Как устроен перфоратор

[tvin270584]

Во время строительных или отделочных работ не обойтись без применения специальных инструментов. Одним из самых востребованных и универсальных является перфоратор. В статье мастер сантехник расскажет, как он утроен и принцип его работы.



Принцип работы инструмента



Дословно слово перфоратор обозначает «бурильный молоток». Для повышения производительности в горнодобывающих работах был разработан в начале XIX века отбойный молоток. Принцип действия устройства заключался в использовании махового колеса. Он приводил в движение штангу с присоединёнными к нему специальными защипами. Штанга под воздействием пружины наносила удар и возвращалась обратно поршнем.

Устройство постоянно совершенствовалось. В 1932 году в Германии корпорация Bosch выпустила первый перфоратор, работающий от электричества. В этом устройстве был совмещён ударный и вращательный момент. Разработанный компанией принцип действия используется и сейчас в современных моделях электрических перфораторов.

Перфоратор - это устройство, предназначенное для бурения отверстий и разрушения твёрдых пород. В качестве расходного материала используются буры разного диаметра и зубила. Инструмент разделяют по классу применения:

• Бытовой;
• Полупрофессиональный;
• Профессиональный.

Кроме этого, различают его по механизму работы, который бывает электромагнитным и пневматическим. Последний тип механизма выпускается одно-, двух-, и трёхрежимный. То есть можно выполнять сверление, удар или обе операции одновременно.

По своему виду инструмент напоминает пистолет и может использовать в работе электрический, топливный или пневматический привод. Последние востребованные при опасных условиях работы, во время которых существует возможность взрыва.

В основе принципа работы перфоратора, отличающего его от другого подобного инструмента, лежит ударный механизм. Электромагнитный тип использует две электромагнитные катушки, обеспечивающие возвратно-поступательное движение сердечника. Он и передаёт инерцию хвостовику бура. Пневматический тип основан на движении поршня в цилиндре, совершающем также возвратно-поступательные движения.

В работе электрического перфоратора используется преобразование вращения двигателя в ударно-вращательное движение бура. Муфта, используемая в конструкции, обеспечивает защиту при повышенных нагрузках. Пьяный подшипник перфоратора и поршень создают ударное усилие, а зажим бура обеспечивает патрон.



Режимы работы перфоратора:

• В режиме долбления патрон совершает только возвратно-поступательные движения. Наличие этого режима необходимо для штрабления и прорубания отверстий плоским долотом. Сверлить, особенно глубокие отверстия, в таком режиме не рекомендуется, это с высокой вероятностью приведет к заклиниванию бура;
• Режим сверления с ударом применяется для сверления отверстий в бетоне, керамограните, литьевом и природном камне. Для бытовых перфораторов это наиболее востребованный режим;
• Режим сверления (без удара) может потребоваться для проделывания отверстий в кирпиче, шлакоблоке или газобетоне - в подобных материалах сверление с ударом может разбивать отверстие. Наличие этого режима на инструменте со сменным патроном позволяет заменить патрон на кулачковый и использовать перфоратор в качестве дрели.

Каждый производитель стремится улучшить конструкцию за счёт применения конструктивных особенностей. В основном это мелкие доработки, связанные с применением различных материалов и местом их расположением. В целом же основные элементы остаются неизменными.

К таким деталям относят:

• Кнопку включения;
• Двигатель;
• Ударный механизм;
• Предохранительную муфту;
• Зажим бура.

Из дополнительных особенностей конструкций можно выделить систему удаления пыли и виброподавляющий узел. Для многорежимного типа инструмента устанавливается кнопка переключения работы.

Электродвигатель устройства



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:

• Сниженный уровень вибрации;
• Более интенсивное охлаждение (что особенно важно для оборудования высокой мощности);
• В подобных инструментах поршень всегда движется с большей амплитудой.

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

Двигатель приводит в действие все остальные части механизма. Он состоит из статора и ротора, при этом ротор подвижная часть, а статор нет. В состав ротора входят якорь и коллектор. Якорь - это такой блок, содержащий пластины из стали. На них наматываются обмотки из медной проволоки. Коллектор, в свою очередь, выглядит в виде цилиндра. Его конструкция имеет вид диэлектрика с установленными проводящими пластинами, к этим пластинам и подключаются обмотки якоря.



Вращения ротора происходят за счёт магнитного потока, создаваемого вокруг него обмотками статора и приводящего к возникновению момента кручения. При этом ротор использует только постоянное значение тока, и магнитный поток всегда направлен только в одну сторону. Подача питания осуществляется посредством щёток, выполненных из графита. Щётки расположены таким образом, чтобы обеспечивать электрический контакт с якорем.

Ударный механизм



Эта часть инструмента обеспечивает основную задачу перфоратора - долбить. По типу работы может быть механическим или пневматическим.

Существует два варианта конструкции пневматического механизма: использующий подшипник качения или кривошипно-шатунный тип. Первый вариант используется для бытового вида инструмента, а второй - для профессионального.

Устройство, использующее подшипник качения, или по-другому «пьяный подшипник», состоит из группы элементов: поршень, боек, таран и непосредственно сам подшипник.



Вращение двигателя во время работы связано с внутренней втулкой «пьяного подшипника». Внешняя втулка соединяется с поршнем, она совершает движения, напоминающие качение. Расстояние между поршнем и тараном заполнено воздухом. Он, подвергаясь изменению давления, и воздействует на таран, который повторяет движения за поршнем. В результате по бойку наносится удар, а тот, в свою очередь, передаёт силу удара непосредственно буру. Такое действие фактически и означает преобразование электрической энергии в механическую.

Пневматический механизм удара обладает такой особенностью, как самоотключение на холостом ходу. Достигается это тем, что, пока вращению бура ничего не препятствует, таран сдвинут вперёд и в корпус проникает воздух извне. Поэтому давление в воздушной камере не создаётся, а значит и удар отсутствует. При возникновении сопротивления вращению таран сдвигается, закрывая отверстие, и возникает компрессия.

Кривошипно-шатунный тип, создавая повышенный размах движения поршней, позволяет достичь более высокой силы удара. В профессиональных устройствах его значение может составлять 20 Дж.



К ударному механизму относят и перфораторный ствол. Для любого типа устройств он одинаков. Наружный стакан муфты связан с игольчатым подшипником и расположен в начале редуктора. На стакане зафиксирована шестерёнка, передающая вращение, и защитная муфта. Для разбора растровой муфты понадобится снять лишь стопорное кольцо и отвёрткой выдавить её элементы. В середине ствола находится ударный болт и приёмник удара.

Обратите внимание! 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

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.

Характеристики перфораторов



Главными характеристиками перфораторов служат следующие величины, на которые нужно ориентироваться при выборе

Максимальная энергия удара

Это - основная характеристика перфораторов, определяющая его возможности и производительность. Чем больше энергия удара, тем крупнее бур или коронку можно использовать и тем быстрее будет происходить долбление:

• Для домашнего применения - сверления отверстий под дюбеля и анкерные болты - будет достаточно легкого маломощного перфоратора с энергией удара 1-2 Дж;
• Если перфоратор планируется использовать для долбления штраб и установки подрозетников, энергия удара потребуется побольше: 2,5 - 3,5 Дж;
• Для сверления проходных отверстий большой длины и диаметра; для прорубания проходов в кирпичных стенах потребуется достаточно мощный инструмент с силой удара 4-10 Дж.

Максимальная сила удара в 10-30 Дж необходима при демонтаже стен и проделывании проходов в несущих бетонных стенах.

Мощность пероратора

После выбора нужной силы удара, следует обратить внимание на мощность - она должна соответствовать энергии удара:

• для максимальной энергии удара в 1,5 Дж оптимальной мощностью будет 600 Вт;
• 2-2,5 Дж - 700-800 Вт;
• 3,5 Дж - 900 Вт;
• 5-15 Дж - 1200-1500 Вт;
• от 10 Дж - 1500 и выше Вт.

Если мощность много ниже оптимальной, это не значит, что производитель пытается ввести вас в заблуждение, и сила удара завышена. Низкооборотные перфораторы с пневматическим ударным механизмом могут обладать большой силой удара при сравнительно маленькой мощности. Возможности таких перфораторов будут те же, что и у более мощных, а вот производительность будет ниже.

Частота ударов

На производительность, также, влияет частота ударов. Чем больше максимальное количество ударов в минуту, тем быстрее будет сверлиться отверстие. Высокая частота ударов (3500-7500 уд/мин) позволяет маломощным перфораторам с малой силой удара иметь приемлемую производительность. И наоборот, перфораторам с большой силой удара высокая частота не нужна, они выдают 2000-3500 уд/мин.

Тип крепления бура (патрон)



Патрон бывает:

• 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. Наиболее распространенными вариантами являются SDS-Max и SDS-Plus.



Патроном SDS-Plus оснащено большинство перфораторов малой и средней мощности. Диаметр хвостовика оснастки SDS-Plus составляет 10 мм, этого достаточно для буров диаметром до 30 мм, долот для штрабления и коронок для подрозетников.



Патрон SDS-Max рассчитан на хвостовик диаметром 18 мм, таким патроном оснащаются мощные перфораторы. Длинные буры большого диаметра, долота для демонтажа и коронки большого диаметра имеют хвостовик SDS-Max.



Патрон SDS-Quick используется только в компактных перфораторах bosch. Хвостовик оснастки имеет диаметр 8 мм, максимальный диаметр сверл по бетону с таким хвостовиком составляет 10 мм.

Питание устройства

Двигатель перфоратора потребляет высокий ток, поэтому долгое время перфораторы оставались, исключительно, сетевым инструментом с питанием от сети 220 В. Но развитие технологий и создание аккумуляторов, способных долгое время давать высокий разрядный ток, позволило начать производство аккумуляторных перфораторов.

Несмотря на большой вес, высокую цену и низкую энергию удара, такой инструмент сразу приобрел высокую популярность - потому что в условиях отсутствия электропитания намного проще воспользоваться аккумуляторным перфоратором, чем таскать с собой бензиновый генератор. К сожалению, продолжительность работы перфораторов от одного аккумулятора пока невысока - 1-1,5 часа при оптимальной нагрузке. С увеличением нагрузки, время работы может сократиться в несколько раз.

Максимальное число оборотов холостого хода

Эта величина, практически, не оказывает влияния на скорость сверления бетона в режимах долбления и сверления с ударом. Обратить внимание на этот параметр следует в том случае, если перфоратор предполагается использовать в качестве дрели - для уверенного сверления металлов нужно большое число оборотов холостого хода (от 1200 и выше).

Максимальный диаметр сверления

Для удобства выбора, многие производители приводят максимальные диаметры сверления дерева, металла и бетона. Но глубина сверления при этом не указывается, поэтому пользоваться этими характеристиками следует с осторожностью. Например, у некоторых 700-ваттных перфораторов указан максимальный диаметр сверления бетона в 30 мм. Да, просверлить таким перфоратором 30 мм отверстие глубиной несколько сантиметров получится, но не стоит рассчитывать проделать сквозное отверстие в бетонной стене.

Реверс

Функции реверса позволяет изменить направление вращения патрона и может оказаться очень полезной при заклинивании бура. Кроме того, использование реверса заметно облегчает извлечение из отверстий длинных буров. В режиме шуруповерта наличие реверса увеличит практичность инструмента и позволит не только закручивать саморезы, но и выкручивать их.

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.

Типовые поломки

Зная, как устроен перфоратор, можно легко определить, почему перестала работать та или иная его функция. Неисправности устройства разделяют на следующие виды:

• Электрические;
• Механические.

Первого вида поломки связывают с превышением допустимой нагрузки на аппарат и нарушениями в его эксплуатации. Проявляются они в отказе инструмента включаться или в появлении запахов гари. К ним относят: повреждение шнура и обмоток электродвигателя, подгорание контактов, выход из строя гасящей цепи, неисправность кнопки. Подгорание контактов связано с попаданием пыли на места подключения. В результате переходное сопротивление увеличивается, и выделение мощности в этих местах возрастает. Такого рода неисправности легко вычисляются с помощью мультиметра и визуального осмотра.

Механические неисправности выявляются сложнее. При выявлении таких поломок прислушиваются к посторонним звукам и внимательно осматривают рабочие узлы. Из наиболее часто встречающих проблем: отсутствует удар или инструмент работает только в режиме дрели. В первом случае осматривается ударный механизм, особое внимание уделяется подшипникам, проводится очистка редуктора от старой смазки, изучаются передаточные узлы на наличие сколов. Во втором - осматривается состояние двигателя и шестерней передачи. Не стоит забывать и о переключателе режимов, его тоже желательно проверить.

Таким образом, возникновение проблем с инструментом можно избежать, если не нарушать требования по эксплуатации. При этом периодически проводить чистку и смазку элементов устройства.

Видео

В сюжете - Как устроен перфоратор DeWALT D25603K

Click to view

В сюжете - Сравнение горизонтальных и вертикальных перфораторов

Click to view

В сюжете - Принцип действия перфоратора

Click to view

В сюжете - Как пользоваться перфоратором для новичков

Click to view

В продолжение темы посмотрите также наш обзор Как выбрать перфоратор

Источник

https://santekhnik-moskva.blogspot.com/2020/10/Kak-ustroyen-perforator.html