Электрическая схема перфоратора

Расположение двигателя

В качестве двигателей в перфораторах используют, как правило, коллекторные электродвигатели. Двигатели располагают в двух положениях: горизонтальном и вертикальном.

Перфоратор с горизонтальным расположением двигателя

Перфоратор с вертикальным расположением 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.

Перфоратор Metabo KHE 96 с горизонтальным расположением 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

Важнейшим узлом перфоратора является ударный механизм, обеспечивающий основную ударную функцию инструмента. По типу исполнения он может быть электромеханическим и электропневматическим. Последний тип используется в подавляющем большинстве моделей современных перфораторов. Он позволяет получить значительную ударную энергию инструмента при минимальной мощности двигателя.

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.

Устройство ударного механизма перфоратора: 1 - пьяный подшипник, 2 - поршень, 3 - таран, 4 - ударник (боёк), 5 - шестерёнка двигателя.

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.

Устройство ударного механизма перфоратора: 1 - кривошипно-шатунный механизм, 2 - поршень, 3 - таран, 4 - ударник (боёк), 5 - насадка (бур, зубило и т.п.).

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.

Устройство перфоратора с вертикальным расположением двигателя

Антивибрационная система

Производители перфораторов разрабатывают все новые антивибрационные системы. Системы защиты от вибрации делят на активные и пассивные. Активные антивибрационные системы (часто встречается маркировка AVS) устанавливают только на мощные модели. Для гашения вибрации используют несложный принцип: обычно это амортизирующее устройство, противовес с пружиной, которая и принимает на себя отдачу. Правда, эта система полностью поглотить вибрацию не в состоянии, она лишь серьезно уменьшает ее.

Активная антивибрационная система

Активная 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

Существуют разные способы управления скоростью вращения двигателя перфоратора. Скорость вращения двигателя может регулироваться путём изменения силы нажатия на курок, также может выбираться на дисковом регуляторе перед началом работы. Если у перфоратора есть специальная схема, скорость вращения будет неизменной при любой нагрузке.

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.

Корпус

Корпус перфоратора изготавливают из металла (обычно алюминиевых или магниевых сплавов) или ударопрочного пластика. Чаще всего сочетают и то и другое. Металлический корпус прочнее пластикового и хорошо отводит тепло, обеспечивая эффективное охлаждение инструмента. Согласно законам физики, при сжатии воздух нагревается, поэтому при работе перфоратора важно обеспечить необходимое охлаждение ударного механизма. Для этого часть воздуха от колеса вентилятора проходит через ударный механизм. При этом предотвращается чрезмерный нагрев корпуса перфоратора и поддерживается достаточная вязкость смазки в механизме. Чтобы исключить ожег от разогревшегося металла, применяют различные пластмассовые накладки.

Одна часть корпуса перфоратора сделана из металла, другая - из пластика

Предохранительная муфта

Обычно перфораторы снабжены предохранительной муфтой, которая служит для остановки вращения патрона при заклинивании инструмента в отверстии. Это состояние чревато поломкой насадки или перфоратора и нанесением травмы рабочему вследствие резкого рывка инструмента, возникающего при мгновенной остановке бура. Предохранительная муфта защищает от перегрузок и электродвигатель инструмента. При остановке бура останавливается и якорь двигателя, что приводит к резкому возрастанию электрического тока в его обмотке. Муфта, отсоединяющая патрон перфоратора от вала двигателя, не позволяет двигателю перегореть.

В качестве предохранительных в перфораторах используются два типа муфт: фрикционные и пружинно-кулачковые. Первые состоят из дисков, в нормальном состоянии прижатых друг к другу и передающих вращательный момент. При заклинивании инструмента диски проскальзывают друг относительно друга, отсоединяя вал двигателя от патрона с насадкой. Фрикционная муфта используется, например, в моделях компании Metabo.

Многие фирмы используют предохранительные муфты пружинно-кулачкового типа. Они состоят из двух полумуфт, имеющих на торцах радиально расположенные выступы и впадины (зубья), которые при нормальном режиме совмещены. Прижим полумуфт друг к другу обеспечивается пружиной. Принцип действия пружинно-кулачковой муфты основан на проскальзывании полумуфт друг относительно друга в том случае, если момент сопротивления начинает превышать прижимающую силу пружины. При этом раздается характерный треск, сигнализирующий о том, что насадку заклинило.

Считается, что пружинно-кулачковая муфта надежнее фрикционной, однако и у нее есть серьезный недостаток. Он заключается в том, что в процессе работы кончики зубьев завальцовываются, что приводит к срабатыванию муфты даже в том случае, когда насадку не заклинило, а лишь возникло большое сопротивление. Некоторые умельцы справляются с этой проблемой тем, что подкладывают под пружину шайбу толщиной 3-5 мм, увеличивающую силу сжатия пружины и, следовательно, момент срабатывания муфты. Однако излишняя "жесткость" муфты тоже нежелательна, поскольку делает слишком сильным рывок инструмента при заклинивании насадки, который может привести к травмированию рук людей, работающих с перфоратором.

Редуктор перфоратора

Редуктор перфоратора осуществляет передачу вращательного движения от двигателя к патрону и приводит в действие ударный механизм инструмента. Он состоит из набора цилиндрических, конических и червячных шестерен. Чаще всего редукторы перфораторов имеют постоянное передаточное число. Регулирование числа оборотов патрона и частоты ударов обеспечивается электронным регулятором. Однако имеются модели и с двухскоростными редукторами.

Для смазки редуктора применяется консистентная смазка, заправляемая в редуктор при первоначальной сборке и во время технического обслуживания или ремонта - в те моменты, когда осуществляется разборка перфоратора.