Современный ручной бурильный и дробильный строительный инструмент

Хоть и говорят «ломать – не строить», но практически каждое строительство, а тем более ремонт, начинаются с демонтажа. На строительной площадке, в котловане, в квартире, проходящей перепланировку, всегда приходится что-то разламывать и удалять: строительные конструкции, старое дорожное покрытие, фундаменты, каменные валуны, мерзлый грунт и т.д.
Одним из наиболее распространенных видов ручного инструмента для этих работ являются отбойные молотки с пневматическим, электрическим или гидравлическим приводом, вне зависимости от конструкции и сменного наконечника обеспечивающие частые и мощные удары пикой, лопаткой или зубилом по разрушаемому материалу. Самые мощные из отбойных молотков, предназначенные для выполнения работ повышенной сложности, – бетоноломы. Мощнее только гидромолоты – навесное оборудование для строительных машин типа экскаваторов. Конструктивно с отбойными молотками схожи перфораторы. Однако их главное назначение – долбление отверстий различного назначения.
Традиционно основным приводом отбойных молотков и бетоноломов является пневматический. Исторически первым возник именно пневматический отбойный молоток. У пневматики немало достоинств. Высокая надежность, долговечность, простота и дешевизна конструкции до сих пор делают ее очень привлекательной, особенно по сравнению с электрическим инструментом того же назначения. Именно поэтому на промышленных предприятиях, где несложно проложить постоянные пневмотрубопроводы, редко можно увидеть электроинструмент, он полностью вытеснен пневматическими аналогами.

Электрические отбойные молотки, конечно, существуют, но для питания им требуется электрическая сеть напряжением 220 В с мощностью минимум в 2 кВт. Хорошо, если под рукой есть розетка, но, как правило, отбойный молоток и электросеть редко оказываются в одном месте. Что касается веса, даже в лучшем немецком исполнении, чтобы добиться удара в 50 Дж, требуется инструмент под 30 кг. Есть еще ограничения при работе в сырых помещениях, под атмосферными осадками, когда допускаемое напряжение не должно превышать 12 В. Не будем забывать о стоимости – пневмоинструменты несравнимо дешевле электрических аналогов, имеют намного больший ресурс, в них практически нечему ломаться, нет взрыво- и пожароопасного искрения и т.д.
Однако все эти достоинства заставляет забыть необходимость использования большого, дорогого и шумного компрессора, как необходимого источника сжатого воздуха. Есть и иные недостатки пневматических инструментов, о которых речь пойдет впереди.
Итак, отбойные молотки применяются для разрыхления твердого, скального и промерзшего грунта, для удаления асфальта, пробивки ниш и проемов в кирпичных и бетонных стенах зданий, прокладывания штроб, рубки металла, разборки кирпичных и каменных кладок, раскалывания льда, отбойки угля, добычи мягких руд, глины, сланца и при других строительных, горных и аварийно-спасательных работах.

У отбойных молотков нет функции резания или бурения материала при вращении – только удар, но удар максимально мощный. Использование пневматического ударного механизма при небольшой силе прижатия генерирует удары высокой силы, так что установленные впереди пика или долото могут эффективно забиваться в такие твердые материалы, как бетон или камень.
Главная рабочая часть отбойного молотка или бетонолома – пика, основное ее назначение – направленное ударное воздействие. Пику-ломик применяют для рыхления грунта, разрушения кирпичных и бетонных сооружений, асфальта, горных пород и т.д. Для перерубания чего-либо используют наконечник – зубило, а для скалывания льда или выравнивания кромок асфальта – лопатку. Как правило, у отечественных отбойных молотков и бетоноломов хвостовик пики имеет диаметр 24 мм, длину – 70 мм. Длина пики может достигать 300–740 мм, а иногда и 1500 мм.
Основные показатели, характеризующие отбойный молоток, – это энергия удара, измеряемая в джоулях, и частота ударов в секунду.

Обзор отечественных пневматических отбойных молотков, бетоноломов и перфораторов
Наибольшее распространение в нашей стране получили отбойные молотки Томского электромеханического завода им. Вахрушева (ТЭМЗ). За время их производства произошли значительные изменения как в конструкции моделей, так и в названии. Выпускаемые сейчас МО-1Б, МО-2Б, МО-2КС, МО-3Б, МО-4Б имеют клапан, выполненный в форме пятака, их воздухораспределительный механизм состоит из двух частей, в стенках ствола отбойного молотка просверлены продольные каналы, что делает инструмент более легким. Для уменьшения звукового давления использован двойной глушитель, изготовленный из мягкой пластмассы. Он позволяет снизить уровень звуковой мощности в два-четыре раза.
Начиная с 2002 года молотки проходят гальванопокрытие, которое обеспечивает защиту от коррозии и позволяет приступать к эксплуатации без предварительной расконсервации. Номер модели соответствует его мощности: молотки МО-1Б предназначены для самых легких работ – добычи глины, мягких углей, раскалывания льда и т.д., МО-2Б служит для добычи угля малой и средней крепости; МО-3Б и МО-4Б используются для тяжелых работ, где требуется сравнительно большая энергия удара.
Достоинства молотков ТЭМЗ:
встроенная виброзащита избавляет оператора, работающего инструментом, практически от 75% вибраций и тем самым значительно снижает опасность возникновения вибрационной болезни (онемения пальцев рук и кистей); позволяет без напряжения максимально использовать молоток в течение рабочей смены;
оснащение молотков глушителями шума позволяет снизить в 2–4 раза уровни звуковой мощности на всех частотах. Благодаря этому в значительной степени сокращается опасность повреждения слуха при длительном использовании молотков;
высокая энерговооруженность (отношение энергии удара к массе молотка) делает работу физически менее утомительной.

Молоток отбойный пневматический М010-2К от ОАО «Пневматика» (СПб) по применяемости соответствует отбойному молотку МО-3А, выпускаемому ТЭМЗ (Россия, г. Томск). Он предназначен для разрыхления твердого и промерзшего грунта, вскрытия асфальтового дорожного покрытия, пробивки проемов и отверстий в кирпичных стенах зданий, разборки кирпичных кладок, раскалывания льда, отбивки мягких горных пород и руд, а также для других строительных и горных работ.
Особенностью молотка является его нетрадиционная конструкция, обеспечивающая пониженную «отдачу» (вибрацию) на руки работающего и уменьшенное усилие нажатия на молоток во время работы. Это позволяет работать с меньшим напряжением рук работающего и уменьшает вредное воздействие на его руки и организм.
Кроме этого, пневматические отбойные молотки выпускают ОАО «Стройинструмент» (г. Белорецк, Башкортостан) и ООО ПКФ «Параллель» (г. Томск). Их сравнительные технические характеристики приведены в таблице 1.
Бетоноломы предназначены для выполнения тяжелых работ при разрушении бетонных фундаментов, аэродромных полос, мостов, снос зданий, при реконструкции и аварийно-спасательных работах.
Изготовителями такого инструмента в нашей стране являются ОАО «ТЭМЗ» (бетоноломы Б-1, Б-2, Б-3) и екатеринбургский завод «Пневмостроймашина» (бетонолом ИП-4608). Бетонолом Б-3 запущен в производство в 2002 году. Его особенностью является эффективная система поглощения шума и вибрации, удобство в работе и обслуживании, высокая производительность. Эргономически выверенная конструкция молотка позволяет работать в течение длительного времени при минимальном риске для здоровья оператора. Особо можно отметить, что при исключительной мощности удара (100 Дж) вес бетонолома составляет лишь 15 кг.
Как и их электрические аналоги, пневматические перфораторы предназначены для бурения по граниту, мрамору, бетону, кирпичу и др., при строительстве сооружений, дорог, камнеобработке, разделке «негабаритов» и других вспомогательных работах. Особенностью пневматического инструмента является возможность удаления пыли и обломков из шпура не спиральными канавками, а продувкой воздухом, поступающим по внутреннему каналу инструмента. Изготовителями пневмоперфораторов в нашей стране являются ОАО «Пневматика» (СПб) и ОАО АК «Туламашзавод».
Гидравлическая альтернатива пневмоприводу для строительного инструмента
Как уже было упомянуто, к пневматическому ударному инструменту у конструкторов и потребителей накопилось немало претензий:
во-первых, сжатый воздух это всего лишь воздух, так что мощность удара остается незначительной;
КПД пневмоинструмента низок, как у паровоза, ≈ 5%, а значит – требуются повышенные энергозатраты; сам пневмоинструмент, безусловно, прост и легок. Только вот для работы пневмомолотка с ударом 45 Дж и частотой 13 Гц требуется непрерывный расход около 1,5 м3/мин сжатого воздуха. А значит, нужен еще дизельный компрессор весом под тонну, а к нему специальный буксировщик либо машина-носитель. Все перечисленное предполагает расходы на содержание, доставку, топливо, зарплаты персоналу, стоимость хранения, пропуски, разрешения, техническое обслуживание и ремонт;
в силу конструктивных особенностей пневматический инструмент плохо переносит холод – внутри замерзают конденсат и смазка, что приводит к отказам, снижается КПД механизма. Поскольку в наших климатических условиях минусовые температуры стоят месяцами, а тем более, холод создает сама пневматика (в соответствии с законами физики резко расширившийся воздух – охлаждается), потребители начинают задумываться – «Зачем нам оборудование, не имеющее возможности толком работать полгода?»
Все это ограничивает возможности применения пневмоинструмента и ведет к повышению капитальных затрат. Кроме того, его работу сопровождают сильный шум и вибрация, загрязнение окружающей среды из-за использования впрыска масла в ресивер компрессора для охлаждения сжижаемого воздуха и т.п.
Исследования, проведенные конструкторами ряда стран, показали, что пневматический привод инструмента практически себя исчерпал. Дальнейшее повышение давления воздуха экономически нецелесообразно, а снижение веса и габаритов компрессора весьма проблематично. Вместо пневмоинструмента все чаще применяют инструмент с гидравлическим приводом.

В чем же видится преимущества гидропривода?
Прежде всего, значительно более высокий КПД (около 20%), а значит, высокая энергия и частота ударов позволяют выполнять работы, недоступные пневматическому и электрическому инструменту.
Гидравлическая жидкость находится под большим давлением, а значит, для создания равных усилий нужны много меньшие по габаритам исполнительные механизмы, так что гидравлический привод в сравнении с пневматическим легок и компактен.
По той же причине (высокое рабочее давление) для передачи одинаковой энергии потребуется не громоздкий компрессор, а много меньший по габаритам насос. Гидравлические насосные станции весом 70–80 кг легко помещаются в багажник легкового автомобиля, а на объекте переносятся двумя рабочими либо перекатываются на колесиках. Станции для одновременной работы 2 инструментов весят 120–140 кг и свободно помещаются в кузов легкового автомобиля-пикапа. Такие станции бывают с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) либо с асинхронными электродвигателями. Потребление бензина А92 в чистом виде на ДВС при работе, в среднем, составляет около 1,5–2 литра в час. Легко посчитать, что затраты на содержание станции по сравнению с компрессором мизерны. В некоторых случаях станция окупается за год эксплуатации только за счет экономии топлива.
Компактность инструмента и гидравлических станций дает возможность работы в стесненных местах, в закрытых помещениях и подземных выработках, где не могут быть использованы компрессоры. Так что их легко можно использовать в условиях Севера, хронического бездорожья, тяжелых погодных условий и отсутствия коммуникаций, перевозя в кузове грузовика или вездехода, чтобы выполнять широкий спектр работ по разрушению бетона и тяжелых грунтов, разделке и обработке металла.
Использование гидравлической жидкости, в отличие от воздуха, не создает особого шума и вибрации, что особенно важно в городских условиях, нет и выхлопа воздуха, поднимающего пыль в месте проведения работ.
Рабочая жидкость в гидравлическом молотке циркулирует в замкнутом контуре, постоянно смазывая и охлаждая перегруженные узлы, так что они имеют значительно лучшую надежность и ресурс, чем у пневматических и электрических молотков. Поскольку жидкость почти не сжимается, регулирование ее выходных параметров проводится без дополнительных потерь энергии и не в ущерб ресурсу инструмента.
Замкнутость контура «энергоноситель – отбойный молоток» обеспечивает стабильность работы системы, позволяет применять их в условиях низких температур (до –40°С), а также сократить до минимума негативное воздействие на окружающую среду. Дополнительно расширяет зимние возможности гидроинструмента то, что гидравлика, в отличие от пневматики, при работе нагревается, а не охлаждается.
Гидравлический инструмент не боится влаги и снега, может работать под водой, малочувствителен к загрязненности и температуре окружающей среды. Это особо привлекательно, учитывая чувствительность пневмокомпрессора к пыли и влаге.
Гидроинструмент отличается относительно долгим сроком службы и малой требовательностью к техническому обслуживанию.
Подсоединение гидравлических отбойных молотков к энергоносителю осуществляется с помощью шлангов высокого давления длиной 7–12 м и быстроразъемных соединений, что позволяет обеспечить быстрое соединение и смену инструмента практически без утечек рабочей жидкости.
В качестве рабочей жидкости рекомендованы недорогие и доступные отечественные индустриальные масла, что сильно снижает эксплуатационные затраты.
Несомненные технические достоинства делают гидравлический инструмент, наверное, самым перспективным оборудованием 21 века в области малой механизации и вспомогательного строительного оборудования. Гидравлический инструмент имеет широкие перспективы при проведении строительных, дорожных, аварийных, спасательных, горных и других специальных работ практически во всех отраслях хозяйства.
В частности – его применение в аварийно-коммунальных службах позволит отказаться от громоздких автомобилей, снизить расходы, частично преодолеть дефицит рабочих рук, сократить время выполнения работ и повысить их безопасность. Применение гидроинструмента в строительных организациях позволит расширить спектр выполняемых работ, не зависеть от арендованного оборудования, его качества и сроков доставки. Использование гидростанций с электроприводом позволяет использовать этот эффективный инструмент для реконструкции и перепланировки внутри жилых и производственных помещений.
Особо можно упомянуть безопасность гидроинструмента в сравнении с аналогами:
в отличие от электроинструмента, гидроинструмент более безопасен благодаря отсутствию источников высокого напряжения в рабочей зоне;
в отличие от бензоинструмента, при работе с гидроинструментом отсутствует опасность воспламенения и ядовитых выхлопов, т.к. непосредственно на инструменте двигатель и топливный бак отсутствуют, а находятся на гидростанции, в безопасном удалении. Кроме этого по той же причине гидроинструмент имеет меньший вес и уровень шума, а также менее требователен к техническому обслуживанию;
более безопасен гидроинструмент и в сравнении с пневмоинструментом, поскольку сжатый воздух взрывоопасен (выброс воздуха под давлением способен привести к серьезной аварии). А вот гидравлический рукав при повреждении или случайном отсоединении, брызнув маслом, практически мгновенно сбрасывает давление. Кроме того, гидравлическая жидкость является диэлектриком и не накапливает статическое электричество, в то время как в пневмосистеме копится конденсат-электропроводник.

Привод гидрофицированного инструмента
Ситуация с пневматическим инструментом показала, насколько важно рассматривать ручной инструмент в комплексе с его источником энергии. Поэтому очень ценно, что привод гидравлического инструмента может осуществляться не только от автономных гидростанций, но и от гидросистем обычных строительных и дорожных машин, начиная от тракторов «Беларусь», не говоря уж обо все больше появляющейся импортной технике с гидросистемами, идеально подходящими на роль энергоисточника гидроинструмента.
Но, безусловно, самая эффективная и экономичная работа осуществляется при использовании индивидуальных насосных станций для привода гидроинструмента. Различают силовые и гидродинамические гидравлические станции. Силовые применяют для подачи рабочей жидкости под давлением до 80 МПа к гидравлическому оборудованию на основе гидроцилиндров (домкраты, гидроклинья, съемники, гайковерты, кусачки и т.п.). Гидродинамические станции служат для генерирования потока рабочей жидкости по замкнутому контуру с расходом 20–40 л/мин и давлением 10–20 МПа. К гидравлическим станциям этого типа подключается гидравлическое оборудование вращательного и ударного действия (отбойные молотки, бетоноломы, дисковые и ножовочные пилы, ударные гайковерты, погружные помпы, центробежные вентиляторы, сверла, станки для врезки под давлением и др.).
Чаще всего в России используются три марки компактных гидравлических станций: LIFTON, JCB и «Горный инструмент» (МС-20 «Нева» и МС-30). Кроме этого ООО «Гидрус» выпускает промышленные станции типа АСГ. Помимо этого гидравлические станции выпускают компании HYDRA, Fastverdini (Италия) и Darda (Германия).
Обзор отечественных гидравлических отбойных молотков
Отбойные молотки с гидравлическим приводом выпускаются в нашей стране фирмами «Энерпред» (г. Иркутск) – модели МГЗ-40-1 и МГЗ-40-2, и ЗАО «Дормашкомплект» (г. Москва, входит в состав группы «СДТ холдинг») – модели М-36, М-50, МРГ-1. Как и пневматические аналоги, эти молотки предназначены для разрушения горных пород, бетонов, асфальта, кирпичных и каменных кладок, рыхления твердого и промерзшего грунта, рубки болтов, гаек, заклепок и других специальных работ.
Весь гидроинструмент работает со стандартным, серийно производимым рабочим инструментом (диски, пики, пилы, шины, сверла). Присоединительные полумуфты на рукавах высокого давления позволяют легко подключаться к рукавам от источника давления и обеспечивают удобство работы в труднодоступных местах. Быстроразъемные соединения гарантируют надежное и абсолютно герметичное соединение рукавов и быструю смену инструмента, позволяя использовать отечественный инструмент с источниками давления большинства зарубежных производителей аналогичного инструмента.

При производстве инструмента широко применяется литье, легкосплавные материалы, современные композитные уплотнения, высоконадежные узлы и арматура, покраска стойкими полимерными красками. Эргономичная конструкция, удобные переставные ручки, малый вес и габариты обеспечивают легкость и удобство в эксплуатации. Пусковые клавиши на рукоятках оснащены предохранителями от случайного включения.
Молоток МГЗ-40-1 «Энерпред» предназначен для работы в условиях шахт и карьеров, в нем в качестве рабочей жидкости используются водные эмульсии, подаваемые от гидросистемы комплекса или шахтных гидростанций. Молоток МГЗ-40-2 работает на индустриальных маслах марок И12, И20, АУ либо иных, близких по вязкости минеральных или синтетических маслах. Диапазон его рабочих давлений 10–30 МПа, расход масла от 20 л/мин и более. Ударная характеристика составляет 42–50 Дж с частотой 23–33 Гц. Молоток может работать от гидросистем современной строительной, дорожной, коммунальной и специальной техники. Рекомендуемая индивидуальная гидростанция – МС-20.

Отбойные молотки и бетоноломы фирмы Atlas Copco
Ведущим мировым производителем ручного пневматического и гидравлического строительного инструмента является фирма Atlas Copco.
В ее ассортименте представлены ручные пневматические отбойные молотки (модели TEX 05P – TEX 39P); пневматические бетоноломы (модели TEX P60 – TEX P90); пневматические перфораторы (модели RH-572E, RH-571, RH-658, BBD15E, BBD44L); отбойные молотки с бензоприводом (модели Пионер и Cobra mk1); ручные гидравлические бетоноломы (модели TEX 11H – TEX 28H); навесные гидравлические молоты для строительной техники самого разного класса.
Фирмой выпускается широкий спектр обойных молотков: от легких, массой 3,5 кг, до тяжелых бетоноломов массой 42 кг. Небольшая масса легких молотков типа ТЕХ 3, ТЕХ 5 делает их отличным инструментом для зачистных работ, в том числе и по бетону, проведения канавок и штроб в стенах, работ под углом и снизу-вверх. Компактная конструкция значительно облегчает транспортировку, позволяя при этом быстро менять инструмент с пики на широкое долото. Отбойные молотки моделей ТЕХ 09, ТЕХ 10 и ТЕХ 12 применяются для более сложных и тяжелых работ по зачистке и разрушению каменных материалов и бетона (в том числе армированного).
Бетоноломы моделей ТЕХ Р предназначены для разрушения асфальтобетонных покрытий и других каменных материалов. Простота конструкции определяет их высокую надежность и ремонтопригодность. Особенности бетоноломов фирмы Atlas Copco:
увеличенная энергия удара и низкая стоимость по сравнению с бетоноломами традиционной серии TEX;
использование подпружиненных рукояток вчетверо снижает вибрацию;
верхняя часть бетонолома и цилиндр образуют единый блок, количество деталей на 30% меньше, чем в традиционных бетоноломах;
детали клапана изготавливаются из полимера, армированного стекловолокном, тем самым полностью исключаются проблемы, связанные с коррозией;
на режиме холостого хода плунжер при перемещении в направлении обеих мертвых точек наталкивается на воздушную подушку, что позволяет заметно снизить уровень вибрации;
нижняя часть инструментодержателя крепится к корпусу только одним болтом;
имеется несколько выхлопных отверстий, предотвращающих риск замерзания;
встроенная масленка производит дозированную автоматическую смазку поршневого механизма;
пенополиуретановый шумопоглощающий кожух, по размеру равный длине цилиндра, значительно снижает уровень шума и благодаря выбранной для него обтекаемой форме профиля позволяет свободно видеть долото;
низкое расположение центра тяжести обеспечивает удобство в обращении с бетоноломом и заметно меньшую утомляемость оператора.
Пневмоперфораторы Atlas Copco предназначены для выполнения небольших работ по бурению при строительстве, добыче и обработке камня, в коммунальном хозяйстве и т.д.
Модели BBD15E, BBD44L предназначены для бурения мягких горных пород и пород средней прочности, имеют храповый поворотный механизм, обеспечивающий высокую частоту ударов и скорость вращения. Модели RH-572E, RH-571, RH-658 предназначены для бурения твердых горных пород, имеют винтовой поворотный механизм, обеспечивающий меньшую частоту ударов и скорость вращения бура. Особенности конструкции перфораторов Atlas Copco:
оснащение рукоятками с пружинным механизмом виброгашения, позволяет снизить уровень вибрации, передаваемой на руки рабочего, на 75%;
бесступенчатая воздушная заслонка обеспечивает мягкий пуск;
высокоэффективный противоударный полиуретановый кожух вдвое уменьшает шум;
скоба-инструментодержатель служит для удобной и быстрой смены инструмента;
малая масса и компактная конструкция благодаря применению современных высокопрочных материалов.
Ручные гидравлические бетоноломы Atlas Copco, обладая такой же мощностью, что и более тяжелые пневматические, значительно удобнее в эксплуатации, при транспортировке и хранении. В сочетании с одним из гидравлических блоков питания Atlas Copco ручной гидравлический бетонолом превращается в универсальное орудие производства. Весь комплект легко помещается в багажнике автомобиля с кузовом типа «универсал».
Особенности конструкции перфораторов Atlas Copco:
Небольшая рабочая масса в сочетании с высокой производительностью.
Отсутствие выбросов вредных веществ и отработавших газов.
Удобное техническое обслуживание – небольшое количество движущихся деталей.
Самосмазывающаяся система.
Низкий уровень шума.