Гидромолот – это активный вид оборудования. Они отличаются от остальных видов сменяемых рабочих инструментов экскаватора тем, что динамически воздействуют на базовую машину. Рабочее оборудование экскаватора или минипогрузчика с гидромолотом – это колебательная система нескольких масс (массы молота, рукоятки, стрелы и т.д.), которые имеют шарнирные соединения и упругости, в том числе и гидроцилиндры.
Когда гидромолот работает, на базовую машину воздействует знакопеременная сила, которая направлена вдоль продольной оси молота и обусловлена возвратно-поступательными движениями бойка. Эту силу необходимо уравновесить за счет массы деталей корпуса молота и массы самого экскаватора. Динамическое влияние гидромолота на базовую машину также проявляется в большей, чем при использовании оборудования другого вида, вибрационной нагрузке на оператора.
Чтобы уравновесить реактивную силу, которая возникает во время движения бойка молота, гидромолот прижимается к объекту работы при помощи гидроцилиндров привода рабочего инструмента экскаватора. 8-154 Следить за усилием прижатия машинисту довольно трудно, поэтому, обычно, экскаватор вывешивается, опираясь на молот, а его колеса или опорная поверхность гусениц поднимается над поверхностью стоянки.
Чем глубже инструмент гидромолота уходит в среду, которая обрабатывается, тем меньше высота отрыва. При этом сложно приложить усилия вдоль продольной оси молота. Из-за несовпадения направлений реакции гидромолота и усилия прижатия увеличивается износ направляющих втулок инструмента, снижается эффективность молота и увеличивается вибрационная нагрузка на базовую машину, в особенности, если ось молота расположена не перпендикулярно поверхности, которую обрабатывают, и не совпадает с вертикалью.
Проведенные измерения напряжений, которые появляются в элементах металлоконструкции экскаватора, и измерения вибрационной нагрузки на машиниста, находящегося на рабочем месте, показывают, что когда гидромолот работает на объекте (т.е. инструмент гидромолота входит в обрабатываемую среду за каждый удар на небольшую величину 1-5 мм), напряжение меньше, чем напряжение в режиме копания ковшом, а уровень вибрации меньше уровня, регламентированного санитарными нормами.
За каждым ударом молота следует опускание корпуса молота под действием силы прижатия до упора в инструмент, таким образом, экскаватор как будто падает с небольшой высоты, ударяясь при этом о неподвижный инструмент и вызывая этим самым реакцию. Чем больше внедрение инструмента за предыдущий удар, тем больше величина этой реакции. Если инструмент за удар внедряется на более чем 10-15 мм, то величина реакции может быть больше величины реакции, которая возникает при реверсировании бойка гидромолота.
Наиболее отрицательное воздействие появляется когда происходит внезапное разрушение, к примеру, небольших кусков горных пород или бетонных конструкций. В таких случаях экскаватор «падает» с большей высоты, которая ограничена высотой отрыва колес или гусениц от земли. Исследования, которые были проведены еще в 1980-е годы в ВНИИстройдормаше, показали, что при отрыве колес или гусениц экскаватора на более чем 150 мм при прижатии гидромолота и последующем «падении» экскаватора до удара о грунт и из-за внезапного разрушения обрабатываемого материала в металлоконструкциях рабочего оборудования и ходовой рамы возникают опасные напряжения, которые могут привести к серьезной поломке.
Производители гидромолотов пытаются уменьшить динамическое воздействие на базовую машину. Поэтому ударный блок гидромолота, который в большинстве случаев жестко закрепляется в несущих щеках, устанавливают в коробчатом кожухе, при этом ударный блок может немного перемещаться относительно кожуха при сжатии упругих амортизаторов. Амортизаторы выполнены в виде спиральных пружин (к примеру, некоторые модели фирмы Rammer) либо блоков из резины или пластмассы. Такие амортизаторы немного уменьшают динамику воздействия на экскаватор, если упругая деформация амортизаторов не больше чем величина внедрения инструмента за удар. Но ход амортизаторов и, как следствие, их энергоемкость малы, так что они не способны защитить экскаватор с вывешенными колесами, если внезапно разрушиться обрабатываемый материал.
С учетом особенностей того, как эксплуатируется такой сменный рабочий инструмент, как гидромолот, в рукводствах по эксплуатации, как правило, пишут, что:
— следует так прижимать гидромолот к объекту работ при помощи гидроцилиндров рабочего оборудования, чтобы равнодействующая сила прижатия имела направление вдоль оси молота
Соблюдая эти рекомендации, можно продлить срок службы гидромолота и экскаватора.
В 1980-х годах во ВНИИстройдормаше разработали виброзащитную подвеску гидромолота. Эта конструкция позволяла ударному блоку гидромолота при помощи гидроцилиндра с ходом около 250 мм перемещаться относительно адаптера, который жестко присоединен к экскаватору.
Гидроцилиндр включался в гидравлическую систему параллельно с рабочим цилиндром молота. Площадь поршня цилиндра прижима выбиралась так, чтобы на наибольшем вылете рабочего оборудования колеса или гусеницы экскаватора не вывешивались усилием прижатия при рабочем давлении гидромолота. Усилие прижатия при этом всегда направлено вдоль оси молота. Во время испытаний было выявлено, что уровень амплитуды колебания элементов рабочего оборудования экскаватора становился меньше в 2-2,5 раза по сравнению с жестким закреплением гидромолота в адаптере. Но важно то, что, когда происходило внезапное разрушение негабарита, экскаватор не ударялся о поверхность грунта, потому что его колеса не отрывались от поверхности стоянки при прижатии молота. Следовательно, такая подвеска должна была увеличить срок службы экскаватора. Однако эта виброзащитная подвеска делает конструкцию гидромолота более сложной и дорогой, поэтому развития она не получила.
Гидромолот , кроме того, что создает вибрации, которые негативно воздействуют на базовую машину, создает большой шум. Если подвеска гидромолота среднего класса жесткая, то в щеках уровень создаваемого шума в радиусе 8-10 м достигает 94-98 дБ (А). Если ударный блок гидромолота устанавливается в коробчатом кожухе, а между ними по всему контуру находятся специальные прокладки, которые поглощают шум (вариант Vibrosilenced), то уровень шума снижается примерно на 5-8 дБ (А). Если все наружные отверстия кожуха еще закрываются резиновыми вставками (вариант Vibrosilenced+), то уровень шума удается снизить еще на 5-8 дБ (А). Гидромолоты с повышенным уровнем шумо- и виброзащитой (вариант Silenced) изготавливают различные иностранные фирмы, но цена таких гидромолотов на много больше цены гидромолота в стандартном исполнении.