Устройство и принцип работы перфоратора – почему ствол чаще всего выходит из строя

Устройство и принцип работы перфоратора – почему ствол чаще всего выходит из строя

Устройство, предназначенное для дробления твердых поверхностей, использующее энергию от полученной после удара отдачи, называется перфоратором. Этот прибор не делает идеально ровные отверстия и не режет ровно твердую структуру, в отличие от дрели, хотя внешне эти приборы похожи, из-за чего их часто путают. В действии это приспособление напоминает таран, который работает с большой скоростью. Часть этого устройства, которая дробит поверхность и вращается в процессе работы, выполнена в форме зубила. Перфоратор обладает высоким крутящим моментом, и наличие предохранительной муфты в этом инструменте просто необходимо.

Принцип функционирования инструмента основан на электромагнитном или пневматическом механизме, которые создают импульс, отправляя его в сторону обрабатываемой поверхности. Стоит отметить, что в большинстве современных перфораторов используется пневматический механизм.

Своим строением данный инструмент напоминает дрель и функционирует вследствие получения ответного удара от всасывающего воздух устройства. Оно было создано для эффективной работы в горнодобывающей отрасли. Появившись впервые в 1851 году, оно стало незаменимым помощником для колки, дробления горных пород и твердых почв. Использование инструмента рационально в пробивании отверстий в бетонных поверхностях, но только если ударное воздействие на рабочую поверхность предусмотрено заранее. Работа с кирпичными стенами может не всегда быть экономически оправданной, особенно когда нужно сделать отверстие под дюбель.

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.

Устройство и работа перфоратора

Основную роль выполняет электродвигатель. Он приводит в движение механизм или вал, который при помощи плавающего подшипника заставляет двигаться поршень. Поршень создает избыточное давление в специальном канале, у автомобилистов это называется компрессия. Установленное в нем ударное устройство под давлением заставляет двигаться присоединенный с помощью патрона рабочий орган. Рабочий орган — это сверло или бур. В перфораторах устанавливаются коллекторные электродвигатели.

Существует два исполнения ударного механизма — электромеханическое и электропневматическое.

Обычно используют электропневматический тип

Электромеханический тип основан на принципе создания электромагнитными катушками возвратно-поступательного движения сердечника, который передает эти удары на рабочую часть. Принцип действия электропневматического типа, являющегося основным, основан на принципе создания компрессии. Механическое вращение преобразуется в движение поршня, создающего давление, и при помощи сжатого воздуха производит ударное воздействие на боек, бьющий по хвостовику сверла.

Перфораторы могут отличаться расположением электродвигателя. Удобнее всего пользоваться перфоратором с двигателем, который установлен горизонтально. Получается не громоздкая, удобная модель. Но она применяется в инструментах малой и средней мощности. Если инструмент мощный и применяется для продолжительных и больших объемов работ, то в таком случае двигатель будет располагаться вертикально. В чем их отличие? Даже по внешнему виду это становится очевидно. В месте расположения двигателя, прорези для вентиляции и, соответственно, охлаждения. Такой аппарат сможет работать намного дольше без перегрева двигателя, производительность будет соответственно больше.

Как и у обычного отбойного молотка, в перфораторах есть режим холостого хода.

Компрессия, то есть избыточное давление в поршневом механизме, отвечает за работу ударного механизма. По окончании работ перфоратор убирается от обрабатываемой поверхности, ударный механизм под действием пружин отодвигается вперед. Воздух из поршневой системы выходит, и ударный механизм не работает. Для возобновления работы ударного механизма сверло надо утопить, придавив перфоратор вперед.

По принципу используемой энергии существует 4 вида перфораторов: аккумуляторные, электрические, бензиновые и пневматические.

Горизонтальный или вертикальный двигатель, в чем разница

Перфораторы, в которых двигатель установлен горизонтально, удобнее, легче и привычней, похожи на дрель. Если двигатель вертикальный, у него лучше система охлаждения, значит, работать они могут дольше и интенсивней. Но он больше по размерам и тяжелее. Плюс это или минус, если работающий быстрее устанет?

Основные режимы работы

Очень удобная система, на перфораторе установлен переключатель. Три положения:

  • ударный (отбойный молоток),
  • вращение — функция обычной дрели,
  • вращение с ударами, собственно, и есть перфоратор.

Перед работой обязательно установите его в нужное положение.

Не секрет, что работа с инструментом вызывает сильные вибрации. Даже при работе с обычной дрелью. А в перфораторе вибрация будет сильнее. Изготовители пытаются различными способами это устранить. Существуют активные, с маркировкой AVS. Но в основном их применяют на инструментах большой мощности. Система предназначена для гашения вибрации. Правда, эта система совсем погасить вибрацию не может, но уменьшает значительно. Пассивная же система — это обычные резиновые накладки на корпусе. Толк от таких накладок не очень большой.

Предохранительная муфта

От слова предохранитель. Что и от чего она предохраняет? Оказывается, очень нужная и хорошая вещь, предусмотренная во всех перфораторах. Например, если вы работаете, а сверло заклинило в отверстии. Такое тоже бывает. Можно сломать насадку или перфоратор. Но это не страшно, хуже, если будет травмирован работник, причем травмы могут быть довольно серьезными. Резко остановилось вращение бура, а перфоратор продолжает вращаться. Чтобы такого не случилось, муфта и предусмотрена. У нее есть еще одно назначение в той же самой ситуации — защита электродвигателя при мгновенной остановке и возросшем значении тока, от перегорания.

Рабочий орган для перфоратора

Патрон у перфоратора изготовлен совсем по другому принципу, чем в обычных дрелях, его не надо зажимать ключом. И устроен он по-другому.
Инструмент, который применяется для перфораторов, тоже нужно применять специальный. Сверло от обычной дрели здесь не подойдет. В чем его особенность?

Сверла или бур очень легко заменить, надо просто вставить. Применена система зажима инструмента SDS. На сверлах или других деталях есть специальные канавки, идущие вдоль. Инструмент свободно ходит вперед и назад, при этом нагрузка при ударах уменьшается. Поэтому при покупке перфоратора обязательно поинтересуйтесь, насколько доступен в продаже инструмент к данной модели.

В перфораторе можно использовать и обычные сверла. Если у вас есть переходник, можно заменить патрон. Но не у всех перфораторов это можно сделать, только у моделей, где это предусмотрено.

Срок службы перфоратора довольно большой. Но и стоит он в два раза больше. При всех своих достоинствах перфоратор все же является ручным электроинструментом. Обращаться с ним следует аккуратно. Смазывать, менять щетки. И тогда он прослужит долго.

Читайте также  Чертеж стеллажа из дерева

Сюжет о том как устроен перфоратор на примере инструмента DeWALT D25603K:

Принцип работы и режимы

В работе перфоратора выделяется три основных режима:

  1. Удар с вращением — дает возможность просверлить твердую и толстую поверхность без особых усилий.
  2. Удар без вращения — позволяет отбивать бетонные поверхности.
  3. Вращение без удара — превращает перфоратор в дрель.

Важно! Если правильно выбрать режим, то инструмент можно использовать в процессе штробления под проводку. Результат получится далеко не идеальным, однако все дефекты скроет последующая обработка стен.

Принцип работы устройства прост:

  • Через электромотор проходит ток, запуская остальные части механизма.
  • Вал статора начинает вращение за счет его расположения на подшипниках. На его конце находится косозубая шестерня, которая понижает скорость и увеличивает момент.
  • Вследствие вращения подшипника возникает ударная опция.

Это заставляет все детали внутри перфоратора перемещаться и взаимодействовать друг с другом, передавая энергию шестеренке, которая регулирует мощность и работу перфоратора.

Предохранительная муфта

В случае, когда заклинивает патрон перфоратора, срабатывают предохранительные муфты, которые установлены, чтобы снизить вероятность получения травмы при выполнении поставленной задачи. Дополнительной функцией этого механизма является защита мотора от перегрузок во время работы. Работа устройства основана на том, чтобы отсоединить патрон от приводного вала, чтобы не допустить его перегорания.

Чаще всего используются пружинно-кулачковые или фрикционные механизмы. Отличие заключается в том, что в первом случае работа инструмента основывается на принципе проскальзывания двух муфт относительно друг друга. Во втором — диски в нормальном положении прижаты друг к другу. Скольжение происходит только в том случае, если патрон прекращает функционирование.

Аккумуляторный инструмент

И среди ударных дрелей, и среди перфораторов имеются модели с питанием от аккумулятора. Это удобно, когда нет под рукой сети 220В, но накладывает некоторые ограничения на сам инструмент. Если сетевая ударная дрель имеет максимальную скорость вращения в 3000 об/мин, то среди аккумуляторных моделей редко попадаются варианты с максимальной скоростью более 1500 об/мин. Поскольку частота ударов у дрели прямо зависит от числа оборотов, невысокая максимальная скорость ведет к значительному падению и так небольшой производительности в режиме долбления. Если вы хотите, чтобы ударный режим в аккумуляторной дрели был не «для галочки», обратите внимание на максимальную скорость инструмента.

Аккумуляторные перфораторы от сетевых отличаются только меньшей мощностью и значительно большей ценой. В остальном — среди них так же есть модели с режимом сверления и со сменными патронами. Только имейте в виду, что вес аккумуляторного перфоратора будет больше, чем у аналогичного по мощности сетевого — в режиме дрели это имеет значение.

Как работает инструмент?

На рынке можно найти огромное количество перфораторов с разнообразной конструкцией. Но независимо от множества модификаций устройства, состоят все они приблизительно из одинаковых составляющих.

Электрический привод

В качестве двигателя в перфораторе предусмотрен электрический привод. Обычно используются приводы коллекторного типа. В лёгких моделях, которые покупают для работы в бытовых условиях, двигатель находится в горизонтальном положении. В средних и тяжёлых он закреплён вертикально.

Горизонтальное расположение

Устройства с горизонтальным приводом считаются более компактными и удобными при работе в труднодоступных местах.

Но есть у такой конструкции и свои недостатки.

Например, из-за особенностей расположения привод плохо охлаждается, к тому же на его силовой компонент действуют высокие нагрузки.

А вот устройства с вертикальным расположением привода охлаждаются намного лучше. К тому же их конструкция предполагает пониженный уровень ударной вибрации. Также благодаря вертикальному размещению позволяет придать поршню широкую амплитуду движения, что увеличивает и амплитуду бойка. Это достоинство объясняется тем, что при вертикальном расположении применяется кривошипно-шатунных механизм. А вот в устройствах с горизонтальным двигателем используется подшипник качения. Благодаря этому перфораторы с вертикальными двигателями имеют возможность работать намного дольше.

Конструкция ударного механизма

Ударный механизм позволяет перфоратору выполнять его основную функцию (сверление). В инструменте используется два основных типа:

  • Электромеханический;
  • Электропневматический.

Первый тип механизма используется в большинстве современных моделей инструмента. Его главное достоинство — высокая энергия удара при низкой мощности силовой конструкции. Электропневматический механизм бывает двух типов. В первом применяют подшипник качения (для лёгких моделей), а во втором — кривошипно-шатунный механизм для тяжёлых и средних моделей.

Схема ударного механизма

Среди элементов ударного механизма можно выделить подшипник качения, таран, поршень и боёк.

Во время начала работы сила удара от электрического мотора поступает на внутреннюю обойму подшипника.

Наружная обойма при этом начинает производить колебательные движения. Внутренний объём воздуха между тараном и поршнем находится попеременно в условиях высокого и низкого давления. В это время таран повторяет движения за поршнем и бьёт боёк, который, в свою очередь, ударяет по насадке в патроне.

Пневматический механизм работы позволяет устройству отключаться во время холостого хода. Это стало возможным благодаря смещению тарана вперёд, если отсутствует контакт поверхности и долота. Во время перемещения тарана открывается отверстие для соединения воздуха из поршневой камеры со внешней средой.

Кривошипно-шатунный механизм в перфораторах работает с высокой амплитудой, что позволяет значительно увеличить мощность удара (до 20 кДж). Сам механизм функционирует практически по той же схеме, что и предыдущий. Импульс кручения передаётся от червячного вала к шестерне, а затем кривошип отправляет его к ударному механизму.

Антивибрационная система

Компании постоянно занимаются разработкой новых систем, которые позволят усовершенствовать механизм и уменьшить количество вибраций, получаемых инструментом. Все существующие технологии можно условно разделить на два вида:

  • Активные;
  • Пассивные.

Активную систему виброзащиты устанавливают только на перфораторы с большой мощностью. В них используется механизм из противовеса и пружинного устройства. Полностью погасить все образующиеся вибрации такая технология не может, но она значительно понижает их уровень. Также для выполнения этой задачи ей помогает рукоятка устройства, которая крепится на корпус перфоратора при помощи шарнира и пружин.

В пассивной системе гашения вибраций используются резиновые накладки на корпусе. Также они предотвращают скольжение рук при работе с перфоратором. Такая система является менее эффективной.

Электрическая схема и корпус

Для регулирования скорости вращения насадок на перфораторе используется несколько методов. Чаще всего для этого мастер должен изменять силу нажатия на пусковую кнопку. В некоторых моделях для этого используется ручка регулятора, которую необходимо крутить. Электрические схемы разных моделей значительно отличаются друг от друга. Чаще всего они очень похожи на устройство электрической дрели.

Корпус перфоратора изготавливается из металла. Обычно для его производства используют сплав алюминия или магния. В лёгких перфораторах корпус выполнен из ударопрочного пластика. Отдельные модели могут быть сделаны одновременно из металла и пластика. Металл в таком устройстве необходим ещё и для быстрого охлаждения системы.

Для эффективного охлаждения всей системы применяется воздух. Он доставляется к ударному механизму при помощи вентилятора, расположенного рядом с электрическим двигателем. Такая конструкция позволяет избежать перегрева устройства. Мощный воздушный поток позволяет поддерживать необходимую температуру всего перфоратора и избежать травм при работе с ним. В некоторых моделях участки, которые нагреваются сильнее всего, защищают накладками из пластмассы. В других устройствах для этого с одного бока корпус делается из металла, а с другой — из прочной пластмассы.

Читайте также  Шаблоны для гравировки по стеклу

Предохранительная муфта

Для предохранения устройства от поломки в момент заклинивания патрона в перфораторах применяют специальные муфты. Она также помогает избежать травм при использовании и устранить опасность перегрузки всей системы. Если бур вдруг останавливается, муфта оберегает якорь электродвигателя от остановки. Она позволяет патрону перфоратора отсоединиться от вала и не даёт ему перегореть.

Наибольшее распространение для перфоратора получили два типа муфт:

  • Фрикционная;
  • Пружинно-кулачковая.

Первый тип выполнен из группы соединённых друг с другом дисков. Во время остановки патрона они проскальзывают, что помогает патрону отделиться от другого патрона. Второй механизм обладает двумя полумуфтами с особыми ямками и возвышенностями на торцах. Присоединяются друг к другу они при помощи пружины. Способ работы такой же, как и в предыдущем варианте. Если механизм проскальзывания сработал, то перфоратор издаёт сильный треск зубьев.

Установлено, что пружинно-кулачковая система более безопасна для использования в перфораторах. Но она имеет и один существенный минус. В процессе работы концы выступов на полумуфтах могут завальцеваться, что приводит к непроизвольному включению механизма без необходимости.

Редуктор

Редуктор используется для отправки импульса кручения к патрону перфоратора. Также он помогает действовать ударному механизму. В корпус редуктора входит несколько видов шестерёнок. Они имеют постоянное передаточное число. Некоторые виды инструментов включают редукторы с двумя скоростями. Для надёжности применяют консистентную смазку, которую заливают в процессе сборки устройства или при его ремонте. Количество оборотов перфоратора выставляют при использовании электронного регулятора.

Патрон

В большинстве перфораторов производители используют патроны трёх видов. Они имеют следующую конструкцию:

  1. Кулачковая;
  2. Быстрозажимная;
  3. Система SDS.

Кулачковый патрон ещё называют ключевым. При его использовании насадки зажимаются с использованием ключа, позволяющего сжимать и разжимать кулачки. В быстрозажимном патроне насадки фиксируются только пи помощи рук. Такая конструкция бывает одномуфтовой или двухмуфтовой. Их используют на перфораторах с автоматической блокировкой вала. Самой распространённой считается система SDS, её включают в конструкцию 90% современных инструментов.

Основные неисправности перфораторов

Если знать устройство перфоратора, то можно с легкостью заменить сломавшуюся деталь. В большинстве случаев ремонт данного инструмента сводится к замене элементов, которые вышли из строя. К ним можно отнести:

  • выключатели;
  • якорь;
  • щетки;
  • шестеренки;
  • стартер;
  • подшипники.

Рекомендуется выбирать смесь того же производителя, что и перфоратор.

Схема устройства строительного перфоратора.

Неисправности профессиональных устройств могут быть сложными. С некоторыми из них способны справиться исключительно высококвалифицированные специалисты. Часто встречаются такие проблемы: пробой обмотки, перемотка якоря и стартера. Данные неисправности возникают из-за пыли. Ремонт заключается в чистке и замене элементов. Время от времени нужно производить профилактику – раз в 2 недели рекомендуется прочищать приспособление. Особое внимание надо уделить выбору смазки.Если в наличии нет подобной смеси, то можно использовать масло для дизельных двигателей.

Другая причина поломки – износ щеток. Заменить их очень просто: следует разобрать перфоратор по схеме, которая была описана выше, найти изношенные щетки и установить на их место новые. Понадобится точно определить, какие из них подходят. Щетки могут быть угольными, графитовыми или угольно-графитовыми. Графитовые имеют долгий период службы, однако из-за твердости материала может повредиться коллектор. Угольные приспособления имеют непродолжительный период службы, однако отличаются хорошим контактом с другими элементами перфоратора. Если денежных средств, которые есть возможность выделить на замену щеток, не очень много, то рекомендуется использовать угольно-графитовые щетки.

Могут быть проблемы и с механическими деталями приспособления. Каждое устройство оснащается режимами переключения, которые часто выходят из строя. Чтобы устранить неполадку, нужно разобрать перфоратор, найти поврежденные элементы и заменить их. Важно лишь купить детали, которые соответствуют имеющемуся устройству. Такая же проблема может быть с патронами, которые подвергаются большим нагрузкам. В качестве профилактических мер можно промывать детали солидолом, чтобы защитить их от пыли и грязи. Если патрон неисправен, понадобится его заменить.

Типы питания перфораторов

Различают следующие виды перфораторов по способу получения электроэнергии:

  • сетевые;
  • аккумуляторные.

Для первых характерно наличие длинного шнура — посредника между инструментом и бытовой сетью 220 В. В домашних условиях чаще используются они.

Aаккумуляторные модели, способные работать несколько часов без необходимости подзарядки. Примеряются такие устройства как в домашних мастерских, так и профессионалами, при выполнении строительно-монтажных работ, в условиях, где сложно подключиться к электрической сети.

Чтобы инструмент оправдал ожидания пользователя, необходимо знать, какие бывают перфораторы, иметь представление об их конструктивных особенностях, функциях, режимах работы.