Каково устройство шуруповерта? Двигатели в шуруповертах


Достоинства и недостатки бесщеточного шуруповерта

С появлением аккумуляторной дрели-шуруповерта выполнять работы по сборке мебели, установке панелей из гипсокартона, а особенно монтажу сайдинга на фасадах зданий, стало намного проще и безопаснее. Аккумуляторный инструмент не имеет мешающего работе электрического шнура питания, который при повреждении изоляции представляет для работающего серьезную опасность.

Бесщеточный шуруповерт

Шуруповёрт бесщёточный

Привычные всем аккумуляторные шуруповерты оснащены коллекторными электродвигателями с переключением тока в обмотках якоря при помощи щеток. Бесщеточные шуруповерты, в отличие от них, комплектуются бесколлекторными электродвигателями. Функции коллекторно-щеточного узла (КШУ) выполняются электронным узлом управления. Разница состоит в том, что он переключает ток в обмотках статора, а не ротора. Якорь же не имеет катушек. Для исключения из конструкции скользящих контактов его магнитное поле создается постоянными магнитами. Момент подачи тока в статорные обмотки определяется при помощи датчиков положения ротора (ДПР), которые работают на основе эффекта Холла.

Импульсы ДПР совместно с сигналом регулятора скорости вращения обрабатываются микропроцессором. Результатом обработки является формирование электрических импульсов, модулированных по ширине. Это так называемый сигнал ШИМ. Результирующая последовательность импульсов подается на усилители тока (инверторы). Их выходы связаны с обмотками статора. Инверторы, в соответствии с выходным сигналами микропроцессорного узла, коммутируют ток в катушках статора. Переменное магнитное поле, вызванное импульсами этого тока, взаимодействуя с постоянным магнитным полем ротора, приводит к вращению якоря.

Достоинства и недостатки электроинструмента без щеток

Плюсами шуруповертов без щеток являются следующие качества:

  1. Простота регулировки частоты вращения. Возможность изменения ее в широких пределах.
  2. Отсутствие коллекторно-щеточного узла. Это исключило возникновение связанных с ним неисправностей и упростило техобслуживание инструмента.
  3. Хорошая переносимость кратковременных перегрузок по крутящему моменту.
  4. Экономный расход энергии. КПД бесщеточных двигателей около 90%.
  5. Более длительная наработка на отказ, чем у инструмента с КШУ.
  6. Отсутствие электрического искрения и, как следствие, безопасность работы во взрывоопасных смесях газов.
  7. Небольшие размеры и вес.
  8. У моделей с реверсом – одинаковая мощность в обоих направлениях вращения.
  9. Отсутствие падения скорости вращения при увеличении нагрузки на патрон.

Из минусов этих инструментов замечен только один. Они несколько дороже своих коллекторных конкурентов.

Какой шуруповерт выбрать

Сравним основные характеристики бесщеточных и коллекторных аккумуляторных дрелей:

Преимущества бесщёточного шуруповёрта

  • КПД бесщеточных выше почти в 1,5 раза (90 против 60%). Значит, при одинаковой емкости аккумуляторных батарей бесщеточный будет работать без подзарядки значительно дольше.
  • Среднее время безотказной работы бесщеточных двигателей больше, чем коллекторных.
  • Масса и размеры первых меньше, чем вторых.

Проанализировав достоинства и недостатки аккумуляторных шуруповертов, можно с уверенностью сказать, что модели с бесщеточным двигателем – лучше. Если б стоимость сравниваемых шуруповертов была близка, выбирать следовало бы лучший.

Но преимущества бесщеточных довольно дорого стоят. Вопрос состоит в том, нужны ли они вам за эту разницу в цене.

Есть люди, которые работают исключительно дешевым китайским инструментом. Они объясняют это тем, что вечный инструмент еще не придумали. И любой, даже самый дорогой, когда-нибудь выйдет из строя, тогда нужно будет тратить время и деньги на его ремонт.

Недорогой инструмент до выхода из строя обычно успевает отработать деньги, потраченные на его покупку. Поэтому его не жалко выбросить, недорого купить такой же и опять работать новым. Как говорится, сколько людей – столько и мнений. Выбор за вами!

 

pro-instrument.com

Устройство шуруповерта: схемы, особенности инструмента

23 ноября 2015

Просмотров: 6102

Устройство шуруповерта, при всем многообразии предлагаемых инструментов, достаточно универсально. Практически все марки работают по одному принципу, а их отличие заключается в компоновке некоторых деталей, внешнем дизайне, удобстве обслуживания и наличии дополнительных функций. В наше время шуруповерт стал незаменимым домашним инструментом, а для того чтобы правильно эксплуатировать, следует знать его устройство.

Инструмент шуруповерт

Шуруповерт нужен в домашнем хозяйстве, для того чтобы починить или быстро собрать мебель.

Особенности инструмента

Шуруповерт представляет собой ручной электрический инструмент для установки или снятия крепежных элементов путем их вращения. Он может использоваться как электродрель для сверления отверстий, но в кратковременном режиме и без больших нагрузок. Ограничение применения не по прямому назначению вызвано наличием механизма торможения вращательного движения при превышении нагрузки и меньшей скоростью вращения патрона по сравнению с электродрелью.

Схема шуруповерта

Рисунок 1. Схема шуруповерта.

Основными параметрами устройства являются крутящий момент и скорость вращения. Крутящий момент определяет, какое усилие прилагается к заворачиваемому шурупу. В бытовых инструментах крутящий момент составляет 10-16 Н м. Профессиональные модели могут иметь крутящий момент до 130 Н м. Скорость вращения находится в пределах 400-550 об/мин (домашний инструмент) и до 1300 об/мин (дрель-шуруповерт).

По способу электрического питания, шуруповерты подразделяются на 2 типа: сетевые (220 В) и аккумуляторные. Конструктивно инструмент можно подразделить на следующие части: корпус, крепежный узел (патрон), механическая часть на базе редуктора, электрическая часть на основе электродвигателя, а также система защиты и регулировок. На рис.1 показана схема устройства шуруповерта. Рис.1. Схема шуруповерта

Корпус шуруповерта

Современные бытовые устройства имеют, как правило, пластмассовый корпус, что позволяет облегчить конструкцию и снизить стоимость. В редких случаях можно найти корпус из металлических сплавов, отличающийся повышенной прочностью. Для удобства разборки корпус составлен из двух половинок, а для удобства эксплуатации выполняется, обычно, в виде пистолета с удобной ручкой, на которой крепится пусковая кнопка.

Патрон инструмента

Разновидности патронов для шуруповерта

Разновидности патронов для шуруповерта.

При работе с инструментом используются насадки для шурупов или сверла. Стандартный хвостовик насадок выполняется в виде шестигранника. Для крепления насадок и передачи им вращательного движения предназначен патрон. Он устанавливается на резьбовой конец шпинделя и фиксируется от расслабления с помощью винта.

Наиболее распространен трехкулачковый, самоцентрирующийся, самозажимной патрон. Внутри него выполнено шестигранное углубление для установки хвостовика насадки. Ее крепление осуществляется между кулачками путем вращения муфты. В конструкцию муфты входит фиксатор, позволяющий зажимать насадку без прокручивания шпинделя.

Электрическая часть

Основу электрической части инструмента составляет малогабаритный электродвигатель коллекторного типа. В сетевых устройствах применяется двухфазный электродвигатель переменного тока на напряжение 220 В с запуском через пусковой конденсатор. В инструменте аккумуляторного типа используется электродвигатель постоянного тока.

Виды насадок для шуруповерта

Виды насадок для шуруповерта.

Питание электродвигателя осуществляется из сети или от аккумуляторной батареи. При сетевом варианте инструмент снабжен шнуром с вилкой, которая напрямую включается в сетевую розетку. Питание постоянным током осуществляется от аккумулятора, представляющего собой набор элементов, размещенных в одном корпусе. Выходное напряжение аккумулятора определяет мощность устройства. Чаще всего, в шуруповертах используются литий-ионные (напряжение 3,6 В) и никель-металлогидридные, никель-кадмиевые (1,2 В) элементы. Выходное напряжение разных аккумуляторов может находиться в пределах 3,5-36 В, но наиболее применимый диапазон 9,5-14,4 В. Важным показателем аккумуляторного источника питания является емкость, которая ответственна за продолжительность эксплуатации. Эта характеристика обычно находится в пределах 1,2-3,5 А ч.

Электрическая цепь

Включение инструмента производится путем нажатия кнопки шуруповерта, расположенной на его ручке. Этот кнопочный выключатель совмещен с регулятором напряжения — при разном усилии нажатия на электродвигатель подается разная величина напряжения, что обеспечивается широко-импульсным регулятором. В зоне установки кнопки размещается также и рычаг направления вращения. Такой переключатель позволяет менять полярность подаваемого сигнала, что обеспечивает реверс вращения. Пуск электродвигателя производится через достаточно мощный транзистор, процесс открывания которого управляется ШИМ генератором.

Подача электрического сигнала непосредственно на ротор двигателя осуществляется через коллектор. Для обеспечения электрического контакта применяются графитные щетки определенного размера.

Механическая часть

Таблица основных характеристик шуруповертов

Таблица основных характеристик шуруповертов.

Основу механической части составляет редуктор шуруповерта планетарного типа, который обеспечивает передачу крутящего момента от вала двигателя на выходной шпиндель со снижением скорости вращения. Важнейшими элементами являются кольцевая шестерня, водило и сателлиты.

Основные элементы размещаются внутри корпуса редуктора шуруповерта и поочередно совмещаются друг с другом, начиная с солнечной шестерни ротора через сальник. Конструкция включает следующие элементы: винт, фланец , шайбу, сателлиты, шестерню, шпиндель, втулку с зубьями. Для установки механизма торможения и патрона служат шарики и втулка. В зависимости от количества шестеренок-сателлитов снижение скорости может быть одно, двух и более ступенчатым.

Редуктор приводится в действие от солнечной шестерни ротора. Вращение передается на кольцевую шестерню в виде цилиндра с зубьями, имеющими необходимый шаг. Они вводятся в зацепление с сателлитами на штифтах водило, между которыми размещается солнечная шестерня. Снижение скорости вращение обеспечивается обкаткой шестеренок-сателлитов по кольцевой шестерне.

Муфта для регулирования вращения

Схема зарядного устройства для шуруповерта

Схема зарядного устройства для шуруповерта.

Муфта для регулирования крутящего момента обеспечивает прекращение вращения при окончании вкручивания шурупа, так как оно сопровождается увеличением сопротивления вращению. Такой механизм необходим для исключения срыва резьбовой части шурупа и поломки самого инструмента от перегрузки. Конструкция включает следующие элементы: стопор, шайбу, пружину, втулку резьбовую им регулирующую.

Механизм совмещен с элементами патрона. При появлении чрезмерного усилия пружина передает нагрузку на пальцы (шарики), которые, в свою очередь, воздействуют на гильзу патрона.

Происходит проскальзывание трещотки и прекращение передачи вращательного усилия на патрон. Усилие, при котором прекращается вращение патрона, можно устанавливать с помощью регулятора.

В разных конструкциях предусматривается регулирование величины максимального момента в пределах 8-25 положений.

При использовании шуруповерта в качестве дрели, необходима установка наибольшей величины допустимой нагрузки.

Дополнительные регулировки.

В некоторых конструкциях инструмента предусматриваются дополнительные регулировки для удобства эксплуатации. Так может устанавливаться регулятор пределов скорости вращения, чтобы не создавать излишнее вращение при нажатии кнопки. Импульсный преобразователь позволяет устанавливать такие диапазоны: 0-450 об/мин (работа с шурупами), 0-1250 об/мин (режим дрели). Может предусматриваться 3 или 4 разных диапазона.

Достаточно часто используется принудительное торможение шпинделя для ограничения вылета шпинделя при нажатии кнопки. Торможение обеспечивается замыканием обмотки двигателя на резистор небольшой величины.

Устройство шуруповерта практически всех известных марок имеет много общего. Универсальные принципы конструирования используют многие разработчики, что помогает легко разобраться со строением инструмента, а при необходимости провести его сборку и разборку.

Автор:

Иван Иванов

Поделись статьей:

Оцените статью:

Загрузка...

Похожие статьи

masterinstrumenta.ru

Аккумуляторные шуруповерты. Виды и устройство. Работа

Аккумуляторные шуруповерты — незаменимой вещью в любом хозяйстве является шуруповерт. Его применяют в работах по ремонту, строительстве и в быту. В бытовых условиях с помощью шуруповерта можно закрепить шкаф, полку или карниз, а также выполнить сборку мебели.

Основной задачей шуруповерта является вкручивания и выкручивание крепежных деталей и саморезов. Также шуруповерт может выполнять некоторые функции дрели: сверлить отверстия в дереве, металле, нарезать резьбу. Сегодня в торговой сети разнообразие электроинструмента очень велико, поэтому чтобы сделать правильный выбор шуруповерта, необходимо знать его устройство, назначение, виды и другие параметры.

Виды и конструктивные особенности

Аккумуляторные шуруповерты делятся по назначению:

  • Бытовые.
  • Профессиональные.

По типу питания:

  • Сетевые.
  • Аккумуляторные.
  • Комбинированные.

Не все параметры профессионального инструмента будут нужны для бытового применения. Однако цена бытовых шуруповертов намного меньше. Чтобы закрутить саморез, шуруп или гайку, вполне хватит крутящего момента 15 Нм. Профессиональные же модели имеют крутящий момент до 130 Нм. При необходимости сверления твердого материала используют только профессиональные аккумуляторные шуруповерты.

Другим отличительным параметром является скорость вращения вала электродвигателя. Скорость вращения мотора профессионального шуруповерта составляет 1200 оборотов в минуту, а бытовые способны работать со скоростью 500 об/мин.

Частота применения шуруповерта также влияет на выбор модели. Если вы пользуетесь таким инструментом 1 раз в месяц, то вам вполне хватит любительского шуруповерта.

Аккумуляторные шуруповерты обладают многими достоинствами:

  • Возможность замены аккумулятора на резервный. При разрядке основного аккумулятора, вместо него можно установить запасной, и продолжать работать.
  • Автономная работа. Шуруповерт не нуждается во внешнем питании, так как аккумулятор прикреплен к его корпусу. Необходимо только следить за своевременной зарядкой.
  • Мобильность. Во время работы можно выполнять работу в самых труднодоступных местах.
 
Виды аккумуляторов

Для выбора аккумулятора необходимо учитывать следующие критерии:

  • Сохранение емкости батареи. При неполной зарядке некоторые виды аккумуляторов снижают общую емкость батареи (эффект памяти). Литий-ионный аккумулятор, в отличие от других, не реагирует и не снижает своей емкости при частичной зарядке.
  • Эксплуатация при пониженных температурах. По этому параметру лидером является никель-кадмиевый аккумулятор. Он отлично работает в зимних условиях при низких температурах, в отличие от других видов, которые не могут обеспечить нормальную работу на морозе.
  • Максимальное число зарядок. Лучшими здесь являются также никель-кадмиевые модели аккумуляторов. Их можно заряжать больше 1000 раз. На втором месте находятся никель-металл-гидридные батареи. Они выдерживают до 500 зарядок. Однако литий-ионные аккумуляторы обладают наибольшей емкостью, в отличие от других.
  • Экологическая безопасность. Из трех типов максимальной экологичностью обладает литий-ионный аккумулятор.

Если шуруповерт будет применяться редко, то оптимальным выбором будет никель-кадмиевый аккумулятор, так как он будет функционировать намного дольше, в то же время его цена, ниже литий-ионных батарей. Если вы планируете напряженную работу, то лучшим выбором является литий-ионная батарея. Аккумуляторные шуруповерты, оснащенные любыми видами аккумуляторов, через 3-4 года требуют замены батареи.

Электродвигатель

Электродвигатель шуруповерта является главным функциональным механизмом, на который следует обратить пристальное внимание.

Шуруповерты оснащаются двумя видами электродвигателей:

  1. Коллекторные, оснащенные угольными щетками.
  2. Бесщеточные.

Шуруповерты со щеточными двигателями имеют меньше стоимость, однако нуждаются в периодическом техобслуживании в виде чистки коллектора и замены щеток. Поэтому, при приобретении шуруповерта, необходимо учесть этот фактор.

Шуруповерты с двигателем, не имеющим щеток, стоят значительно дороже, однако не требуют постоянного технического обслуживания, не создают такого шума, как щеточные модели, работают более мягко.

Шуруповерт с функцией дрели

Не все люди разбираются в электроинструменте, и при покупке не могут определиться, какую именно модель лучше приобрести. Между обычным шуруповертом и дрелью-шуруповертом есть несколько отличий.

Аккумуляторный шуруповерт, имеющий несколько опций, все равно не сравнится с шуруповертом-дрелью, так как он в основном служит для заворачивания саморезов, но не для сверления отверстий. Для сверления нет необходимости в повышенной скорости вращения.

Дрель-шуруповерт обладает меньшими оборотами, однако имеет приспособленное крепление для фиксации сверла и регулировку оборотов мотора. Также есть разница в виде хвостовика: патрон является быстрозажимным. Его применяют для сверл и бит, что повышает универсальность инструмента.

Комплектация и исполнение корпуса

Различные модели инструмента по-разному комплектуются с завода. Чаще всего в комплекте есть набор различных насадок. Стоимость инструмента зависит от объема комплектации.

При приобретении следует определиться с комплектацией. Если вам не будет нужна основная часть прилагаемых насадок, то целесообразно купить аккумуляторный шуруповерт без насадок.

Рукоятка устройства играет большую роль. Они бывают двух видов:

  • В виде пистолета.
  • Расположенные по центру тяжести.

Второй вид стал наиболее популярным. В магазине лучше попробовать взять инструмент разных моделей в руку, и выбрать наиболее удобный вариант. Неудобный инструмент не доставит вам комфорта, а только снизит качество и скорость работы.

Вспомогательные функции

Многие изготовители электроинструмента оснащают свою продукцию дополнительными опциями, которые дают возможность расширения сферы использования инструмента, позволяют сделать его универсальным. Рассмотрим некоторые дополнительные функции:

  • Ограничение глубины завинчивания. Такой опцией обычно снабжают сетевые шуруповерты, однако с такой опцией есть и аккумуляторные модели.
  • Импульс. Эта функция действует по принципу временного ускорения крутящего момента. Это делает работу намного легче, шуруп быстрее входит в материал.
  • Подсветка. При работе со слабым освещением или в темноте такая функция очень пригодится.
  • Функция перфоратора. Применяется при сверлении кирпича или бетона.
  • Несколько скоростей вращения. Между скоростями можно переключаться с помощью специального механизма, изменяя скорость вращения, для определенных видов материалов.
Комбинированные шуруповерты

Устройство и работа таких шуруповертов практически ничем не отличается от других моделей. Комбинированные модели созданы для таких людей, которые не всегда могут определиться, в каком режиме они будут применять шуруповерт, и какое питание для них более оптимально.

Смысл их действия заключается в том, что шуруповерты могут функционировать как от электрической сети, так и от аккумуляторной батареи, что является преимуществом. Наиболее популярным производителем таких комбинированных образцов электроинструмента является компания Blaucraft.

Похожие темы:

 

electrosam.ru