Строительные машины и основы автоматизации

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ УДАРНОГО И УДАРНО-ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ

К машинам ударного действия относятся молотки, бетоноломы и трамбовки, к машинам ударно-вращательного действия — пер­фораторы. Эти машины широко используют при выполнении строительно-монтажных, ремонтных, санитарно-технических, отде­лочных, электромонтажных и дорожных работ. Основными пара­метрами являются энергия единичного удара (Дж) и частота ударов (Гц) бойка (у молотков, перфораторов и ломов) или трам­бующего башмака (у трамбовок). Современные машины ударного и ударно-вращательного действия вибро-, шумо - и электробезопас - ны. Все они выпускаются II класса защиты с двойной изоляцией

Электрические и электромагнитные молотки предназначены для пробивки проемов, ниш и отверстий и долбления канавок в пере­крытиях, кирпичных и бетонных стенах при прокладке кабелей, га­зовых, водопроводных и канализационных труб, насечки и очистки каменных, бетонных или кирпичных поверхностей при подготовке их к оштукатуриванию, а также рыхления твердых слежавшихся, ка­менистых и мерзлых грунтов, взламывания дорожных покрытий, разрушения фундаментов при устройстве котлованов, колодцев, траншей и ремонте коммуникаций. В молотках используется энер­гия движущегося возвратно-поступательного бойка (ударника), на­носящего с определенной частотой удары по хвостовику рабочего инструмента. Различают электрические (компрессионно-вакуумные) и электромагнитные (фугальные) молотки. В электрических молот­ках движение бойка (ударника) обеспечивается последовательной работой поршня и воздушной подушки. В электромагнитном мо­лотке боек движется возвратно-поступательно под воздействием пе­ременного магнитного поля линейного электромагнитного двига­теля.

Одной из важнейших проблем является обеспечение вибробе­зопасности молотков. Основным источником вибрации корпуса молотков является равнодействующая сил разгона ударника, рав­ная силе отдачи. Вибробезопасность электромагнитных молотков обеспечивается в основном введением в конструкцию машины инерционного преобразователя импульса сил отдачи в виде «тяжелого» буфера на пружине и подвеской ударного узла в кор­пусе на амортизаторах. В электрических молотках сила отдачи гасится воздушной подушкой. Такие молотки имеют также ло­кальную виброизоляцию рукоятей оператора и демпфер обратно­го хода рабочего инструмента, смягчающий удары последнего по корпусу.

Электрические молотки выполнены по единой конст­руктивной схеме, имеют одинаковый принцип работы и состоят из
электродвигателя с вентилятором, редуктора, кривошипно-шатун­ного механизма, ствола с компрессионно-вакуумным ударным меха­низмом, узла крепления сменного рабочего инструмента (пики, зу­била и др.), основной с курковым выключателем и боковой дополнительной рукояток, токоподводящего кабеля со штепсельной вилкой.

Промышленность выпускает три модели электрических молот­ков с энергией удара 1, 11 и 25 Дж.

Рассмотрим конструкцию и принцип работы электрических мо­лотков (рис. 8.11). Привод молотка осуществляется от однофазного коллекторного электродвигателя 13 с двойной изоляцией в пласт­массовом корпусе, вы­полненного заодно с ос­новной рукояткой 14, в которую вмонтированы курковый выключатель с фиксированным рабочим положением и устройство для подавления радиопо­мех. К корпусу крепится боковая рукоятка. Ствол б и корпус редуктора 12 — алюминиевые.

В передней части ство­ла установлена букса 2 с держателем инструмента 1 и амортизатор 3.

Ударный механизм, расположенный в стволе, состоит из ци­линдра 7, поршня 8, бойка 5 и приводится в действие от электро­двигателя через редуктор и кривошипно-шатунный механизм, включающий кривошип, палец и шатун 11. Поршень связан пружиной 9 с ползуном 10, который шарнирно соединен с шату­ном и при включенном электродвигателе совершает возвратно-по­ступательное движение. При движении поршня из нижней мертвой точки в полости цилиндра между торцом бойка и поршнем созда­ется разряжение.

Боек в начальный момент из-за малой степени разряжения оста­ется на месте. Затем с увеличением разности давлений в верхней и нижней частях бойка он начинает с нарастающей скоростью переме­щаться вверх за поршнем. Поршень замедляет движение, его ско­рость доходит до нуля, а скорость бойка по инерции продолжает на­растать. При обратном движении поршня происходит сжатие воздушной подушки и возрастает давление между бойком и порш­нем, в результате чего скорость бойка уменьшается до нуля, а затем под действием сжатой воздушной подушки боек с нарастающей ско­
ростью устремляется вниз и ударяет по хвостовику рабочего инстр - мента. В последующем цикл повторяется. Молоток работает в удар, ном режиме только при нажатии на рукоятку молотка и рабочие инструмент. При прекращении нажатия хвостовик инструмента, боек выводятся в нижнее положение, и машина автоматически пер, ходит на холостой режим работы в результате вскрытия воздушной подушки через отверстие 4 в цилиндре и стволе.

Электромагнитный молоток (рис. 8.12, а, б) состой, из пластмассового корпуса 7, ударного механизма, узла креплени, рабочего инструмента 3 и однофазного асинхронного электродвиг,! теля 14 с вентилятором для охлаждения машины. В комплект удар­ного механизма входят магнитопровод, две магнитные катушки прямого 5 и обратного 8 хода, получающие импульсное питани.- через диоды в разноименные полупериоды переменного тока, бос^ 6, движущийся в гильзе возвратно-поступательно по оси катушс; под воздействием переменного магнитного поля и наносящий ударь; по хвостовику 4 рабочего инструмента, массивный буфер 9 с пружи­ной 10, выполняющий роль амортизатора при обратном движении бойка. Ударный механизм подвешен в корпусе машины на эла стичных амортизаторах 11. Амортизатором снабжен узел креплени" рабочего инструмента. Комплекс амортизирующих устройств обес­печивает надежную вибробезопасность машины.

Корпус молотка имеет две рукоятки — заднюю 13, в которой расположены выключатель 12, диоды и ввод питающего кабеля, и

переднюю 15 с устройством для фиксации рабочего инструмента, исключающим возможность вылета его при ударе. Молоток ком­плектуется набором сменных рабочих инструментов для выполне­ния различных технологических операций — пикой 1, трамбующим башмаком 16, шлямбуром 77, зубилом 18.

Энергия удара электромагнитного молотка 4,5 Дж, частота уда­ров 50 Гц, потребляемая мощность 0,6 кВт.

Электрические ломы предназначены для разрушения бетона, же­лезобетона, кирпичной кладки, асфальтобетона, каменистого и мерзлого грунтов. Они аналогичны по конструкции электрическим молоткам и отличаются от них энергией удара и мощностью при­водного электродвигателя. Энергия удара лома не менее 40 Дж, час­тота ударов 19...20 Гц.

Электрические и электромагнитные перфораторы представляют собой универсальные машины многоцелевого назначения, которые предназначены для прорезки отверстий и проемов в междуэтажных перекрытиях и перегородках зданий при монтаже трубопроводов и вентиляционных систем, для пробивки борозд (штраб) для скрытой проводки и очистки поверхностей в конструкциях из искусственных и естественных строительных материалов, разрушения горных по­род, а также сверления отверстий в различных материалах, установ­ки дюбелей, завинчивания винтов и шурупов, рубки металла, обра­ботки дерева и других работ.

Перфораторы отличаются от молотков тем, что кроме ударного узла имеют механизм вращения сменного рабочего инструмента — бура, сверла, отвертки и др. Различают перфораторы электрические и электромагнитные. Конструкция и принцип действия ударных ме­ханизмов соответственно у электрических и электромагнитных мо­лотков и перфораторов аналогичны.

Для выполнения различных технологических операций перфора­торы комплектуются сменными рабочими инструментами, обес­печивающими их универсальность: шнековыми бурами, буровыми коронками, пиками, ломами, штрабниками, бучардами, зубилами, сверлами различных типов по металлу и дереву,-зенкерами, топори­ками и стамесками для обработки дерева, приспособлениями для за­бивки дюбелей, завинчивания винтов и шурупов и др.

Электрические перфораторы предназначены для ра­боты в ударном, ударно-вращательном, вращательном режимах, а также в режиме винтоверта. Промышленность выпускает три моде­ли электрических перфораторов с энергией удара 1...2 Дж, которые имеют единые конструктивные схемы и принцип работы и макси­мально унифицированы.

Рассмотрим конструкцию и принцип действия электрических перфораторов (рис. 8.13). От однофазного коллекторного элек­тродвигателя 9 с вентилятором приводятся в действие компресси-

онно-вакуумный, ударный и вращательный механизмы, помещен­ные в алюминиевом стволе с виброизоляцией. Корпус электро­двигателя — пластмассовый и выполнен заодно с основной руко­яткой 10 пистолетного типа, в которую вмонтированы вы­ключатель 11, устройство для подавления радиопомех и кабель­ный ввод.

Ударный механизм включает двухступенчатый редуктор, криво­шипно-шатунный механизм с шатуном 7 и кривошипом 8, цилиндр 5, поршень 6 и боек 4. Вращательное движение кривошипу сообща­ется от электродвигателя через пары цилиндрических 12 и коничес­ких 13 шестерен. Движущийся возвратно-поступательно под дейст­вием воздушной подушки боек наносит удары по переходнику 15, который передает энергию удара бойка рабочему инструменту 1. Непрерывное вращение сменному рабочему инструменту (бурово­му, сверлильному, завертывающему и др.) передается через враща­тельный механизм, включающий три пары цилиндрических шесте­рен 12, 14 и 16 и предохранительную дисковую фрикционную муфту 3 предельного момента, которая срабатывает (отключает механизм) при случайном заклинивании рабочего инструмента, предохраняя привод от перегрузок и обеспечивая безопасность оператора от ме­ханических травм. Для крепления сменного рабочего инструмента служит механизм 2.

При работе в ударном и ударно-вращательном режимах перфо­ратор может автоматически переходить на холостой ход (безудар­ный режим) при прекращении нажатия на рукоятки и смещения ра­бочего инструмента вниз. При этом боек захватывается пружинным кольцом и фиксируется в этом положении.

Электрические перфораторы развивают энергию удара бойка

1,0. ..2,0 Дж при частоте ударов бойка 25...40 Гц и потребляемой мощности 0,35...0,45 кВт. Диаметр пробуриваемых отверстий

8.. .16 мм, глубина бурения 100...200 мм, средняя скорость бурения (бетон класса В15) 90... 100 мм/мин.

Электромагнитный перфоратор (рис. 8.14) с энер­гией удара 2,5 Дж работает в трех режимах: ударно-вращательном, ударном и вращательном.

В пластмассовом корпусе 2 перфоратора с основной 8 и боковой рукоятками помещены ударный и вращательный механизмы. Удар­ный механизм соленоидного типа с виброзащитой (такой же, как у молотка) включает магнитопровод, две магнитные катушки 5 пря­мого и обратного ходов, боек 4 и буфер 6 с амортизатором 7.

Вращение рабочему инструменту 1 сообщается от однофазного коллекторного электродвигателя 9 с вентилятором через двухсту­пенчатый цилиндрический редуктор 10 и предохранительную шари­ковую муфту предельного момента 3. Рабочий инструмент крепится в буксе с помощью пальца и, получая вращательное движение и уда­ры бойка по хвостовику, производит необходимую работу по буре­нию.

Энергия удара бойка электромагнитных перфораторов 2,5 Дж, частота ударов 50 Гц, максимальный диаметр пробуреваемых от­верстий 80 мм.

Электрические трамбовки представляют собой высокоманеврен­ные малогабаритные уплотняющие машины, предназначенные для искусственного уплотнения связных и несвязных грунтов в трудно­доступных и стесненных местах (вокруг опор, пазухах фундаментов, туннелей, коллекторов, трубопроводов и др.), при засыпке траншей после укладки подземных коммуникаций, утрамбовки щебня и гра­вия при устройстве полов и искусственных оснований под трубо­проводы, уплотнения бетонных смесей, а также при устройстве грунтовых подсыпок и планировочных работ небольшого объема. Каждая трамбовка состоит из электродвигателя, редуктора, криво­шипно-шатунного механизма с динамическими гасителями колеба­ний, ударного механизма пружинного типа, трамбующего башмака и амортизирующей рукоятки управления трамбовкой.

Основными узлами трамбовки массой 80 кг (рис. 8.15, а, 6) явля­ются корпус 72, электродвигатель с редуктором 10, кривошипно-ша­тунные механизмы 9, цилиндры 2 со ступенчатыми штоками 6 и пружинами 4, рабочий орган — трамбующий башмак 7 и рукоятка управления 77 с выключателем. Кривошипно-шатунные механизмы 9 преобразуют вращательное движение вала электродвигателя в воз-

вратно-поступательное движение ползунов 7 и ступенчатых штоков 6, пропущенных через отверстия верхней 5 и нижней і оправок, ме­жду которыми установлены с предварительным натяжением пружи­ны 4. Направляющими для оправок служат два цилиндра 2, закреп­ленные на трамбующем башмаке. При движении ступенчатых штоков вверх перемещаются нижние оправки 3, которые деформи­руют пружины 4 снизу и увлекают за собой башмак 1. После перехо­да кривошипами верхней «мертвой» точки ступенчатые штоки дви­жутся вниз, давят на верхние оправки 5 и направляют движение башмака вниз. В конце хода башмак ударяет по уплотняемому мате­риалу. Размах колебаний трамбующего башмака составляет 0,03 м, частота ударов 7... 10 Гц.

На кривошипных валах закреплены массивные дебалансы 8, вза­имно уравновешенные в горизонтальной плоскости, суммарная цен­тробежная сила которых гасит вибрацию корпуса трамбовки, обес­печивая тем самым вибробезопасность машины. Взаимопротивопо - ложное вращение дебалансов 8, расположенных под определенным углом к кривошипу, синхронизировано двумя шестернями, находя­щимися в зацеплении.

Для предохранения деталей ударного механизма трамбовки от перегрузок между подвижными оправками и ступенчатыми штока­ми установлены амортизаторы. Управление электротрамбовкой осуществляется с помощью рукоятки 11, связанной с корпусом 12 шарниром и пружинным амортизатором.

Электротрамбовки подключают к сети переменного тока нор­мальной частоты (50 Гц) напряжением 220 В. Электробезопасность трамбовок обеспечивается применением защитно-отключающих устройств.

Рассмотренная электротрамбовка — самопередвигающаяся — для ее перемещения не надо прилагать усилие, а лишь необходимо задавать машине направление движения. Производительность элек­тротрамбовки массой 80 кг составляет 15...22 м3/ч при толщине уплотняемого слоя грунта 0,3...0,4 м, мощность электродвигателя 1,6 кВт.