод строительной техники приступили к опытному производству собственных изделий.

К середине 1990-х годов, в условиях стремительного экономического роста Китая, быстрой урбанизации и увеличения инвестиций в инфраструктуру, степень механизации в строительных работах продолжала повышаться. Китайский рынок гидравлических отбойных молотков переживал лучший в своей истории период развития; ряд известных зарубежных компаний последовательно начали выходить на китайский рынок. Отечественные предприятия также активно включились в конкурентную борьбу, и после более чем десятилетних усилий постепенно сформировали ряд известных отечественных брендов, таких как Anhui Jingye (Jingye), Yantai Aide, Jiangsu Libosite и Changzhi Hydraulic.