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.