Пневматичні ручні машини. Загальні поняття

Широке поширення при виконанні будівельно-монтажних, сантехнічних і оздоблювальних робіт отримали пневматичні ручні машини, джерелом енергії яких служить атмосферне повітря, стиснений до 5-7 кгс/см2 (0,5-0,7 МПа) в компресорах. У порівнянні з електричними пневматичні машини легше, портативні, нечутливі до перевантажень, мають більшу питомою потужністю, більш надійні і безпечні в експлуатації. Однак пневматичні машини мають низький ККД (8-16%) і вимагають наявності компресорної установки. Найбільш ефективно піевмомашіни використовуються при виконанні робіт значних обсягів.

За принципом дії розрізняють, обертальні, ударні і ударно-обертальні піевмомашіни.

До обертальним пневмомашин відносяться свердлильні, шліфувальні, різьбонарізні піевмомашіни, пневмоножиці і Пневмогайковерти, кінематика, призначення і принцип дії яких такі ж, як у розглянутих вище електромашин з обертальним рухом робочого органа. Для приводу обертальних пневмомашин застосовуються поршневі, турбінні та ротаційні пневмодвигатели.

Найбільшого поширення набули ротаційні пневмодвигатели, які в порівнянні з поршневими більш прості за конструкцією, портативні (на 1 кВт потужності двигуна припадає не більше 1 кг маси), швидкохідні (до 20 000 об / хв), легко реверсують і можуть витримувати значні перевантаження.

Турбінні двигуни, що мають частоту обертання до 100 000 об / хв, застосовуються в високошвидкісних шліфувальних машинах з абразивними борголовкамі діаметром до 30 мм. Основними недоліками таких двигунів є швидкий знос лопаток і значний шум при роботі.

Ротаційний двигун (рис. 1.1) складається з корпусу (статора), ротора, в пазах якого вільно встановлені лопатки, передньої і задньої кришок, що закривають статор з торців. Ротор розташований ексцентрично щодо внутрішньої циліндричної поверхні статора. Лопатки виготовляються з текстоліту товщиною 3-5 мм і можуть вільно переміщатися в пазах ротора в радіальному напрямку. Стисле повітря, поступаючи в робочу порожнину двигуна (тобто в простір між двома сусідніми лопатками) через отвір в задній кришці, тисне на виступаючі частини лопаток і змушує ротор обертатися. Лопатки при обертанні притискаються відцентровою силою до внутрішньої поверхні статора, перешкоджаючи переміщенню повітря з однієї порожнини в іншу. Відпрацьоване повітря через отвір в корпусі викидається в атмосферу. У тілі ротора є канали, які служать для врівноваження тиску повітря на торці лопаток і виходу повітря з пазів при русі лопаток до центру обертання. Вал ротора обертається в двох шарикопідшипниках.

Рис. 1.1 Пневматичний ротаційний двигун

Виступаючий кінець вала ротора зазвичай виконаний у вигляді прямозубой циліндричної шестерні, яка служить провідною ланкою планетарного редуктора.

Ротаційні пневмодвигатели виготовляються реверсивними і нереверсійним і, мають праве або ліве обертання ротора. У реверсивних Пневмодвигуни стиснене повітря подається поперемінно в праву або ліву робочі порожнини двигуна, змушуючи ротор обертатися у відповідному напрямку. Реверсування проводиться за допомогою спеціального механізму, встановленого в задній кришці двигуна або в пусковому пристрої. Підтримка заданої швидкості ротора ротаційних двигунів забезпечується відцентровими регуляторами.

Для зниження шуму до рівня санітарних норм машини з ротаційними Пневмодвигуни забезпечуються глушниками.

Основні вузли тшевмомашіни обертального дії (двигун, редуктор, рукоятка з пусковим пристроєм) виготовляються у вигляді окремих уніфікованих вузлів, легко замінних при виході їх із ладу.

На рис. 15.11 показані пневмомашини обертального дії: пневмосверлільная, пневмогайковерт і пневмошліфовальная.

Пневмосверлільная машина (рис. 15.11, а) має вбудований нереверсивний ротаційний Пневмодвигуни, встановлений в рукоятці, з пусковим пристроєм куркового типу. Обертання від вала ротора передається через планетарний редуктор шпинделя, на кінці якого кріпиться свердлильний патрон.

Свердлильні РМ виконуються прямими і кутовими, вони здатні свердлити отвори діаметром до 32 мм (по сталі), мають частоту обертання шпинделя (на холостому ходу) 400-2000 об / хв, потужність двигуна 0,4-1,8 кВт, масу 1, 7-8 кг. Витрата стисненого повітря при максимальній потужності становить 0,9-2 м3/хв, робочий тиск повітря 5 кгс/см2 (0,5 МПа).

Пневмогайковерти пістолетного типу (рис. 1.2,6) конструктивно однотипні, мають реверсивний ротаційний пневмо-двигун з механізмом реверсу, вібробезпечних ударний механізм, корпус і рукоятку з вбудованим в неї пусковим пристроєм з курком. Обертальний рух двигуна перетвориться ударним механізмом в ударні імпульси шпинделя, на якому кріпляться змінні головки (ключі). Завдяки спеціальному пристосуванню Пневмогайковерти можуть також загвинчувати шпильки. Вітчизняні Пневмогайковерти випускаються прямими і кутовими, забезпечують складання різьбових з'єднань діаметром 12-42 мм, розвивають найбільший момент затяжки 6,3-150 кгс-м (63-1500 Н-м). Маса машин становить 1,9-9,5 кг, витрата стисненого повітря 0,7-1,0 м3/хв, при робочому тиску 5 кгс/см2 (0,5 МПа).

Пряма пневмошліфовальная машина (рис. 1.2, в) виконана за безредукторної схемою і складається з корпусу з пусковим пристроєм, ротаційного Пневмодвигуни, з регулятором частоти обертання 16 і глушником шуму, віброзахисних рукояток, захисного кожуха і шпинделя з абразивним кругом. При повороті крана пускового пристрою стиснене повітря, потрапляючи в робочу порожнину двигуна, обертає ротор, передній кінець якого з'єднаний зі шпинделем.

Прямі машини комплектуються плоскими шліфувальними кругами діаметром 60-150 мм, кутові - чашковими колами діаметром до 125 мм. Частота обертання шпинделя пневмошлі-фовальних машин становить 4600-12700 об / хв, потужність двигуна 0,4-1,3 кВт при витраті стиснутого повітря 0,9-1,6 м3/хв.

До ударним пневмомашин відносяться молотки різного призначення-відбійні, клепальні і рубальні-карбувальні, а також бетоноломи, трамбування, шпалоподбойкі, бучарду та ін

При виробництві сантехнічних робіт, прокладці газових, водопровідних і каналізаційних труб найбільшого поширення набули аналогічні за конструкцією молотки і бетоноломи, принцип дії яких заснований на використанні енергії удару поршня-бойка, що здійснює зворотно-поступальні рухи уздовж каналу ствола машини під дією стисненого повітря, що надходить поперемінно в подпоршневую і надпоршневую порожнини. Поршень-бойок завдає з певною частотою ударів по хвостовику робочого наконечника, який виконує корисну роботу.

Рис. 1.2. Пневматичні машини обертального дії з ротаційним двигуном

В сучасних пневмомашин ударної дії застосована система комплексної віброзахисту оператора, заснована на використанні елементів пневмопружін віброізоляторів.

Відбійні молотки застосовують для розпушування твердих і мерзлих грунтів при виробництві траншейних робіт невеликого обсягу, для пробивки поглиблень, отворів і прорізів у стінах та перекриттях, а також для розбирання дорожніх покриттів.

Клепальні молотки, застосовувані спільно з пневматичними підтримками, призначені для клепки в гарячому стані заклепок діаметром до 32 мм при складанні різних металоконструкцій.

Рис. 1.3. Універсальний рубальні-карбувальні молоток

Рубальні-карбувальні молотки призначені для чеканки швів, вирубки пазів і пробивки отворів в металі товщиною до 16 мм, закладення стиків водопровідних і каналізаційних чавунних труб, а при відповідній заміні робочого наконечника - для пробивання поглиблень, отворів і прорізів у перекриттях, цегельних і бетонних стінах, а також для клепки в гарячому стані заклепок діаметром до 12 мм і розбирання клепаних з'єднань.

Бетоноломи застосовують для руйнування фундаментів, розкриття бетонних і асфальтобетонних дорожніх покриттів, пробивки поглиблень, отворів і прорізів в бетонних і залізобетонних перекриттях, для розробки твердих і мерзлих грунтів при ритті котлованів, траншей і проходки тунелів.

Розглянемо конструктивні особливості пневмомашин ударної дії на прикладі універсального рубальні-карбувальні молотка (рис. 1.3, а). Молоток складається зі стовбура, поршня-бойка, повітророзподільного механізму (золотникової коробки з золотником), рукоятки з клапаном і пусковим курком, змінного робочого наконечника і кінцевий букси для його утримання.

При натисканні на курок циліндричний клапан зміщується вниз і стиснене повітря надходить по каналу в розподільний механізм, поперемінно направляє повітря в надпоршневую або подпоршневую порожнини А і Б залежно від положення поршня-бойка і золотника. На початку робочого ходу поршня-бойка золотник знаходиться в крайньому правому положенні, відкриваючи доступ повітря в порожнину А. Стисле повітря, впливаючи на торець поршня-бойка, штовхає його вправо для нанесення удару по хвостовику інструменту. В кінці робочого ходу поршень-бойок відкриває вихлопні канали ствола, тиск в порожнині А падає до атмосферного, внаслідок чого золотник переміщується в крайнє ліве положення, відкриваючи доступ повітря в порожнину Б. Під дією стиснутого повітря порщень-бойок починає рухатися вліво, стискаючи відпрацьоване повітря в порожнині А і врівноважуючи золотник. В кінці холостого ходу поршень-бойок знову відкриває вихлопні канали ствола і в результаті падіння тиску в порожнині Б золотник займає крайнє праве (робоче) положення, і цикл повторюється.

Робочий наконечник (рис. 1.3, б) сприймає удари поршня-бойка і передає його оброблюваного матеріалу. Він складається з власне наконечника (піки, коронки, зубила та ін), хвостовика, що зміцнює в кінцевий буксе інструменту і сприймає удари бойка, і середньої частини - стрижня. Вістря наконечників упрочняются твердими сплавами.

Пневматичні молотки характеризуються енергією одиничного удару 8-45 Дж, витрачають 0,8-1,25 м3/хв повітря при частоті ударів поршня-бойка 1200-2800 в хвилину.

До пневмомашин ударно-обертального дії відносяться бурильні молотки-пнев-моперфоратори.

Пневмоперфоратори відрізняються від пневмо-машин ударної дії, тим, що мають в своїй конструкції спеціальний поворотний механізм, який забезпечує автоматичний поворот бурового інструменту (бура) навколо (Власної осі одночасно з нанесенням удару.

Основним вузлом перфоратора є корпус, що складається з циліндра, стовбура і кришки, з'єднаних між собою стяжними болтами. Кришка корпусу забезпечена рукояткою для утримання перфоратора при роботі і перенесення його з однієї, позиції на іншу. У кришці змонтований впускний кран, через який стиснене повітря від компресора надходить до золотникової повітророзподільних пристроїв, вміщеної всередині циліндра. Золотниковое пристрій здійснює автоматичне зміна напрямку подачі стисненого повітря для робочого і холостого ходу поршня-бойка, що здійснює зворотно-поступальні рухи в циліндрі. В кінці робочого ходу тюршень-бойок завдає удар по хвостовику бурової штанги, в результаті чого коронка бура впроваджується в грунт, роблячи його руйнування. Відразу ж після вяедренія бур повертається в забої на деякий кут, зрізаючи коронкою зубці грунту і забезпечуючи руйнування грунту на новій ділянці при кожному наступному ударі.

Рис. 1.4. Бури

Поворот бура проводиться за допомогою поворотного механізму при зворотному (холостому) ході поршня-бойка, сполученого з шестигранною бурової штангою поворотними буксами. Поворотний механізм включає храпове колесо зі стрижнем, на хвостовику якого нарізані спіральні (гвинтові) шліци. Хвостовик стержня входить в шлицевое отвір гайки, запресованої в голівці поршня-бойка.

При робочому ході поршня-бойка спіральні шліци повертають храповой стрижень проти годинникової стрілки, а собачки прослизають по зубах храпового колеса. При зворотному ході поршня собачки, впираючись в зуби храпового колеса, перешкоджають повороту храпового стержня в протилежну сторону (за годинниковою стрілкою) і поршень, нагвинчуючи на хвостовик нерухомого стрижня, буде повертатися сам разом з поворотною буксой і 'буром на певний кут. Утримання бура в поворотною буксе перфоратора здійснюється спеціальним буродержателем.

Бур (рис. 1.4) складається з шестигранного хвостовика, стрижня і коронки, армованої твердосплавними пластинками. В комплект бурового інструменту перфоратора входять бури різної довжини з коронками різного діаметру і конфігурації, що дозволяють бурити шпури діаметром до 60 мм на глибину до 2-4 м в породах будь-якої міцності. Бури з хрестової і зірчастої формою коронки застосовують при бурінні в міцних і дуже міцних породах, двухдолотчатие - в породах середньої міцності, однодолотчатие - у всіх інших випадках. Бури мають по осі канал діаметром 4-5 мм, по якому під тиском подається повітря або вода для продувки або промивання шпурів.

При бурінні горизонтальних і похилих шпурів для захисту оператора від вібрації перфоратор встановлюється на пнев-моподдержке з віброгасильними кареткою.

Вітчизняні Пневмоперфоратори розвивають енергію удару від 40 до 60 Дж, крутний момент від 1,0 до 2,0 кгс-м (від 10 до 20 Н-м) ПФІ частоті ударів поршня-бойка 1700-2600 в хвилину і потужності 1,5 -2,2 кВт. Витрата повітря становить 2,5-3,5 м3/хв при тиску стисненого повітря 5 кгс/см2 (0,5 МПа). Маса Пневмоперфоратори 23-35 кг.