Электрический инструмент ударного действия

Предлагаемая полезная модель относится к вибрационным ручным электрическим машинам ударного действия и может быть использована в различных отраслях промышленности: в строительстве, электроэнергетике, машиностроении и в сельском хозяйстве для пробивки проемов, ниш и отверстий и долблении канавок в перекрытиях, стенах, при прокладке кабелей, труб, при рыхлении твердых и мерзлых грунтов, при разрушении фундаментов и ремонте коммуникаций.
Известен электрический инструмент ИЭ-4215А, относящийся к ручным электрическим машинам ударного действия, предназначенный для пробивки проемов, ниш и отверстий в стенах, при прокладке кабелей, водопроводных труб, очистки бетонных поверхностей, разрушения фундаментов при устройстве колодцев, траншей. Электрический молоток состоит из пластмассового корпуса, в котором размещены однофазный асинхронный двигатель с вентилятором для охлаждения машины, редуктор, кривошипно-шатунный механизм, ствол с ударным механизмом компрессионно-вакуумного типа с буйком, движущимся возвратно-поступательно, и узлом крепления рабочего инструмента. Корпус молотка имеет две рукоятки: основную, выполненную едино с корпусом, курковым выключателем и закрепленным токопроводящим кабелем с вилкой; дополнительную боковую, прикрепленную к корпусу (См. Строительные машины и оборудование. Справочник для строительных специальностей вузов и инженерно-технических работников. М.: Высшая школа, 1991, 456 с. Под редакцией Добронравова С.С., 415-418 с.).
Однако недостатками указанного ручного электрического молотка являются сложность конструктивного исполнения, наличие большого количества элементов и комплектующих узлов; ограниченные функциональные возможности, связанные с пониженной мобильностью. Недостатком известного электрического молотка также является наличие малоэффективной защиты от передачи на рукоятки вибрации при вращении ротора электродвигателя и связанного с ним ударного механизма с цилиндром и бойком, совершающими возвратно-поступательное движение, ввиду отсутствия необходимых дополнительных средств виброгашения в передней части ствола ударного механизма.
Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой полезной модели является ручной электрический инструмент (ИЭ-4213А) ударного действия, основными узлами которого являются пластмассовый корпус с однофазным коллекторным электродвигателем, редуктор, кривошипно-шатунный механизм, ствол с компрессионно-вакуумным ударным механизмом. Ствол и корпус редуктора выполнены из алюминия. В передней части ствола установлена букса с держателем рабочего инструмента и динамической пружиной. Ударный механизм, расположенный в стволе, состоит из цилиндра, поршня, бойка (ударника) и приводится в действие от однофазного коллекторного электродвигателя через редуктор и кривошипно-шатунный механизм, состоящий из кривошипа, пальца и шатуна. С корпусом заодно выполнена основная рукоятка, в которую вмонтированы курковый выключатель с фиксированным рабочим положением, питающий кабель со штемпельной вилкой и устройство для подавления радиопомех. К боковой части корпуса прикреплена дополнительная рукоятка (см. Строительные машины и оборудование. Справочник для строительных специальностей вузов и инженерно-технических работников. М.: Высшая школа, 1991, 456 с. Под редакцией Добронравова С.С., 415-418 с.).
Основным недостатком известной конструкции является передача на корпус и рукоятки вибрации, т.е. реактивной составляющей ударного импульса. На корпусе и рукоятках уровень вибрации не соответствует санитарно-гигиеническим нормам.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является разработка и создание конструкции электрического инструмента ударного действия, которая позволила бы снизить уровень контактной вибрации, оказывающей действие на человека, и предотвратить вероятность возникновения травматизма и виброзаболеваемости.
Технический результат полезной модели заключается в сглаживании и уменьшении реактивной составляющей ударного импульса за счет уменьшения силы отдачи при ударных воздействиях, снижения уровня контактной вибрации при работе с электрическим инструментом ударного действия.
Указанный технический результат достигается тем, что в электрическом инструменте ударного действия, содержащем рукоятку и корпус с установленным в нем однофазным коллекторным электродвигателем, редуктором, кривошипно-шатунным механизмом, стволом, в котором расположен ударный механизм компрессионно-вакуумного типа, состоящий из поршня, цилиндра и бойка, в передней части ствола установлена букса с держателем рабочего инструмента и динамической пружиной, с корпусом заодно выполнена основная рукоятка, в которую вмонтированы курковый выключатель с фиксированным рабочим положением, питающий кабель и устройство для подавления радиопомех, к боковой части корпуса прикреплена дополнительная рукоятка, согласно полезной модели в передней части ствола со стороны ударного механизма расположено амортизационное устройство, состоящее из амортизатора в виде двух буферов из упругой резины и двух прилегающих к ним упорных металлических дисков, расположенных по торцам между буксой и бойком с возможностью фиксации концов динамической пружины упорными металлическими дисками, плотно прилегающими к буферам из упругой резины.
Отличительным признаком заявляемого устройства является наличие нового конструктивного элемента, а именно установка амортизационного устройства в виде амортизатора из двух буферов из упругой резины и двух упорных металлических дисков, плотно прилегающих к буферам, размещенного в передней части ствола между буксой и бойком (ударником).
Упорные металлические диски, прилегая к упругим резиновым буферам, фиксируют концы динамической пружины при натяжении и сжатии ее, удерживая в устойчивом положении резиновый амортизатор по торцевым сторонам. Амортизационное устройство уменьшает реактивную составляющую ударного импульса, при этом величина виброскорости соответствует требованиям санитарных норм. Эксплуатационные качества электрического инструмента ударного действия улучшаются, уменьшается сила отдачи на руки при ударных воздействиях. Эффект снижения вибрации на рукоятках и корпусе электрического инструмента достигается за счет уменьшения амплитуды колебательного процесса.
В известных ручных электрических инструментах ударного действия снижение виброактивности достигается за счет динамической пружины, которая установлена в передней части ствола. Применяемые средства вибропонижения изнашиваются и существующие уровни вибрации (вибрационной безопасности) не соответствуют нормируемой величине. В заявляемой полезной модели исключается влияние источника вибрации электрического инструмента, которым является равнодействующая сил разгона ударника, равная силе отдачи при ударных взаимодействиях рабочего инструмента и обрабатываемого материала с корпусом ручной машины. При этом уровень контактной вибрации снижается до требуемых санитарных норм, что позволяет улучшить условия труда, повысить его производительность, предотвратить вероятность возникновения травматизма и виброзаболеваемости.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом, где схематично изображена конструкция заявляемого электрического инструмента ударного действия.
Электрический инструмент ударного действия содержит пластмассовый корпус 1, в котором находятся однофазный коллекторный электродвигатель 2, редуктор 3 в алюминиевом корпусе, ствол 4 выполненный из алюминия, кривошипно-шатунный механизм 5, включающий кривошип, палец, шатун 6.
Редуктор 3 и ствол 4 крепятся к корпусу 1 фланцем и шпильками. В стволе 4 со стороны корпуса редуктора 3 и кривошипно-шатунного механизма 5 расположен ударный механизм 7, состоящий из цилиндра 8, поршня 9, бойка 10. Поршень 9 шарнирно соединен с шатуном 6 (на рис. не показано). Со стороны бойка 10 установлена динамическая пружина 11, обладающая виброизоляционными свойствами. В передней части ствола 4 со стороны ударного механизма 7 расположено амортизационное устройство 12, состоящее из амортизатора 13, выполненного в виде двух буферов из упругой резины, к которым прилегают два упорных металлических диска 14, размещенные по торцам между бойком 10 и буксой 15 с держателем 16 рабочего инструмента 17, с хвостовиком 18. С корпусом 1 заодно выполнена основная рукоятка 19, в которую вмонтированы курковый выключатель 20 с фиксированным рабочим положением, устройство для подавления радиопомех и ввод 21 питающего кабеля. К боковой части корпуса 1 прикреплена дополнительная рукоятка 22 штифтами (на рис. не показана).
Электрический инструмент ударного действия работает следующим образом. При включении однофазного коллекторного электродвигателя 2 приводится в действие ударный механизм 7 через редуктор 3 и кривошипно-шатунный механизм 5. Поршень 9 ударного механизма 7, шарнирно соединенный с шатуном 6 кривошипно-шатунного механизма 5, совершает возвратно-поступательное движение. При движении поршня 9 из нижней мертвой точки в полости цилиндра 8 ударного механизма 7, между торцом бойка 10 и поршнем 9 создается разряжение. Боек 10 в начальный момент остается на месте из-за малой степени разрежения, образующейся в цилиндре 8, затем при увеличении разности давления в верхней и нижней частях бойка 10 он начинает с нарастающей скоростью перемещаться вверх за поршнем 9. Поршень 9 замедляет движение, его скорость доходит до нуля, а скорость бойка 10 по инерции продолжает нарастать. При обратном движении поршня 9 происходит сжатие воздушной подушки и возрастает давление между бойком 10 и поршнем 9, в результате этого скорость бойка 10 уменьшается до нуля, а затем под воздействием сжатой воздушной подушки боек 10 с нарастающей скоростью устремляется вниз и ударяет по хвостовику 18 рабочего инструмента 17. В последующем цикл повторяется.
В момент соударения бойка 10 и рабочего инструмента 17 возникает силовой импульс, который передается на корпус 1, ствол 4, приводя в действие динамическую пружину 11 и амортизатор 13. Динамическая пружина 11 сжимается и под действием собственных упругих сил приходит в исходное положение (происходит ее расслабление). При сжатии динамической пружины 11, которая удерживается в устойчивом положении металлическими дисками 14, она упирается в упругие резиновые буферы амортизатора 13, одновременно ограничивающие сжатие динамической пружины 11, движение бойка 10, основной рукоятки 19 и боковой рукоятки 22. В данном случае значительно уменьшается реактивная составляющая ударного импульса на рукоятках за счет снижения силы отдачи при ударных взаимодействиях.
Электрический инструмент работает при включении куркового выключателя 20 в ударном режиме только при нажатии на основную рукоятку 19 и рабочий инструмент 17. При прекращении нажатия хвостовик 18 рабочего инструмента 17 и боек 10 выводятся в нижнее положение и молоток автоматически переходит на холостой ход (безударный режим работы) в результате вскрытия воздушной подушки через отверстие в цилиндре 8 и стволе 4 при опускании бойка 10 на буксу 15.
Предлагаемый электрический инструмент ударного действия по сравнению с прототипом позволяет достичь следующие преимущества:
- высокие функциональные возможности при использовании в однофазных электрических сетях переменного тока;
- малую потребляемую мощность;
- высокую энергоемкость, мобильность;
- способность выполнять различные технологические операции с высокой производительностью работ;
- значительное снижение передачи вибрации на корпус и рукоятки при наличии средства вибропонижения, т.е. амортизационного устройства.