Трехфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкну-тым ротором имеют более простую, надежную конструкцию (коллектор и щетки отсутствуют) и работают на токе нормальной частоты — 50 Гц (двигатели типа АН) и повышенной частоты — 200 Гц (двигатели типа АН) при напряжении 36 и 220 В.

Ручные машины (РМ), оборудованные трехфазными асинхронными электродвигателями, подключаются к сети переменного тока нормальной частоты (50 Гц) напряжением 220/380 В через промежуточные агрегаты: с двигателями типа АН — через понижащий трансформатор, с двигателями типа АП— через преобразователь частоты, который выполняет также функции понижающего трансформатора. Низкое рабочее напряжение обеспечивает полную электробезопасность таких машин.

Электродвигатели нормальной частоты типа АН из-за сравнительно большой массы и размеров применяются преимущественно в тюлустационарных ручных машинах — дисковых электропилах, электродолбежниках, электрорубанках и др.

Электродвигатели типа АП повышенной частоты портативны, быстроходны (частота вращения ротора до 18 000 об/мин), характеризуются высокой мощностью на единицу массы, надежны и долговечны в эксплуатации. Машины с двигателями типа АП, требующие применения преобразователя частоты, наиболее эффективно используются в стационарных условиях на стабильных рабочих местах. Масса электродвигателей обычно составляет 40—70% от общей массы машины. Корпус электродвигателя изготовляется из алюминиевого сплава или пластмасс. В производстве электрических ручных машин применяется широкая унификация узлов и деталей, которые при выходе из строя могут быть легко заменены.

На монтажных и слесарно-сборочных работах широко распространены машины с вращательным движением рабочего органа: сверлильные, резьбонарезные, развальцовочиые, шуруповерты, гайковерты, шлифовальные.

Электросверлильные машины предназначены для сверления отверстий в стали, цветных металлах, пластмассах, бетоне, железобетоне, кирпиче, дереве и др. Они имеют единую принципиальную схему и отличаются друг от друга диаметром сверла, конструктивным оформлением, габаритными размерами, массой, частотой вращения шпинделя (сверла), типом, мощностью и частотой вращения двигателя. Сверлильные РМ снабжаются сверлами с наконечниками из твердых сплавов.

Малогабаритные легкие машины обычно изготовляются пистолетного типа и применяются в основном при водопроводных, вентиляционных, гидро- и теплоизоляционных работах для сверления отверстий диаметром до 6—9 мм. Такие машины комплектуются специальным патроном для крепления сверл. Патрон устанавливается на рабочий конец шпинделя, который выполнен в виде укороченного наружного конуса Морзе.

Более мощные сверлильные РМ применяют для сверления отверстий диаметром до 23 мм в металлических конструкциях, железобетонных перекрытиях, каменных и бетонных стенах. Кроме набора сверл они снабжаются комплектом сменного рабочего инструмента и приспособлений — развертками, шуруповертами, ножницами, стальными щетками, шлифовальными и полировальными кругами и другими приспособлениями и могут применяться для развертывания отверстий, завинчивания резьбовых соединений, развальцовки тонкостенных труб, резки листового проката, очистки, шлифования и полирования различных поверхностей и других операций. При закреплении сверлильных РМ в специальных штативах их можно использовать как полустационарные сверлильные станки.

Сверлильная РМ (рис. 15. 1, а) состоит из коллекторного двигателя с двойной изоляцией, вентилятора для обдува, двухступенчатого цилиндрического редуктора 3 с косозубыми шестернями и шпинделя с внутренним конусом Морзе для крепления сверл или сменного инструмента с коническими хвостовиками (рис. 15. 1,6). Во внутренний конус шпинделя может быть установлена оправка для крепления сверлильного патрона. Корпус машины имеет рукоятку с курковым выключателем.

Для сверления отверстий в труднодоступных и глубоко расположенных местах на близком расстоянии от стен (например, при монтаже санитарно-технических приборов) применяют угловые сверлильные РМ с цилиндроконическим редуктором, у которых оси рабочего органа и двигателя расположены под углом 30 и 90°.

Отечественные сверлильные РМ имеют частоту вращения шпинделя от 250 до 3000 об/мин, мощность электродвигателя 0,12— 0,8 кВт, массу 1,4—9,5 кг. Электробезопасность машин обеспечивается применением приводных электродвигателей типа АП и КН с двойной изоляцией. Резьбонарезные и шлифовальные ручные машины по конструкции почти аналогичны рассмотренным выше сверлильным.

Резьбонарезные РМ применяют для нарезания внутренних резьб вновь, а также для прогонки забитых и проржавленных резьб в стали, чугуне и алюминии при сборке металлоконструкций, монтаже воздуховодов, трубопроводов и т. д. Рабочим органом резьбонарезателя служит метчик, закрепляемый в специальном патроне, установленном на шпинделе машины. В отличие от сверлильных РМ редуктор резьбонарезных РМ выполнен реверсивным для ускоренного вывинчивания метчика из нарезного отверстия. Отечественные резьбонарезные РМ снабжаются набором метчиков для нарезания резьб диаметром 3—14 мм.

Электрошлифовальные ручные машины с прямой и угловой головками применяют для подготовки деталей при сборке, шлифования различных поверхностей, обдирки и зачистки сварных швов, снятия фасок у труб под сварку, а также для резания труб и листового металла. Основным рабочим органом таких машин служат плоские или чашечные абразивные шлифовальные круги диаметром 125—250 мм на бакелитовой или керамической связке. Круги закрепляются на шпинделе машины с помощью двух фланцев и гаек. Вращение от вала ротора передается шпинделю через одноступенчатый цилиндрический или конический (у угловых машин) редуктор. Привод безредукторных машин с гибким валом осуществляется от переносного электродвигателя.

На базе угловых электрических шлифовальных машин разработаны труборезы, в качестве режущего органа которых применяются армированные абразивные круги диаметром 180—230 мм, допускающие окружные скорости до 80 м/с. Резание труб труборезами осуществляется двумя методами: врезанием и обкаткой. При методе врезания труба перерезается в поперечном направлении абразивным кругом, перемещаемым сверху вниз в плоскости перпендикулярной оси трубы. Диаметр труб отрезаемых методом врезания ограничивается диаметром абразивного круга и не превышает 70 мм при резании кругом диаметром 230 мм. Для резки труб больших диаметров применяют метод обкатки, при котором труборез вращают вокруг трубы, установив абразивный круг перпендикулярно ее оси.

Рис. 15.2. Электрический труборез

Количество проходов при обкатке определяется толщиной стенки трубы. На рис. 15.2 показан труборез для резки методом обкатки стальных труб диаметром 100—1620 мм из углеродистых и легированных сталей. Труборез состоит из угловой шлифовальной машины и обкатного устройства, включающего раздвижную тележку с обкатными роликами, цепной механизм вращения трубореза вокруг трубы, подпружиненный захват и механизм подачи абразивного круга. Расстояние между роликами регулируется в зависимости от диаметра обрабатываемой трубы. Сверху круг закрыт защитным кожухом. Абразивными армированными кругами диаметром 230—400 мм комплектуются маятниковые дисковые пилы (рис. 15.3), используемые для резки стальных труб диаметром до 133 мм, а также уголков, прутков и других изделий на приобъектных площадках. Вращение шпинделю с абразивным кругом сообщается от электродвигателя через ступенчатую ременную передачу. Частота вращения круга составляет 2880 об/мин. Режущий орган с приводом смонтирован на поворотном кронштейне, качающемся относительно неподвижной опорной плиты. На плите установлены тиски для закрепления в них обрабатываемого материала. Кроме кругов в комплект сменного инструмента шлифовальных машин входят полировальные диски, бор-напильники, а также стальные проволочные щетки и специальные шарошки для очистки поверхностей металлоконструкций и труб от ржавчины и краски.

Рабочим органом служит сменный наконечник с внутренним шестигранником (ключ), надеваемый на гайку или головку болта. Ключ соединяется со шпинделем жестко или шарнирно. Гайковерты с шарнирным ключом предназначены для ведения сборочных работ в стесненных и труднодоступных местах (например, при монтаже трубопроводов).

Различают гайковерты общего назначения, предназначенные для завинчивания и затяжки неответственных резьбовых соединений, и гайковерты для тарированной затяжки (до заданного момента) ответственных высокопрочных соединений.

В строительном производстве наибольшее распространение получили гайковерты общего назначения, которыми выполняется около 90% монтажно-сборочных работ. Электрогайковерты общего назначения унифицированы, имеют единую конструктивную схему, состоят из электродвигателя, планетарного редуктора, ударно-импульсного механизма и отличаются друг от друга размерами ключей, типом и мощностью приводного электродвигателя.

Вращение от электродвигателя (рис. 15.4) через планетарный редуктор передается приводному валу ударно-импульсного механизма. Вал связан с подпружиненным ударником посредством двух шариков, находящихся в винтовых канавках обеих деталей. На торцовой поверхности ударника симметрично расположены два кулачка, входящие в зацепление с кулачками шпинделя под действием рабочей пружины. На квадратном хвостовике шпинделя крепятся сменные головки.

В начале завинчивания гайки (болта), когда развиваемый гайковертом момент расходуется только на преодоление трения в резьбовой паре, кулачки ударника находятся в постоянном зацеплении с кулачками шпинделя, обеспечивая его непрерывное вращение. По мере возрастания сопротивления на ключе при достижении торцом головки гайки (болта) неподвижной поверхности (т. е. при его стопорении) ударник перемещается по винтовым канавкам относительно вала, сжимая пружину до тех пор, пока его кулачки не выйдут из зацепления с кулачками шпинделя. Затем ударник ускоренно возвращается под действием пружины в исходное положение. При своем поступательном движении вдоль оси вала по винтовым канавкам ударник приобретает определенную угловую скорость и, догоняя кулачки шпинделя, наносит по ним удар, в результате чего происходит затяжка резьбового соединения. Удары наносятся периодически до выключения двигателя. Продолжительность затяжки составляет не более 3—5 с.

При разборке резьбовых соединений реверсируют работу двигателя гайковерта путем переключения фаз штепсельного соединения. Гайковерт снабжен двумя рукоятками — основной со встроенным выключателем и вспомогательной. Рукоятки соединены с корпусом посредством упругих элементов 11 виброзащиты.

Гайковерты общего назначения применяют для сборки соединения с наибольшим диаметром резьбы 12—22 мм, развивают момент затяжки от 63—250 Н-м при частоте вращения шпинделя 950—970 об/мин и потребляемой мощности 120—250 Вт; масса машин 3,4—5,0 кг.

В гайковертах для тарированной затяжки соединений в отличие от рассмотренных выше машин, энергия единичного удара увеличена примерно в 10 раз, а частота ударов уменьшена в 15 раз; поэтому их называют редкоударными. Электробезопасность гайковертов обеспечивается применением приводных электродвигателей титт АП и КН с двойной изоляцией, вибробезопасность— применением металлорезвновой виброизоляции в рабочих рукоятках машин и упругой установки подшипников шпинделя.

К электромашинам с возвратно-поступательным движением рабочего органа относятся электромолотки, электроломы, электроножницы, электрокромкорезы и электротрамбовки.

Электромолотки применяют для пробивки проемов, отверстий и долбления канавок в перекрытиях, кирпичных и бетонных стенах при прокладке кабелей, газовых, водопроводных и канализационных труб, а также рыхления твердых слежавшихся и мерзлых грунтов, взламывания дорожных покрытий, разрушения фундаментов -при устройстве котлованов, колодцев, траншей и ремонте коммуникаций.

По типу привода различают электрофугальные (электромагнитные) и электромеханические молотки.

Электрофугальный молоток (рис. 15.5) состоит из пластмассового корпуса, ударного механизма, узла крепления рабочего инструмента и электродвигателя с вентилятором для охлаждения машины. В комплект ударного механизма входят две магнитные катушки прямого и обратного хода, получающие импульсное питание через диоды в разноименные полупериоды переменного тока, боек, движущийся возвратно-поступательно по оси катушек и наносящий удары по хвостовику рабочего инструмента, массивный буфер с пружиной, выполняющий роль амортизатора при обратном движении бойка.

Рис. 15.5. Электрофугальный молоток
а — общий вид; б — принципиальная схема

Ударный механизм подвешен в корпусе машины на эластичных амортизаторах. Амортизатором снабжен узел крепления рабочего инструмента. Комплекс амортизирующих устройств обеспечивает надежную вибробезопасность машины. Корпус молотка имеет две рукоятки: заднюю, в которой расположены выключатель, диоды и ввод питающего кабеля, и переднюю с устройством для фиксации рабочего инструмента, исключающим возможность вылета его при ударе. Молотки снабжаются комплектом сменных рабочих инструментов (пикой, трамбующим башмаком, шлямбуром, зубилом) для выполнения различных технологических операций.

Отечественные электрофугальные молотки аналогичны по конструкции, развивают энергию бойка до 6,3 Дж при частоте ударов бойка 3000 кол/мин и потребляемой мощности до 700 Вт. Молотки подключаются к сети переменного тока нормальной частоты (50 Гц) напряжением 220 В. Электробезопасность молотков обеспечивается применением двойной изоляции. Масса молотков составляет 6,9—8,1 кг.

Основными узлами электромеханического молотка (рис. 15.6) являются пружинно-воздушный ударный механизм и привод, размещенные в общем корпусе. Ударный механизм, движущийся возвратно-поступательно в цилиндре ствола, включает боек и связанные спиральной пружиной ползун и поршень. Между поршнем и бойком создается воздушная подушка. Ползун шарнирно соединен с шатуном кривошипно-шатунного механизма, приводимого в действие от асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором через цилиндрический редуктор.

Рис. 15.6. Электромеханический молоток а — общий вид; б — принципиальная схема

При движении поршня вправо в полости между_ ним и бойком создается разряжение, и боек под действием вакуума перемещается с нарастающей скоростью вслед за поршнем. При обратном ходе ползуна и поршня скорость бойка падает до нуля в результате сжатия воздушной подушки. Под действием компрессии воздушной подушки и упругих сил пружины боек разгоняется и ударяет по хвостовику рабочего инструмента. Далее цикл повторяется.

В передней части ствола установлена букса с держателем инструмента и амортизатор. Молоток работает в ударном режиме только при нажатии на рабочий инструмент; при прекращении нажатия машина автоматически переходит на холостой ход в результате вскрытия воздушной подушки через отверстия в цилиндре. Управление молотком осуществляется с помощью боковой и центральной рукояток.

Электробезопасность молотка обеспечивается защитно-отключающим устройством.

Отечественные электромеханические молотки имеют аналогичную конструкцию, развивают энергию удара бойка до 25 Дж при частоте ударов 1100 в минуту и потребляемой мощности до 600 Вт. Масса машин до 22 кг.

Электроломы, предназначенные для разрушения бетона, железобетона, кирпичной кладки, асфальтобетона и мерзлого грунта,, отличаются от электромеханических молотков энергией удара бойка (до 40 Дж) и мощностью приводного электродвигателя (до 1,2 кВт).

Электроножницы предназначены для резки и раскроя листового металла, а также вырубки в нем отверстий и окон различной конфигурации при выполнении сантехнических, гидроизоляционных и кровельных работ. Различают электроножницы ножевые и вырубные.

Ножевые ножницы (рис. 15.7) применяются для прямолинейной и фасонной резки листового проката различных металлов толщиной до 3 мм. Режущими органами таких ножниц служат подвижный и неподвижный однолезвийные ножи, между которыми закладывается разрезаемый материал.

Регулировка зазора между ножами производится перемещением неподвижного ножа в плоскости, перпендикулярной плоскости реза. Ножевыми ножницами можно начинать рез только с края материала.

Вырубные ножницы, работающие по принципу долбления, применяют для прямолинейной и фасонной резки листового и профильного (гофрированного) проката различных металлов толщиной до 2,5 мм, а также для образования отверстий любого контура в листах, вентиляционных коробах и трубах. От ножевых вырубные ножницы отличаются только режущими органами в виде движущегося возвратно-поступательно пуансона и неподвижной матрицы, между которыми закладывается разрезаемый материал. Резание такими ножницами можно начинать как с края, так и с середины материала, для чего в начальной точке реза предварительно высверливают отверстие для прохода матрицы. Ножницы вырубают в материале паз шириной, равной диаметру пуансона.
Отечественные электроножницы характеризуются числом двойных ходов до 990 в минуту, мощностью 0,25—0,4 кВт и массой до 5 кг.

Электрокромкорезы предназначены для образования фасок под сварку на деталях из стали, цветных металлов и плассмасс толщиной 4—25 мм. Рабочим органом таких машин является пуансон, прикрепленный к ползуну, которому сообщается возвратно-поступательное движение от электродвигателя через редуктор и кривошипно-шатунный механизм (как у злектроножниц). При перемещении машины по кромке обрабатываемой детали пуансон последователыно срезает участки кромки, образуя фаску под соответствующим углом.

Электротрамбовки представляют собой высокоманевренные малогабаритные уплотняющие машины, предназначенные для искусственного уплотнения связных и несвязных грунтов в труднодоступных и стесненных местах (пазухах фундаментов, туннелей, 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 для планировочных работ небольшого объема.

Отечественная промышленность серийно выпускает электротрамбовки массой 28, 80 и 160 кг. Машины массой 80 и 160 кг выполнены по единой конструктивной схеме (рис. 15.8), оборудованы двухиружинными ударными механизмами и двухмассовыми динамическими гасителями колебаний.

Рис. 15.8. Электротрамбовка:
а — общий вид; б — принципиальная схема

Основными узлами трамбовки являются корпус, электродвигатель с редуктором, кривошипно-шатунные механизмы, цилиндры со ступенчатыми штоками и пружинами, рабочий орган — трамбующий башмак и рукоятка управления с выключателем. Кривошипно-шатунные механизмы преобразуют вращательное движение вала электродвигателя в возвратно-поступательное движение ползунов и ступенчатых штоков, пропущенных через отверстия верхней и нижней оправок, между которыми установлены с предварительным натяжением пружины. Направляющими для оправок служат два цилиндра, закрепленные на трамбующем башмаке. При движении ступенчатых штоков вверх перемещаются нижние оправки, которые деформируют пружины снизу и увлекают за собой башмак. После перехода кривошипами верхней «мертвой» точки ступенчатые штоки движутся вниз, давят на верхние оправки и направляют движение башмака вниз. В конце хода башмак ударяет по уплотняемому материалу. Размах колебаний трамбующего башмака составляет 0,03 м, частота ударов 560 в минуту. На кривошипных валах закреплены массивные дебалансы, взаимно уравновешенные в горизонтальной плоскости, суммарная центробежная сила которых гасит вибрацию корпуса трамбовки, обеспечивая тем самым вибробезопасность машины. Взаимопротивоположное вращение дебалансов, 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 при помощи рукоятки, связанной с корпусом шарниром и пружинным амортизатором.

Рассмотренные выше электротрамбовки самопередвигающиеся— для их перемещения не надо прилагать усилие, а лишь необходимо задавать машинам направление движения. Производительность электротрамбовки массой 80 кг составляет 15—22 м3/ч при толщине уплотняемого слоя грунта до 0,3—0,4 м, мощность электродвигателя 1,6 кВт. Электротрамбовка массой 160 кг уплотняет за час работы 22—32 м3 грунта при толщине уплотняемого слоя до 0,4—0,5 м; мощность электродвигателя машины составляет 3,0 кВт.

Легкая электротрамбовка массой 28 кг, применяемая при малых объемах работ, имеет однопружинный ударный механизм и не является самопередвигающейся—для ее перемещения оператор должен прилагать определенное усилие. Перемещение машины производится в момент, когда трамбующий башмак не соприкасается с уплотняемым грунтом. Трамбовку применяют для уплотнения несвязных грунтов, ее производительность до 7,0 м3/ч при толщине уплотняемого слоя до 0,2 м, мощность электродвигателя 0,6 кВт.

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

Электроперфораторы относятся к машинам со сложным движением рабочего органа и используются в основном для бурения вертикальных, наклонных и горизонтальных шпуров в скальных, мерзлых и вечномерзлых грунтах при разработке траншей, котлованов и колодцев буро-взрывным способом, строительстве гидротехнических сооружений, геологической разведке. Кроме того, перфораторы применяют для прорезки отверстий и проемов в междуэтажных перекрытиях и перегородках зданий при монтаже трубопроводов и вентиляционных систем, а также для пробивки борозд и очистки поверхностей в конструкциях из искусственных и естественных строительных материалов.

Электроперфораторы работают по принципу ударно-вращательного бурения и отличаются от электромолотков тем, что кроме ударного узла имеют в своей конструкции механизм вращения рабочего инструмента — бура, сверла и др. Конструкция и принцип действия ударных узлов электроперфораторов и электромолотков аналогичны. Различают перфораторы электрофугальные (электромагнитные) и электромеханические с ударным механизмом пружинно-воздушного типа.

Рабочий инструмент электр о фу та л ьного перфоратора (рис. 15.9, а) получает вращение от электродвигателя через двухступенчатый цилиндрический редуктор. Непрерывное вращение бурового инструмента электромеханического перфоратора (рис. 15.9, б) осуществляется от электродвигателя через двух
ступенчатый цилиндрический редуктор 5, коническую передачу и паруцилиндрических шестерен.

Рис. 15.9. Схемы эяектроперфораторов.

Рабочий инструмент крепится в буксе. В комплект инструмента перфораторов входят сверла, буры, пики, зубила, бучарды, а также приспособления для образования борозд и забивки дюбелей. Перфораторы оборудуются устройствами для продувки отверстий в обрабатываемом материале с целью удаления бурового шлама. Некоторые типы машин комплектуются автономными воздуходувками. Конструкция машин и комплект рабочего инструмента позволяют работать им в режиме молотка. Управление перфоратором осуществляется двумя рукоятками.

Электроперфораторами бурят шпуры диаметром до 40 мм на глубину до 2 м. Они развивают энергию удара бойка до 25 Дж при частоте ударов бойка 1100 в минуту и потребляемой мощности до 0,8 кВт. Частота вращения бура до 240—470 об/мин, скорость бурения по бетону марки М-300 составляет в среднем 100— 120 мм/мин.