Промышленное и гражданское строительство

Строительные машины

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

 Ручные машины получили широкое применение в строительстве и в других отраслях народного хозяйства. В строительстве наиболее широкое применение ручные машины получили при выполнении монтажных и отделочных работ. Ручными машинами называют машины, у которых главное движение (движение рабочего органа) производится двигателем, а вспомогательное (подача) и управление выполняются непосредственным воздействием оператора вручную. Эти машины, как правило, имеют встроенный в корпус двигатель, их масса частично или полностью воспринимается оператором. Для ручных машин характерен непосредственный контакт оператора с машиной, при котором каждое его движение сказывается на управлении машиной и влияет на ход выполнения операции.

Поскольку конструктивное разнообразие ручных машин чрезвычайно велико, их классификация по назначению весьма затруднительна. Основными признаками классификации являются: принцип действия, характер движения рабочего органа и режим работы, дополнительными — область применения и назначение, вид привода и метод защиты оператора от поражения электрическим током (для ручных машин с электроприводом).

П о п р и н ц и п у д е и с. т в и я ручные машины делятся на непрерывно-силовые и импульсно-силовые. К первым относятся машины с непрерывно вращающимся ра-

 бочим органом (сверлильные, шлифовальные машины, дисковые пилы и т. п.). Такие машины характеризуются тем. что развиваемый ими момент равен произведению вращающего момента двигателя на передаточное число редуктора или ременной передачи. При работе ими возникает реактивный момент, который должен восприниматься руками оператора. Это является их существенным недостатком и накладывает определенные ограничения по мощности на ряд машин. Ко вторым относятся машины, у которых передача энергии привода на обрабатываемый объект осуществляется з прерывисто-импульсном режиме — ударном (молотки, перфораторы, вырубные ножницы) и безударном -- ножевые ножницы. Машины ударного действия могут работать в чисто ударном (молотки, бето-ноломы, трамбовки), ударно-поворотном (перфораторы) или ударно-вращательном (гайковерты)  режимах.

По ре ж и м у р а б о т ы ручные машины делятся на машины легкого, среднего, тяжелого и сверхтяжелого режимов. В легком режиме работают сверлильные машины, в сверхтяжелом — все типы ручных машин ударного действия (молотки, ломы, перфораторы). Ручные машины могут быть реверсивными и нереверсивными, одно- л многоскороетными со ступенчатым регулированием скорости движения рабочего органа. В группу многорежимных машин входят многоскорпстные ударно-вращательные сверлильные машины, имеющие ступенчатое и бесступенчатое регулирование частоты вращения, а также перфораторы, работающие в ударном, ударно-поворотном и вращательном режимах.

По назначен и ю и о б л астм п р и мене н я я ручные машины подразделяются на машины общего применения, предназначенные для обработки различных материалов, машины для обработки металлов, дерева, пластмасс, камня и бетона, машины для работ по грунту и машины для сборочных работ. Особую группу составляют универсальные машины с комплектом насадок. Такие машины при выполнении определенных работ заменяют несколько ручных машин.

II о виду привода ручные машины подразделяются на машины с электрическим, пневматическим, гидравлическим приводом и с приводом or двигателя внутреннего сгорания. Отдельную группу составляют пиротехнические устройства, не имеющие двигателя и работающие на энергии сгорания пороховых газов.

П о     с п ос о б у      п р е о б р а зо в а-н и я подводимой энергий ручные электрические машины ударного действия делят на механические и фугальные. В механических машинах между двигателем и рабочим органом имеется промежуточный преобразовательный механизм. В фугальных машинах этого механизма нет.

На каждой ручной машине имеется табличка, на которой укапывают: наименование завода-изготовителя или его товарный знак; индекс машины; основные параметры; месяц и год выпуска; номер машины по системе нумерации завода-изготовителя; государственный Знак качества. Основными параметрами для ручных машин с электрическим двигателем являются: напряжение, В; условное обозначение рода тока; частота, Гц; потребляемая мощность, Вт; ток. А; режим работы. Кроме того, ма-

 шины класса II должны иметь знак, указывающий на наличие двойной изоляции (см. 8.1, г). Для машин с пневматическим двигателем указывается величина рабочего давления сжатого воздуха  (Па).

Индекс ручной машины состоит из буквенной и цифровой частей. По индексу определяют вид привода, группу машины по назначению и ее конструктивные особенности. Все машины разбиты на десять групп по назначению, каждая из которых делится на девять подгрупп в зависимости от конструктивных особенностей каждого тина машин. Буквенная часть индекса характеризует вид привода: ИЭ — электрический, ИП — пневматический; ИГ — гидравлический; ИД — двигатель внутреннего сгорания. Дли насадок вспомогательного оборудования, инструментальных головок, независимо от вида привода введено обозначение ПК. Первая цифра индекса обозначает номер группы, характеризующей тип машины. Всс-го 10 групп: ! — сверлнльаые; 2 — шлифовальные; 3 — резьбоза-вертывающие; 4 — ударные; 5 — фрезерные; 6 — специальные и универсальные; 7 — многошпинделъные; 8 — насадки и головки инструментальные; 9 — вспомогательное оборудование; 10 — резервная. Вторая цифра индекса обозначает номер подгруппы, характеризующей исполнение-машины: 0—прямая; 1 — угловая; 2—-многоскоростная; 3 — реверсивная. Последние две цифры характеризуют регистрационный номер модели. Каждой вновь выпускаемой модели присваивается более высокий номер.

8.2. Основные требования к ручным машинам

Ручные машины должны обеспечивать высокопроизводительное и качественное выполнение операций. При работе оператор держит машину в руках и непосредственно контактирует с нею. В связи с этим наряду с общими требованиями, предъявляемыми к строительным машинам (надежность, долговечность, ремонтопригодность, приспособленность к техническому обслуживанию и т. д.), к ручным машинам в большей степени предъявляются требования безопасности их эксплуатации. Взаимодействие рабочих органов ручных машин с обрабатываемым материалом носит резко выраженный динамический характер. Приходящаяся на единицу массы мощность ручных машин значительно больше, чем стационарных машин аналогичного назначения.

Как правило, ручные машины на строительстве используются в условиях ограниченного пространства и времени. Отсюда требования компактности и комплектности, обеспечивающие удобство перемещения и быстроту запуска машины в работу. Конструкция ручной машины должна исключать возможность получения оператором механических травм, поражения током, шумо-и виброболезни. Внешний вид машины должен отвечать требованиям технической эстетики.

Главнейшим требованием к ручным машинам является требование минимально возможной массы и габаритов, так как именно эти показатели определяют удобство  работы  и   в  конечном  итоге   произ-

 водительность. Все ручные машины должны иметь высокий КПД, однако при некоторых условиях эксплуатации этот параметр не является определяющим. Например, КПД машин с пневматическим двигателем значительно ниже, чем с электрическим, но они легче и безопаснее. Коллекторный двигатель имеет меньший КПД, чем асинхронный, но из-за меньшей массы машины с коллекторными двигателями применяют чаще. Ручные машины должны быть электро-, шумо- и вибробезопасны в самых различных быстро изменяющихся производственных условиях при непосредственном контакте с ними. Форма и расположение рукояток, выключателей, а также уравновешенность и внешний вид должны обеспечивать максимальное удобство работы и отвечать современным требованиям технической эстетики. Наконец, конструктивные решения ручных машин должны обеспечивать технологичность и высокий уровень поузловой унификации, что снижает себестоимость и трудоемкость изготовления и значительно улучшает их технико-эксплуатационные качества.

8.3. Ручные машины

для образования отверстий

Ручные сверлильные машины. По объему выпуска они занимают первое место в .мире среди всех выпускаемых ручных машин. Ими выполняются глухие и сквозные отверстия в самых разнообразных материалах (металле, дереве, пластмассе, бетоне, камне, кирпиче и т. д.), они являются базовыми для универсальных ручных машин, ими можно зенковать и развертывать отверстия и применять для сборочных работ. В соответствии с обшей классификацией сверлильные ручные машины относятся к непрерывно-силовым машинам с вращательным движением рабочего органа, работают в легком режиме, могут быть реверсивными и нереверсивными, одно- и много-скоростными со ступенчатым, бесступенчатым и смешанным" регулированием частоты вращения рабочего органа. Двигатели ручных сверлильных машин — электрические, пневматические и гидравлические. По классам защиты от поражения током электрические машины выпускаются всех трех классов. По взаимному расположению двигателя и рабочего органа машины де-

лятся на прямые и угловые. Угловые машины применяются для работы в труднодоступных местах. Промышленность выпускает сверлильные машины для наибольшая диаметров сверл 6Т 8, 10, 13, 23 и 32 мм. Машины для диам етров до 10 мм выпускаются с рукояткой пистолетного типа, которые могут располагаться как в задней, так и в передней части корпуса. Все остальные выпускаются со сменными боковыми рукоятками, причем если машины для диаметров до 14 мм изготовляют с задней замкнутой рукояткой, то свыше 14 мм—с грудным упором или механизмом подач». Сверла диаметром до 14 мм обычно закрепляют в патрон, а более 14 мм — непосредственно в шпинделе машины с внутренним конусом Морзе.

Сверление — один из наиболее распространенных способов получения глухих и сквозных цилиндрических отверстий в различных материалах. Процесс сверления происходит при совершении двух совместных движений рабочего органа — сверла — вращательным, создаваемым двигателем машины, и поступательным, осуществляемым оператором вручную. Скорости этих движений зависят в основном от свойств обрабатываемого материала, геометрических  параметров  и  материала

 сверла. При сверлении оператор прикладывает осевое усилие на сверле и воспринимает реактивный момент, образующийся на корпусе машины от крутящего момента на сверле. Усилие подачи на сверло, развиваемое оператором, обычно составляет 200...300 Н, что достаточно лишь для сверления отверстий до 14 мм. Отверстия больших диаметров обычно сверлят с применением механических нажимных устройств (рычажных или винтовых).

Основными сборочным» единицами ручной сверлильной машины являются: двигатель, редуктор, пусковое устройство, заключенные в корпус. На  8.2,а показан общий вид. а на  8.2,6 кинематическая схема прямой пневматической ручной сверлильной машины. Сжатый воздух подается компрессором и через пусковое устройство 6 поступает в пневматический двигатель 4, выходной конец вала которого является солнечной шестерней планетарного редуктора 3, смонтированного в корпусе 2. Водило редуктора является шпинделем машины 1, который выполнен с наружным конусом для закрепления трех-кулачкового сверлильного патрона. Машина имеет рукоятку пистолетного типа .5, в передней части которой смонтирован глушитель шума 7.

На  8.3, в показам общий вид, а на  8.3, 6 кинематическая схема прямой электрической ручной сверлильной машины. Пуск машины производится выключателем 9, к которому подводится ток посредством кабели 10. Электрический двигатель, состоянии'! КЗ статора 4 и ротора 6, встроен в корпус 5 и заключен между передней 13 и задней 12 крышками. Момент с вала ротора 7 передается шпинделю / через двухступенчатый редуктор 3 с цилиндрическими косозубыми колесами, расположенными в корпусе 2- Ведущая шестерня редуктора нарезана на валу ритора, а ведомая закреплена на шпинделе, который установлен на двух шарикоподшипниках и имеет внутренний конус Морзе № 1 для закрепления сверл. Машина имеет замкнутую рукоятку 8, в которой смонтировано устройство для устранения радиопомех. Для охлаждения двигателя служит вентилятор //, сидящий на валу ротора. Основными рабочими органами сверлильных машин являются сверла.

При работе по металлу применяют спиральные сверла, которые ставкой ветру ментальная промышленность изготовляет1 диаметром до б мм с цилиндрическим квосто-внком ( 8.4, а), а большего диаметра — с цилиндрическим и коническим ( 8.4, б).

 Рабочая часть сверла включает режущую и направляющую части со спиральными канавками. Режущая часть состоит из двух главных режущих кромок, расположенных на конической поверхности и выполняющих основную работу резания, и поперечной кромки. Шейка сверла — промежуточная часть, соединяет рабочую часть с хвостовиком. Последний служит для закрепления сверла и шпинделе или патроне н для передачи крутящего момента от шпинделя к рабочей части. Лапка (у сверл с коническим хноетовиком) предназначена для выбивания сверла ИЗ конического отверстия шпинделя. Главные режущие Кромки образуются при пересечении передних и задних поверхностей сверла. Винто-вые ленточки — две узкие винтовые фаски обеспечивают направление, калибровку л центрирование сверла в отверстии.

Б процессе сверления элементы енерла изнашиваются. При изнашивании режущей поверхности увеличивается усилие подачи,  винтовых ленточек — возрастает

момент, а при изнашивании уголков сверл;) происходит увеличение и момента и усилия ПОДУЧИ. Наиболее опасно изнашивание по уголкам.

При работе но дереву применяют сверла, изготовленные из стали 45 с термообрапо-танными наконечниками ( 8.5). В зависимости от структуры и твердости породы применяют сверяв разных диаметров. Для сверления вдоль волокон — ложечное /, с конической заточкии 2, поперек волокон — центровое 3, спиральное с под-резателями 4, глубоких отверстий — винтовое 5, шнековое 6, фанеры — штопорное 7 с круговыми подрезателями. Для облегчения извлечения сверла при сверлении глубоких отверстий машина должна быть реверсивной.

При сверлении пластмасс необходимо учитывать их особые свойства: относительную мягкость, что требует применения сверл с более острыми кромками, чем при резании металла; низкую теплопроводность, вызывающую необходимость уменьшения выделяющейся теплоты при резании (снижения режимов резания); абразивное воздействие на сверло отдельных видов пластмасс с высокими абразивными свойствами.

Применяя кроме сверл различные режущие органы, ручные сверлильные машины можно использовать и для сверления других материалов. Сверление отверстии в кирпиче, керамзитобетоне, шлакобетоне и гипсолите можно выполнять двухлез-вийнымн резцами ( 8.6, а), у которых режущим органом являются пластинки из твердого сплава ВКб. Они обладают большой износоустойчивостью при истирании, но их нельзя подвергать ударным нагрузкам. Витая штанга такого резца позволяет 

интенсивно удалять из отверстии буровые отходы, что увеличивает скорость сверления и удлиняет срок службы рабочего органа. Для сверления глухих отверстий под розетки и выключатели применяют шлямбурные резцы ( 8.6, 0) в комплекте со съемным забурником. Средняя скорость сверления отверстий в кирпиче шлям-бурными резцами диаметром 70...100 мм составляет до 200 мм/мин.

Наиболее эффективно сверли гь монолитный бетон и железобетонные конструкции с применением алмазных кольцевых сверл ( 8.6, в), состоящих из коронки и уд линителя. Коронка, с одной стороны, оснащена техническими алмазами, а с другой -- резьбовой выточкой дли соединения с удлинителем, представлявшим собой трубу. Для посадки на шпиндель ручной машины кольцевое сверло оснащается соответствующим креплением. Поскольку процесс сверления происходит с интенсивным выделением теплоты, в зону работы необходимо подавать воду, которая одновременно с охлаждением вымывает разрушенный материал из кольцевого отверстия. Остающаяся неразрушенной колонка материала (керн) поступает во внутреннюю полость сверла и удаляется из него после окончания процесса сверления. Высокая эффективность алмазного сверления достигается за счет использования износостойких режущих элементов — алмазов, их способности к самозатачиванию и сохранению исходных размеров длительное время. Эффективность процесса резко повышается при сочетании резания материала с его складыванием. Это возможно при использовании сверлильных машин ударно-вращательного действия.

В этих машинах,  в отличие от ударно-

поворотных машин-перфораторов, на возвратно-поступательное перемещение рабочего'органа затрачивается менее 50% подводимой к машине энергии. Последние модели ручных электрических сверлильных машин ударно-вращательного действия могут работать с изменяющимся движением рабочего органа — просто вращением и вращением с ударом вдоль оси сверла ( 8.71.

Одновременно с этим такие машины оборудуются электронными устройствами для многоступенчатого регулирования частоты вращения шпинделя машины. Две ступени регулирования достигаются механически — посредством двухступенчатого редуктора, а еше две — отключением части витков полюсных катушек. При уменьшении числа витков в обмотке возбуждения снижается магнитный поток двигателя, что приводит к увеличению частоты вращения якоря, а следовательно, и шпинделя машины. Освоен также выпуск ручных машин с бесступенчатым .(плавным) регулированием частоты вращения. Их работа основана на принципе регулирования угла сдвига фаз переменного тока посредством управляющего енммистора. Такие устройства позволяют получуть плавное регулирование в диапазоне 0...2000 мин"1, а в сочетании с механическим ступенчатым переключением посредством редуктора этот диапазон может быть от 0...10 000 мин"'.

При работе по бетону повышенной и высокой   прочности   сверла   оснащаются

 изготовленными из металлокерамических сплавов ВКП и ВК15 пластинами, обладающими высокой вязкостью и прочностью. На базе ручных сверлильных машин с регулируемой частотой вращения шпинделя выпускаются универсальные ручные машины с комплектом насадок для выполнения различных видов работы (сверление и резка различных материалов, снятие фасок, развертывание отверстий, нарезание рельбы и сборка резьбовых соединений и т. д.).

Ручные перфораторы. Они используются главным образом для образования отверстий различных диаметров и глубины в материалах различной крепости. Наряду с этим некоторые модели могут использоваться для работы в режиме молотка и сверлильной машины. Такая универсальность использования определяет весьма высокий спрос и эффективность применения перфораторов. В соответствии с принятой классификацией перфораторы являются им-пульсно-силовыми машинами со сложным движением рабочего органа—бура. Принцип работы перфоратора обусловлен наличием двух механизмов—ударного и механизма вращения, которые и обеспечивают сложное движение рабочего органа. В некоторых конструкциях перфораторов эти механизмы совмещены. Подводимая к рабочему органу энергия преобразуется в ударные импульсы. За весьма малый промежуток времени, соответствующий времени  удара,   рабочий   орган   получает

огромную силу, позволяющую ему преодолеть предел упругости или прочности обрабатываемого материала. Основными параметрами перфораторов являются энергия и частота ударов.

По назначению перфораторы подразделяют на машины для образования неглубоких отверстий {300...500 мм) в материалах с относительно высокой прочностью (40...50 МПа) и мощные машины для образования глубоких отверстий (2000... 4000 мм и более) в материалах практически любой прочности (200 МПа и более).

По типу привода перфораторы подразделяются на машины с электрическим (электромагнитным и электромеханическим), пневматическим приводом и от двигателя внутреннего сгорания.

Электромеханические перфораторы.

Электроперфораторы с энергией удара до 10 Дж имеют массу не более 16 кг и используются при работе во всех направлениях, а большей массы— при работе сверху вниз. Электроперфораторы с энергией удара до 10 Дж подключают к однофазной сети переменного тока нормальной частоты напряжением 220 В, но они могут работать и от трехфазной сети. В первом случае в качестве привода перфораторов используются коллекторные двигатели с двойной изоляцией, во втором — асинхронные с коротко-замкнутым ротором, при этом для обеспечения безопасности перфораторы снабжаются защитноотключающим устройством. С помощью электроперфораторов с энергией удара до 10 Дж получают отверстия диаметром 5...80 мм и глубиной 600...700 мм и более в бетоне, кирпичной кладке и других строительных материалах, а также производят и другие виды работ.

Электроперфораторы с энергией удара более 10 Дж имеют массу 30...35 кг. Без специальных устройств ими работают, как правило, сверху вниз, получаю-] в крепких породах отверстия диаметром 32...60 мм значительной глубины (до 6 м). Эти машины имеют асинхронный двигатель.

Ввиду удобства эксплуатации и универсальности электрические ручные перфораторы получили широкое распространение. Существует мнение, что пневматические перфораторы целесообразно использовать

только при наличии централизованной подачи сжатого воздуха или в специальных условиях, где использование электродвигателей исключено. Промышленностью выпускается весьма широкая номенклатура электроперфораторон с энергией удара 1...25 Дж с разным типом привода, различными конструктивными решениями ударного и поворотного механизмов, рабочего инструмента, системы удаления шлама из шпура и т. д.

Ударные механизмы перфораторов могут быть пружинными, воздушными (компрессионно-вакуумными) и комбинированными (пружинно-воздушными). Наиболее распространены компрессионно- вакуумные ударные механизмы, принцип работы которых применен в перфораторе с электрическим приводом ( 8.8). При вращении кривошипа в шатун 5, шарнирно соединенный с поршнем 3, перемещает его по стволу 4. В полости между поршнем 3 и бойком 2 образуется вакуум и боек 2 перемещается вслед за поршнем ( 8.8, а). При дальнейшем вращении кривошипа поршень, пройди верхнюю «мертвую» точку, начинает перемещаться в противоположную сторону. Между поршнем и бойком образуется «воздушная подушка», в последний останавливается ( 8.8, б). При дальнейшем движении поршня «воздушная подушка* сжимается, боек получает ускорение и наносит удар по буру I ( 8.8, в). Затем происходит повторение описанного процесс.].

Механизмы вращения бура в перфораторах бывают кинематические и динамические. Конструкции кинематических поворотных механизмов обеспечивают как непрерывное, так и периодическое вращение бура, при котором за каждый удар бойка бур постоянно поворачивается на некоторую часть окружности. При непрерывном вращении бура разрушение породы происходит как в результате ударов, так и резания, при периодическом — в основном за счет ударов, так кик в результате поворота бура происходит только размельчение породы.

Кинематические поворотные механизмы работают в спокойных условиях и не воспринимают ударных нагрузок. Однако вследствие жесткой связи с приводом при заклинивании бура в породе на корпусе перфоратора создается крутящий момент, который воспринимается руками оператора и может принести к травме. Поэтому в этих механизмах устанавливаются шариковые и. in дисковые муфты, ограничивающие крутящий момент, передаваемый буру в безопасных для оператора пределах. Передача момента от двигателя к буру в кинематических поворотных механизмах производится через различные кинематические связи. В перфораторах с непрерывным вращением бура этими связями являются цилиндрические и конические шестерни. В перфораторах с периодическим вращением бура кинематическими связями являются тяги, валики, детали ударных механизмов (цилиндры, бойки) и т. д.

В динамических поворотных механизмах для вращения бура используется часть кинетической энергии движущегося бойка, который кроме прямого удара по буру наносит косой удар по детали, поворачивающей бур на некоторую часть окружности. В этой механизме нет жесткой связи с приводом, поэтому на корпусе не возникает крутящий момент. При заклинивании бура в породе большая часть кинетической энергии бойка идет на поворот бура и меньшая -— на внедрение его в породу, что уменьшает возможность дальнейшего заклинивания бура. На  8.9 приведена конструкция динамического поворотного механизма, у которого поворот бура осуществляется при холостом ходе бойка. В бойке 5, имеющем возможность перемещаться в цилиндре /, запрессована гайка, сопряженная с винтовым стержнем 4h на конце которого имеется храповое колесо 2. Хвостовик бойка с помощью шлицев соединен с поворотной буксой 6, в которой крепится рабочий орган 7. Поворот рабочего органа (вместе с буксой и бойком) происходит при холостом ходе бойка, когда собачка 3 застопорят храповое колесо. При рабочем ходе бойка рабочий орган вращаться не будет, а будет вращаться храповое колесо.

На  8.10 дана кинематическая схема электромеханического перфоратора с компрессионно-вакуумным ударным механизмом и непрерывным вращением бура. Крутящий момент от вала электродвигателя / передается на трансмиссию 2 и разделяется на два потока: один поток — через коническую передачу на кривошип 3, обеспечивающий работу компрессионно-Вакуумного ударного механизма с поршнем 4 и бойком 6", другой поток -— через вал трансмиссии ,5, муфту предельного момента 7 н цилиндрические шестерни 8 обеспечивает непрерывное вращение бура 9. Для восстановления начального обьема воздуха в камере сжатия, потери которого в ге-ченис рабочего цикла неизбежны, поршень / имеет кольцевую выточку, а в бойке 2— несколько отверстий для прохода воздуха ( 8.11). В момент удара воздух по ним проходит в камеру сжатия, восполняя прежний объем. Переход с ударного режима работы на безударный (холостой ход) происходит автоматически. В момент прекращения нажатия на корпус машины ра-

бочий инструмент 3 опускается на держатель 4. При эгом боек смещается вниз до упора в корпус машины, не касаясь торца рабочего инструмента. Так как воздушная подушка при этом сообщается через паз в поршне с атмосферой, то создание вакуума в полости над бойком не происходит и он остается неподвижным.

Электромагнитные перфораторы. Электромагнитные перфораторы являются универсальными машинами и могут работать в чисто ударном, ударно-поворотном и вращательном режимах. Они состоят из двух узлов — электромагнитного ударного узла со свободным выбегом бойка и механизма вращения рабочего инструмента, включающего электродвигатель и редуктор. Принцип работы ударного узла электромагнитного перфоратора основан па непосредственном преобразовании электрической энергии в кинетическую энергию прямолинейного движении бойка. Характерной особенностью таких машин является прерывное преобразование электрической энергии R кинетическую энергию бойка и наличие рабочего а холостого (обратного) хода за время одного рабочего цикла. Ударный узел состоит из катушек (соленоидов), стального бойка, переметаемого во втулке за счет электромагнитных сил при попеременном питании током катушек. При рабочем ходе боек наносит удар по .хвостовику рабочего органа, а при обратном (холостом) ударяется в подпружиненный буфер, защищающий корпус перфоратора от вибрации. Механизм вращения рабочего инструмента отличается от механизма вращения электромеханического перфоратора наличием самостоятельного электродвигателя с редуктором.

Пневматические перфораторы. В ударных механизмах пневматических перфораторов боек совершает возвратно-поступательное движение, нанося в конце рабочего ходя удар по хвостовику рабочего органа. Для вращения бура применяется динамический поворотный механизм с использованием части кинетической энергии движущегося бойка. В пневматических перфораторах имеются пусковое и воздухораспределительное устройства, обеспечивающие пуск, работу и автоматический переход на холостой ход.

Рабочие инструменты. Они предназначены для выполнения большого числа операций при промышленном н бытовом применении универсальных перфораторов и имеют такие исполнения и сопряжения с механизмом, при которых электроперфоратор автоматически настраивается на режим, соответствующий назначению инструмента. Поэтому универсальный электроперфоратор не осложняется различными переключающими устройствами, что существенно упрощает эксплуатацию, позволяет быстро овладевать машиной, обеспечивает высокопроизводительную работу оператора.

Использование соответствующих рабочих инструментов дает возможность выполнения различных операций по рубке и долблению дерева, клепке заклепок и рубке листового металла. При сверлении отверстий в кирпиче, камне и бетоне основным рабочим органом перфоратора является бур, представляющий собой стальной стержень, состоящий из коронки, штанги, буртика и хвостовика.

Буры бывают сплошные и составные. У сплошных буров конец штанги закален или армирован твердым сплавом, у составных — на конце бура закрепляется съемная коронка- Штанги и коронки изготовляются из различных сталей, соответствующих требуемым режимам работы. Штанга бура соединяется с коронкой с помощью резьбы или самотормозящего клина в виде конического отверстия с углом наклона 3°30' в коронке и гладкого конуса с таким же углом наклона на штанге. В штангах, используемых при бурении с промывкой или продувкой, имеется сквозной канал для подачи воды или воздуха.

8.4. Ручные машины для крепления изделий и сборки конструкций

Монтаж металлоконструкций, электромонтажные и сантехнические работы, крепление различного оборудования к фундаментам, сборка столярных изделий осуществляется различными резьбовыми соединениями. Эти работы весьма трудоемки, так как они рассредоточены и выполняются в стесненных и труднодоступных местах.   Основными   операциями   при   сборке

 являются завертывание гаек или болтов, затяжка и ее контроль. Иногда возникает необходимость в изготовлении отверстий и снятии фасок с последующим нарезанием резьбы и сборкой соединения.

Резьбонарезные машины. Они предназначены для нарезания резьбы в сквозных и глухих отверстиях при выполнении строительно-монтажных работ, выпускаются с электрическим и пневматическим ротационным двигателем и отличаются от сверлильных наличием устройства для реверсирования шпинделя. На шпинделе / машины ( 8Л2) закреплен патрон, имеющий хвостовик квадратного сечения и предназначенный для крепления метчика. На валу двигателя 10 находится солнечная шестерня 9 планетарного редуктора. Сателлиты 5 находятся в зацеплении с двумя венцовымн шестернями — неподвижной 8 и вращающейся 7, жестко связанной с кулачковой полумуфтой и венцовой шестерней 4 второго планетарного редуктора. Сателлиты этого редуктора закреплены на неподвижных осях, а солнечная шестерня 2 является кулачковой полумуфтой, сквозь которую проходит шпиндель машины с кулачковой лолумуфтой в на его конце.

Для нарезания резьбы необходимо метчик вставить в отверстие и приложить к машине осевое усилие. При включении двигателя начинают вращаться обе подвижные венцовые шестерни и кулачковая полумуфта //, расположенная между ними. Под действием приложенного к машине усилия эта полумуфта сцепляется с полумуфтой 6, расположенной на конце шпинделя и последний получает правое вращение, нарезая метчиком резьбу. При соприкосновении упора 3 с телом нарезаемой де-тели, полумуфты расцепляются. Затем происходит сцепление полумуфты 2, расположенной на солнечном колесе второго планетарного редуктора и полумуфты шпинделя 6. Шпиндель и метчик получают ускоренное левое вращение, и метчик вывертывается из нарезанного отверстия. Ускоренное вывертывание метчика из отверстия сокращает машинное время и обеспечивает полное использование мощности машины, так как процесс резания при этом не происходит. Применение упора дает возможность нарезать резьбы в глухих отверстиях. При работе резьбонарезной машиной при-

меняются машинные метчики, которые отличаются от ручных тем, что они обеспечивают получение готовой резьбы за один проход. При нарезании резьбы ручными метчиками используют последовательно несколько метчиков (направляющий, режущий и калибрующий) для получения резьбы необходимого профиля.

Ручные резьбозавертывающие машины — гайко-, шурупо- и шпильковерты. Их применяют при сборке резьбовых соединений. Они могут быть непрерывно-силовыми и импульсно-силовыми с вращательным движением рабочего органа и приводом от электрического, пневматического и гидравлического двигателей. В непрерывно-с иловых резъбозавертывающих ручных машинах вращение от двигателя непрерывно передается рабочему органу — отвертке или ключу через кулачковую муфту и редуктор. В нерабочем положении кулачки ведомой и ведущей полумуфт между собой не связаны. При осевом нажатин на машину кулачки полумуфт входят в зацепление и рабочий орган (головка ключа или отвертка) начинает вращаться вместе со шпинделем. Как только величина крутящего момента на шпинделе превысит некоторую величину, между полумуфтами возникает осевое усилие, которое преодолевает сопротивление пружины и автоматически выводит ведомую полумуфту из зацепления. Возникающий при этом реактивный момент на корпусе машины воспринимается руками оператора. Так как ведущая полумуфта продолжает вращаться, то при одновременном нанесении ударов по кулачкам ведомой полумуфты создается дополнительный момент на шпинделе и одновременно защищается двигатель от перегрузки. Эти ручные машины выпускаются с электрическими и пневматическими двигателями для резьб диаметром до 12 мм, они реверсивны и ими можно выполнять как сборку, так и разборку резьбовых соединений.

В импу л ь с н о - с иловых ручных машинах вращение от двигателя передается на рабочий орган (ключ) через редуктор и ударно-импульсный механизм, преобразующий непрерывное вращение в ударные импульсы. На практике еще встречаются случаи, когда при сборке резьбового соединения вручную для достижения значитель-

ного момента наносят удары по концу ключа. Таким же образом в ударно-нмпульс-ном ручном гайковерте реализуются значительные моменты затяжки при одинаковых с резьбозавертывающими машинами непрерывно-силового действия параметрах двигателя. При этом полностью исключается передача реактивного момента на корпус машины и, следовательно, на руки оператора. На  8.S3 показан гайковерт с электрическим двигателем, предназначенный для завинчивания и отвинчивания болтов и гаек, состоящий из рукоятки 5 с пусковым устройством, корпуса 4 с вмонтированным электродвигателем, планетарного редуктора Н, ударно-импульсного механизма 2 и шпинделя / с закрепленным на нем торцовым ключом 9. Ударный механизм заканчивается полумуфтой.

Электродвигатель передает вращение через планетарный редуктор ударному механизму, состоящему из кулачкового цилиндра и пружины. В начале работы гайковерта кулачки шпинделя под действием пружины 8 отключены от кулачков цилиндра и электродвигатель работает вхолостую. При нажатин гайковертом на затягиваемую гайку шпиндель, преодолевая сопротивление пружины, входит в зацепление с цилиндром ударно-импульсного механизма и гайка навертывается до упора.

При затяжке гайки или болта с возрастанием крутящего момента цилиндр под действием шариков 7, заложенных в винтовые канавки в водиле, начинает затормаживаться, одновременно перемещаясь вдоль водила (оси), и выходит из зацепления с кулачками шпинделя, сжимая пружину 6. В этот момент освободившийся цилиндр вместе с водилом поворачивается на   некоторый  угол,  торцы   кулачков   скользят по кулачкам шпинделя. Как только они перестают касаться друг друга торцами, сжатая пружина посылает вперед цилиндр, который, продолжая вращаться, наносит своими кулачками удар по кулачкам шпинделя и поворачивает его, а вместе с ним и затягиваемую гайку или болт. Затем цилиндр снова отходит назад, выходя из зацепления с кулачками шпинделя, а возвращаясь наносит удар по кулачкам шпинделя. Процесс повторяется до тех пор, пока ганка или болт не затянется до конца. Для отвертывания болта или гайки фазы переключают с помощью штепсельного соединения.

Частоударные гайковерты. Весь процесс сборки резьбового соединения такими гайковертами осуществляется за 100...200 ударов в течение 4...5 с. Основными параметрами являются максимальный диаметр затягиваемой резьбы я момент затяжки. Для ограничения момента затяжки применяют муфты предельного момента или ограничивают время действия ударного механизма. Однако это не обеспечивает необходимой точности параметров затяжки резьбового соединения, вследствие чего частоударные гайковерты применяются только для сборки неответственных резьбовых соединений.

Редкоударные гайковерты. Характерной особенностью таких машин являются высокая энергия удара и малая их частота. Они осуществляют процесс затяжки за 2...3 удара, требуют меньшей мощности двигателя и имеют меньшую массу. Принцип работы редкоударного гайковерта заключается в том, что после разгона ударно-вращательного механизма до расчетной угловой скорости, с помощью синхронизирующего устройства происходит освобождение ударника и его ввод в межкулачковое пространство шпинделя. После ударного взаимодействия ударника и шпинделя происходит резкое падение угловой скоростн ударника и его возврат в исходное положение под действием пружины.

На  8.14 представлен ручной пневматический редкоударный гайковерт. Пневматический ротационный двигатель 9 размещен в рукоятке // между стальным стопорным пальцем 8 и крышкой 10, выполненной из полимерного материала. Здесь же размещены пусковое устройство с реверсом 14, глушитель шума 13 и штуцер 12 для подачи сжатого воздуха от компрессора. Выходной вал ротора двигателя 7 конструктивно соединен с ударно-вращательным механизмом 4, который включает в себя корпус 2, шпиндель 1 и ударный механизм, состоящий из двух частей. Ведущая часть ударного механизма 6 закреплена в корпусе 2 с помощью подшипника, ведомая часть 5 с помощью устройства синхронизации 18 служит для передачи крутящего .момента с ударника на шпиндель. Устройство синхронизации состоит из центробежных грузов 15, синхронизирующей втулки 17, закрепленной на валике 16, и пружин 3, 19.

Принцип действия гайковерта заключается в следующем. При нажатии на курок пускового устройства сжатый воздух поступает в камеры пневматического двигателя и, преодолевая момент сил сопротивления, приводит его во вращение в направлении, соответствующем положению реверса. Вместе с валом ротора пневматического двигателя во вращение приводят-

ся ведомая и ведущая части ударно-вращательного механизма и устройство синхронизации. По достижения расчетной угловой скорости грузы под действием центробежной силы, преодолевая усилие пружины, перемешают ведомую часть ударно-вращательного механизма (ударник) в осевом направлении, обеспечивая контакт с синхронизирующей втулкой. При дальнейшем увеличении угловой скорости ударник совместно с синхронизирующей втулкой, преодолевая усилие пружины, продолжает осевое перемещение в сторону шпинделя.

При достижении определенного взаимного расположения кулачков шпинделя н ударника происходит угловой поворот синхронизирующей втулки относительно оси, перпендикулярной оси вращения ротора. Синхронизирующая втулка освобождает ударник от действия пружины, н кулачки последнего входят в межкулачковое пространство шпинделя. Если значение момента сил сопротивления на шпинделе мало, то крутящий момент пневматического двигателя через замкнутые кулачковые пары передается на шпиндель и производит его вращение. В случае, если же момент сил сопротивления на шпинделе превысит некоторое значение, достаточное для преодоления осевой составляющей центробежных сил, пружина возвращает ударник в исходное положение, размыкая кулачки ударника и шпинделя. Далее рабочий цикл повторяется. Промышленность выпускает ред-коударные пневматические гайковерты с энергей удара от 25 до 160 Дж, с частотой ударов 2...5 Гц, для резьб диаметром 22...52 мм и обеспечивающие получение тарированного момента затяжки 400...5000 Н-м за 3...8 с

 Гайковерты с гидравлическим приводом.

Такие гайковерты используют при выполнении монтажных работ, связанных со сборкой и установкой на фундаменты машин и крупного оборудования, где диаметры резьбовых соединений находятся ъ пределах 100...200 мм. Эти гайковерты обеспечивают получение крутящего момента 200...20 000 Н-м. Их питание осуществляется от гидравлического привода, состоящего из насоса и маслонапорного цилиндра с предохранительным клапаном. Один такой привод может обеспечить одновременную работу нескольких гайковертов.

8.5. Ручные машины для разрушения покрытий и уплотнения грунта

Молотки и бетоноломы. В строительстве для разрушения асфальтобетонных покрытий, мерзлых грунтов, скальных пород, элементов конструкций из различных строительных материалов (камня, кирпича, бетона), пробивки отверстий в стенах И перекрытиях, выполнения различных работ при монтаже конструкций и других подсобных операций применяют молотки и

бетоноломм. Принципиально это один тип машин, в которых на рабочий орган действуют направленные вдоль его оси силовые импульсы, отличающиеся величиной энергии удара, которая у ломов значительно больше, чем у молотка. Так, энергия удара электрических молотков составляет 2,0: 4,0; 10,0; 25,0 Дж, а электрических ломов — 40 Дж, пневматических ломов — 90 Дж. Ломы имеют большую массу, чем молотки. Рабочий орган лома (пика или лопата) направлен всегда вниз, а продольная ось машины занимает положение, близкое к вертикальному. При работе с молотками их продольная ось и соответственно рабочий орган (пика или зубило) могут занимать любое положение в пространстве (вертикальное, горизонтальное, наклонное).

Перечисленные машины являются импульс -но-силовыми ручными машинами с возвратным движением рабочего органа, работающие в тяжелом и сверхтяжелом режимах. Их основными параметрами являются энергия и частота ударов. Они могут быть с электрическим (электромеханическим и электромагнитным), пневматическим приводом и с приводом от двигателя внутреннего сгорания. У них нет механизмов вращения рабочего органа, что существенно упростило их конструкцию.

Пневматические машины значительно легче электрических, обладают большей энергией удара. Себестоимость их изготовления значительно ниже, так как они менее трудоемки и не требуют использования дорогостоящих материалов. Безопасность и простота обслуживания и ремонта обеспечивают низкие эксплуатационные затраты. По сравнению с электрическими машинами их недостатком является низкий КПД и большая стоимость энергии питания. Однако решающую роль в определении себестоимости единицы продукции играют трудовые затраты, определяемые техническими параметрами машины, в том числе ее массой и габаритами, от которых в основном зависят производительность труда и удобство эксплуатации. При сопоставлении технических параметров молотков с электрическим и пневматическим приводом с одинаковой энергией удара 10 Дж установлено, что масса пневматического молотка в два раза меньше при большей частоте 

ударов, а необходимая сила нажатия меньше на 40%, что при повышенном в два раза ресурсе обеспечивает высокую эффективность использования пневматических молотков. Поэтому в строительстве все большее применение получают пневматические молотки с энергией удара до 63 Дж.

Для молотков и ломов сменным рабочим органом, непосредственно контактирующим с породой и разрушающим ее, является пика. Она имеет буртик и хвостовик, служащий для закрепления. Длина пики и форма ее острия зависят от физико-механических свойств разрушаемых материалов. Чем они выше, тем во избежание поломки пики и острия длина и угол заострения пики должны быть больше. Так, для пород с коэффициентом крепости (по шкале проф. М. М. Протодьяконова) /~1 применяют пики длиной 300...400 мм с углом заострения 60'', а для пород с / = 1,5 и более длина пик выбирается от 250 до 30 мм и угол заострения до 80°. В вязких, но не твердых породах, например в плотных глинах (/—1), применяют пику в виде лопатки с клинообразным заострением, так как обычная пика в этом случае вязнет и застревает в породе.

Ручные трамбовки. Для уплотнения грунта и других материалов при выполнении рассредоточенных работ в труднодоступных и стесненных условиях применяют ручные трамбовки, в которых используется ударный механизм пружинного действия. Это импульсно-силовая машина. Основными параметрами ее являются энергия и частота ударов. В качестве привода используется асинхронный трехфазный ко-роткозамкнутый электродвигатель переменного тока нормальной частоты. К сети подключается через защитно-отключающее устройство. При его отсутствии следует работать с применением индивидуальных средств защиты (диэлектрические перчатки, галоши).

Трамбовка работает следующим образом. Вращение от двигателя через одноступенчатый редуктор передается на кри-вошипно-шатунный механизм /, преобразующий его в поступательное движение штока 3 ( 8.15). Перемещаясь, штпк воздействует на пружину 5, размещаемую в стакане и жестко связанную с трамбующим башмаком 7, в результате возвратно-поступательного перемещения которого обеспечивается уплотнение грунта. Сжатие пружины происходит дважды — в верхнем и нижнем положениях, так как шток поочередно давит на нее через нижнюю 6 и верхнюю 4 оправки. Для уменьшения вибрации корпуса на кривошипах имеются дебалансы 2, вращающиеся в разные стороны. При работе трамбовка оператором удерживается двумя рукоятками с амортизаторами и ее горизонтальное перемещение производится изменением угла наклона корпуса относительно вертикальной оси. В зависимости от конструкции имеются трамбовки с одним или двумя ударными механизмами, а также с приводом от двигателя внутреннего сгорания с различной энергией и частотой ударов.

Эффект работы машины для уплотнения грунтов зависит от толщины уплотненного слоя, выбор которой зависит от требуемой степени уплотнения грунта, типа и параметров уплотняющих машин. При излишне больших толщинах слоев требуемые плотности грунтов не достигаются. При слишком малых толщинах слоев снижается производительность и возрастает стоимость.

Общим требованием при уплотнении грунта является постепенное повышение удельного давления от удара к удару. Такой процесс повышения удельного давления до некоторой степени производится за счет небольшого сокращения времени удара при трамбовании. При этом удельные давления возрастают в 1,5...2,0 раза, а требуется их повышение в 3...4 раза. Поэтому уплотнять грунты необходимо двумя трамбовками — легкой и более тяжелой. Во время предварительного уплотнения надо совершать 30...40% числа проходов. Подбор трамбовок необходимо осуществлять таким образом, чтобы напряжения на поверхности при первом воздействии более тяжелой машины были равны напряжениям, имеющимся от последнего воздействия более легкой машины.

Пневматические пробойники. Для механизации проходки в грунте сквозных, глухих, горизонтальных, наклонных, вертикальных скважин диаметром 90...250 мм применяют пневматические пробойники, которые    являются    нмлульсно-еиловыми

машинами. Диаметр скважины определяется диаметром расширителей, обеспечивающих возможность за несколько проходов увеличивать диаметр с 90 до 250 мм. Машину используют также для рыхления слежавшихся насыпных материалов, отбора проб грунта при инженерно-геологических изысканиях, строительстве дренажа, устройстве свай, забивании труб и других подобных работах. Особенно эффективно применять такие машины при проходке скважин и забивке труб под шоссейными дорогами, автострадами и улицами, железнодорожными и трамвайными путями, взлетно-посадочными полосами аэродромов, при реконструкции подземных коммуникаций на территориях заводов, фабрик, шахт и других предприятий, между туннелями и треками, при пробивании глухих скважин различного назначения. Работа машины при низкой температуре (близкой к 0° С) и высокой влажности воздуха из-за обмерзания внутренних полостей ударного узла может быть затруднена. При необходимости выполнения работ в таких условиях применяют специальные смазки. Пневматический пробойник нельзя применять для работы в скальных и мерзлых грунтах, а также в грунтах, имеющих твердые включения в виде остатков строительных конструкций, фундаментов и т. д.

Пневматический пробойник ( 8.ИЗ, а) состоит из корпуса /, ударника 4, патрубка 7, расширителя 2 и шланга 9. Внутренняя поверхность корпуса и наружная поверхность ударника образуют камеру 8, внутренняя полость ударника и патрубок— камеру 6, которая через осевой канал патрубка в ноздухоподводяший шланг сообщается с компрессором. Сжатый воздух поступает из камеры 6 через окна 5 в камеру S. Из-за разности рабочих площадей со стороны камер S и 6 ударник начинает двигаться вправо. При подходе ударника к крайнему правому положении) происходит выхлоп воздуха из камеры 3 через окна 5 и отверстия амортизатора 8 и атмосферу. Под давлением воздуха в камере 6 ударник вначале останавливается, а затем перемешается влево и наносит удар по наковальне корпуса. 

Механизм перемещения патрубка представляет собой винтовую пару из гайки и винга, которым является стебель патрубка Т. Вращением шланга 9, который соединен с патрубком, производится его перемещение в крайнее левое или правое положение, соответствующее прямому или обратному движению пробойника. Воздух в камеру 3 при обратном движении машины попадает раньше, чем при прямом, и ударник останавливается давлением сжатого воздуха в камере без удара по наковальне корпуса. Выхлоп отработавшего воздуха производится позже, поэтому при движении назад ударник наносит удары по задней гайке. При ударах пробойник двигается в обратном направлении. Пробойник работает от передвижного компрессора с подачей 3...5 ы /мин и рабочим давлением 0,6 МПа.

Перед началом работы выбирается трасса, в начале и конце которой вырываются входной и приемный приямки. Для предот-. вращения самопроизвольного вра щения патрубка шланг от компрессора укладывают змейкой ( 8.16, б) и заневоли-вают. Скорость проходки скважины 5...40 ног. м/ч в зависимости от категории грунта. Условия эксплуатации пробойника — отсутствие доступа к машине, наличие инородных включений в грунте, представляющие для нее непреодолимые препятствия — предъявляют особые требования к управлению и надежности машины.

8.6. Ручные машины для шлифования, резки, распиловки и строжки материалов

Шлифовальные машины. Ручные шлифовальные машины по объему выпуска занимают второе место после ручных сверлильных машин. Это объясняется большим

разнообразием выполняемых ими операций а возможностью обработки самых различных материалов. В соответствии с общей классификацией ручные шлифовальные машины относятся к непрерывно-силовым и могут быть с вращательным, замкнутым и сложным движением рабочего органа. Они являются машинами общего применения и выпускаются с пневматическими и электрическими двигателями всех трех классов защиты от поражения электрическим током. По конструктивному исполнению шлифовальные машины с вращательным движением рабочего органа могут быть прямыми, угловыми, торцовыми и с гибким валом, машины с замкнутым движением — барабанного типа и сложным — площадочного типа.

В условиях строительного объекта основную массу применяемых шлифовальных машин составляют прямые и угловые машины и машины с гибким валом. Последние имеют вынесенный электрический двигатель и две сменные головки — прямую и угловую. Передача момента от двигателя к рабочему органу в этой машине выполняется гибким валом, что облегчает условия работы оператора, так как в  

случае электродвигатель стоит отдельно и его масса не воспринимается оператором. В качестве рабочих органов в прямых и угловых машинах и головках применяют абразивные круги, эластичные диски, металлические щетки, а также войлочные, фетровые и хлопчатобумажные круги. В отдельных случаях возможно применение обычных шлифовальных шкурок на матерчатой основе. Главным параметром прямых и угловых машин и головок является диаметр абразивного крута. Гостом установлены следующие номинальные ряды машин для кругов диаметром: 40. 63, 80. 125 и 160 мм —для прямых и 80,125, 150, 180 и 2'М) мм—для угловых. В отличие от большинства ручных машин за номинальную частоту вращения рабочего органа прямых и угловых машин и головок принимают частоту вращения кругл на холостом ходу. Это вызвано соображениями безопасной эксплуатации.

В угловой электрической шлифовальной машине ( 8.17, а) двигатель 3 встроен в корпус машины 7 и получает питание по токоподводящему кабелю 5 при нажатии на включатель 6'. Вал ротора двигателя с закрепленным на нем вентилятором 2 опирается на два шариковых радиальных подшипника. Вращающий момент передается

шпинделю 1 с закрепленным на нем рабочим органом 9 через одноступенчатый конический редуктор. На машине имеются защитный кожух 8 и устройство для подавления радиопомех 4.

В прямой пневматической шлифовальной машине ( 8.17, б) со встроенным в ее корпус 14 ротационным двигателем 16 

при нажатии на курок 19 сжатый воздух поступает через пусковое устройство 18 в камеру с расположенным в ней регулятором частоты вращения 17. Камера имеет окно для впуска сжатого воздуха в двигатель. Вал двигателя муфтой 15 соединяется со шпинделем 13, на котором передним 10 и задним 12 фланцами крепится рабочий орган. Защитный кожух // обеспечивает безопасную работу (в случае повреждения шлифовального круга) и закрывает круг на половину его диаметра.

Ручная электрическая шлифовальная машина с гибким валом показана на  8.18, а. Она состоит из отдельно стоящего электродвигателя 3 с рукояткой 2 и выключателем /. Гибкий вал 5 получает вращение от вала электродвигателя посредством кулачковой муфты 4 направленного вращения,  корпус которой  электрически изолирован от щита переднего вала и ротора электродвигателя для защиты оператора от поражения электрическим током. Необходимость установки муфты направленного вращения вызвана тем, что при включении асинхронного двигателя его ротор может получить правое или левое вращение. При неверном включении муфта не передаст крутящий момент и гибкий вал не будет выведен из строя. К другому концу гибкого вала 5 крепится либо прямая ( 8.18, б), либо угловая ( 8.18, в) сменная шлифовальная головка. Прямая головка имеет основную рукоятку 13 с виброизоляцией 14, внутри которой на двух радиальных шариковых подшипниках установлен шпиндель, получающий вращение от гибкого вала. На шпинделе прижимным 7 и упорным 8 фланцами, винтом 9 и гайкой 10 кренится рабочий орган — шлифовальный круг б. Для удобства работы головка имеет дополнительную рукоятку 12 и защитный кожух //.

Угловая головка ( 8.18, *) также имеет рукоятку 19 с вибронзоляцией 20, внутри которой на двух радиальных шариковых подшипниках расположен шпиндель, получающий вращение от гибкого вала. В корпусе W смонтирован конический одноступенчатый редуктор с шестернями 17. Одна из шестерен насажена на шпинделе 76, который расположен в корпусе редуктора и опирается на два радиальных шариковых подшипника. На конце шпинделя упорным 21 и прижимным 25 фланцами, винтом 23 и гайкой 24 крепится шлифовальный крут 22. Защитный кожух 15 обеспечивает безопасную работу в случае разрыва или выкрашивания шлифовального круга.

Ручными электрическими и пневматическими машинами зачищают поверхности сварочных швов, снимают грат после газовой резки металла и труб, режут трубы и профильный металл из углеродистых и легированных сталей, снимают фаски под сварку листового металла и труб, удаляют наплавы на металле, шлифуют металлические изделия, а также мрамор, гранит, зачищают ступени лестничных маршей и т. д. Эффективность работы шлифовальных машин в большой степени зависит от режима работы, прочности и износостойкости рабочего органа. 

Шлифовальные круги. Они характеризуются: абразивным материалом — искусственными и естественными кристаллами, зерна которых после измельчения обладают достаточной твердостью и прочностью. Они обрабатывают материал царапанием, скоблением или истиранием; зернистостью — размером зерен основной фракции абразивного материала. Чем выше требования к чистоте и точности обработки и чем больше твердость обрабатываемого материала, тем более мелкозернистым должен быть шлифовальный круг; связкой — материалом, служащим для скрепления зерен кругов и удержания их от выкрашивания при работе. Качество связки определяет твердость и прочность круга. Промышленность выпускает круги с керамической, бакелитовой и вулканитовон связками.

Круги с керамической связкой обладают высокой прочностью и износостойкостью, не засаливаются и легко режут металл. Но они чувствительны к ударным и изгибающим нагрузкам и не применяются для работы со скоростью более 35 м/с. Круги с баке/1 итовой связкой обладают высокой прочностью и упругостью, что дает возможность изготовлять их толщиной менее 1 мм и работать со скоростью 75 м/с при выполнении отрезных операции. Круги с вулканитовой связкой более упруги, чем круги на бакелитовой связке, но непригодны для снятия больших припусков и имеют низкую теплостойкость. Для них характерны высокая режущая способность, эластичность и плавность в работе. Допустимая окружная скорость не превышает 18 м/с; твердостью, т. е. способностью связки сопротивляться выкрашиванию абразивных зерен с рабочей позерхности круга при шлифовании. Понятие твердости абразивного круга не имеет ничего общего с твердостью абразивного материала; структурой — процентным соотношением объема абразивных зерен, связки и пор в массе шлифовального круга.

Шлифовальные круги обязательно подвергаются испытанию на прочность и маркируются на боковой стороне условными обозначениями, характеризующими их основные параметры. Для резки различных материалов применяют армированные отрезные круги. Они состоят из электрокорунда или карбида кремния, бакелитовой связки, стеклосетки и металлической втулки, обеспечивающей точную посадку крута на шпиндель машины. Введение сеток армирования позволило увеличить допустимую окружность скорость кругов до 80... 110 м/с, дало возможность упрочнить их от излома при боковых нагрузках. Применение армированных кругов для резки различных материалов ручными шлифовальными машинами повышает их производительность и расширяет область применения.

При резке разрезаемую деталь неподвижно закрепляют и оператор, заняв устойчивое положение, равномерно подаст круг на деталь так, чтобы плоскость его вращения была перпендикулярна разрезаемо*! поверхности. Трубы и круглый прокат режут двумя методами: врезанием и обкаткой. При врезании круг линейно перемещается в плоскости, перпендикулярной оси трубы или проката, и перерезает все поперечное сечение. Это возможно только для небольших диаметров труб или проката, что зависит от диаметра отрезного круга (выступающей его части за габариты машины). При обкатке шлифовальную машину перемещают вокруг трубы таким образом, чтобы круг находился нее время в плоскости, перпендикулярной оси трубы. В зависимости от толщины стенки резку выполняют в один или несколько проходов, что определяется возможной глубиной резания. Существуют простые приспособления, упрощающие работу этим методом. При зачистке деталей плоскость вращения абразивного круга должна быть под углом 15...40' к обрабатываемой поверхности. Оператор при работе перемещает машину вдоль обрабатываемой поверхности if совершает вспомогательные круговые движения. Выбирать шлифовальные круги следует возможно большего диаметра, допустимого для данной машины, так как они способствуют облегчению физического труда оператора при работе.

Производительность ручных шлифовальных машин в значительной мере зависит от стабилизации частоты вращения рабочего органа при изменении нагрузки за него. В машинах с асинхронными электрическими двигателями эта стабиль-

 ность обеспечивается жесткой механической характеристикой самого двигателя. В машинах с коллекторными электрическим;; двигателями, имеющими мягкую механическую характеристику, применяют электронные ретуляторы. Они защищают двигатель от перегрузки, снижают силу пускового тока и поддерживают постоянную частоту вращения шлифовального круга (снижение под нагрузкой до 5% [.Однако в случае выхода из строя электронного регулятора на двигатель будет подаваться полное напряжение сети. При этом на холостом ходу частота вращения может достигнуть недопустимой величины, что приведет к разрыву шлифовального круга. Во избежание этого применяют независимое центробежное предохранительное устройство, отключающее питание машины от сети при превышении номинальной частоты вращения более чем на 15 %. Устройство устанавливается на валу якоря в виде калиброванного пластмассового кольца, которое разрывает неподвижную петлю провода в цепи питания двигателя при недопустимом превышении частоты вращения.

В машинах с пневматическими двигателями повышение жесткости механической характеристики достигается введением регулятора частоты вращения. Он устанавливается на валу ротора двигателя. Как видно-на  8.17, (5, регулятор 17 в зависимости от положения кулачков, закрепленных шарнирно на его корпусе, может увеличивать или уменьшать размер входного отверстия для сжатого воздуха, поступающего в двигатель. При увеличении частоты вращения вала ротора (когда нагрузка на круг уменьшается) кулачки под действием центробежных сил расходятся и, ежимая пружину, продвигают втулку, которая перекрывает отверстие для впуска сжатого воздуха. При уменьшении частоты вращения (когда нагрузка на круг увеличивается) кулачки возвращаются и пружина отодвигает втулку, увеличивая отверстие для впуска сжатого воздуха. Таким образом происходит автоматическое регулирование частоты вращения шлифовального круга при изменении нагрузки на него.

Плоско- и ленточно-шлифовальные машины применяются для выполнения доводочных работ. В плоскошлифовальной машине рабочий орган (шлифовальная шкурка) совершает сложное движение в плоскости-обработки. Шкурка крепится к плоской платформе, совершающей воавратво-поступательное или орбитальное плоскопараллельное движение. Основными параметрами этих машин являются размер платформы и частота вочвратно-постунательных движений. Ленточно-шлифовальные ручные машины имеют рабочий орган в виде бесконечной абразивной ленты, совершающей замкнутое движение. Лента натянута на два барабана, один из которых является приводным. Главным параметром этих машин является размер абразивной ленты и поступательная скорость ее движения. Оба тина машин оборудуются устройствами для отсоса пыли, образующейся при шлифовании поверхностей.

Машины для резки материалов. Ножницы применяются для резания как гладкого, так и гофрированного листового металла, арматуры и других материалов. Различают следующие тины ручных ножниц: вырубные, ножевые, прорезные, дисковые и рычажные, которые имеют электрический,   пневматический   или   гидравличе-

:кий ариооА. Тип ручных ножнип опре-яется конетрукаиея =.- _г . _:: -мента. У ножевых ножниц имеются два ножа, из которых один является подвижным, а другой неподвижным. У вырубных ножниц режущим инструментом являются пуансон и матрица, а у прорезных -два неподвижных и подвижный нож, перемещающийся между ними. У дисковых ножниц режущим инструментом являются два вращающихся диска. Наибольшее распространение получили первые два типа ножниц, так как они пригодны для резки металла толщиной до 4 мм, в то время как дисковые — только до 1 мм.

Вырубные ножницы ( 8.19, а). Они предназначены для вырубки криволинейных заготовок, люков и окон в различных изделиях из ЛИСТОВОГО металла толщиной до 4,0 мм. Ими также можно резать гофрированные листы. При работе ножницами достигаются точность раскроя, чистота реза и ровность кромок. При вырезке замкнутых контуров предварительно просверливают отверстие, равное наружному диаметру матрицы держателя. В процессе резания используется принцип долбления. Рабочим инструментом являются пуансон 2 и матрица /. За каждый ход пуансона 2

снимается стружка серповидной формы. Подача характеризуется максимальным размером стружки в ее средней части. Срез имеет вид полоски, ширина которой равна диаметру пуансона. Пуансон закреплен на ползуне 3, который через шатун 4 получает возвратно-поступательное движение от кривошипного вала 5. Вращение от двигателя на кривошипный вал передается через зубчатый редуктор. В ножницах с пневматическим ротационным двигателем вращение передается через планетарный редуктор, обеспечивающий компактность конструкции.

Ножевые ножницы ( 8.19, б, в). Они предназначены для резки листового металла толщиной до 4 мм. Двигатель и редуктор этих ножниц унифицированы с вырубными. Режущая головка, состоящая из вставного подвижного ножа 8, закрепленного на ползуне и неподвижного 6, закрепленного на улитке 7, может иметь два исполнения. В одном исполнении режущая грань неподвижного ножа ( 8.19, в) параллельна оси двигателя, в другом ( 8.19, б) расположена под утлом. При работе ножниц с наклонным положением ножа возникает составляющая усилия резания, вследствие чего оператору требуется прикладывать увеличенное усилие на подачу. Правильная установка и заточка ножей обеспечивают получение высокой производительности и безопасность работы.

Ножи должны быть установлены так, чтобы при ходе подвижного ножа его режущая кромка в нижнем положении опускалась ниже плоскости неподвижного на 0,5... 1 мм. Это обеспечивает безударную работу ножевых ножниц.

Сравнение основных типов ножниц показывает,   что   скорость   реза   вырубных

 ножниц ниже, чем у ножевых и прорезных, но они производят резку с середины листа и имеют лучшую маневренность (минимальный радиус реза) и практически режут металл без чго деформации (как и прорезные). Недостатком вырубных и прорезных ножниц является относительно большой отход металла в стружку, зависящий от сечения рабочих органов (пуансона и матрицы).

Разновидностью вырубных ножниц являются кромкорезы — ручные машины для подготовки кромок деталей под сварку.

Машины для распиловки и строжки материалов — пилы, рубанки и долбежни-ки — выпускаются обычно электроприводными. Высокая скорость резания (30...50 м/с) и возможность очень большой подачи (в несколько раз больше, чем у машин для обработки металла) требуют установки на деревообрабатывающих машинах достаточно мощных электродвигателей номинальной потребляемой мощностью (более 0,6 кВт). Машины, рассчитанные на ограниченную продолжительность включения (ПВ 40 и 60%), могут иметь меньшую номинальную мощность.

Дисковые пилы предназначены для продольной и поперечной распиловки древесины различных пород. Их также применяют для выполнения в столярных изделиях цапф и шипов, для пригонки деталей при монтаже деревянных конструкций и для других работ. Основными параметрами этих машин являются максимальная глубина пропила, диаметр пильного диска и частота вращения его на холостом ходу. Номинальный ряд дисковых пил по глубине пропила составляет 45, 65, 85 и 100 мм, что соответствует диаметрам пильного диска 125, 160, 200 и 250 мм. Номинальные частоты вращения пильного диска (мин"1) соответствуют: 3000...4500 для 125 мм; 2400...3600 —для IH0 мм; 1900...3200 для 200 мм и 1500...2300 для 250 мм.

Регулирование угла наклона пильного диска по отношению к обрабатываемому материалу до 45° обычно осуществляется с помощью шарнирного крепления опорной плиты к корпусу машины. Другой шарнир позволяет поднимать и опускать корпус машины, тем самым меняя глубину пропила. Чтобы корпус машины не ограничивал глубину пропила, шпиндель рас-

полагают ниже продольной оси двигателя. На основании машины часто закрепляется устройство, служащее для направления движения машины при работе и получения изделия заданной ширины. Позади пильного диска устанавливается клин, расширяющий распиливаемую доску и предотвращающий заклинивание ее. Дисковые пилы применяют также для резки мрамора, камня и других материалов. В атом случае вместо пильного диска ставится абразивный диск.

Рабочим инструментом дисковых пил является круглый стальной диск (сделанный из стали марки 85ХФ), имеющий по окружности ряд последовательно расположенных зубьев. Чтобы движение пилы в дереве не вызывало бесполезных потерь мощности на преодоление трения полотна пилы и боковых поверхностей зубьев о стенки пропила, делают развод зубьев пилы, который заключается в том, что зубья на расстоянии одной трети своей высоты от вершины зуба отгибаются поочередно в одну и другую стороны от плоскости полотна. Величина развода зубьев для зубьев толщиной 1,2 и 1,4 мм должна быть равна 0,5 мм, а пил толщиной более 1,4—0,7 мм.

Заточка круглых пил для продольного распиливания древесины производится без наклона затачиваемых режущих граней относительно боковой поверхности пилы. Заточка пил для поперечного распиливания производится с наклоном режущих граней относительно боковой поверхности пилы, при этом у зуба, отогнутого вправо, скос грани делается влево и наоборот. Направление вращения круглых пил должно быть таким, чтобы внутри распиливаемого материала движение зубьев было по направлению подачи пилы.

Рубанки предназначены для строгания различных деревянных изделий. Рабочим органом рубанка является барабан с закрепленными на нем ножами. Если в рубанках, выпускающихся ранее в качестве барабана, использовался внешний ротор обращенного электродвигателя, то в новых конструкциях барабан удаляют от корпуса машины и двигателя и используют для передачи крутящего момента либо редукторы, либо клиновой или зубчатый ремень. Применение ременной передачи способствует снижению шума и вибрационных

параметров рубанков. Основным параметром рубанков является ширина строгания (75, 100 и 160 мм). Глубина строгания регулируется устройством, поднимающим и опускающим относительно барабана либо всю опорную плиту, либо ее часть. Ножи рубанка крепятся к барабану с помошыо болтов. Многие рубанки допускают возможность использования их для стационарной установки ножами вверх. Ножи представляют собой стальную закаленную пластинку, заточенную с одной стороны под углом 38—40°.

Цепные долбежникн служат для выполнения пазов и гнезд в деревянных изделиях. Рабочим инструментом является зубчатая цепь, натянутая между двумя направляющими звездочками. Натяжение долбежной цепи регулируется перемещением направляющей планки с помощью упорного винта. Величина сечения паза, получающегося за один проход, зависит от размеров долбежной цепи. Ширина паза соответствует толщине цепи. Для получения паза большей ширины допускается применение многорядной цепи с соответствующим количеством звездочек. Долбежная цепь представляет собой бесконечную шарнирную фрезерную цепь, состоящую из особой формы звеньев, изготовленных из термически обработанной стали. Звенья долбежной цепи разделяются на режущие и скалывающие. Внешние крайние ряды цепи состоят из режущих звеньев, а внутренние — из скалывающих. Таким образом, число рядов режущих звеньев всегда равно двум, а число рядов скалывающих звеньев зависит от требуемой ширины цепи. Для получения пазов шириной до 16 мм за один проход применяют цепи с одним рядом скалывающих звеньев, а для пазов шириной более 16 мм число рядов скалывающих звеньев берется равным трем и более (но всегда нечетное).

Рабочие инструменты у машин для обработки дерева имеют множество острых кромок, движущихся с высокой скоростью. Поэтому эти машины особенно опасны в отношении механической травмы оператора и требуют применения специальных защитных мер. Запрещается устанавливать на них выключатели, имеющие фиксацию включенного положения. Это исключает возможность   работы   неуправляемой   ма-

шиной. Как только прекратится нажатие на курок выключателя, машина останавливается. Защитные кожухи у пил и стационарных рубанков предназначены для закрытия рабочих органов при холостом ходе машины. По окончании процесса резания они автоматически возвращаются в исходное положение.

8.7. Перспективы применения и основные направления развития ручных машин

Современные тенденции дают основание прогнозировать широкие применение ручных млшнн в течение длительного периода времени при выполнении трудоемких и тяжелых работ в строительстве. Буду]' совершенствоваться существующие и создаваться принципиально новые конструкции с целью повышения производительности, надежности, обеспечения возможности выполнения новых операций, снижения массы, устранения вредных воздействий вибрации на операторов и уменьшении их утомляемости.

Совершенствование существующих и создание новых ручных машин ведется в направлении резкого возрастания ^нерго-вооруженноетп машин бе.; увеличения их массы. Это достигается постепенным переводом асинхронных трехфазных двигателей повышенной частоты с напряжения 36 В на напряжение 42 В. разработкой высокоэффективных пневматических машин с повышенным рабочим давлением сжатого воздуха, широким применением гидравлического привода, созданием принципиально новых ручных машин ударного действия, работающих в ударно-резонннс-ном режиме с возможностью плавного регулирования энергии одного удара, а также многоскороетных и многоцелевых машин с ыдектронным регулированием и изменяющимся режимом работы. В этом случае при заданном материале и условиях резания встроенные микрокомпьютеры автоматически опеепечат получение оптимального режима работы машины.

Существенное значение в повышении эффективности ручных машин имеет их оснащение разнообразным быстро заменяемым твердосплавным и алмазным режущим инструментом, шлифовальными кругами и вспомогательными приспособлениями. Все это обеспечит удобство работы, повысит эргономические и эстетические показатели, отвечающие возросшему уровню современности.