Строительные машины

     По  характеру движения рабочего органа пневматические ручные машины подразделяются на машины с вращательным движением (сверлильные, шлифовальные, резьбонарезные, резьбозавертывающие, развальцовочные) и ударного действия (молотки отбойные, рубильные, клепальные* ломы, перфораторы, пневмопробойники). 

4.2. Машины вращательного  действия

      Пневматические сверлильные машины подразделяют по режиму работы — на машины легкого, среднего и тяжелого режима; по конструктивному исполнению — на прямые и угловые; по типу пневмодвигателя — на ротационные нереверсивные правого или левого вращения и реверсивные.

     Отличием  пневматической резьбонарезной машины от сверлильной является наличие в ней двухступенчатого планетарного редуктора и механизма реверса, обеспечивающего ускоренное извлечение метчика из нарезаемого отверстия.

      Пневматические  резьбозавертыва-ющие машины (гайковерты)1 выпускаются с ударно-импульсным преобразователем момента (ударно-вращательного действия), что позволяет значительно увеличить крутящий момент на ключе по сравнению с моментом, развиваемым двигателем (в 200 ... 300 раз), увеличить момент затяжки соединения при относительно малых габаритах и массе, повысить скорость вращения шпинделя, благодаря чему повышается производительность машины. Недостатком таких гайковертов является зависимость величины развиваемого момента затяжки от качества деталей резьбового соединения, их жесткости и некоторых других факторов.

     Рис. 3. Пневматический редкоударный гайковёрт

      На рис. 2 изображен  разрез такого гайковерта, состоящего из двигателя 7, ударно-импульсного  механизма, шпинделя 2 со сменной головкой 1.

В рукоятке 9 кроме двигателя размещены механизм реверса 8 с переключателем 10, глушитель 12, пусковое устройство 13 с курковым выключателем 11. Ударно-импульсный механизм включает в себя корпус 6, вращающийся в шарикоподшипнике, ударник 5, соединенный с корпусом тремя игольчатыми роликами 14, позволяющими вращаться совместно с ним и перемещаться вдоль оси вращения, валик-синхронизатор 3, силовую пружину 4 и шпиндель 2.

     Работа  гайковерта происходит следующим образом. При включении машины сжатый воздух поступает в полость двигателя  и приводит ротор во вращение, которое  передается корпусу ударного механизма, соединенному с валом ротора эвольвентными шлицами, и далее ударнику. При обкатываний шарика 15, зафиксированного в ударнике на кулачковой поверхности валика- синхронизатора, ударник, перемещаясь в осевом направлении (влево), сжимает силовую возвратную пружину и входит в зацепление с кулачками шпинделя, преобразуя вращательное движение в ударные импульсы. Эти импульсы через торцовую головку передаются на резьбовое соединение.

      При завинчивании болта (гайки) в начальный период момент затяжки расходуется на преодоление  сил трения в резьбовой паре, величина которых незначительна, что позволяет  поддерживать скорость завинчивания, равной скорости ротора. Когда торец головки болта (гайки) достигает неподвижной поверхности, момент затяжки значительно возрастает, заставляя шпиндель и валик-синхронизатор остановиться. Корпус ударного механизма, продолжая вращаться вместе с ротором двигателя, вынуждает ударник выйти из зацепления со шпинделем и совершать возвратно-поступательное движение, нанося удары по шпинделю. Удары передаются завинчиваемой головке болта (гайки), которая поворачивается на некоторый угол до полной остановки. Получение необходимого момента затяжки достигается серией последовательных ударных импульсов на резьбовое соединение.

     Для повышения производительности и  точности величины момента затяжки резьбовых соединений созданы редкоударные гайковерты, единичный удар которых обладает большой энергией. На рис. 3 изображен разрез редкоударного гайковерта, который состоит из реверсивного ротационного двигателя 4, редко- ударного механизма 3, размещенного в корпусе 2, и рукоятки 5, в которую, кроме двигателя, вмонтированы реверсивное устройство б, выключатель 7, пусковое устройство 8 и глушитель 9. Рабочим инструментом машины является головка 1, закрепленная на шпинделе.

     Отличительной особенностью редкоударных гайковертов  является ударный механизм (рис. 24.4), в корпусе б которого размещены валик-синхронизатор 4, ударник 3, наковальня шпинделя 1, силовая пружина 2 и центробежный груз-шарик 5. Последний перемещается по пазу на торце ударника и перекатывается по кулачковой поверхности валика. Силовая пружина предназначена для возврата ударника в исходное положение.

     Рис. 4 Ударный механизм пневмогайковерта 

     Работа  механизма происходит следующим  образом. После установки торцовой головки на гайку затягиваемого  соединения включают двигатель, вращение ротора которого передается через корпус, ударник, валик-синхронизатор на шпиндель и далее на резьбовое соединение. При достижении торцом гайки неподвижной поверхности шпиндель и валик-синхронизатор останавливаются, а корпус и ударник продолжают вращаться. При определенной частоте вращения ударника и вращающегося с ним шарика последний под действием центробежных сил смещается от центра к периферии и обкатывается по кулачковой поверхности валика- синхронизатора, перемещая в осевом направлении ударник. При этом пружина 2 сжимается, позволяя ударнику войти в зацепление с наковальней шпинделя, нанося по ней удар. Во время удара скорость вращения ударника резко падает, шарик возвращается в центральную часть полости "и ударник под действием пружины 2 перемещается в первоначальное положение. Далее цикл повторяется.

     Рис. 5 Принципиальная схема прямой шлифовальной машины 

1. Пневматические  шлифовальные машины подразделяются на следующие группы:
2. высокооборотные машины с турбинным двигателем, предназначенные для работы шлифовальными головками;
3. прямые с ротационным двигателем, предназначенные для работы периферией шлифовального круга;
4. угловые — для работы дисками на тканевой или синтетической основе, высокоскоростными шлифовальными кругами, шлифовальными шкурками и др.;
5. торцовые — для работы торцовыми чашечными кругами, эластичными дисками, шлифовальными шкурками и др.

Рис. 6. Торцовая шлифовальная машина а — общий вид; б — принципиальная схема

Наиболее распространены прямые шлифовальные машины с ротационным двигателем (рис. 5). Они состоят из двигателя 8, шпинделя 4, на выходном конце которого установлен узел крепления 2 шлифовального круга,

 Рис. 6. Торцовая шлифовальная машина а — общий вид; б — принципиальная схема

регулятор частоты вращения 9 шпинделя, узла глушителя шума 6, виброзащитных чехлов 5 и 12. Двигатель установлен в рукоятке 7, а шпиндель — в корпусе 3. Шлифовальный круг имеет защитный кожух 1. Для пуска машины имеется устройство 10 с рукояткой 11. Сжатый воздух поступает в машину через ниппель 14 и штуцер 13.

     Торцовая шлифовальная машина (рис. 6) состоит из ротационного двигателя 1, расположенного b стакане 9, рукоятки 5 со встроенным в нее пусковым устройством 6 регулятора частоты вращения ротора 2, узла крепления шлифовального круга 8. Пуск машины в работу осуществляется с помощью рукоятки 4. Корпус 3 машины соединен с рукояткой с помощью четырех винтов. Шлифовальный круг огражден защитным кожухом 7. 

4.3. Машины  ударного действия

К ним относятся молотки различного назначения — отбойные, рубильные и клепальные, перфораторы, ломы, пробойники. Машины имеют двигатели со свободным движением поршня и подразделяются по принципу применяемой системы воздухорас- пределения. Наибольшее распространение получили клапанная и золотниковая системы воздухораспределения.

При клапанной системе  воздухораспределения сжатый воздух в указанном положении клапана 2 (рис. 24.7,а) поступает по каналу 6 в пространство над поршнем-бойком 1 и перемещает его вниз до удара с рабочим инструментом, 3. Воздух из-под поршневого пространства выходит по каналу Г в атмосферу. После перекрытия поршнем этого канала воздух в подпоршневом пространстве начнет сжиматься и оказывать давление на клапан 2 снизу. В конце рабочего хода канал Г откроется и сжатый воздух из надпоршневого пространства начнет выходить в атмосферу. При этом давление над поршнем падает и за счет разности давления в подпоршневом и надпоршневом пространствах клапан займет положение, указанное на рисунке штрихпунктирном. Сжатый воздух начнет поступать по каналу В под поршень и заставит его перемещаться вверх. Когда поршень-боек пройдет своей кромкой канал Г, сжатый воздух начнет из-под поршня выходить в атмосферу, при этом давление под ним падает, клапан возвращается в первоначальное положение и цикл машины повторяется. Достоинствами клапанной системы воздухораспределения являются простота конструкции и малая чувствительность к загрязнению; недостатками — повышенный расход воздуха за счет расходования его части на образование компрессионных подушек в конце каждого такта.

Работа золотниковой системы воздухораспределения (рис. 7,6) происходит следующим образом. В  начале такта поршень- боек 6 и золотник 7 находятся в нижнем положении  под действием сил тяжести. Сжатый воздух поступает по каналу 1 в кольцевые выточки А и Б золотниковой коробки и будет создавать давление на золотник снизу. Одновременно сжатый воздух, проходя по каналу 2, будет давить на верхний обрез золотника сверху. Но поскольку вся надпоршневая полость через канал 3 соединена с атмосферой, давление на золотник сверху будет несколько меньше, чём снизу, он займет верхнее положение. Тогда сжатый воздух поступит по выточкам А и Б и далее по каналу 4 под поршень-боек и будет перемещать его вверх, т. е. начнется холостой ход.

Воздух из верхней  полости во избежание противодавления  будет отводиться в атмосферу по каналам 3 и 5. Когда поршень- боек, перемещаясь вверх, перекроет эти каналы, то в верхней полости создается давление, действующее на золотник сверху, и он будет находиться в состоянии равновесия. При дальнейшем движении поршня-бойка вверх открывается канал 3, воздух начнет уходить в атмосферу по каналам 3 и 4, давление на золотник снизу упадет и он перейдет в нижнее положение. Тогда сжатый воздух поступит по каналу 2 и под его давлением поршень-боек переместится вниз. Воздух из подпоршневого пространства будет отводиться в атмосферу по каналу 3. При движении вниз поршень-боек открывает канал 5, в который поступает сжатый воздух, создавая давление на золотник снизу. Золотник будет находиться в состоянии равновесия (под действием давления сверху и снизу) до тех пор, пока поршень-боек в крайнем нижнем положении не откроет канал 3. Тогда воздух из надпоршневого пространства будет выходить в атмосферу, давление на золотник сверху уменьшится и он переместится в верхнее положение, заставляя поршень-боек подниматься вверх. Золотниковая система воздухораспределения наиболее экономична, но сложна в изготовлении и эксплуатации.

Сущность работы машин ударного действия, оснащенных двигателем со свободным падением поршня, состоит в том, что поршень-боек, находящийся в цилиндре, совершает возвратно-поступательное движение под действием сжатого воздуха, поступающего попеременно в подпоршневую и надпоршневую полости. В конце 362 рабочего хода поршень-боек наносит удар по хвостовику рабочего наконечника, который выполняет полезную работу.

      Рис. 8. Отбойный молоток 

Примером таких  машин служит отбойный молоток (рис. 8), состоящий из рукоятки 1, ствола 9, поршня-бойка 10, воздухораспределительного  механизма (клапана) 6, пускового устройства (вентиля) 4, рабочего наконечника 11 и пружины 12, удерживающей наконечник от выпадения. Для предотвращения саморазвертывания резьбового соединения между стволом 9 и промежуточным звеном 5 установлен фиксатор 7, удерживаемый от выпадения стопорным кольцом 8, имеющим отверстие для отвода отработанного воздуха. Узел воздухораспределения прижат к торцу ствола тарельчатой пружиной 3. Виброизоляция рукоятки обеспечивается установкой резинового амортизатора 2. При нажатии на рукоятку вентиль 4 смещается вправо и открывает отверстие, сообщающееся с кольцевой камерой клапанного распределения; сжатый воздух с помощью клапана поступает поочередно в над- и подпоршневое пространство, заставляя поршень-боек совершать возвратно-поступательное движение, периодически ударяя по рабочему наконечнику.

В современных пневматических машинах ударного действия используется система комплексной виброзащиты  оператора, включающая в себя снижение массы и уменьшение диаметра поршня-бойка, установку резиновых прокладок между рукояткой и остальными частями машины, использование пневмопружинных виброизоляторов. Аналогичное устройство имеют и другие типы машин ударного действия.

Перфораторы имеют  преимущественно клапанную систему  воздухораспределения, обеспечивающую главное возвратно-поступательное движение ударника. Поворотное движение бура производится во время холостого хода поршня-бойка при его движении вверх. 

4.5. Машины взрывного  действия

Применяются в строительно-монтажных  работах и представляют собой  поршневые пистолеты, работа которых  основана на принципе использования энергии расширяющихся пороховых газов. Эти машины предназначены для закрепления дюбелями различных деталей к бетонным, железобетонным, кирпичным, металлическим, шлако- и керамзитобетонным конструкциям. Использование монтажных пистолетов исключает трудоемкую операцию по сверлению гнезд и отверстий, а также расход большого количества дорогостоящих твердосплавных сверл. В качестве источников энергии пистолетов используют специальные беспульпные патроны. Мощность заряда патрона выбирают в зависимости от вида и прочности пробиваемого материала, диаметра и длины дюбеля.

Принцип действия поршневых  монтажных пистолетов показан на рис. 10. Дюбель 4 устанавливается в  стволе 3 непосредственно перед плоскостью встреливания 5. Между патроном 1 и дюбелем расположен поршень 2. Под давлением пороховых газов (до 300 МПа поршень разгоняется на участке 22 ... 35 мм до скорости 50 ... 90 м/с, ударяя по дюбелю, заглубляет его в конструкцию. Ход поршня ограничивается упорами-амортизаторами, предотвращающими сквозной прострел конструкции малой прочности. Пистолеты снабжены блокировками, исключающими случайные выстрелы, а также выстрелы без предварительного прижатия пистолета к плоскости пристреливаемой детали.

Конструкция однозарядного  поршневого пистолета дана на рис. 11,а. Он состоит из ствола 10 с патронником 15, поршневой группы, прижима 1, коробки 11 с ударно-спусковым механизмом и рукояткой 14. Пистолет комплектуется двумя сменными стволами с длиной патронника 15 и 22 мм и тремя поршневыми группами, которые устанавливают в пистолет в зависимости от длины и диаметра дюбеля. Сменная поршневая группа

состоит из наконечника 4, направителя 3 с каналом для  дюбеля 2, поршня 5, рассекателя 7 и амортизаторов 6. Поршневая группа смонтирована в муфте 9, соединенной с рукояткой 14 шарниром 16. Для снаряжения пистолета перед выстрелом необходимо вставить дюбель 2 с шайбой (или наконечником) в канал направителя 3, в котором фиксируется шариковым фиксатором, а затем «разломить» пистолет относительно шарнира 16, вставить патрон в патронник 15 ствола 10 и закрыть пистолет.