Рис. 9.2. Пряма шліфувальна машина:

1- фланець; 2- шліфувальний круг; 3- цанга; 4- захисний кожух; 5- корпус; 6- шпиндель; 7- редуктор; 8- вентилятор; 9- корпус електродвигуна; 10- статор; 12- амортизатор; 13- вимикач; 14- струмопровідний кабель

Різьбозакручувальні машини. Це гайковерти і шуруповерти, які служать для механічного збирання, затягування і розбирання різьбових з’єднань при монтажі і демонтажі будівельних конструкцій і обладнання. Вони вирізняються портативністю, маневровістю, невисокою вартістю і незначними затратами при експлуатації. Застосування цих машин підвищує продуктивність праці в 4…10 разів порівняно з ручною працею.

Робочим органом гайковертів є змінний наконечник із внутрішнім шестигранником (ключ). Ключ з’єднується зі шпинделем в основному міцно, а для робіт у скутих умовах – шарнірно. Затягування різьбового з’єднання відбувається при передачі ключеві ударних імпульсів від ударного механізму машини з певною енергією і частотою. Головний параметр цих машин – енергія удару, а основні – частота ударів і рекомендований діапазон діаметрів різьб.

Залежно від реалізованої частоти ударів розрізняють частоударні (20…40 уд/с) та рідкоударні (до 3 уд/с) гайковерти.

Частоударні гайковерти призначені для закручування і затягування невідповідальних різьбових з’єднань. У цих машинах застосовують традиційну схему ударного механізму з гвинтовим переміщенням ударника, а контроль затягування проводить оператор суб’єктивно – за часом затягування або за допомогою динамометричного ключа.

Рідкоударні гайковерти призначені для торувального (до вказаного моменту) затягування відповідальних різьбових з’єднань і високоміцних болтів. Вони здійснюють затягування різьбових з’єднань нечастими потужними ударами однакової енергії, яка в 15…25 разів перевищує енергію одиничного удару частоударної машини.

За рахунок збільшення часу розгону бійника і великих проміжків між ударами рідкоударні гайковерти, порівняно з частоударними аналогічного класу, без зниження ефективності мають меншу на 15…30 відсотків потужність двигуна, менші на 20…40 відсотків габарити і масу машини, більший у 2…3 рази ККД процесу затягування, знижений рівень шуму і практично вібробезпечні. Низька частота та стабільність енергії ударів забезпечують можливість контролю зусиль затягування простим відліком кількості ударів. Енергія удару (Дж):

(9.1)

де w_б і І_б – відповідно кутова швидкість (рад/с) бійника перед ударом і його момент інерції, кг м²; h - коефіцієнт передачі удару, який дорівнює 0,70…0,75; І_н – момент інерції накувальні, кгм²

Рідкоударні гайковерти складаються з корпуса 15, редуктора 2 з пружною фрикційною муфтою 3, ударника, накувальні 13, ключа 14, з фіксатором та куркового вимикача 16. Ударник рідкоударного гайковерта виготовлено складовим із руховим елементом, який пов’язаний із відцентрованими вантажами 5 ( рис. 9.3.). При вмиканні двигуна 1 руховий елемент входить у зчіплювання з накувальнею 13 після того, як ударник розганяється до певної швидкості.

Рис. 9.3. Рідкоударний гайковерт:

а- схема ударного механізму; б- загальний вид; 1- двигун; 2- редуктор; 3- муфта; 4- ударник; 5- відцентрові вантажі; 6,8- відомі чистини ударника; 7- фіксатор; 9,12- кулачки; 10,11- пружини; 13- накувальня; 14- ключ; 15- корпус; 16- вимикач

В міру досягнення ударником 4 заданої кутової швидкості вантажі 5 під дією відцентрових сил зміщуються від центру похилими конічними поверхнями (a>b) частин ударників 4 і 6, викликаючи переміщення деталі в осьовому напрямку і стисненням пружин 10, 11. Одночасно вступає в роботу синхронізуючий механізм – фіксатор 7, який у взаємно орієнтованому положенні кулачків 9 і 12 відокремлює ведучі частини ударника 8 і 6. Під дією пружини 10 ведена частина 8 ударника зміщується в зворотному напрямі, а ведена частина 6 з кулачками 9 продовжує рухатися до шпинделя до того часу, доки не буде забезпечене зчеплення кулачків 8 і 12 на повну висоту, що підвищує надійність і довговічність гайковерта. Відбувається удар, при якому кінетична енергія обертального ударника передається накувальні 13 і закріпленому на ній ключеві 14. Тоді ведені частини ударника під дією пружин 10 і 11, а також відцентрові вантажі 5 повертаються в початкове положення. Після цього цикл затягування повторюється. Напрям обертання шпинделя встановлюють перемикачем.

Електричні ножиці. При виконанні будівельно-монтажних, санітарно-технічних, слюсарно-збірних та інших робіт широко застосовується прямолінійне і фасонне різання листового сталевого прокату, вирізання отворів складного контура у вентиляційних повітроводах при їх монтажі, різанні і підгоні стикованих труб, елементів конструкцій і форм. Трудомісткість підгінних операцій складає понад 60 відсотків загальної трудомісткості механомонтажних робіт.

Ручні механічні ножиці призначені для різання і розкроювання листового металу, а також вирубування в ньому отворів та вікон різноманітної конфігурації при покрівельних, санітарно-технічних та інших роботах. За принципом дії ножиці поділяють на три групи: ножові, вирубні і прорізні.

Ножові ножиці складаються з корпуса з ручкою і курковим вимикачем, привідного електродвигуна 5 з вентилятором, двоступеневого редуктора 6, ексцентрикового валу 4, шатуна з повзуном 3 та фільтра придушення радіоперешкод (рис. 9.4).

Ножові ножиці ріжуть листовий метал завтовшки 3 мм ножами, один із яких закріплений нерухомо, а другий рухається зворотньо-поступально. Розрізуваний матеріал закладають між рухомим 2 і нижнім нерухомим 1 однолезовими ножами. Оптимальний кут a між ножами 24…25⁰. При збільшенні цього кута виникають додаткові сили, які виштовхують метал із зіва, а при його зменшенні зростає опір різанню. Зазор регулюють переміщенням нерухомого ножа в площині, яка перпендикулярна площині різання. Продуктивність (м/хв) ножових ножиць:

(9.2)

де К – коефіцієнт віддачі, який дорівнює 0,7…0,9; n – частота подвійних ходів рухомого ножа за хвилину; е – ексцентриситет ексцентрикового валу, м; f – коефіцієнт деформації деталей механізму головки (f = 0,0011 м).

Вирубні ножиці призначені для прямолінійного і фасонного різання листового металопрокату товщиною понад 3,5 мм, а також внутрішнього контурного вирубування вікон у сталевому листовому прокаті. Вони вирубують стружку пуансоном через нерухому матрицю. У такому випадку різ виходить рівний, а оброблювана деталь не деформується. Пуансон регулюють, вкручуючи або викручуючи його в палець шатуна. Наявність плунжерного насоса, який подає мастильні матеріали в зону різання, дозволяє використовувати електродвигун значно меншої потужності.

Прорізні ножиці застосовують для різання металевих профілів різноманітної конфігурації. Вони оснащені двома нерухомими і одним рухомим

Рис. 9.4. Ножеві ножиці:

1,2- нерухомий та рухомий ножі; 3- шатун;4- ексцентриковий вал; 5- електродвигун; 6- редуктор

ножами. Недоліки вирубних і прорізних ножиць: відносно великі залишки металу в стружці, які залежать від перерізу робочих органів. Ножиці мають уніфіковану конструкцію і за замовленням можуть доставлятися з ножовим, вирубним і прорізним ріжучим інструментом.

Електричні та електромагнітні молотки. Їх застосовують для пробивання прорізів, отворів у цегляних і бетонних стінах. В молотках застосовують енергію рухомого зворотно-поступального бойка (ударника), який наносить з певною частотою удари по хвостовику робочого інструмента.

У електромагнітному молотку (рис. 9.5) бойок рухається під дією змінного магнітного поля. Молоток складається з пластмасового корпуса 7 та ударного вузла, який складає одне ціле з лінійним електромагнітним двигуном зворотно-поступальної дії, вузла кріплення 3 інструменту 1, перехідника 2 та однофазного електродвигуна 14 для приведення в рух вентилятора.

У комплект ударного механізму входять: дві магнітні котушки прямого 5 і зворотнього 8 руху, які отримують імпульсне живлення через діоди в різнойменні напівперіоди змінного струму; бойка 6, який рухається зворотньо-поступально по осі котушок і завдає удари по хвостовику робочого інструмента 1, та масивний буфер 9 із пружиною 10, яка виконує роль амортизатора при зворотній дії бойка. Ударний механізм підвішено в корпусі машини на еластичних амортизаторах 11. Амортизатором також оснащено також вузол кріплення робочого інструмента. Машина має дві ручки – задню 13 з вимикачем 12 та вводом кабелю живлення і передню 15 з пристроєм фіксації інструмента.

Рис. 9.5. Електромагнітний молоток:

а- будова; б- схема ударного механізму: 1- інструмент; 2- перехідник; 3- вузол кріплення; 4- хвостовик; 5,8- котушки; 6- бойок; 7- корпус; 9- буфер; 10,11- пружини; 12- вимикач; 13,15- рукояті; 14- електродвигун вентилятора

При вмиканні вимикача напруга подається на клеми обох котушок електромагніта, але в будь-який час струм може проходити лише по одній із них. У одному з напівперіодів змінної напруги струм проходить по котушці 5. Магнітне поле, що виникло, втягує сталевий бойок, який переміщується вперед і б’є по хвостовику робочого інструмента, який діє на матеріал, що руйнується. У наступний напівперіод перший діод блоку живлення замкнений, струм у котушці 5 відсутній, відкрито другий діод, який пропускає струм через котушку 8.

У електричному компресорно-вакуумному молотку (рис. 9.6) рух бойка забезпечується послідовною роботою пружини та повітряної подушки, що значно підвищує енергію удару.

Основні вузли цього молотка – пружинно-повітряний ударний механізм і привод, розташовані в загальному корпусі. Ударний механізм, який рухається зворотно-поступально в циліндрі 7 ствола 6, вмикає бойок 5 і пов’язані спіральною пружиною 9 повзун 10 та поршень 8. Між поршнем та бойком виникає повітряна подушка, у якій сила віддачі гасне. Повзун шарнірно з’єднаний з шатуном 14 кривошипно-шатунного механізму, який приходить у дію від електродвигуна 13 через циліндричний редуктор 11. У передній частині ствола 6 встановлена букса 2 з тримачем інструмента 1 та амортизатор 3.

Рис. 9.6. Електричний компресорно-вакуумний молоток:

1. інструмент; 2- букса; 3- амортизатор; 4- отвори; 5- бойок; 6- ствол; 7- циліндр; 8- поршень; 9- пружини; 10- повзун; 11- редуктор; 12- рукоять; 13- електродвигун; 14- шатун

При русі поршня в право в порожнині між ним і бойком створюється розрідження, і бойок під дією вакууму переміщується з наростаючою швидкістю вслід за поршнем. При зворотному русі повзуна і поршня швидкість бойка поступово падає до нуля в результаті стиснення повітряної подушки. Тоді під дією стиснутої повітряної подушки (компресії) та пружних сил пружини бойок розганяється і б’є по хвостовику робочого інструменту 1. Далі процес продовжується.

Молоток працює в ударному режимі лише при натисканні на робочий інструмент. При припиненні натискання машина автоматично переходить на холості оберти в наслідок відкриття повітряної подушки через отвори 4 в циліндрі 7.

Електроперфоратори. Це – універсальні машини, призначені для роботи в ударному, ударно-обертальному і обертальному режимах. Їх застосовують для утворення отворів у будівельних матеріалах, сталі, для встановлення дюбелів, утворення борозен (штраб) для прихованої проводки, руйнування бетону та цегляної кладки, закручування гвинтів, рубання металу і т.п.

Ці машини відрізняються від електромолотків тим, що крім ударного вузла, вони мають механізм обертання робочого механізму – бур, свердло і т.п. Конструкція і принцип дії ударних вузлів електроперфораторів і електромолотків (як електромагнітних, так і копресорно-вакуумних) аналогічні.

Механізм обертання, який передає обертальний момент буровому, свердлильному або закручувальному робочому інструменту, має запобіжну регульовану фрикційну муфту граничного моменту.

9.2. Пневматичні ручні машини.

Пневматична ручна машина – агрегат, у корпус якого вмонтовано пневматичний двигун поршневого, турбінного або ротаційного типу, передавальний механізм, система повітророзподілу, робочий орган і пусковий пристрій. Пневматичний привод перетворює енергію стиснутого повітря в механічну, яка реалізується робочими органами ручних машин.

Джерело енергії – атмосферне повітря, стиснуте до 0,6…0,7 МПа, в компресорах (пересувних або стаціонарних). Робота пневматичних ручних машин залежить від тиску підведеного стиснутого повітря та вмісту в ньому води. Падіння тиску різко зменшує продуктивність машин, а вологе повітря викликає швидке зношування рухомих частин та їх корозію. При температурі навколишнього середовища нижче – 2⁰С вологість повітря через сильну конденсацію води утруднює роботу машини.

Пневматичні ручні машини застосовують для обробки металу і каменю, трамбування грунту, при монтажних роботах і в тих умовах, коли недопустиме використання електричних ручних машин. Особливо широко застосовують пневматичний привод машин ударної дії – у відбійних молотках. Практика доводить, що в тих випадках, коли вирішальну роль відіграють швидкість, надійність, безпека і продуктивність, споживач віддає перевагу пневматичним ручним машинам.

Порівняно з електричними пневматичні машини мають такі переваги: легші, оскільки питома потужність пневматичного привода в 1,5…2,5 рази вища, а маса на одиницю потужності менша в 2,5 рази; простіші за конструкцією і нечутливі до перевантажень; дозволяє безступенево регулювати частоту обертання і обертальний момент відповідно до умов роботи і режиму навантажень машини; надійніші і безпечніші в експлуатації; широка уніфікація вузлів і деталей при великій їх номенклатурі знижує трудомісткість виготовлення і спрощує технічне обслуговування та ремонт; забезпечує тривалу без зупинок роботу.

Недоліки цих машин: низький ККД, який дорівнює 0,08…0,16; підвищена витрата електроенергії (у 7…9 разів), оскільки для приведення в дію компресора потрібен двигун більшої потужності і, як наслідок, висока вартість виконуваних робіт; додаткові експлуатаційні затрати на спорудження повітропроводів з обладнанням для очищення повітря (водозбірниками-конденсаторами) та на обслуговування компресорного устаткування; підвищений шум при роботі, потреба в глушителях, які зменшують шум до рівня санітарних норм, що призводить до ускладнення і подорожчання конструкцій.

Для приведення в дію обертальних пневмомашин застосовують поршневі, турбінні і ротаційні пневмодвигуни. Турбінні і ротаційні пневмодвигуни простіші за конструкцією, портативні, швидкохідні (до 300 с^-1), легше реверсуються і витримують значні перевантаження.

Турбінні двигуни, які мають частоту обертання валу до 1670 с^-1, застосовують у високошвидкісних шліфувальних машинах. Вони створюють високий рівень шуму при роботі і відрізняються швидким зношуванням лопаток турбіни.

Ротаційні пневмодвигуни використовують частіше і виготовляють реверсивними та нереверсивними з правим і лівим обертанням ротора. Реверсування виконується за допомогою спеціального механізму, встановленого в задній кришці двигуна або в пусковому пристрої. Задана швидкість ротора ротаційних двигунів підтримується відцентровими регуляторами, а рівень шуму зменшується глушителем.

Кінематика різних типів пневматичних ручних машин та принцип дії їх в основному такі ж, як у раніше розглянутих аналогічних ручних машин, за винятком машин ударної дії. Наприклад, свердлильні машини (рис. 9.7, а) складаються з ротаційного пневмодвигуна 4, планетарного редуктора 3, шпинделя 1 з патроном та корпуса 2 із пусковим механізмом який містить шариковий клапан 6 із пружиною 7, штовхач 9 та підпружинений курок 10. При натисканні на курок штовхач переміщується вниз, відкриває клапан і стискує повітря по каналу 5 в ручці 8 надходить до двигуна.

До ручних пневматичних машин ударної дії належать молотки різноманітного призначення – відбійні, рубильні і клепальні. Їх застосовують для спушування твердих і мерзлих грунтів при виконанні земляних робіт невеликого об’єму, пробивання отворів і прорізів у стінах, фундаментах і перекриттях, розбирання бетонної кладки та шляхового покриття.

Ці машини мають двигуни з вільним рухом поршня. За принципом застосовуваної системи повітророзподілу їх поділяють на машини з клапанною і золотниковою системами повітророзподілу. Ці системи отримали найбільше поширення.

При клапанній системі повітророзподільний прилад 4 (рис. 9.7, б) забезпечує зворотно-поступальний рух у циліндрі ствола 2 поршня-бойка 3 за рахунок почергового впускання стиснутого повітря в камери прямого (робочого) А та зворотного Б (холостого) ходу поршня та випуск відпрацьованого повітря в атмосферу по каналу В. (стиснуте повітря до повітророзподільного пристрою 4 надходить через пусковий пристрій, аналогічний раніше розглянутому. При робочому русі поршень-бойок 3 переміщується вниз до удару з хвостовиком робочого інструменту 1. Клапанна система повітророзподілу проста за конструкцією і нечутлива до забруднення, однак потребує підвищених затрат повітря внаслідок використання його частин на утворення компресійних подушок наприкінці кожного такту.

Рис. 9.7. Схеми пневматичних ручних машин:

а- свердлильної: 1- шпиндель; 2- корпус; 3- редуктор; 4- пневмодвигун; 5- канал підводу стиснутого повітря; 6- клапан; 7- пружина; 8- рукоять; 9- штовхач; 10- вимикач; б- відбійного молотка: 1- інструмент; 2- ствол; 3- поршень-бойок; 4- повітророзподільний пристрій

Золотникова ж система повітророзподілу найбільш економічна, але складна у виготовленні та експлуатації.