Что такое предохранительная муфта в перфораторе

Ремонт предохранительной муфты перфоратора

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.

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.

Как выбрать перфоратор для дома?

Технические характеристики пестрят изобилием данных. Обратить внимание следует первоначально на мощность. Мощность двигателя напрямую связана с силой удара, главным аргументом в борьбе с бетоном и камнем. Перфоратор мощностью до 800 Ватт подойдет для неинтенсивного использования. Сила удара у таких образцов достигает 5 Дж, при частоте 3-4 тысячи ударов за минуту, это примерно 50-67 ударов в секунду, что достаточно много. Частота вращения бура – 700-1300 оборотов. Выдалбливать таким инструментом дверной проем в железобетонной стене, конечно, можно, но лучше ограничиться сверлением отверстий под монтаж гипсокартонных конструкций или штроблением борозд под новую проводку. Вес таких моделей: 2-3,5 кг.

При выборе перфоратора обратите внимание на соотношение частоты вращения к частоте ударов. Чем больше первая величина, тем должна быть больше вторая, иначе бур будет попросту стираться о бетон.

Инструменты мощностью от 800 до 1400 Ватт подойдут для добротного хозяина. Сила удара таким инструментом 4-10 Дж. Частота вращения составит 400-1000 оборотов, при частоте ударов 2500-3500 за минуту. Таким инструментом с легкостью можно расширить дверной проем, а бурить им отверстия в бетоне – одно удовольствие. Все, что выше 1400 Ватт, является техникой для трудоемких работ, наподобие прокладки тоннелей для кабелей в каменном грунте и т.д. Сила удара у таких аппаратов от 10 до 40 Дж и выше. Количество ударов в минуту снижается до 1000-2000, а частота вращения шпинделя доходит до 400-500 оборотов в минуту. Такой инструмент больше предназначен не для сверления, а для «перемалывания» бетона и грунта.

Осуществляя выбор перфоратора для дома, мы, к сожалению или к счастью, попадаем на стык между малыми и средними по мощности агрегатами. В этом сегменте мир вертикальной компоновки встречается с миром горизонтальной. Поэтому тут при выборе лучше отталкиваться от личных убеждений и удобства работы:

общая длина вертикального перфоратора с буром меньше, чем его горизонтального коллеги;
горизонтальным аппаратом удобнее работать в узких проемах; горизонтальные образцы весят меньше вертикальных собратьев, но при этом у последних лучше развесовка;
вертикальная компоновка обладает лучшим охлаждением, а также мягче переносит ударные нагрузки;
сила удара у вертикальных образцов выше, чем у горизонтальных собратьев, при прочих равных технических условиях;

Перфоратор – это профессиональный инструмент, поэтому особой разницы при выборе производителя вы не ощутите. Если, конечно, это не дешевое китайское чудо техники. Makita, DeWALT, Metabo, Hitachi – серьезные агрегаты, однако Bosch имеет более развитую сеть центров обслуживания. Phiolent – производят в Севастополе, нареканий на качество пока не было, но ходят слухи о китайских комплектующих. Sturm, Интерскол, Зенит, Энергомаш – образцы средней ценовой категории. Отчасти имеют китайские корни, но на практике работают безупречно.

Определившись с мощностью инструмента, не поленитесь уделить внимание мелочам:

практичный чемодан поможет хранить и безопасно транспортировать инструмент;
будет кстати набор буров и пик. Качество этих насадок на порядок лучше дешевых аналогов, предлагаемых в магазинах. Оно сопоставимо со средними добротными образцами;
электроинструмент часто поставляется вместе со щетками для двигателя и смазкой. Это не будет лишним, т.к. любая техника ломается в самый неподходящий момент, а имея готовые щетки, мы сможем быстро их заменить, не отрываясь от работы;
устройство для измерения глубины будет не лишним, если не желаете продырявить стену насквозь;
наличие активной антивибрационной системы приветствуется, но она встречается в дорогих моделях. Дешевые позволяют довольствоваться пассивной антивибрационной системой, а по факту – прорезиненные рукоятки;
наличие патрона для дрели не помешает. Благодаря нему, в качестве насадки можно использовать любые сверла. Но, используя патрон, ни в коем случае не работайте в режиме сверления с ударом, он развалится за пару минут;
электронная начинка представлена наличием функции реверса и регулировкой скорости вращения;
система поддержания оборотов будет только у дорогих моделей, на практике она, скорее всего, пригодится.

Электродвигатель устройства

Двигатель, являясь основным элементом устройства, 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.

Износ щёток не должен превышать 70 процентов, если превышает, требуется их замена. Перед заменой необходимо обратить внимание на щёткодержатель и очистить его при необходимости.

Для проверки обмоток можно воспользоваться мультиметром. Для этого один щуп измерительного прибора устанавливается на щёткодержатель, а второй на вход подключения к сети 220 вольт. Чтобы точно определить места подключения, проще воспользоваться электросхемой. Если сопротивление бесконечное, делается вывод о перегорании обмотки.

Разборка перфоратора

Начнем с быстрозажимного патрона. Процесс разборки состоит из следующих пунктов:

Съем специального кольца
Демонтаж освобождающей втулки
Съем еще одного специального кольца и шарика
Извлечение спиральной пружины

Для того чтобы снять корпус редуктора, сначала необходимо демонтировать ручку переключения режимов.

Затем производится разборка ствола, ударников и бойков. Промежуточный вал разбирается по порядку следующих друг за другом деталей. Электрическая часть состоит из трех блоков – ротора, статора и цепи управления с угольными щетками. Все блоки разбираются подетально. После этого перфоратор можно считать полностью разобранным.

Предохранительная муфта

При увеличении нагрузки на инструмент, превышающей его характеристики согласно инструкции по эксплуатации, чтобы не допустить повреждения элементов, устанавливается предохранительная муфта. Главная её задача — остановить попытки механизма провернуть патрон при заклинивании бура. Если б такая муфта не стояла, то при заклинивании перфоратор вывернулся бы из рук.

По типу использования муфты бывают кулачковые и фрикционные. Первый тип состоит из двух частей, имеющих скошенные грани и соединённые друг с другом через пружину. При усилении давления пружина распрямляется, и части выходят из сцепления. Муфта расцепляется. Такое состояние характеризуется появлением треска. Во фрикционной муфте момент вращения предаётся на подключённый механизм за счёт плотного сжатия дисков. При перегрузке усилие сжатия пропадает, и вращение не передаётся.

Антивибрационная система, используемая в инструменте

Схема основных деталей перфоратора, которые часто ломаются.

Фирмы постоянно разрабатывают новые и усовершенствуют уже имеющиеся системы, направленные на снижение вибраций, возникающих в инструменте. Все разнообразие систем предохранения от вибрации можно разделить на два вида:

активные;
пассивные.

Активная антивибрационная система монтируется только на инструмент, имеющий высокую мощность. Для снижения уровня вибрации применяется несложное устройство, которое состоит из противовеса с пружинным устройством, принимающим все вибрационные нагрузки. Эта система не может полностью компенсировать все вибрации, возникающие в инструменте, она способствует только значительному снижению ее уровня. Помимо этого гашению вибрации способствует рукоятка инструмента, прикрепляемая к корпусу посредством шарнирного соединения и пружинного механизма.

Роль пассивной системы снижения уровня вибраций, возникающих в работе, выполняют резиновые накладки, смонтированные на корпусе, помимо этого, такие накладки предотвращают скольжение рук. Пассивная система является малоэффективной.

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.

Редуктор и патрон перфоратора

Будет полезно ознакомиться: «Чем отличается ударная дрель от перфоратора: 7 основных критериев»

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).

Читать еще: Как очистить пальцы руки от суперклея, чем отмыть в домашних условиях

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.

Технические характеристики				Диапазон значений
Мощность	бытовые модели			400-1000 Вт
	профессиональные модели			1-2 кВт
Сила удара				2-25 Дж
Скорость вращения		бытовые модели		1500-2000 об/минуту
		профессиональные модели		2000-4000 об/минуту
Частота ударов				2000-6000 ударов/минуту
Патрон			SDS+	буры до 28 мм
			SDS max	буры более 28 мм
Вес				2-15 кг

Все это позволит оценить возможности выбора в соответствии с поставленными задачами и их спецификой и найти оптимальный по всем параметрам вариант.

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.

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.
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:

электромеханический;
электропневматический.

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:

SDS-plus;
SDS-max.

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.

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.
Сменные насадки должны надежно крепиться, в противном случае во время работы они могут выскочить из патрона и нанести травму.
Сверлить материал нужно, не прикасаясь к вращающейся части инструмента: острые кромки легко повреждают руки и другие части тела.
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.

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.