Устройство ручной пневматической машины
Широкое применение нашли ручные пневматические машины. Преимуществами таких машин являются небольшая масса, надежность и безопасность работы даже в запыленной и влажной окружающей среде.
По принципу действия ручные машины с пневматическим приводом разделяются на ударные, вращательные и ударно-вращательные. Наибольшее применение получили ручные машины с пневматическим приводом ударного действия — отбойные, клепальные и рубильно-чеканочные молотки, бетоноломы, трамбовки, шпалоподбойники и др.
Ручной отбойный молоток (рис. 8.10) применяют для отбойки пород различной крепости, разрыхления твердого и промерзшего грунта, пробивки проемов и отверстий в кирпичных стенах, разрушения кирпичной кладки и скалывания льда. Молоток представляет собой поршневую пневматическую машину ударного действия с клапанным воздухораспределителем. Для пуска молотка нажимают на рукоятку, преодолевая сопротивления пружины, амортизатора и вентиля, подпираемого сжатым воздухом со стороны ниппеля. При смещении вентиля вправо воздух через отверстие попадает в кольцевую камеру золотникового распределителя. При помощи клапанного распределителя, ударника и ствола сжатый воздух подается поочередно в камеры прямого и обратного хода ударника, заставляя его совершать возвратно- поступательные движения, периодически ударяя по хвостовику рабочего исполнительного инструмента. Рабочий инструмент удерживается от выпадения кольцевой пружиной.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Пневматические пробойники используют для пробивки скважин на земляных и дорожных работах. Наиболее эффективно использовать их при проходке скважин и забивании труб под шоссейными дорогами, железнодорожными и трамвайными путями, при реконструкции подземных коммуникаций.
Пневматический реверсивный пробойник (рис. 8.11) состоит из корпуса, съемного расширителя, ударника, золотника. Рабочим органом, образующим скважину, является корпус, который забивается в грунт ударником, совершающим возвратно- поступательное движение и ударяющим по переднему внутреннему торцу корпуса. Обратному ходу корпуса пробойника препятствуют силы трения, возникающие между наружной поверхностью корпуса и грунтом. Внутренняя поверхность корпуса и наружная поверхность ударника образуют камеру, а внутренняя полость ударника и патрубок золотника — камеру, которые через осевой канал патрубка и воздухоподводящий шланг сообщаются с источником сжатого воздуха.
Рис. 8.11. Пневматический реверсивный пробойник
Первоначально камера снабжается сжатым воздухом через окно, в результате чего из-за разности рабочих площадей камер и ударник движется вправо. Во время подхода ударника к крайнему правому положению происходит выброс сжатого воздуха из камеры через отверстия амортизаторов в атмосферу. В результате ударник сначала останавливается, а затем перемещается влево давлением в камере и наносит удар по наконечнику корпуса, внедряя пробойник в грунт. При подходе ударника к крайнему левому положению сжатый воздух поступает из камеры через окно в камеру и цикл работы повторяется. Для перемены направления движения пробойника перемещают патрубок золотника в крайнее левое или крайнее правое положение, что осуществляется вращением шланга 9, соединенного с патрубком. Механизм перемещения патрубка представляет собой винтовую пару из гайки и винта, которым является стебель патрубка золотника. Воздух в камеру при обратном движении машины попадает раньше, чем при прямом, и ударник останавливается сжатым воздухом, затем производится выпуск отработанного воздуха и поступающий в камеру сжатый воздух движет ударник назад. В результате ударник наносит удары по задней гайке и пневмопробойник движется в обратном направлении.
К ручным машинам ударно-вращательного действия относятся пневмоперфораторы, которые имеют в своей конструкции специальный поворотный механизм, поворачивающий рабочий орган одновременно с нанесением удара. Пневмо- перфоратор может наносить удары рабочим буровым инструментом (буром) и автоматически поворачивать его на определенный угол вокруг продольной оси одновременно с нанесением удара. Таким образом бур разрушает грунт в забое и образует шпур диаметром, несколько большим, чем диаметр коронки бура.
Перфоратор (рис. 8.12) состоит из цилиндра, ствола и крышки с рукояткой управления, соединенных болтами. Сжатый воздух от компрессора поступает в золотниковое воздухораспределительное устройство, размещенное внутри цилиндра. Это устройство осуществляет автоматическое изменение подачи сжатого воздуха для рабочего и холостого ходов поршня-бойка, который совершает в цилиндре возвратно-поступательное движение. Поршень-боек наносит удары по хвостовику буровой штанги, внедряя бур в грунт. В результате удара и поворота бура происходит разрушение грунта.
Рис. 8.12. Пневмо- перфоратор
Поворот бура выполняется поворотным механизмом при холостом (обратном) ходе поршня-бойка, сопряженного с шестигранной буровой штангой поворотными буксами. В поворотный механизм входят храповое колесо со стержнем, на хвостовике которого нарезаны спиральные (винтовые) шлицы. Хвостовик стержня входит в шлицевое отверстие гайки, запрессованной в головке поршня-бойка. Спиральные шлицы поворачивают храповой стержень против часовой стрелки при рабочем ходе поршня-бойка. Собачки проскальзывают по зубьям храпового колеса, препятствуя повороту стержня храпового колеса в обратную сторону. При этом поршень-боек, навинчиваясь на хвостовик неподвижного стержня, будет поворачиваться сам вместе с поворотной буксой и буром. Бур удерживается в поворотной буксе перфоратора с помощью специального буродержателя. Пневмоперфораторы развивают энергию удара 40… 60 Дж, имеют крутящий момент 10. ..20 Н-м при частоте ударов поршня-бойка 28.. .43 в секунду и мощности 1,5…2,2 кВт.
Рис. 8.13. Ротационный пневматический двигатель
К ручным пневмомашинам вращательного действия относятся сверлильные, шлифовальные, резьбонарезные, а также гайко-, шурупо-, муфтоверты, пневмоножницы и т. д. Назначение и принцип действия этих машин аналогичны электрическим ручным машинам с вращательным приводом рабочего органа. Для привода ручных пневматических машин используется ротационный пневмо- двигатель, который является портативным, простым по устройству, реверсивным и быстроходным. На 1 кВт мощности двигателя приходится не более 1 кг массы. Частота вращения ротационных двигателей достигает 20 тыс. в минуту.
Ротационный двигатель (рис. 8.13) состоит из статора, ротора, в пазах которого свободно перемещаются лопатки. Ротор расположен эксцентрично относительно внутренней цилиндрической поверхности статора. Сжатый воздух, поступающий в двигатель, в зазор между ротором и статором, давит на выступающие части лопаток и заставляет ротор вращаться. При вращении лопатки под действием центробежных сил прижимаются к стенкам статора, препятствуя перетеканию воздуха из одной полости в другую. Ротационные двигатели изготовляют реверсивными и нереверсивными с правым и левым вращением. У реверсивных двигателей впускные и выхлопные отверстия в статоре расположены симметрично. Реверс машин осуществляется пуском сжатого воздуха в правый или левый впускной канал статора.
Иногда применяют поршневые пневматические двигатели, в которых возвратно-поступательное движение рабочих поршней преобразуется во вращательное движение шпинделя с помощью кривошипно-шатунного механизма (аналогично двигателям внутреннего сгорания) и золотникового распределителя. Двигатели имеют достаточно высокий коэффициент полезного действия, но ограниченно применяются в ручных машинах из-за большой массы и значительных габаритов. Используются в машинах, где требуются значительные мощность и пусковой крутящий момент при небольшой частоте вращения. Мощность поршневых двигателей, применяемых для ручных машин,— 0,4…4 кВт, частота вращения — 7,5.. .38 с-1.
В турбинных пневматических двигателях вращение рабочего вала происходит за счет превращения энергии сжатого воздуха в полезную работу на лопастях рабочего колеса (ротора). Турбинные двигатели просты по конструкции, имеют малую массу, небольшие габариты и большой срок службы, однако редко применяются в ручных машинах. Они используются в тех случаях, когда на шпинделе машины необходимо получить высокую частоту вращения и малый крутящий момент. Для ручных пневматических машин используют турбинные двигатели мощностью до 0,4 кВт с частотой вращения до 250 с-1.
Недостатками турбинных пневматических двигателей являются низкий коэффициент полезного действия, сложность реверсирования.
Устройство ручной пневматической машины
В общем случае под ручной понимается технологическая машина, снабженная встроенным двигателем, при работе которой масса машины полностью или частично воспринимается руками оператора.
Для повышения эффективности работ применяют ручные машины, как специализированные, предназначенные Для конкретных работ, так и универсальные. Ручные машины состоят из привода, передаточного устройства, рабочего органа и системы управления. Применение ручных машин повышает производительность труда в 5—15 раз.
Привод ручных машин бывает электрический, пневматический и от двигателя внутреннего сгорания.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
По роду выполняемых работ ручные машины можно разделить на следующие подгруппы: инструменты для обработки металла, дерева, камня, для производства сборочных и дорожных работ.
К основным видам ручных машин относятся электрические и пневматические.
Электрические сверлильные машины применяют для получения отверстий в стали, цветных металлах, пластмассах и дереве. По размерам различают легкие, средние и тяжелые машины (диаметры сверления соответственно до 8,15 и 23 мм); по конструкции — прямые и угловые; по роду тока — высокочастотные, низковольтные (36 В) и с приводом, работающим от одно- и трехфазного тока напряжением 127—220 В.
Конструктивно сверлильные машины (рис. 92) весьма просты и состоят из корпуса с ручкой, в который встроен электродвигатель, приводящий через редуктор во вращение шпиндель с закрепляемым в нем сверлом.
В сверлильных машинах, предназначенных для работ по дереву, выключатель заменен переключателем, обеспечивающим реверсирование сверла, необходимое для его извлечения из просверленного отверстия. Диаметр отверстия до 32 мм.
Электрические гайковерты, ключи, шпильковерты и шуруповерты, предназначенные для монтажных работ с использованием крепежных деталей, выполнены по типу сверлильной машины. Рабочий орган приводится во вращение через редуктор и электродвигатель, размещенные в общем корпусе.
Рис. 92. Электрическая сверлильная машина для работы под углом: 1 — шпиндель, 2 — корпус, 3 — электродвигатель
Эти инструменты отличаются от сверлильной машины предохранительным устройством, автоматически отключающим привод при достижении на шпинделе их рабочего органа заранее заданного крутящего момента, соответствующего окончанию завертывания гайки, болта или винта.
Предохранительное устройство выполнено в виде подпружиненной косо срезанной кулачковой муфты, кулачки которой при превышении определенного передаваемого усилия отходят, преодолевая усилие пружины, и пробуксовываются.
Электрические ножницы применяют для разрезания листовых материалов как по прямым, так и по сложным траекториям. Ножницы (рис. 93) состоят из редуктора, соединенного с электродвигателем с помощью рукоятки, в которую встроен выключатель с курком. Эксцентриковый выходной вал редуктора преобразует свое вращательное движение в возвратно-поступательное движение ползуна с прикрепленным к нему подвижным лезвием, обеспечивающим режущее действие при движении относительно неподвижного лезвия, закрепляемого на улитке.
Ручные электрические шлифовальные машины служат для зачистки сварных швов, очистки поверхностей от коррозии, удаления бетонных наплывов. Конструктивно шлифовальные машины аналогичны прямым сверлильным с той лишь разницей, что к их шпинделю крепят не сверло, а абразивный диск,
Электрические дисковые пилы предназначены для распиловки деревянных, реже пластмассовых, деталей и по конструкции аналогичны прямым сверлильным машинам. Однако в некоторых пилах пильный диск насаживается непосредственно на вал электродвигателя, т. е. без редуктора.
Рис. 93. Электрические ножницы:
1 — редуктор, 2 — рукоятка, 3 — выключатель, 4 — курок, 5 — электродвигатель, б — улитка, 7 — подвижное лезвие, 8 — ползун
Электрические рубанки (рис. 94) предназначены для механизации столярных работ и оборудованы обращенным трехфазным асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором. Электродвигатель размещен в предохранительном кожухе, а концы его статора неподвижно закрепляются на раме. Сидящий на статоре ротор несет на себе ножевой барабан с закрепленными на нем ножами.
Электрический рубанок может быть использован как в прямом, так и в перевернутом положении. В первом случае рабочий с помощью рукояток перемещает рубанок вдоль обрабатываемой детали, во втором — деталь перемещается вдоль передней и задней лыж, а рубанок неподвижно закреплен на верстаке рукоятками вниз.
Электрические долбежники (рис. 95) служат для выемки в деревянных деталях прямоугольных пазов и гнезд, необходимых для соединения деталей в «шип». Рабочий орган долбежника представляет собой бесконечную фрезерную цепь 8, на каждом звене которой прикреплен резец. За один проход долбежник выбирает паз размером до 20×55 мм при глубине долбления до 150 мм.
Рис. 94. Электрический рубанок:
1, 8 — подвижная и задняя лыжи, 2 — поворотная ручка. 3 — стрелка, 4 — корпус редуктора, 5 — редуктор, 6 — выключатель, 7 — основная рукоятка, 9 — устройство для подавления радиопомех, 10 — барабан, 11 — нож
Рис. 95.
1— основание, 2 — направляющая линейка, 3 — ведущая звездочка, 4 — рычажное приспособление, 5 — электродвигатель, 6 — направляющая колонка, 7 — пружина, 8 — долбежная цепь
Электрические цепные пилы (рис. 96) применяются для распиловки брусков и досок и состоят из электродвигателя с редуктором и пильной рамы, вокруг которой перемещается рабочая Цепь. Натяжение цепи регулируют с помощью механизма, перемещающего ведомую звездочку.
Электрические лобзики позволяют выпиливать из фанеры и досок толщиной до 15 мм детали криволинейной формы. Их рабочий орган выполнен в виде тонкой пилки, совершающей возвратно-поступательные движения с помощью кривошипного механизма, приводимого в действие через одноступенчатый редуктор от электро-двигателя.
Рис. 96. Электрическая цепная пила по дереву:
1 — электродвигатель, 2 — редуктор, 3 — пильная рама, 4 — ведомая звездочка, 5— регулировочный механизм, 6 — рабочая цепь с зубьями
Ручное; компрессионно-вакуумные молотки (рис. 97) служат для разрушения твердых материалов, например кирпича, бетона, шлакоблоков, при строительных, санитарно-технических и монтажных работах.
Электродвигатель через зубчатую передачу криво шипно-шатунный механизм обеспечивает возвратно-поступательное движение поршня. При движении поршня вправо между ним и бойком образуется вакуум, который заставляет боек следовать за поршнем. После того как поршень начинает перемещаться влево, вакуум снимается, а оставшийся между поршнем и бойком воздух сжимается, посылая боек влево. В результате он ударяет по хвостовику рабочего наконечника, который в свою очередь ударяет по обрабатываемому материалу. В крайнем левом положении поршень доходит до зоны перепускных каналов, через которые уравнивается давление в левой и правой полостях ствола. После этого цикл повторяется.
Электрические перфораторы легкого типа, предназначенные для бурения скважин в легких породах, отличаются от молотков установкой дополнительного устройства, обеспечивающего непрерывное или прерывистое вращение рабочего наконечника.
Выпускают также перфораторы с вынесенным электродвигателем, вращение от которого сообщается кри-вошипно-шатунному механизму с помощью гибкого вала. Такая конструкция позволяет в два раза уменьшить массу перфоратора и обеспечивает большую безопасность и надежность в работе.
Электрическая трамбовка используется при земляных работах в стесненных условиях и по конструкции принципиально ничем не отличается от молотков.
Рис. 98. Схема работы пневматической машины ударного действия с направляющим пневмр-распределителем
Масса электрических ручных машин 1,4—34 кг (у трамбовок 150 кг); мощность электродвигателей 0,12— 1,6 кВт (у трамбовок до 3 кВт).
Пневматические ручные машины предназначены для тех же целей, что и электрические, и по типу привода подразделяются на поршневые, ротационные и турбинные.
По принципу выполнения работы различают ударные, ударно-вращательные и вращательные пневматические ручные машины.
Для ударного воздействия на обрабатываемый материал применяют поршневой привод, а для машин с вращательным движением рабочего органа — ротационный и турбинный.
Пневматические машины ударного действия чаще всего выпускают с направляющими пневмораспределителями, схема работы которых показана на рис. 98. Когда золотник находится в верхнем крайнем положении, открывается доступ сжатому воздуху через каналы в пространство над поршнем. Под воздействием сжатого воздуха поршень опускается вниз, производит рабочий ход, Ударяя о расположенный под ним боек (на схеме не указан). При движении поршня вниз расположенный под ним воздух вначале вытесняется наружу через канал, а потом через канал, выточку в золотнике и канал. После того как поршень опустится настолько, что откроется канал, подаваемый в пространство над поршнем сжатый воздух начнет поступать через каналы в пространство над золотником и в момент открытия канала, когда давление в пространстве над поршнем резко упадет, заставит золотник опуститься вниз. При этом сжатый воздух через канал, выточку и каналы поступает в пространство под поршнем и поднимает его вверх (холостой ход). Воздух из пространства над поршнем выталкивается наружу через каналы до тех пор, пока поршень их не перекроет. При последующем движении вверх поршень сжимает оставшийся там воздух, который оказывает давление на нижнюю часть золотника. Золотник переходит в верхнее положение, после чего цикл повторяется.
Рис. 99. Схема работы ротационного пневмодвигателя:
1 — статор, 2 — лопатка, 3, 5 — каналы, 4 — ротор
Пневматические машины с ударно-вращательным действием рабочего органа (перфораты) предназначены для бурения скважин в твердых материалах, например бетоне и скальном грунте. От инструментов ударного действия перфораторы отличаются специ-циальным поворотным механизмом, обеспечивающим при каждом холостом ходе поворот поршня-ударника на некоторый угол. Благодаря этому поршень-ударник более эффективно воздействует на разрабатываемый материал.
Пневматические машины вращательного действия приводятся в действие чаще всего с помощью ротационных пневмодвигателей, схема работы которых показана на рис. 99.
В статоре этого двигателя эксцентрично размещен ротор, в радиальных пазах которого расположены подвижные лопатки. Сжатый воздух через канал оказывает давление на выступающую поверхность лопаток и заставляет вращаться ротор в направлении, показанном стрелкой.
Отработавший воздух выходит наружу через канал.
К пневматическим машинам вращательного действия относятся следующие: – сверлильные машины, предназначенные для выполнения отверстий в самых различных материалах; – гайковерты, подразделяющиеся на вращательные, у которых максимальный момент развивается в конце затяжки, и ударно-импульсные, у которых вращательное движение преобразуется в периодические удары по шпинделю-ключу: – резьбонарезные машины, отличающиеся от сверлильных наличием реверса, позволяющего вывертывать резьбонарезные инструменты из нарезанного отверстия; – шлифовальные машины, предназначенные для зачистки металлических конструкций, шлифования и полирования твердых материалов, отрезания металла и огнеупоров; – ножницы для резки листовой стали, выпускаемые как с дисковыми ножами (в этом случае один режущий диск приводится во вращение, а второй свободно установлен на оси), так и с ползуном (вырубного действия), аналогичные по конструкции электрическим ножницам.
Пневматические ручные машины работают при давлении сжатого воздуха не менее 0,5 МПа, их масса не превышает 18 кг.
Ручные машины с приводом от двигателя внутреннего сгорания применяют в тех случаях, когда отсутствуют электроэнергия и источники сжатого воздуха. К наиболее распространенным ручным машинам этого вида относятся перфораторы, ломы и пилы. Они отличаются от ручных машин с электро- и пневмоприводом типом привода. Масса машин этого типа большая, например, перфоратор мощностью 4 л. с. весит 37 кг.
