3.3. Ручные машины.

 

Ручное исполнение СМ является особым – их можно рассматривать как рабочий орган активного действия, размещенный на манипуляторе, роль которого выполняется оператор. В связи с этим они имеют малые габариты и ограниченную массу, повышенную степень безопасности.

 

Ручные машины (РМ) представляют собой отдельный подкласс в классификационной структуре строительных машин. В отличие от других обобщенных подклассов строительной техники, выделяемых по признакам: “вид выполняемых работ” и “вид обрабатываемого материала” (подъемно-транспортные машины, машины для бетонных, земляных работ и другие), РМ характеризуют их особым конструктивным исполнением, где сами РМ являются, в прямом смысле, продолжением руки оператора.

 

В соответствии с введенным ранее понятием рабочего органа и оборудования – РМ является рабочим органом активного действия, размещенным на манипуляторе, роль которого выполняет сам оператор.

 

РМ (механизированный инструмент) – подкласс технологических машин со встроенными двигателями, при работе которых их вес полностью или частично воспринимается руками оператора, производящего подачу и управление машиной.

 

Для этого подкласса машин характерны определенные признаки: наличие встроенного двигателя, восприятие хотя бы части их веса оператором при работе, осуществление подачи и управления за счет мускульной силы оператора.

Конструктивно большинство видов РМ выполняется в виде двух основных сборочных единиц: приводного модуля и рабочей головки с соответствующими корпусными деталями соединенными, между собой (рис. 3.26÷3.30). Они могут иметь объемную или плоскую формы, оснащенные ребрами жесткости. В РМ профессионального исполнения их выполняют из высокопрочных металлов. Внешнюю отделку РМ осуществляют деталями из цветных пластмасс, обеспечивающих дизайн, а в электрических машинах и второй контур защиты оператора от поражения электротоком. На внешних корпусных деталях предусматривают одну или две рукояти для удерживания и управления РМ. С целью защиты оператора от вибрации в местах сопряжений рукоятей с корпусом устанавливают упругодеформирующие прокладки. Для обеспечения комфортности захватов машин рукояти отделывают прорезиненными материалами.

 

 

Рис. 3.26. Ручной сетевой электрический перфоратор METABO:

а) в разрезе; б) принцип работы ударного механизма

 

 

Рис. 3.27. Ручной сетевой электрический перфоратор BOSCH

 

 

Рис. 3.28. Ручной аккумуляторный электрический  шуруповерт METABO

 

 

Рис. 3.29. Ручные машины для работ по бетону

 

 

Рис. 3.30. Ручные гидравлические машины и оборудование CEDIMA

 

Масса и габариты РМ ограничены и определяются принятыми методами производства работ, зависящими от расположения мест реализации рабочих операций (рабочих зон). Так при монтажных работах, характеризуемых их пространственным размещением рабочих зон, используют метод манипулирования. РМ при этом находятся в руках оператора, образуя вместе с ним опорный контур. Масса таких РМ ограничена 10÷12 кг.

При размещении рабочих зон в плоскости: в грунте, бетонной смеси, исключающих значительное манипулирование РМ их масса может достигать значений 40 кг и выше.

При таких массовых показателях РМ выполняют в опорном исполнении: их устанавливают непосредственных на рабочий орган или специальные опорные площадки.

 

Все большее распространение получают РМ со встроенным источником питания: электрическими аккумуляторами (никель-кадмиевыми металлогидридными и особенно литий - ионными, не обладающих эффектом памяти), газобаллонными пневматическими, пороховыми.

 

Классификацию РМ проводят по следующим основным признакам:

1. Назначению и области применения.

2. Общему конструктивному исполнению

Назначение РМ соответствует видам выполняемых с их помощью основных операций(сверление, шлифование, фрезерования, пиления, резания, вырубки, затяжки резьбовых соединений, забивки дюбелей, гвоздей, установки заклепок, отбойник, бурения, уплотнения и др.), осуществляемых  посредством реализации следующих процессов: резания, удара, обработки давлением, проникания, гибки и других, а так же их комбинации. По названию выполняемой операции различают РМ: сверлильные, шлифовальные, фрезерные, резьбозавертывающие, резьбонарезные, пилы, ножницы, молотки, перфораторы, вибраторы, трамбовки, виброплиты и др., которые распределены по группам. При выполнении одной основной операции РМ называют специализированной. В случае если одна машина может выполнять несколько технологических операций, в результате реализации одного из возможных режимов или использования сменных насадок или инструмента, ее, в отличие от специализированной, называют универсальной.

 

Область применения РМ определяют виды и выполняемых работ (подготовительных, монтажных и демонтажных, земляных и бетонных, отделочных) и обрабатываемых ими материалов (металл, дерево, грунт, камень, бетон и общего применения). Особую подгруппу составляют РМ общего применения. Эта подгруппа включает те из них, которые будучи оснащенными необходимым инструментом могут выполнять соответствующие операции по различным материалам. Это в основном универсальные сверлильные машины и легкие перфораторы (масса до 4 кг), шлифовальные машины, в первую очередь угловые, используемые для резки различных материалов, лобзиковые пилы, фрезерные машины. РМ машины этой подгруппы характеризуются незначительной массой (до 4 кг), маневренны и удобны в работе. С целью экономии времени на выполнение операций по замене инструмента РМ оснащены быстродействующими узлами его крепления.

 

Конструктивное исполнение РМ определяется целым рядом факторов, но прежде всего видом используемого привода. В качестве двигателей наиболее широкое применение нашли двигатели роторного исполнения: электрические коллекторные и реже асинхронные и пневматические роторные, а также поршневые со свободным ходом поршня: пневматические и гидравлические.

В РМ с роторными двигателями используются узлы механической, пневмо- и гидромеханической трансмиссии в виде ременных, зубчатых передач, зубчатых червячных редукторов, кривошипно-шатунных, эксцентриковых и кулачковых механизмов, инерционных вибровозбудителях с круговой и направленной силой, ударных механизмов, осевого и кругового типа, предохранительных муфт и других механизмов.

В РМ с двигателями поршневого исполнения узлы механической трансмиссии немногочисленны или вовсе отсутствуют. В последнем случае усилие, создаваемое двигателем через его выходной элемент в виде поршня-ударника, непосредственно передаются инструменту или забиваемой крепежной детали: гвоздю, дубелю, скобе (т.е. поршень здесь является рабочим органом машины).

Исполнение двигателя и механизмов привода определяют роль его важных характеристик:

                   тепловой режим работы для электропривода РМ.

                   Продолжительный (номинальный S_1, при котором приложение постоянной нагрузки в течение длительного времени приводит к постепенному повышению температуры, достигающей предельно установленного значения.)

                   повторно-кратковременный (S₃) с продолжительностью включения ПВ 40% и 60% и длительностью одного цикла от 2 до 10 мин. При этом нагрузка, имеющая циклический характер в виде импульсов и пауз, приводит к нарастанию температуры после каждого импульса нагружения (несмотря на некоторое ее снижение во время пауз), но не достигает предельно-установленного значения за время испытаний.

                   число силовых цепей привода: одно или 2 с возможностью отключения одной из них;

                   траекторию движения инструмента: осевую, обычно возвратно-поступательную, круговую или другую замкнутую, поворотную, комбинированную, включающую часть вышеуказанных;

                   характер нагрузок, формируемый на инструменте, определяющий режим его нагружения: непрерывный, вибрационный, виброударный, комбинированный.

Важным направлением развития привода является автоматизация системы его управления. Так, например электропривод оснащен рядом электронных систем управления, обеспечивающих соответствие его внешней механической характеристике режимам нагружения инструмента при выполнении разнообразных технологических операций. Основные задачи, решаемые электронными системами электропривода:

-Управления и регулирования:

                   Плавный запуск двигателя,

                   Реверсирование,

                   Поддержание выбранного скоростного режима в процессе выполнения отдельных рабочих операций,

                   Ограничения величины пускового тока при включении РМ,

-Информационные и диагностические:

                   Представление оператору информации о техническом состоянии щеток коллекторного узла, и необходимости их замены параметрах реализуемых операций, режимах работы,

-безопасности оператора:

Ограниченное число механизмов, используемых в приводе РМ, позволяет выделить его основные структуры:

                   роторного типа (электро, пневмо, гидро):

                   вращательный редукторного исполнения, реализующий как круговую (относительно продольной оси инструмента) так и траекторию движения инструмента по замкнутому контуру (для РМ с цепным и канатным рабочим органом)

                   вращательный безредукторного исполнения, реализующий повышенную по скорости круговую (осевую) траекторию инструмента;

                   вращательный редукторного исполнения с преобразовательными механизмами эксцентрикового: криволинейно-шатун­ного или кулачкового типов, реализующих круговые, планетарные, возвратно-поступательные траектории движения рабочего органа в их поперечной или продольной плоскостях;

                   вращательной(редукторного или безредукторного исполнения) с виброударными механизмами, включающих ударные пары осевого и поворотного типов;

                   вращательный комбинированный с несколькими (обычно двумя) силовыми цепями, реализующими разное составляющие суммарной траектории движения инструмента одного или разных режимов;

                   поршневого исполнения (пневмо, гидро, пороховые) характеризуемые отсутствием механических передач.