2 Вивчення конструкцій ручних дрилів і дослідження величини питомої енергії при свердлінні різних будівельних матеріалів

2.1 Мета роботи:

– ознайомитися з конструкціями ручних дрилів і технікою безпеки при роботі з ними;

– провести порівняльний аналіз величини питомої енергії при руйнуванні різних будівельних матеріалів.

2.2 Загальні відомості про ручні дрилі

Ручні дрилі призначені для свердлення отворів діаметром до 32 мм у різних конструкціях, виконаних з металу, пластмаси, дерева, бетону, цегли та інших будівельних матеріалів.

По конструктивному виконанню розрізняють прямі та кутові свердлильні ручні машини. Найбільш часто в якості привода використовують однофазні колекторні або трифазні асинхронні електродвигуни (рис. 2.1) і пневмодвигуни, що працюють від джерела стисненого повітря (рис. 2.2).

1 – свердлильний патрон; 2 – редуктор; 3 – кнопка-фіксатор; 4 – рукоятка; 5 – курок з вимикачем; 6 – електродвигун; 7 – гвинт; 8 – упор; 9 – перемикач швидкості; 10 – кабель із вилкою; 11 – ручка

Рисунок 2.1 – Пряма ручна електрична дриль

1 – свердло; 2 – пневмодвигун; 3 – планетарний редуктор; 4 – рукоятка подачі; 5 – рукоятка; 6 – курок

Рисунок 2.2 – Кутова ручна пневматична дриль

За способом регулювання швидкості дрилі розділяють на одношвидкісні та багатошвидкісні. За принципом дії розрізняють дрилі: обертальної та ударно-обертальної дії. За напрямком руху дрилі можуть бути реверсивними й нереверсивними.

У цілому, всі електродрилі мають однакову принципову схему й відрізняються лише діаметром максимального свердла, конструктивним оформленням (пістолетного типу, замкнутою задньою рукояткою та із двома рукоятками і грудним упором), габаритними розмірами, масою, потужністю й частотою обертання вала двигуна, частотою обертання свердла. Зміна частоти обертання свердла здійснюється за рахунок циліндричного або планетарного редуктора (коробки швидкості з перемикачем) або зміною параметрів самого електродвигуна (кількість пар полюсів, зміна схеми підключення до електромережі, введенням додаткового опору в ланцюг якоря та ін.).

З метою захисту оператора від ураження електричним струмом дриль комплектують подвійною ізоляцією або знижують напругу живильної мережі до 42 В.

2.3 Оцінка порівняльних показників

При роботі з ручною дриллю оператор прикладає осьове зусилля подачі, а обертальний момент на шпинделі (свердлі) здійснюється электро- або пневмодвигуном.

Енергія, що витрачається оператором на виконання операції, може бути визначена

,

де F_i – поточне значення осьового зусилля за період часу t_i, Н;

п – кількість операцій;

F_cp – середнє значення осьового зусилля за певний період часу t;

F_p – значення зусилля на тензорукоятці, Н;

l_p – довжина тензорукоятки, мм;

d_ш – середній діаметр шестерні зубчасто-рейкового механізму подачі свердлильного верстата, мм.

Питома енергія, віднесена до одиниці об'єму матеріалу, що руйнується

,

де d – діаметр свердла, мм;

h – висота переміщення різального інструменту (свердла) у матеріалі, мм.

2.4 Вимірювальний інструмент та устаткування

1. Свердлильний верстат.

2. Випробувальні зразки (цегла силікатна і вогнетривка, бетон).

3. Набір свердел (спіральні та твердосплавні).

4. Тензометрична рукоятка.

5. Секундомір.

6. Штангенциркуль.

2.5 Порядок виконання роботи

Робота виконується бригадою в складі 5-6 чоловік.

1. Ознайомитися з конструкціями електричних і пневматичних дрилів за натурними зразками і довідковою літературою.

2. Розібрати один із запропонованих зразків дрилів з метою:

– визначення основних параметрів двигуна (частоти обертання, можливості реверсування й регулювання частоти обертання);

– складання кінематичної схеми передаточного механізму;

– визначення сумарного передаточного числа редуктора;

– обчислення модуля й числа зубців шестерень і коліс;

– установлення ступеня придатності окремих деталей двигуна, передавального механізму й патрона для свердла.

Отримані дані занести у звіт. Зібрати дриль.

3. Розробити кінематичні схеми привода для дрилів, наведених на рис. 2.1 і 2.2.

4. Налаштувати лабораторну установку (див. рис 1.8) для свердлення отворів у випробуваних зразках (цеглі, бетоні), включаючи тарировку тензометричної рукоятки.

5. Просвердлити контрольні отвори у випробуваних зразках на глибину 30…40 мм, фіксуючи при цьому середнє зусилля на рукоятці (F_cp) і загальний час свердління (t).

6. Замірити діаметр і глибину отвору. Отримані дані занести в таблицю 2.1.

7. Обчислити значення F_cp і Э_уд та занести їх у таблицю 2.1.

8. За отриманим значенням Э_уд побудувати порівняльні діаграми для різних матеріалів і зробити висновки за результатами виконаної роботи.

Таблиця 2.1 – Порівняльні показники енергоємності при свердлінні різних будівельних матеріалів

Матеріал	Тип свердла	Діаметр свердла, Мм	Глибина свердління, мм	Середнє зусилля на рукоятці, Н	Час свердлення, с	Середнє зусилля Fcp, Н	Питома енергія Эпит,
Цегла силік.	З твердоспл. напайкою
Цегла вогнетр.
Бетон
Крейда

2.6 Контрольні запитання

1. Зякою метою застосовуються ручні дрилі?

2. Які максимальні отвори можна свердлити із застосуванням ручної дрилі?

3. Які види приводу застосовуються в ручних дрилях?

4. Наведіть кінематичну схему двошвидкісної дрилі.

5. Наведіть кінематичну схему кутової дрилі із планетарним редуктором.

6. За якими параметрами класифікують ручні дрилі?

7. Які заходи безпеки необхідно передбачати при виготовленні електродрилей?

8. Як регулюється частота обертання двигуна в електродрилях?

9. Як визначається частота обертання шпинделя дрилі (свердла)?

10. За якими параметрами можливо порівнювати ефективність руйнування різних будівельних матеріалів?

11. Принцип дії тензометричної рукоятки для визначення осьового зусилля, яке необхідно прикласти оператору.

12. Як визначити значення модуля прямозубої зубчастої передачі?

13. У яких випадках застосовують дрилі ударно-обертальної дії?

14. У яких випадках застосовують багатошвидкісні ручні дрилі?

15. Чим відрізняється кінематика редуктора прямої і кутової електродрилі?

Лабораторна робота №3