Что такое предохранительная муфта в перфораторе

Устройство перфоратора

Расположение двигателя

Горизонтальная схема размещения применяется, как правило, в легких перфораторах, вертикальная — в средних и тяжелых. Однако бывают и исключения. Тяжелый перфоратор Metabo KHE 96 при весе почти 12 кг имеет горизонтальное расположение двигателя.

Инструмент с горизонтальной компоновкой более компактен и удобен для работы в узких местах. Однако эта конструкция характеризуется повышенной ударной нагрузкой на двигатель и несколько худшими условиями его охлаждения.

Вертикальная компоновка обеспечивает лучшие условия работы двигателя (снижение ударной вибрации и эффективное охлаждение), а также более широкую амплитуду движения поршня и бойка благодаря возможности использовать вместо качающегося подшипника кривошипно-шатунный механизм с увеличенным ходом поршня.

Перфораторы с вертикальным расположением двигателя способны переносить более интенсивную работу, чем модели с горизонтальной компоновкой.

Ударный механизм

Различают два основных варианта исполнения ударного электропневматического механизма — с использованием качающегося («пьяного») подшипника или кривошипно-шатунного механизма. Первый вариант применяется для легких и, частично, средних перфораторов, второй — для средних и тяжелых.

На рисунке ниже представлена схема перфоратора легкого типа. Его ударный механизм состоит из качающегося подшипника, поршня, тарана и бойка.

При работе перфоратора, вращение от электродвигателя передается на внутреннюю втулку качающегося подшипника. При этом его наружная втулка вместе с перпендикулярной осью, соединенной с поршнем, совершает колебательные движения. Между поршнем и тараном находится воздушное пространство, которое, благодаря поочередно создающемуся в нем повышенному давлению и разрежению, заставляет таран повторять колебательные движения поршня, нанося удары по бойку. Последний в свою очередь ударяет по инструменту, находящемуся в патроне. Таким образом, энергия электродвигателя трансформируется в ударную энергию инструмента.

Пневматический ударный механизм оснащен функцией самоотключения при холостом ходе. В то время, когда инструмент (сверло, бур, коронка) не прижат к обрабатываемой поверхности, таран сдвигается вперед, открывая в корпусе отверстие для входа и выхода воздуха. В результате этого компрессия и разрежение в рабочей воздушной полости не создаются, ударный механизм отключается, и перфоратор работает без ударов. При нажатии инструментом на обрабатываемую поверхность, отверстие перекрывается тараном, в воздушной полости возникает компрессия, и ударный механизм начинает функционировать.

В средних и тяжелых перфораторах, имеющих вертикальную компоновку двигателя, поршень приводится в движение кривошипно-шатунным механизмом. Повышенная амплитуда движения поршней способствует более высокой мощности удара, которая у тяжелых перфораторов может достигать 20 Дж. Работа ударного механизма происходит аналогично тому, как было описано выше.

В конце статьи есть видео демонстрирующее работу ударного механизма.

На рисунке ниже показано устройство перфоратора отечественного производства Прогресс ПЭ-40/1050, мощностью 1050 Вт с вертикальным расположением двигателя и кривошипно-шатунным приводом ударного механизма. Вращение от двигателя через червячный вал передается на косозубую шестерню, на валу которой находится кривошип, приводящий в движение поршень.

Антивибрационная система

В конце статьи есть видео демонстрирующее работу активной антивибрационной системы.

Кроме этого, за гашение вибрации может отвечать еще и рукоятка: снизу ее крепят к корпусу с помощью шарнира, а сверху через пружинный механизм. Под пассивной антивибрационной системой подразумевают обычные резиновые накладки на корпусе, которые также защищают и от проскальзывания руки. Однако надо признать, что толк от накладок не слишком велик.

Электрическая схема перфоратора

В общем, электрическая схема перфоратора может существенно отличаться у разных моделей, а в самом простом своем варианте она аналогична электрической схеме электродрели, которая подробно описывается в статье Устройство дрели.

Корпус

Предохранительная муфта

В качестве предохранительных в перфораторах используются два типа муфт: фрикционные и пружинно-кулачковые. Первые состоят из дисков, в нормальном состоянии прижатых друг к другу и передающих вращательный момент. При заклинивании инструмента диски проскальзывают друг относительно друга, отсоединяя вал двигателя от патрона с насадкой. Фрикционная муфта используется, например, в моделях компании Metabo.

Многие фирмы используют предохранительные муфты пружинно-кулачкового типа. Они состоят из двух полумуфт, имеющих на торцах радиально расположенные выступы и впадины (зубья), которые при нормальном режиме совмещены. Прижим полумуфт друг к другу обеспечивается пружиной. Принцип действия пружинно-кулачковой муфты основан на проскальзывании полумуфт друг относительно друга в том случае, если момент сопротивления начинает превышать прижимающую силу пружины. При этом раздается характерный треск, сигнализирующий о том, что насадку заклинило.

Считается, что пружинно-кулачковая муфта надежнее фрикционной, однако и у нее есть серьезный недостаток. Он заключается в том, что в процессе работы кончики зубьев завальцовываются, что приводит к срабатыванию муфты даже в том случае, когда насадку не заклинило, а лишь возникло большое сопротивление. Некоторые умельцы справляются с этой проблемой тем, что подкладывают под пружину шайбу толщиной 3-5 мм, увеличивающую силу сжатия пружины и, следовательно, момент срабатывания муфты. Однако излишняя «жесткость» муфты тоже нежелательна, поскольку делает слишком сильным рывок инструмента при заклинивании насадки, который может привести к травмированию рук людей, работающих с перфоратором.

Редуктор перфоратора

Для смазки редуктора применяется консистентная смазка, заправляемая в редуктор при первоначальной сборке и во время технического обслуживания или ремонта — в те моменты, когда осуществляется разборка перфоратора.

Видео демонстрирующее устройство перфоратора:

Как устроен и работает перфоратор

В наборе домашнего мастера почти всегда можно встретить перфоратор. Сменные насадки делают этот инструмент универсальным и незаменимым. Рассмотрим подробнее, из каких узлов он состоит, и как им правильно работать.

Из чего состоит перфоратор

На корпусе инструмента расположены органы управления, как можно увидеть на следующем фото:

Внутреннее устройство перфоратора нельзя понять без его разборки. В пластмассовом корпусе скрыты следующие основные узлы:

• электродвигатель;
• предохранительная муфта;
• «пьяный» подшипник;
• летающий поршень;
• патрон.

Принцип работы перфоратора состоит в превращении вращения электродвигателя в ударно-вращательное движение насадок. Электродвигатель приводит в действие весь остальной механизм перфоратора. Предохранительная муфта обеспечивает безопасность специалистов во время работы. Пьяный подшипник приводит в действие поршень, создавая ударное усилие, а патрон обеспечивает зажим насадок. Теперь поговорим подробнее о каждом из этих узлов.

Электродвигатель

Главные детали электродвигателя – статор и ротор.

Обмотки статора создают постоянное электромагнитное поле, внутри которого вращается ротор. На роторе располагается несколько обмоток. Выводы катушек подключены к контактам якоря. Одновременно в электрическую цепь включается одна из обмоток. Питание подается через графитовые щетки на контакты якоря. Переключением обмоток создается поле скольжения, за счет которого и происходит вращение ротора.

Электродвигатель в инструменте может иметь горизонтальное и вертикальное расположение. Горизонтальное обычно применяется в легких перфораторах, а модели средней и большой мощности оснащены вертикальным электродвигателем.

В последнем случае в конструкцию перфоратора добавляется редуктор, изменяющий направление вращения, увеличивающий крутящий момент и силу удара инструмента.

Работа электрической части перфоратора регулируется пусковым механизмом путем нажатия на клавишу на рукоятке.

Предохранительная муфта

Чтобы остановить вращение патрона, если заклинило рабочую насадку, в перфораторах устанавливается предохранительная муфта. Это необходимый элемент: без ее использования мощный инструмент выворачивает из рук, продолжение самостоятельного вращения перфоратора легко приводит к травмам рабочего. В перфораторах используют два основных типа устройства муфт: фрикционные или кулачковые.

1. При нормальных условиях работы инструмента диски фрикционной муфты плотно прижаты друг к другу — так передается усилие вращения на остальной механизм. При затруднении вращения диски проскальзывают, не перегружая электропривод.
2. В кулачковой муфте обе ее половины имеют скошенные выступы, входящие в пазы ответной части. Соединяются полумуфты пружиной определенной жесткости. Если усилие на ударном механизме превышает давление пружины, выступы выходят из пазов, расцепляя муфту. Во время этого раздается характерное трещание, за что кулачковую муфту часто называют трещоткой.

Ударный механизм

Ударный механизм в конструкциях перфораторов встречается двух типов:

Наибольшее распространение получил электропневматический вариант. «Пьяный» (качающийся) подшипник и поршень в совокупности составляют ударный механизм перфоратора.

При вращении основного вала качающийся подшипник совершает поступательные движения, передавая усилие на таран пневматического цилиндра. Воздух в цилиндре толкает поршень с бойком. Рабочая часть патрона подвергается ударам бойка, зажатый в патрон бур бьет по обрабатываемому материалу.

Патрон

Патрон для перфоратора устроен таким образом, чтобы у пользователя была возможность быстро сменить насадку, не делая длительных перерывов в работе. Речь идет о патронах двух основных типов:

Хвостовик инструментов для патрона SDS-plus зажимается двумя стопорными шариками.

В патроны SDS-max зажимают инструменты с другими хвостовиками, обеспечивающими более надежное крепление.

Что может делать инструмент

Выделяют следующие основные режимы работы перфоратора:

• удар с вращением – позволяет просверлить бетонную стену;
• удар без вращения – чтобы долбить бетон;
• вращение без удара – с насадкой под сверла позволяет сверлить как дрелью.

Те, кто часто работает с перфоратором, знают, что кроме сверления и долбления стен, таким инструментом можно штробить стены под проводку. Сделать штробу в бетоне при помощи этого инструмента довольно просто. Сначала по размеченным линиям сверлят ряд отверстий. Затем пикой или лопаткой разбивают перемычки между отверстиями. Такое использование перфоратора нетипично, но позволяет отказаться от покупки дополнительных инструментов.

Штробление перфоратором позволяет получить не такой идеальный результат, как после штробореза, но все дефекты скрывает последующая штукатурка.

Безопасность эксплуатации

Перфоратор – электромеханический инструмент, поэтому пользоваться им нужно, соблюдая меры безопасности.

1. Перед началом работы нужно убедиться в целостности электрического шнура. Поврежденная вилка или изоляция на шнуре могут привести к поражению электрическим током. Трещины на корпусе также могут послужить источником опасности.
2. Сменные насадки должны надежно крепиться, в противном случае во время работы они могут выскочить из патрона и нанести травму.
3. Сверлить материал нужно, не прикасаясь к вращающейся части инструмента: острые кромки легко повреждают руки и другие части тела.
4. Насадки при вращении сильно нагреваются, поэтому после окончания работы нельзя прикасаться к ним голыми руками во избежание ожогов.

Правильно работать электроинструментом — значит сохранить здоровье. Обязательно следуйте правилам безопасности и одевайте средства индивидуальной защиты: перчатки, маску или очки, специальную рабочую одежду.

6 основных составляющих перфоратора: как все устроено?

Знать, как устроен перфоратор, необходимо, чтобы объективно оценить возможности и особенности конкретной модели и оборудования этого типа в целом. В частном и профессиональном строительстве этот электроинструмент пользуется популярностью: он способен выполнять больше функций в сравнении с ударной дрелью и более эффективен. Многие мастера оценили по достоинству, как перфоратор работает с твердыми поверхностями: к минимуму в сравнении с дрелью сводится отдача, существенно повышается скорость прохождения.

Силовая установка перфоратора

В работе используется электропривод коллекторного типа. В зависимости от мощности модели может применяться горизонтальная или вертикальная схема монтажа двигателя. В первом случае речь идет в основном о моделях легкого класса бытового назначения. Подобное техническое решение отличается простотой и удобством (особенно когда нужно работать в местах с затрудненным доступом). Среди недостатков такого варианта стоит выделить недостаточное охлаждение мотора и высокая нагрузка на силовую установку.

Достоинство вертикально расположенного электродвигателя:

1. Сниженный уровень вибрации;
2. Более интенсивное охлаждение (что особенно важно для оборудования высокой мощности).
3. В подобных инструментах, например, Makita HR3200C, поршень всегда движется с большей амплитудой.

Такой инструмент предназначен для работы в длительном режиме в сложных условиях эксплуатации.

Ударный механизм

В зависимости от принципа действия инструмент принято делить на электропневматический и электромеханический. Большинство профессиональных строителей предпочитают первый вариант, так как при сравнительно невысокой мощности он генерирует максимум энергии удара. И в бытовых, и в профессиональных моделях принцип всегда будет основан на передаче вращательного момента, подаваемого от мотора на втулку подшипника. В результате таран ударяет по бойку, который, в свою очередь, ударяет по главной части патрона.

У большинства моделей для функционирования в режиме холостого хода предусмотрена функция остановки ударов рабочей части в автоматическом режиме, если не оказывать давление на поверхность, которая подвергается обработке. При его возобновлении инструмент продолжает функционировать продолжается в режиме удара.

Антивибрационная система

Инструмент комплектуется и другими системами. Предусмотрены антивибрационные системы активного и пассивного типа. Чтобы устранить колебания, в первом случае используется амортизирующий механизм и противовес, дополнительно предполагающий наличие пружины. Именно на нее приходится нагрузка при отдаче. Дополнительно гасить вибрации удается и с помощью рукояти. При установке используют ее присоединение к внешней оболочке через шарнир, расположенный внизу, и пружину сверху. Для пассивных конфигураций характерно применение на корпусе резиновых прокладок, но необходимо учитывать, что эффективность подобных конструкций довольно мала.

Предохранительная муфта

В случае, когда заклинивает патрон перфоратора, срабатывают предохранительные муфты, которые установлены, чтобы снизить вероятность получения травмы при выполнении поставленной задачи. Дополнительной функцией этого механизма является защита мотора от перегрузок во время работы. Работа устройства основана на том, чтобы отсоединить патрон от приводного вала, чтобы не допустить его перегорания.

Чаще всего используются пружинно-кулачковые или фрикционные механизмы. Отличие заключается в том, что в первом случае работа инструмента основывается на принципе проскальзывания двух муфт относительно друг друга. Во втором — диски в нормальном положении прижаты друг к другу. Скольжение происходит только в том случае, если патрон прекращает функционирование.

Редуктор и патрон перфоратора

Редуктор перфоратора — устройство, который выполняет функцию переноса приводного момента силы на патрон. В зависимости от установки они бывают:

• кулачковыми (чтобы сменить насадку, используется специальный ключ, которое позволяет свести и развести кулачки);
• быстрозажимными (не требуют использования дополнительных инструментов, чтобы заменить бур перфоратора);
• системы SDS (такой вариант используется в 90% случаев, так как выделяется высокой скоростью замены исполнительного элемента: достаточно вставить его в гнездо и провернуть).

От того, как устроен патрон перфоратора, напрямую зависит удобство использования инструмента, скорость замены сверла и, в конечном счете, производительность строителя.

В выборе помогут технические характеристики электроинструмента. В зависимости от каждого из приведенных параметров определяется его производительность и функциональность.

Разбираемся в устройстве и принципе работы перфоратора

Во время строительных или отделочных работ не обойтись без применения специальных инструментов. Одним из самых востребованных и универсальных является перфоратор. Поэтому любому человеку, который пользуется данным устройством, необходимо знать его конструкцию и принцип работы.

Как работает инструмент?

На рынке можно найти огромное количество перфораторов с разнообразной конструкцией. Но независимо от множества модификаций устройства, состоят все они приблизительно из одинаковых составляющих.

Электрический привод

В качестве двигателя в перфораторе предусмотрен электрический привод. Обычно используются приводы коллекторного типа. В лёгких моделях, которые покупают для работы в бытовых условиях, двигатель находится в горизонтальном положении. В средних и тяжёлых он закреплён вертикально.

Горизонтальное расположение

Устройства с горизонтальным приводом считаются более компактными и удобными при работе в труднодоступных местах.

Но есть у такой конструкции и свои недостатки.

Например, из-за особенностей расположения привод плохо охлаждается, к тому же на его силовой компонент действуют высокие нагрузки.

А вот устройства с вертикальным расположением привода охлаждаются намного лучше. К тому же их конструкция предполагает пониженный уровень ударной вибрации. Также благодаря вертикальному размещению позволяет придать поршню широкую амплитуду движения, что увеличивает и амплитуду бойка. Это достоинство объясняется тем, что при вертикальном расположении применяется кривошипно-шатунных механизм. А вот в устройствах с горизонтальным двигателем используется подшипник качения. Благодаря этому перфораторы с вертикальными двигателями имеют возможность работать намного дольше.

Конструкция ударного механизма

Ударный механизм позволяет перфоратору выполнять его основную функцию (сверление). В инструменте используется два основных типа:

Первый тип механизма используется в большинстве современных моделей инструмента. Его главное достоинство — высокая энергия удара при низкой мощности силовой конструкции. Электропневматический механизм бывает двух типов. В первом применяют подшипник качения (для лёгких моделей), а во втором — кривошипно-шатунный механизм для тяжёлых и средних моделей.

Схема ударного механизма

Среди элементов ударного механизма можно выделить подшипник качения, таран, поршень и боёк.

Во время начала работы сила удара от электрического мотора поступает на внутреннюю обойму подшипника.

Наружная обойма при этом начинает производить колебательные движения. Внутренний объём воздуха между тараном и поршнем находится попеременно в условиях высокого и низкого давления. В это время таран повторяет движения за поршнем и бьёт боёк, который, в свою очередь, ударяет по насадке в патроне.

Пневматический механизм работы позволяет устройству отключаться во время холостого хода. Это стало возможным благодаря смещению тарана вперёд, если отсутствует контакт поверхности и долота. Во время перемещения тарана открывается отверстие для соединения воздуха из поршневой камеры со внешней средой.

Кривошипно-шатунный механизм в перфораторах работает с высокой амплитудой, что позволяет значительно увеличить мощность удара (до 20 кДж). Сам механизм функционирует практически по той же схеме, что и предыдущий. Импульс кручения передаётся от червячного вала к шестерне, а затем кривошип отправляет его к ударному механизму.

Антивибрационная система

Компании постоянно занимаются разработкой новых систем, которые позволят усовершенствовать механизм и уменьшить количество вибраций, получаемых инструментом. Все существующие технологии можно условно разделить на два вида:

• Активные;
• Пассивные.

Активную систему виброзащиты устанавливают только на перфораторы с большой мощностью. В них используется механизм из противовеса и пружинного устройства. Полностью погасить все образующиеся вибрации такая технология не может, но она значительно понижает их уровень. Также для выполнения этой задачи ей помогает рукоятка устройства, которая крепится на корпус перфоратора при помощи шарнира и пружин.

В пассивной системе гашения вибраций используются резиновые накладки на корпусе. Также они предотвращают скольжение рук при работе с перфоратором. Такая система является менее эффективной.

Электрическая схема и корпус

Для регулирования скорости вращения насадок на перфораторе используется несколько методов. Чаще всего для этого мастер должен изменять силу нажатия на пусковую кнопку. В некоторых моделях для этого используется ручка регулятора, которую необходимо крутить. Электрические схемы разных моделей значительно отличаются друг от друга. Чаще всего они очень похожи на устройство электрической дрели.

Корпус перфоратора изготавливается из металла. Обычно для его производства используют сплав алюминия или магния. В лёгких перфораторах корпус выполнен из ударопрочного пластика. Отдельные модели могут быть сделаны одновременно из металла и пластика. Металл в таком устройстве необходим ещё и для быстрого охлаждения системы.

Для эффективного охлаждения всей системы применяется воздух. Он доставляется к ударному механизму при помощи вентилятора, расположенного рядом с электрическим двигателем. Такая конструкция позволяет избежать перегрева устройства. Мощный воздушный поток позволяет поддерживать необходимую температуру всего перфоратора и избежать травм при работе с ним. В некоторых моделях участки, которые нагреваются сильнее всего, защищают накладками из пластмассы. В других устройствах для этого с одного бока корпус делается из металла, а с другой — из прочной пластмассы.

Предохранительная муфта

Для предохранения устройства от поломки в момент заклинивания патрона в перфораторах применяют специальные муфты. Она также помогает избежать травм при использовании и устранить опасность перегрузки всей системы. Если бур вдруг останавливается, муфта оберегает якорь электродвигателя от остановки. Она позволяет патрону перфоратора отсоединиться от вала и не даёт ему перегореть.

Наибольшее распространение для перфоратора получили два типа муфт:

Первый тип выполнен из группы соединённых друг с другом дисков. Во время остановки патрона они проскальзывают, что помогает патрону отделиться от другого патрона. Второй механизм обладает двумя полумуфтами с особыми ямками и возвышенностями на торцах. Присоединяются друг к другу они при помощи пружины. Способ работы такой же, как и в предыдущем варианте. Если механизм проскальзывания сработал, то перфоратор издаёт сильный треск зубьев.

Установлено, что пружинно-кулачковая система более безопасна для использования в перфораторах. Но она имеет и один существенный минус. В процессе работы концы выступов на полумуфтах могут завальцеваться, что приводит к непроизвольному включению механизма без необходимости.

Редуктор

Редуктор используется для отправки импульса кручения к патрону перфоратора. Также он помогает действовать ударному механизму. В корпус редуктора входит несколько видов шестерёнок. Они имеют постоянное передаточное число. Некоторые виды инструментов включают редукторы с двумя скоростями. Для надёжности применяют консистентную смазку, которую заливают в процессе сборки устройства или при его ремонте. Количество оборотов перфоратора выставляют при использовании электронного регулятора.

Патрон

В большинстве перфораторов производители используют патроны трёх видов. Они имеют следующую конструкцию:

Кулачковый патрон ещё называют ключевым. При его использовании насадки зажимаются с использованием ключа, позволяющего сжимать и разжимать кулачки. В быстрозажимном патроне насадки фиксируются только пи помощи рук. Такая конструкция бывает одномуфтовой или двухмуфтовой. Их используют на перфораторах с автоматической блокировкой вала. Самой распространённой считается система SDS, её включают в конструкцию 90% современных инструментов.

Режимы работы

Для работы перфоратора в его конструкции предусмотрено три режима. Каждый из них необходим для выполнения собственной функции.

Сверление

Для выполнения задач в этом режиме переключатель устройства устанавливают в положение «сверло». Надавливать на него сильно не нужно, достаточной будет сила нажатия в 5 кг. Если перфоратор используется для сверления отверстий, нельзя включать на нём реверс или ударный режим, иначе это приведёт к поломке. Для предотвращения возникновения такой ситуации в инструменте предусмотрена кнопка «блокировка удара».

Сверление с ударом

Для работы в этом режиме переключатель устанавливается в положение, рядом с которым изображён молоток со сверлом. Затем инструмент подносят к рабочей поверхности. Необходимо следить за тем, чтобы не было перекоса бура или его скольжения по материалу. Давить на устройство при этом нужно очень легко.

Режим удара

Для работы с этим режимом переключатель устанавливается в положение, рядом с которым изображён молоток. При штроблении инструмент крепко держат двумя руками без сильного давления.

Работа с перфоратором не так сложна, как кажется на первый взгляд. При его использовании необходимо лишь чётко следовать инструкции, обратив внимание на индивидуальных конструктивных нюансах устройства. Чтобы не получить травмы и не поломать инструмент, следует заранее изучить принцип его работы и быть осторожным.