Ручные машины ударного и ударно-вращательного действия

Ручные машины ударного и ударно-вращательного действия

К машинам ударного действия относятся молотки, бетоноломы и трамбовки, к машинам ударно-вращательного действия — перфораторы. Эти машины широко используют при выполнении строительно-монтажных, ремонтных, санитарно-технических, отделочных, электромонтажных и дорожных работ. Основными параметрами являются энергия единичного удара (Дж) и частота ударов (Гц) бойка (у молотков, перфораторов и ломов) или трамбующего башмака (у трамбовок). Современные машины ударного и ударно-вращательного действия вибро-, шумои электробезопасны. Все они выпускаются II класса защиты с двойной изоляцией.

Электрические и электромагнитные молотки предназначены для пробивки проемов, ниш и отверстий и долбления канавок в перекрытиях, кирпичных и бетонных стенах при прокладке кабелей, газовых, водопроводных и канализационных труб, насечки и очистки каменных, бетонных или кирпичных поверхностей при подготовке их к оштукатуриванию, а также рыхления твердых слежавшихся, каменистых и мерзлых грунтов, взламывания дорожных покрытий, разрушения фундаментов при устройстве котлованов, колодцев, траншей и ремонте коммуникаций. В молотках используется энергия движущегося возвратно-поступательного бойка (ударника), наносящего с определенной частотой удары по хвостовику рабочего инструмента. Различают электрические (компрессионно-вакуумные) и электромагнитные (фугальные) молотки. В электрических молотках движение бойка (ударника) обеспечивается последовательной работой поршня и воздушной подушки. В электромагнитном молотке боек движется возвратно-поступательно под воздействием переменного магнитного поля линейного электромагнитного двигателя.

Одной из важнейших проблем является обеспечение вибробезопасности молотков. Основным источником вибрации корпуса молотков является равнодействующая сил разгона ударника, равная силе отдачи. Вибробезопасность электромагнитных молотков обеспечивается в основном введением в конструкцию машины инерционного преобразователя импульса сил отдачи в виде «тяжелого» буфера на пружине и подвеской ударного узла в корпусе на амортизаторах. В электрических молотках сила отдачи гасится воздушной подушкой. Такие молотки имеют также локальную виброизоляцию рукоятей оператора и демпфер обратного хода рабочего инструмента, смягчающий удары последнего по корпусу.

Электрические молотки выполнены по единой конструктивной схеме, имеют одинаковый принцип работы и состоят из электродвигателя с вентилятором, редуктора, кривошипно-шатун-ного механизма, ствола с компрессионно-вакуумным ударным механизмом, узла крепления сменного рабочего инструмента (пики, зубила и др.), основной с курковым выключателем и боковой дополнительной рукояток, токоподводящего кабеля со штепсельной вилкой.

Промышленность выпускает три модели электрических молотков с энергией удара 1, 11 и 25 Дж.

Рассмотрим конструкцию и принцип работы электрических молотков (рис. 1). Привод молотка осуществляется от однофазного коллекторного электродвигателя 13 с двойной изоляцией в пластмассовом корпусе, выполненного заодно с ос — а) новной рукояткой 14, в которую вмонтированы курковый выключатель с фиксированным рабочим положением и устройство для подавления радиопомех. К корпусу крепится боковая рукоятка. Ствол и корпус редуктора — алюминиевые.

Рис. 1. Электрический компрессионно-вакуумный молоток:

а — общий вид; 6 — принципиальная схема В передней части ствола установлена букса с держателем инструмента и амортизатор.

Ударный механизм, расположенный в стволе, состоит из цилиндра, поршня, бойка и приводится в действие от электродвигателя через редуктор и кривошипно-шатунный механизм, включающий кривошип, палец и шатун. Поршень связан пружиной с ползуном, который шарнирно соединен с шатуном и при включенном электродвигателе совершает возвратно-поступательное движение. При движении поршня из нижней мертвой точки в полости цилиндра между торцом бойка и поршнем создается разряжение.

Боек в начальный момент из-за малой степени разряжения остается на месте. Затем с увеличением разности давлений в верхней и нижней частях бойка он начинает с нарастающей скоростью перемещаться вверх за поршнем. Поршень замедляет движение, его скорость доходит до нуля, а скорость бойка по инерции продолжает нарастать. При обратном движении поршня происходит сжатие воздушной подушки и возрастает давление между бойком и поршнем, в результате чего скорость бойка уменьшается до нуля, а затем под действием сжатой воздушной подушки боек с нарастающей скоростью устремляется вниз и ударяет по хвостовику рабочего инстр; мента. В последующем цикл повторяется. Молоток работает в удар. ном режиме только при нажатии на рукоятку молотка и работе; инструмент. При прекращении нажатия хвостовик инструмента, боек выводятся в нижнее положение, и машина автоматически пер. ходит на холостой режим работы в результате вскрытия воздушной подушки через отверстие в цилиндре и стволе.

Электромагнитный молоток (рис. 2, а, б) состой, из пластмассового корпуса, ударного механизма, узла креплени, рабочего инструмента и однофазного асинхронного электродвиы теля с вентилятором для охлаждения машины. В комплект ударного механизма входят магнитопровод, две магнитные катушки прямого и обратного хода, получающие импульсное питан" через диоды в разноименные полупериоды переменного тока, бос, движущийся в гильзе возвратно-поступательно по оси катуиго под воздействием переменного магнитного поля и наносящий удары по хвостовику рабочего инструмента, массивный буфер с пружиной, выполняющий роль амортизатора при обратном движении бойка. Ударный механизм подвешен в корпусе машины на эла стачных амортизаторах. Амортизатором снабжен узел креплени рабочего инструмента. Комплекс амортизирующих устройств обеспечивает надежную вибробезопасность машины.

Рис. 2. Электромагнитный молоток: а — общий вид; б — принципиальная схема

Молоток комплектуется набором сменных рабочих инструментов для выполнения различных технологических операций — пикой, трамбующим башмаком, шлямбуром, зубилом.

Энергия удара электромагнитного молотка 4,5 Дж, частота ударов 50 Гц, потребляемая мощность 0,6 кВт.

Электрические ломы предназначены для разрушения бетона, железобетона, кирпичной кладки, асфальтобетона, каменистого и мерзлого грунтов. Они аналогичны по конструкции электрическим молоткам и отличаются от них энергией удара и мощностью приводного электродвигателя. Энергия удара лома не менее 40 Дж, частота ударов 19…20 Гц.

Электрические и электромагнитные перфораторы представляют собой универсальные машины многоцелевого назначения, которые предназначены для прорезки отверстий и проемов в междуэтажных перекрытиях и перегородках зданий при монтаже трубопроводов и вентиляционных систем, для пробивки борозд (штраб) для скрытой проводки и очистки поверхностей в конструкциях из искусственных и естественных строительных материалов, разрушения горных пород, а также сверления отверстий в различных материалах, установки дюбелей, завинчивания винтов и шурупов, рубки металла, обработки дерева и других работ.

Перфораторы отличаются от молотков тем, что кроме ударного узла имеют механизм вращения сменного рабочего инструмента — бура, сверла, отвертки и др. Различают перфораторы электрические и электромагнитные. Конструкция и принцип действия ударных механизмов соответственно у электрических и электромагнитных молотков и перфораторов аналогичны.

Для выполнения различных технологических операций перфораторы комплектуются сменными рабочими инструментами, обеспечивающими их универсальность: шнековыми бурами, буровыми коронками, пиками, ломами, штрабниками, бучардами, зубилами, сверлами различных типов по металлу и дереву, зенкерами, топориками и стамесками для обработки дерева, приспособлениями для забивки дюбелей, завинчивания винтов и шурупов и др.

Электрические перфораторы предназначены для работы в ударном, ударно-вращательном, вращательном режимах, а также в режиме винтоверта.

Промышленность выпускает три модели электрических перфораторов с энергией удара 1…2 Дж, которые имеют единые конструктивные схемы и принцип работы и максимально унифицированы.

Рассмотрим конструкцию и принцип действия электрических перфораторов (рис. 3). От однофазного коллекторного электродвигателя с вентилятором приводятся в действие компрессионно-вакуумный, ударный и вращательный механизмы, помещенные в алюминиевом стволе с виброизоляцией. Корпус электродвигателя — пластмассовый и выполнен заодно с основной рукояткой пистолетного типа, в которую вмонтированы выключатель, устройство для подавления радиопомех и кабельный ввод.

Рис. 3. Компрессионно-вакуумный перфоратор

Ударный механизм включает двухступенчатый редуктор, криво-шипно-шатунный механизм с шатуном и кривошипом, цилиндр, поршень и боек. Вращательное движение кривошипу сообщается от электродвигателя через пары цилиндрических и конических шестерен. Движущийся возвратно-поступательно под действием воздушной подушки боек наносит удары по переходнику, который передает энергию удара бойка рабочему инструменту. Непрерывное вращение сменному рабочему инструменту (буровому, сверлильному, завертывающему и др.) передается через вращательный механизм, включающий три пары цилиндрических шестерен и предохранительную дисковую фрикционную муфту предельного момента, которая срабатывает (отключает механизм) при случайном заклинивании рабочего инструмента, предохраняя привод от перегрузок и обеспечивая безопасность оператора от механических травм. Для крепления сменного рабочего инструмента служит механизм.

При работе в ударном и ударно-вращательном режимах перфоратор может автоматически переходить на холостой ход (безударный режим) при прекращении нажатия на рукоятки и смещения рабочего инструмента вниз. При этом боек захватывается пружинным кольцом и фиксируется в этом положении.

Электрические перфораторы развивают энергию удара бойка 1,0…2,0 Дж при частоте ударов бойка 25…40 Гц и потребляемой мощности 0,35…0,45 кВт. Диаметр пробуриваемых отверстий 8…16 мм, глубина бурения 100…200 мм, средняя скорость бурения (бетон класса В15) 90… 100 мм/мин.

Электромагнитный перфоратор (рис. 4) с энергией удара 2,5 Дж работает в трех режимах: ударно-вращательном, ударном и вращательном.

В пластмассовом корпусе перфоратора с основной и боковой рукоятками помещены ударный и вращательный механизмы. Ударный механизм соленоидного типа с виброзащитой (такой же, как у молотка) включает магнитопровод, две магнитные катушки прямого и обратного ходов, боек и буфер с амортизатором.

Вращение рабочему инструменту сообщается от однофазного коллекторного электродвигателя с вентилятором через двухступенчатый цилиндрический редуктор и предохранительную шариковую муфту предельного момента. Рабочий инструмент крепится в буксе с помощью пальца и, получая вращательное движение и удары бойка по хвостовику, производит необходимую работу по бурению.

Рис. 4. Электромагнитный перфоратор

Энергия удара бойка электромагнитных перфораторов 2,5 Дж, частота ударов 50 Гц, максимальный диаметр пробуреваемых отверстий 80 мм.

Электрические трамбовки представляют собой высокоманевренные малогабаритные уплотняющие машины, предназначенные для искусственного уплотнения связных и несвязных грунтов в труднодоступных и стесненных местах (вокруг опор, пазухах фундаментов, туннелей, коллекторов, трубопроводов и др.), при засыпке траншей после укладки подземных коммуникаций, утрамбовки щебня и гравия при устройстве полов и искусственных оснований под трубопроводы, уплотнения бетонных смесей, а также при устройстве грунтовых подсыпок и планировочных работ небольшого объема. Каждая трамбовка состоит из электродвигателя, редуктора, криво-шипно-шатунного механизма с динамическими гасителями колебаний, ударного механизма пружинного типа, трамбующего башмака и амортизирующей рукоятки управления трамбовкой.

Рис. 5. Электрическая трамбовка: а — общий вид; б — принципиальная схема

электромагнитный молоток перфоратор амортизатор Основными узлами трамбовки массой 80 кг (рис. 5, а, б) являются корпус, электродвигатель с редуктором, кривошипно-шатунные механизмы, цилиндры со ступенчатыми штоками и пружинами, рабочий орган — трамбующий башмак и рукоятка управления с выключателем. Кривошипно-шатунные механизмы преобразуют вращательное движение вала электродвигателя в возвратно-поступательное движение ползунов и ступенчатых штоков, пропущенных через отверстия верхней и нижней оправок, между которыми установлены с предварительным натяжением пружины. Направляющими для оправок служат два цилиндра, закрепленные на трамбующем башмаке. При движении ступенчатых штоков вверх перемещаются нижние оправки, которые деформируют пружины снизу и увлекают за собой башмак. После перехода кривошипами верхней «мертвой» точки ступенчатые штоки движутся вниз, давят на верхние оправки и направляют движение башмака вниз. В конце хода башмак ударяет по уплотняемому материалу. Размах колебаний трамбующего башмака составляет 0,03 м, частота ударов 7… 10 Гц.

На кривошипных валах закреплены массивные дебалансы, взаимно уравновешенные в горизонтальной плоскости, суммарная центробежная сила которых гасит вибрацию корпуса трамбовки, обеспечивая тем самым вибробезопасность машины. Взаимопротивоположное вращение дебалансов, расположенных под определенным углом к кривошипу, синхронизировано двумя шестернями, находящимися в зацеплении.

Для предохранения деталей ударного механизма трамбовки от перегрузок между подвижными оправками и ступенчатыми штоками установлены амортизаторы. Управление электротрамбовкой осуществляется с помощью рукоятки, связанной с корпусом шарниром и пружинным амортизатором.

Электротрамбовки подключают к сети переменного тока нормальной частоты (50 Гц) напряжением 220 В.

Электробезопасность трамбовок обеспечивается применением защитно-отключающих устройств.

Рассмотренная электротрамбовка — самопередвигающаяся — для ее перемещения не надо прилагать усилие, а лишь необходимо задавать машине направление движения. Производительность электротрамбовки массой 80 кг составляет 15…22 м³/ч при толщине уплотняемого слоя грунта 0,3…0,4 м, мощность электродвигателя 1,6 кВт.