Гидромолот

Федеральное государственное автономное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

«Сибирский  федеральный университет»

Хакасский технический  институт

 

Кафедра «Строительство»

 

 

Реферат

«Гидромолот»

 

 

 

 

 

 

Выполнил: Тихомиров  А. гр. 30-1

Проверил: Портнягин Денис Геннадьевич

 

 

 

 

 

Абакан 2012

Гидромолот – это один из видов навесного оборудования, которым оборудуются гидравлические экскаваторы, погрузчики, сваебойные копры, а  также манипуляторы, глыборазбивочные установки.

Гидромолоты предназначены для производства строительных работ по погружению:

·         железобетонных и металлических  свай;

·         свай для фундаментов опор ЛЭП (электротехнических свай);

·         металлических труб различных диаметров;

·         шпунтов и трубошпунтов различных диаметров.

Такой процесс, как работа гидромолотом, предусматривает обработку особо прочных материалов, например, металла, камня, грунта, либо процесс забивания свай. Сваи погружаются в землю от интенсивных ударов особых частей, на которые оказывает воздействие жидкость. Гидромолот также может быть использован как дополнительное навесное оборудование в процессе демонтажа, либо в процессе работы с достаточно твердым грунтом.

Как правило, производительность гидромолота зависит от его классификации – это может быть либо гидромолот открытого типа, либо гидромолот закрытого типа. Последние отличаются тем, что в процессе работы не издают много шума, а также нейтрализуют разрушающее воздействие на экскаватор. Что касается такого аспекта, как характеристика гидромолота, то для определенных типов этого оборудования она может быть различной. К примеру, если речь идет о гидромолоте-разрушителе, то частота его ударов может составлять от 10 до 40 Гц, а если речь идет о гидромолоте-сваебое, то его частота ударов может варьироваться от 0,7 до 3 Гц. В целом, производительность гидромолота разрушителя является более высокой, чем производительность гидромолота сваебойного типа, однако работа гидромолотом разрушителем является более сложной и требует использования дополнительного оборудования.

Если в процессе эксплуатации этого оборудования требуется ремонт гидромолота, то его можно осуществить в специальных мастерских, и рекомендуется делать это своевременно.

Гидромолоту нет равных при разрушении твердых пород, бетона, мерзлого грунта и кирпичных строений. При этом производительность сменного оборудования определяют энергия и частота ударов.

В 80-х годах 20 века в качестве сменного рабочего органа на одноковшовых гидравлических экскаваторах применялись  пневматические и гидравлические молоты, обладающие энергией удара в 9000 Дж. В это время к числу мировых  производителей-поставщиков данного  оборудования относились Montabert во Франции, Furukawa в Японии, MGF, Krupp в Германии, Shand в Великобритании и другие. Многие из этих компаний вели разработки в данной области, что привело к расширению ряда типоразмеров молотов. К сожалению, отечественные разработки в этой области проходили не столь быстрыми темпами и ограничивались выпуском отдельных серий. Причиной этого стала технологическая сложность ведения разработок, которая требует точной обработки деталей и использования высококачественных материалов. Была и еще одна причина: к этому времени в СССР не было острой необходимости в освоении данной продукции.

Преобладающее количество зарубежных моделей гидромолотов производятся по схеме, которая была впервые разработана и применена фирмой Krupp. Различия состоят только в конструктивном исполнении отдельных узлов и сборке. Эта тенденция распространяется и на некоторые модели отечественного производства, например, гидромолоты «Импульс», которые выпускаются предприятиями России и Киргизии. Схема модели гидромолотов отечественого производства ГПМ-120 характеризуется низкой себестоимостью и максимальной простотой. Благодаря своим преимуществам гидромолоты этой марки выдержали проверку временем и до сих пор пользуется повышенным спросом у покупателей.

На сегодняшний день на рынке представлена большая гамма  молотов для разных типоразмеров экскаваторов. По типу исполнения привода  ударной части гидравлические молоты условно делятся на три группы: гидравлические, гидропневматические  и гидромеханические.

В гидропневматических молотах  разгон ударной части при рабочем  ходе осуществляется с участием газа, а подъем ударной части оборудования - рабочей жидкости системы.

В гидравлических молотах  движение ударной части при рабочем  ходе и подъеме происходит с участием рабочей жидкости, которая подается насосам базовой машины.

В гидромеханических молотах  привод ударной части реализован от гидродвигателя через промежуточную механическую передачу.

Значительную часть ассортимента компаний, специализирующихся на производстве гидромолотов, занимают гидромолоты с пневматическим аккумулятором. Роль энергоносителя в этом случае играет сжатый азот, а в качестве ударной части молота используется поршень рабочего цилиндра.

Широкое применение наряду с гидромолотами для разрушения строительных бетонных конструкций и мерзлых грунтов твердых пород находят пневматические молоты. Пневматические молоты были историческими предшественниками гидравлических. В пневмомолотах роль энергоносителя выполняет сжатый воздух. При этом пневматические молоты обладают как собственными преимуществами, так и недостатками по отношению к гидромолотам. Они характеризуются гораздо более высоким уровнем надежности уплотнительных элементов и соединений, могут быть использованы при высоких температурах и легче поддаются ремонту. Пневматический молот эффективно справляется со своими задачами как в мощных сваебойных молотах с бойком массой в несколько десятков тонн, так и в ручных молотах.

В числе недостатков: громоздкие и дорогостоящие компрессоры. При  подключении к компрессору экскаватора  маневренность базовой машины понижается. Выброс сжатого воздуха в атмосферу  сопровождается большим уровнем  шума.

Пришедшие на смену пневматическому гидравлический молот вскоре заменил своего предшественника в мобильных и стационарных машинах. И хотя данный процесс относится к началу 20 века, первые заявки на патенты и изобретение стали поступать только в конце 1950-х гг., и в 1957 г. фирме Ramond из США удалось получить патент на конструкцию молота с гидроприводом для забивания свай. Вскоре компания провела испытания новой модели молота 65CH на Атлантическом побережье США.

Для производства сменных  инструментов использовалась легированная сталь типа 38ХНЗ МФА, 5ХНМА, 5ХВ2С, 9ХС. Согласно расчетам компании Krupp подобное оборудование при эксплуатации с грунтами средней твердости обладало стойкостью приблизительно 1000 ч. Однако в наше время применяются более прочные стали с улучшенными параметрами. При этом было отмечено, что при работах с мягкими породами наиболее эффективно применение остроконечных рабочих инструментов, в то время как со скальными породами лучше справляются плоские рабочие инструменты.

Сегодня разработки в области  конструкций гидромолотов продолжаются, и в современных конструкциях предусмотрена простая и удобная замена одного типа инструмента другим. При этом на выбор оборудования каждый раз влияет характер выполняемой работы (забивка свай, трамбование грунтов, разработка мерзлых грунтов). Поставка гидромолотов осуществляется вместе со сменным инструментом. Это могут быть наголовники для забивки в грунт шпунта, несимметричные клинья, трамбовочные плиты, цилиндрические инструменты со сферическим или плоским концом и др.

Для 80-х годов стоимость  гидромолота приблизительно равнялась 20-50% стоимости базовой машины. Эти цифры применимы и к современному рынку строительного оборудования, однако, значительно расширился круг выбора производителя гидромолота. К примеру, цена гидромолота французской фирмы Rammer для экскаватора в 15 тонн равняется приблизительно 20% от стоимости базовой машины, применительно к гидромолоту отечественного производства МГ-300 данное соотношение составляет 8 %, а к гидромолоту производства Южной Кореи Delta F-10 — 11%.

Создания гидравлических молотов

Предшественниками гидравлических молотов были пневматические молоты. Пневматический привод успешно использовался  в ручных молотах (отбойные молотки, бетоноломы) и в мощных сваебойных молотах с бойком массой в десятки тонн. Из достоинств пневмопривода применительно к молотам отметим следующие:

• дешевизна энергоносителя – воздуха;

• высокие упругие свойства воздуха, что упрощает требования к  конструкции распределительного устройства в части открытия-перекрытия линий  питания при прохождении золотником среднего положения в моменты  равновесия движения бойка;

• для подвода сжатого  воздуха к молоту нужен только один трубопровод, так как выхлоп отработавшего воздуха осуществляется непосредственно в атмосферу.

К недостаткам пневмопривода можно отнести:

• необходимость подачи смазки к трущимся поверхностям поршня и цилиндра вместе со сжатым воздухом;

• относительно низкий уровень  рабочего давления – 5...7 бар;

• высокий уровень шума при выбросе сжатого воздуха  в атмосферу;

• вероятность замерзания при выхлопе паров воды, содержащейся в воздухе, и, наконец, низкий к.п.д., что приводит к необходимости применять мощные двигатели для привода компрессора.

В первой половине XX века гидравлический привод постепенно заменил привод пневматический и механический во многих стационарных и мобильных, в том числе строительных, машинах. Исключением оставались машины ударного действия – ручные и навесные молоты.

Лишь в конце 1950-х годов  появились первые заявки на изобретение  и патенты на конструкции молотов  с гидравлическим приводом. Так, например, в 1957 г. американская фирма Raymond получила патент на конструкцию сваебойного молота с гидроприводом, где управление гидрораспределителем осуществлялось механическим кулачковым механизмом по положению бойка. В 1962 г. фирма провела испытания гидравлического молота 65СН при забивке железобетонных свай на Атлантическом побережье США.

Эту информацию ВНИИ Стройдормаш получил в 1964 г., после чего в отделе сваебойного оборудования начались работы по созданию гидромолота. Была разработана принципиальная схема с гидравлическим управлением распределителя по положению бойка, составлены дифференциальные уравнения, описывающие движение бойка, выполнены необходимые расчеты, разработаны рабочие чертежи экспериментального образца сваебойного гидромолота с энергией удара 20 кДж. Экспериментальный образец выполнили из отдельных блоков, соединенных между собой гибкими РВД. При выборе типа гидроаккумулятора проектировщики по ряду причин отвергли идею применить поршневые пневматические аккумуляторы и мембранные пневмогидроаккумуляторы, и тогда было предложено использовать упругие свойства рабочей жидкости, сжимаемой под большим давлением в замкнутом объеме, что было реализовано в конструкции экспериментального гидромолота, а в дальнейшем и в других типоразмерах, разработанных ВНИИ Стройдормаш.

Экспериментальные образцы  гидромолотов с энергией удара 6, 3 и 1,8 кДж для забивки легких свай. Однако промышленность СССР не была готова к производству гидромолотов. Лишь после того, как стало известно, что немецкая фирма Krupp с 1968 г. начала производство гидромолота модели НМ400, а французская фирма Montabert выпустила модель BRH501, начались попытки освоить производство гидромолотов на экскаваторных заводах Минстройдормаша. Серийный выпуск гидромолота СП-62 на Ковровском экскаваторном заводе начался в 1977 г. Калининский экскаваторный завод (в настоящее время – Тверской) в 1980-м начал производство модели СП-71, разработанной Красноярским филиалом ВНИИ Стройдормаша.

С 1982-го по 1992 г. на минском  заводе «Белремкоммунмаш» выпускали гидромолоты СОТ-183 с энергией удара 1,8 кДж (разработка ВНИИ Стройдормаш). В начале 1980-х гг. была сделана попытка организовать производство гидромолота СП-70 с энергией удара 3 кДж (разработка ВНИИ Стройдормаш) на киевском заводе «Красный экскаватор» в кооперации с предприятиями Венгерской народной республики. Несмотря на успешные испытания опытных образцов кооперация не состоялась не по техническим причинам. К этому времени разработкой гидромолотов в СССР занимались уже многие организации: Карагандинский, Омский и Винницкий политехнические институты, СибАДИ (г. Омск), Институт автоматики Киргизской АН и др.

За рубежом кроме уже  известных фирм производство гидромолотов освоили фирмы Roxon (Финляндия), NPK и Furukawa (Япония) и др. К сожалению, большинство отечественных разработок ограничилось либо единичными экспериментальными образцами, либо выпуском небольших серий, поскольку гидромолот технологически достаточно сложная машина, требующая применения высококачественных сталей и точной обработки деталей. К тому же в СССР у промышленных предприятий не было экономического стимула для освоения этой продукции.

Практически все зарубежные модели гидромолотов выполнены по принципиальной схеме, впервые реализованной фирмой Krupp. Различия заключаются в конструктивном исполнении отдельных узлов (гидрораспределителей, гидроаккумуляторов, сменного инструмента) и их компоновке. По этой же схеме работают и гидромолоты типа «Импульс», выпускаемые в Киргизии и России. Принципиальная схема отечественной модели ГПМ-120 отличается предельной простотой и низкой себестоимостью производства, поэтому несмотря на энергетические недостатки схемы эта модель до сих пор пользуется высоким спросом на российском рынке.

Достаточно оригинальна  принципиальная схема и конструкция  гидромолота СП-62, в котором применен гидроаккумулятор с так называемой жидкостной пружиной (используется эффект сжимаемости масла при высоком давлении – до 60...80 МПа). Отсутствие гидропневматических аккумуляторов в конструкции этих гидромолотов упрощает их эксплуатацию – не требуется контроль давления закладки сжатым азотом и пополнения его утечек. Отдельные экземпляры этих молотов эксплуатируются по 20...30 лет (разумеется, с ремонтом и заменой отдельных деталей).