Ручные машины для крепления изделий и сборки конструкций

Для монтажа металлоконструкций, выполнения электромонтажных, сантехниче­ских и других видов работ применяют резьбовые соединения, используя для этого стан­дартные детали (болты, винты, гайки, шпильки, шурупы, гвозди, скобы, дюбели) или изготовляя отдельные их элементы по месту. Для механизации этих работ применяют ручные машины, основные типы которых приведены ниже.

Для сборки резьбовых соединений применяют резьбозавертывающие машины - гайко-, шурупо-, шпильковерты с непрерывно-силовым или импульсно-силовым вра­щательным движением рабочего органа. Эти машины отличаются от сверлильных ма­шин рабочим инструментом - торцовыми ключами для работы с болтами, винтами и гайками или отвертками для работы со шпильками и шурупами - и наличием в транс­миссии муфты предельного момента, при достижении которого муфта отключает рабо­чий орган от двигателя. Рабочий инструмент соединяют с рабочим органом жестко или шарнирно, в последнем случае для работы в труднодоступных местах. Резьбозаверты­вающие машины реверсивны, их применяют как для сборки, так и для разборки резьбо­вых соединений.

Машины с непрерывно-силовым движением рабочего органа просты по устрой­ству. Их основным недостатком является значительный реактивный момент, восприни­маемый оператором, особенно в конце затяжки резьбового соединения. Машины этого типа работают с резьбовыми соединениями диаметром до 16 мм. Этого недостатка ли­шены машины импульсно-силового типа - частоударные, обеспечивающие затяжку резьбовых соединений за 100 - 200 ударов в течение 4... 5 с, и редкоударные (3-15 уда­ров на одно резьбовое соединение). По сравнению с непрерывно-силовыми импульсносиловые ручные машины обеспечивают больший момент затяжки резьбовых соедине­ний при равных параметрах их двигателей.

В качестве примера частоударной импульсно-силовой ручной машины на рис. 12.9 представлен электрический гайковерт. Вращение шпинделю 1 с закрепленным на нем ключом 9 передается от электродвигателя, вмонтированного в корпус 4, через ре­дуктор 3 и ударно-импульсный механизм в виде винтовой пары выходной вал редукто­ра 5 - втулка 2, соединенных между собой винтовыми пазами на валу и входящими в них и в лунки на внутренней поверхности втулки шариками 7. Шпиндель может свободно перемещаться в осевом направлении в корпусе и в нерабочем состоянии, отжимаемый пружиной 8, занимает в нем крайнее левое положение. Для начала работы ключ одева­ют на навинчиваемую гайку или головку болта (винта) и прижимают корпус в осевом направлении. Преодолевая сопротивление пружины 8, шпиндель перемещается относи­тельно корпуса вправо, зацепляется своими кулачками на его торцовой поверхности с кулачками втулки 2 и приходит во вращательное движение. С увеличением сопротивле­ния вращению шпинделя его скорость замедляется, и втулка 2, преодолевая сопротивле­ние пружины 6 и навинчиваясь на вал 5, отходит от шпинделя вправо, выводя кулачки из зацепления со шпинделем. Освобожденная от этого зацепления втулка получает ус­коренное вращение от вала 5 и под действием пружины 6 перемещается влево, ударом входя в зацепление с кулачками шпинделя. Эти движения продолжаются до тех пор, по­ка отводом корпуса на себя шпиндель не займет свое левое нерабочее положение.

Основными параметрами частоударных гайковертов являются максимальный мо­мент затяжки и время затяжки резьбового соединения. Процесс сборки резьбового со­единения такими гайковертами осуществляется за 100... 200 ударов в течение 4... 5 с. Для работы в режиме развинчивания резьбовых соединений переключают фазы элект­ропитания при помощи штепсельного соединения.

Момент затяжки ограничивают муфтами предельного момента или временем действия ударного механизма. Эти меры не обеспечивают необходимой точности пара­метров затяжки резьбовых соединений, из-за чего частоударные гайковерты применяют только для сборки неответственных соединений. Большей точностью обладают редко-ударные гайковерты с основным параметром - энергией удара около 25 Дж. По срав­нению с частоударными машинами они имеют меньшую массу (на 20... 40%) и более высокий КПД. Их применяют для сборки резьбовых соединений диаметром от 22 до 52 мм при тарированном моменте затяжки от 400 до 5000 Нм. Продолжительность сборки одного соединения составляет от 3 до 8 с.

На рис. 12.10 представ­лен пневматический редко-ударный гайковерт, ведущая часть 4 ударного механизма которого приводится во вращение от пневматического ротационного двигателя 5. Ведомая часть (ударник) 3 по­сажена свободно на валик 7 и может перемещаться по нему в осевом направлении. В не­рабочем состоянии ударник, отжимаемый пружиной 2, за­нимает крайнее правое поло­жение. При включенном дви­гателе контактирующие с ве­домой частью шарики (цент­робежные грузы) 6 приходят во вращение и за счет возникающих при этом центробежных сил перемещаются цент-робежно в радиальном направлении, отжимая ударник, который кулачками на его тор­цовой поверхности ударом входит в зацепление с кулачками шпинделя 1. В начале про­цесса, когда сопротивление вращению шпинделя невелико, деталь резьбового соедине­ния завинчивается без отключения шпинделя от ударника. В конце затяжки, с возраста­нием сопротивления вращению, скорость шпинделя и ударника уменьшается, вследст­вие чего снижаются также окружная скорость центробежных грузов и действующие на них центробежные силы, и грузы перемещаются центростремительно. При этом пружи­на 2 перемещает ударник вправо, выводя его кулачки из зацепления с кулачками шпин­деля. Освободившись от внешней нагрузки, ударник приходит в ускоренное вращение, и процесс ударного включения и отключения кулачкового соединения повторяется.

Для сборки резьбовых соединений диаметром 100... 200 мм, например, при мон­таже крупного технологического оборудования, применяют гайковерты с гидравличес­ким приводом, питаемые централизованно от насосной станции.

Шуруповерты (винтоверты) применяют при сборочно-разборочных работах, например, при монтаже перегородок из сухой гипсовой штукатурки по металлическому, деревянному и асбоцементному каркасу. В качестве привода используют электрические реверсивные коллекторные двигатели с двойной изоляцией мощностью до 420 Вт с зуб­чатым редуктором и кулачковой муфтой предельного момента с регулятором значения последнего. Чаще в систему привода включают блок электронного регулирования часто­ты вращения в диапазоне от 0 до 0,75 ее номинального значения с ограничением макси­мальной частоты вращения. Для удобства работы в труднодоступных местах использу­ют удлинители, переходные втулки, сменные патроны для крепления инструмента.

В качестве сменного инструмента используют отвертки под плоский и крестовый шлиц шурупов, а также головку-ключ. В ряде моделей шуруповертов зарубежного про­изводства крепеж подается автоматически из сменных кассет, содержащих от 100 до 150 крепежных изделий.

Для нарезания резьбы в сквозных и глухих отверстиях применяют резьбонарез­ные машины с электрическим и пневматиче­ским ротационным двигателями. Эти машины отличаются от сверлильных инструментом, в качестве которого применяют метчики, и реверсивным устройством в трансмиссии, пере­дающей движение от двигателя рабочему ор­гану. На рис. 12.11 представлена кинематиче­ская схема электрической резьбонарезной ма­шины, трансмиссия которой состоит из двух планетарных передач 11-10-9-8 (при непо­движном венцовом колесе 9) и 4 - 5 - 2. Шпин­дель 1, свободно перемещаемый вдоль оси центрального колеса 2, на внешнем конце имеет патрон для крепления метчика с хвостовиком квадратного сечения, а на внутрен­нем конце - жестко соединенную с ним двухстороннюю кулачковую полумуфту 6. При нажатии на корпус машины в направлении подачи полумуфта 13, жестко соединенная с венцовым зубчатым колесом 8, входит в зацепление с полумуфтой 6, вследствие чего шпинделю передается от электродвигателя 12 правое вращение (на завинчивание мет­чика). Для возвратного вращения метчика (на его вывинчивание из резьбового отвер­стия) в случае нарезания резьбы в сквозных отверстиях корпус машины подают на се­бя. При этом полумуфта 6, удерживаемая в осевом направлении упирающимся в торцо­вую поверхность отверстия метчиком, выходит из зацепления с полумуфтой 13 и, при дальнейшей подаче корпуса на себя входит в зацепление с полумуфтой 2, выполненной заодно с центральным зубчатым колесом передачи второй ступени. В результате этих действий шпинделю сообщается левое вращательное движение с более высокой скоро­стью, и метчик вывинчивается из нарезанной им резьбы. В случае нарезания резьбы в глухих отверстиях ее глубину регулируют упором 3, закрепляя его на корпусе машины винтом 7. При достижении установленной глубины упор приходит в соприкосновение с телом нарезаемой детали, препятствуя дальнейшему перемещению корпуса в осевом направлении, а вращающийся шпиндель с ввинчивающимся в отверстие метчиком пе­ремещается на отверстие, выводя полумуфту 6 из зацепления с полумуфтой 13. Для вра­щения метчика в обратном направлении поступают так же, как и в случае сквозных от­верстий.

В отличие от метчиков для нарезания резьбы вручную (направляющего, режуще­го и калибрующего) в ручных машинах используют метчики для нарезания резьбы в один проход.

Для забивки крепежных изделий (гвоздей, скоб, дюбелей) применяют монтаж­ные сборочные молотки или пистолеты. Крепежное изделие вставляют в ствол пис­толета и одноразовым воздействием на него поршня-ударника забивают его в деревян­ное, металлическое, кирпичное или бетонное основание. В зависимости от вида приво­да различают пороховые, пневматические и электромагнитные молотки.

Пороховые молотки (рис. 12.12) предназначены для забивки дюбелей различно­го исполнения (дюбель-гвоздь, дюбель-винт - с винтовой нарезкой хвостовика) в бетон до марки 400 включительно, сталь с пределом прочности до 450 МПа, кирпич. В рабо­те порохового молотка используется принцип действия огнестрельного оружия. Дюбель 2 и пороховой патрон б закладывают в ствол 5. Далее молоток прижимают установлен­ным на переднем конце прижимом 1 к основанию, предназначенному для забивки дю­беля, и нажимают на спускной рычаг 7. Под действием пружины 8 рычаг 9 ударяет ос­трием наконечника в капсюль патрона, вследствие чего находящееся в нем воспламеня­ющееся от удара вещество поджигает порох. Образующиеся при этом пороховые газы, увеличиваясь в объеме, выталкивают из ствола поршень 3, который ударяет по хвосто­вику дюбеля, внедряя его в основание. После перемещения поршня в переднюю часть ствола полость последнего соединяется с камерой 4, через которую отработавшие поро­ховые газы выбрасываются в атмосферу.

Тип патронов выбирают в зависимости от размеров забиваемых дюбелей и меха­нических свойств оснований. Пороховые молотки комплектуют сменными стволами и поршневыми группами соответственно размерам дюбелей.

Пневматические мо­лотки, называемые также гвозде- или скобозабивными пистолетами, применяют для забивки гвоздей и скоб в деревянные, древесно-волокнистые, древесно-стружеч-ные, цементно-стружечные и другие основания. Они быва­ют специальными - для за­бивки крепежных элементов определенного вида и уни­версальными - для забивки нескольких видов крепежных элементов. В гвоздезабивном пневматическом пистолете (рис. 12.13) комплект гвоз­дей помещают в магазин 9, откуда они по одному поступают в ствол 10. Гвоздь забива­ют ударом по его шляпке штоком 3 при перемещении поршня в направляющем цилиндре 4 к стволу от давления сжатого воздуха, поступающего от компрессора через шту­цер 8 и клапан 6 в надпоршневую полость (прямой ход). Клапан 6 открывается пуско­вой скобой 7 при условии, что предохранительная скоба 11 будет прижата к основанию (месту забивки гвоздя). После отпускания скобы 7 или (и) отжатия предохранительного устройства 11 доступ воздуха в надпоршневую полость прекращается, и поршень со штоком возвращается в исходное положение под давлением воздуха в аккумулирующих камерах 2, которые заряжались при прямом ходе поршня через отверстия 1 в направляю­щем цилиндре.

Электромагнитные молотки (рис. 12.14) используют для забивки дюбелей в ос­нование из различных материалов. Они рабо­тают от выносных компактных электронных преобразователей с частотой менее 50 Гц. Энергию единичного удара (от 5 до 22 Дж) из­меняют путем изменения частоты тока.

Клепальные молотки предназначены для установки заклепок диаметром до 36 мм в отверстия соединяемых клепкой металличес­ких конструкций и их пластического деформи­рования (осаживания) в холодном и горячем состояниях с образованием замыкающей голо­вки. В качестве рабочего инструмента исполь­зуют обжимки. Молотки работают в виброударном режиме. Наибольшее распростране­ние получили пневматические клепальные молотки (рис. 12.15), представляющие собой поршневые двухкамерные машины обычно с клапанной системой воздухораспре деления. Основными параметра­ми молотков являются: энергия единичного удара, частота ударов, ударная мощность и удельный расход воздуха. Для молотков хо­лодной клепки с использованием заклепок из алюминиевых спла­вов и малоуглеродистой стали Ст1кп значения этих параметров суть: до 13 Дж; 30... 45 Гц; до 400 Вт; 2,45 м³/(мин/кВт); для молот­ков горячей клепки с использова­нием заклепок из стали 20кп - со­ответственно 22,5... 70 Дж; 8... 18 Гц; 400... 560 Вт; 2,45 м³/(мин/кВт). В последнее вре­мя созданы клепальные молотки с гидроприводом.