Как работает аккумуляторный и сетевой шуруповерт

Оглавление:

Электрическая часть
Механическая часть
Исключения и особенности

Многие воспринимают шуруповерт как маленькую аккумуляторную дрель. Но при выполнении ряда задач работать шуруповертом удобнее. Он плавно стартует и мгновенно останавливает вращение, диапазон возможных скоростей вращения ниже, чем у дрели. Большинство моделей действительно являются аккумуляторными, но это не ключевая особенность. Любой шуруповерт имеет механизм, ограничивающий крутящий момент. За счет чего так работает шуруповерт, можно понять из его конструктивных особенностей.

Шуруповерты бывают аккумуляторные и сетевые, малой или большой мощности, оснащенные дополнительными функциями или без них.

Электрическая часть

Электронная и механическая начинка заключена в корпус пистолетного типа. Привод рабочего органа через механизм ограничения крутящего момента и редуктор осуществляется от электродвигателя постоянного тока. Такой двигатель имеет статор с постоянными магнитами и ротор с медными обмотками. Питание на обмотки подается через коллекторный узел. Ротор свободно вращается в подшипниках скольжения.

Аккумуляторный шуруповерт удобно использовать при работе в трудно доступных местах, так как с ним можно подойти к объекту с любой стороны.

Питание двигателя осуществляется от нескольких аккумуляторных элементов, объединенных в 1 корпусе. В зависимости от необходимого крутящего момента, выдаваемого шуруповертом, выходное напряжение блока аккумуляторов для различных моделей варьируется в диапазоне 9-18 В.

Скорость вращения ротора электродвигателя зависит от напряжения приходящего на щетки коллекторного узла. За бесступенчатое изменение подаваемого напряжения отвечает широтно-импульсный модулятор.

Принцип его работы основан на том, что постоянное напряжение, которое выдается аккумулятором, преобразуется в систему импульсов высокой частоты с некоторым непродолжительным периодом. На протяжении периода входное напряжение пропускается через модулятор только часть времени, а затем до конца периода оно блокируется. Соотношение времени присутствия напряжения на выходе электронного компонента и времени его отсутствия формирует некоторое среднее значение. То есть при входящем напряжении 12 В и соотношении периода импульса к его продолжительности, равном 2, выходное напряжение для двигателя будет составлять 6 В. Ввиду высокой частоты импульсов скачки напряжения незаметны.

У многих шуруповертов регулируются скорость, реверс, переключение сверления и дрели.

Формирование соотношения происходит в зависимости от положения курка инструмента. Чем сильнее вы на него нажимаете, тем дольше импульс. Соответственно поднимается и среднее напряжение на обмотках ротора. Растет крутящий момент, а с ним и скорость вращения. Реверс реализуется простым изменением полярности на щетках коллектора. Для этого каждый шуруповерт имеет отдельный переключатель.

Плавный запуск двигателя реализуется с помощью дополнительного блока транзисторов. Даже если резко вдавить курок, шуруповерт без рывка плавно набирает обороты. Мгновенная остановка выполняется за счет замыкания обмоток ротора накоротко или на небольшое сопротивление. Обе функции позволяют лучше контролировать инструмент.

Механическая часть

Небольшой, легкий шуруповерт удобен тем, что рука не устает его держать.

Вращение от электродвигателя на муфту ограничения крутящего момента передается через планетарный редуктор. В таком редукторе высокое передаточное отношение сочетается с компактностью и отсутствием радиальных нагрузок на входной и выходной вал.

На входном валу от электродвигателя насаживается центральная солнечная шестерня. На корпусе редуктора жестко закрепляется внешняя коронная шестерня с внутренними зубьями. Между солнечной и коронной шестернями вращаются шестерни-сателлиты. Сателлиты насажены на валы водила. Центральный вал водила является выходным валом редуктора.

Для закручивания метизов шуруповертом нужны совсем небольшие обороты, поэтому они комплектуются двух- и трехступенчатыми редукторами. На выходной вал водила 1-ой ступени насаживается солнечная шестерня 2-ой ступени и так далее. Универсальный инструмент, который может использоваться не только для операций закручивания и откручивания, но и для сверления отверстий небольшого диаметра, часто имеет возможность блокировки 1 ступени для расширения диапазона оборотов.

Шуруповерт не может таковым называться без механизма ограничения крутящего момента.

Его еще называют трещоткой. Исполнение такого узла у различных производителей может отличаться, но общий принцип всегда один. Крутящий момент передается через 2 диска. На торцевой поверхности ведущего диска имеются зубчатые радиальные выступы или пазы. На ведомом есть подпружиненные пальцы со сферическими торцами или шарики. Контактирующие поверхности отполированы и закалены.

Сетевой шуруповерт позволяет не зависеть от заряда батареи, однако не удобны при использовании в труднодоступных местах.

Степень затяжки пружины корректирует максимальный передаваемый узлом момент. При его превышении пружина сжимается, а шарики или пальцы проскакивают относительно выступов или пазов, патрон останавливается. Для визуализации процесса корректировки на корпусе трещотки есть шкала. Число возможных положений у разных моделей и производителей варьируется от 6 до 24. Цифры не означают какого-то конкретного крутящего момента, шкала условная.

Держатель насадки для завинчивания может иметь 1 из 2-х исполнений. Для узкоспециализированного инструмента используется намагниченное шестигранное гнездо, что делает очень удобной смену фигурных бит.

В универсальных моделях, которые могут выполнять функцию сверления, как и для дрели, используется быстрозажимной патрон. В него можно зажать и биту, и сверло небольшого диаметра.

Электродвигатель и другие компоненты устройства в процессе работы нагреваются. Для их охлаждения на вал электродвигателя насаживается крыльчатка. При вращении вала крыльчатка через отверстия в корпусе прокачивает воздух.

Для снижения утомляемости при работе с шуруповертом, конструкторы стремятся распределить его массу по корпусу так, чтобы центр масс приходился в район ладони. Именно поэтому тяжелые аккумуляторы всегда размещаются в торце рукоятки.

Исключения и особенности

Часто в комплект шуруповерта входит две батареи, пока одна в работе, вторая на зарядке.

Когда работы выполняются в непосредственной близости от источника питания и не связаны с необходимостью проникновения в труднодоступные места, удобнее использовать сетевые шуруповерты. Они позволяют не зависеть от зарядки аккумулятора. Такие модели особенно подходят для домашнего мастера, когда инструмент используется эпизодически.

В сетевых шуруповертах используются мощные электродвигатели переменного тока, а вместо широтно-импульсного регулятора оборотов применяется симисторный. В симисторе часть синусоиды обрезается, и среднее значение напряжения уменьшается.

В продаже встречаются блоки питания для аккумуляторных шуруповертов, которые устанавливаются на место батареи. Для увеличения мобильности некоторые модели комплектуются 2-мя аккумуляторами. Пока 1 в работе, 2-ой заряжается.

Изредка встречаются модели, где вместо планетарного редуктора применяется классический с разнесенными валами. Это характерно для универсальных моделей, больше подходящих для сверления. Для шуруповерта с держателем биты использование быстрозажимного патрона тоже реально. Для этого используются патроны-насадки с хвостовиком, как у биты. Кроме того, есть насадки, изменяющие угол закручивания или смещающие ось вращения.