> Техника, страница 71 > Пневматический инструмент
Пневматический инструмент
Пневматический инструмент, инструменты и переносные машины, работа которых осуществляется за счет энергии сжатого воздуха.
Классификация. По конструктивному выполнению П. и. разделяют на следующие основные группы: 1) П. и. с прямолинейным движением рабочих органов. Эта группа в свою очередь подразделяется на пневматический ударный инструмент и на пневматич. инструмент и машины, действующие силой давления без удара. К П. и. ударного действия относятся всевозможные пневматич. молотки, работающие в качестве зубил, заклепочных молотков, долот, трамбовок, очистителей для котельных труб и тому подобное. ударных инструментов. Отличительным признаком П. и. ударного действия является движущийся поршень, который наносит при своем движении удар вставленному в молоток инструменту (зубилу, долоту и т. д.). Поршень приводится в прямолинейно-возвратное движе ние силою сжатого воздуха, поступающего в цилиндр. Распределительным органом является или сам поршень или специальный распределительный клапан (золотник). Молотки бесклапанные (беззолотниковые) отличаются простотой конструкции, компактностью и относительно небольшим весом. Бесклапанные молотки делают до 4 000 ударов в минуту, но сила удара незначительна; применяют эти молотки гл. обр. для работы зубилом. Молотки с золотниковым распределением и большим ходом отличаются сильным ударным действием, так как при помощи отдельного золотникового распределения можно осуществить хорошее наполнение сжатым воздухом рабочего цилиндра молотка. При той же длине поршня рабочий ход у золотникового молотка можно также выполнить значительно большим по сравнению с длиной рабочего хода бесклапанного молотка. Золотниковые молотки выполняют как с коротким, так и с длинным ходом; первые применяют для работы, требующей быстрых, но не сильных ударов, вторые предназначаются для тех работ, где требуются очень сильные удары, например для клепальных молотков или трамбовок. Заклепочные молотки дают от 750 до 1 200 ударов в минуту, рабочий ход имеют от 125 до 250 миллиметров, при соответствующем весе от 9 до 13 килограмма. Для трамбовок ход делают равным до 350 миллиметров, число ударов от 250 до 800 в минуту, вес до 15 килограмм. К группеП. и., действующего давлением, относятся клепальные машины, подъемные приспособления, всевозможные упоры и пневматические формовочные маЧпины. Клепальные машины, предназначенные для клепки толстых листов и для осуществления герметических заклепочных швов, осаживают заклепку и образуют заклепочную головку не ударом, а силою давления сжатого воздуха. Так как давление воздуха в сети обычно не превышает 6 atm, то для осуществления необходимого давления на заклепку поршень клепальной машины действует на заклепку через рычажный механизм. 2) П. и. с вращательным движением рабочих органов.К этой группе относятся всевозможные сверлильные машины, развертки, раскатки для труб, метчики для на резки резьбы, машины для притирки клапанов, шлифовальные машины, врубовые машины и подъемные машины. Отличительным признаком этих машин является наличие воздушного двигателя, осуществляющего вращательное движение рабочего инструмента. По роду двигателя П. и. с вращательным движением можно разделить на две основных группы: на группу, имеющую поршневой двигатель, и на группу, имеющую коловратный двигатель. Поршневой двигатель для П. и. применяют трех типов: а) многоцилиндровый двигатель с неподвижными цилиндрами, поршни которого шарнирно соединены с коленчатым валом помощью шатунов, б) многоцилиндровый двигатель с качающимися около цапф цилиндрами, причем цапфы служат в то же время золотниками, в) многоцилиндровый поршневой двигатель специального типа без коленчатого вала и шатунов; поршни этого двигателя нижними концами опираются на специальной формы кулачок шпинделя и при своем прямолинейном давлении заставляют кулачок и шпиндель вращаться. Число оборотов коленчатого вала кривошипных воздушных двигателей достигает 2 000 в минуту. Поршневые двигатели без коленчатого вала имеют регулировку числа оборотов, к-рое м. б. осуществляемо в пределах от 50 до 2 500 в мин. В качестве коловратных машин применяют двигатель шестеренчатого типа, реже крыльчатого типа. 3) П н е в-матические струйные аппараты, в которых используется для работы энергия струи воздуха. Струйные аппараты по способу действия разделяют на действующие нагнетанием и на действующие всасыванием. К этому роду пневматич. аппаратов относятся пескоструйные аппараты, аппараты для окраски распыливанием, пылесосы и др.
П. и., действующий ударом. Бесклапанные молотки. На фигуре 1 дано изображение одной из конструкций бесклапанного молотка. В цилиндре а по- мешается ступенчатый поршень Ь; воздух подается к патрубку с. При нажатии на рычаг d открывается впускной клапан, и сжатый воздух по каналу е поступает в кольцевое пространство /, образуемое стенками цилиндра и утоньшенной частью ступенчатого поршня. Под действием силы давления сжатого воздуха поршень будет перемещаться кверху, т. к. пространство над поршнем сообщается с атмосферой через окно Я. Поршень в своем движении перекроет окно д и откроет окна h каналов г, окна h открываются постепенно одно за дру
гим. Сжатый воздух начнет поступать по каналам г в пространство над поршнем, давление в этом пространстве будет увеличиваться, и поршень будет перемещаться книзу, совершая свой рабочий ход. В начале этого хода поршень перекроет окна h каналов г, а затем, несколько не доходя до нижнего своего положения, откроет выпускное окно д. После рабочего хода поршень снова начнет подниматься кверху силой давления воздуха, находящегося в кольцевом пространстве /. Недостатками пневматич. молотков этого типа надо считать: 1) относительно большую длину поршня Ь, а следовательно и цилиндра а сравнительно с ходом поршня. Общая длина поршня почти вдвое больше его хода, цилиндр же приходится выполнять в три раза длиннее хода поршня, поэтому при большом ходе весь молоток получается слишком длинным и тяжелым, так что им трудно работать. 2) Так как распределительным органом является сам поршень, то впускные окна h будут открыты при обратном ходе столько же времени, сколько и в начале рабочего хода,
Фигура 2.
то есть наполнение и предварение впуска зависят друг от друга: чем позднее открываются впускные окна, тем раньше они закрываются. Точно в такой же зависимости находятся момент выпуска и степень сжатия; если выпуск устроить поздним, то начало сжатия будет слишком ранним, т. ч. при данном рабочем ходе получается чрезмерно большая степень сжатия; если момент открытия выпускного окна сделать ранним, то уменьшается сила удара. Примером бесклапанного молотка может служить изображенная на фигуре 2 колотушка для очистки труб от накипи. Рабочий инструмент а приводится в качательное движение двумя поршнями Ь нс; рабочий объём цилиндра поршня 6 соединен каналом d с трубою е, по которой подводится сжатый воздух, так что поршень Ь все время находится под давлением сжатого воздуха. Поршень с имеет по сравнению с поршнем Ь значительно больший диаметр, выполнен он пустотелым и имеет окна /. В цилиндр поршня с периодически поступает сжатый воздух по каналу д и через кольцевое пространство h в тот момент, когда окна будут находиться над кольцевым пространством h. Работа совершается следующим образом. Когда поршень с находится в своем левом положении, рабочий объём его цилиндра сообщается через окна f с атмосферой, поэтому силой давления сжатого воздуха поршень Ь переместится влево, повернет инструмент а, который в свою очередь будет перемещать поршень с вправо до тех пор, пока окно не дойдет до кольцевого пространства h и рабочий объём цилиндра поршня с не наполнится сжатым воздухом. Т. к. диаметр порнг-ня с больше диаметра поршня Ь, то силой
Фигура 3.
давления поршень с переместится влево, повернет колотушку а в исходное положение, передвинет поршень Ь вправо, и процесс возобновится. Такая колотушка для труб диаметром от 60 до 120 миллиметров совершает до 6 000 ударов в минуту и расходует около 0,15 м3 воздуха в минуту.
Клапанные молотки. Примером клапанного молотка может послужить изображенный на фигуре 3 молоток системы Бойе-Келлер. Рас-пределительн. ступенчатый клапан а выполнен трубчатой формы с двумя фланцами различных диаметров. Поверхность /меньшего фланца все время находится под давлением сжатого воздуха. Во время рабочего хода клапан расположен в верхнем своем положении; сжатый воздух, поступающий по шлангу к патрубку Ь, пройдя через впускной > клапан с по каналу d проходит через внутреннюю полость клапана а и по каналу е наполняет рабочий объём цилиндра, тем самым заставляя поршень двигаться книзу. Во время этого хода воздух, находящийся в пространстве под поршнем, выходит наружу по каналу д через полость золотника, образуемую его выточкой ft, и через каналы i и к для ясности канал д показан на фигуре 3 в виде пунктирной линии, расположенной вне корпуса молотка. Когда поршень займет положение, указанное на фигуре 3, то благодаря кольцевому пространству I, образуемому выточкой поршня, распределительные каналы man соединятся между собой, сжатый воздух из золотниковой коробки устремится по каналу п через полость I и по каналу т к верхней части клапана и, действуя на верхнюю большую поверхность фланца F клапана, передвинет его книзу, в положение, соответствующее обратному (холостому) ходу поршня. При нижнем положении клапана канал е перекрыт выточкой h клапана и сообщается через каналы гаке атмосферой, благодаря чему воздух из полости цилиндра над поршнем будет выходить наружу. В то же время при нижнем положении клапана откроется отверстие канала о, сообщающего золотниковую камеру с полостью цилиндра под поршнем, так что сжатый воздух будет поступать под поршень и начнет поднимать поршень кверху. При обратном (кверху) ходе поршень освободит каналы риги сжатый воздух, действовавший на большую поверхность F клапана а, через каналы риг будет сообщаться с выпуском. Тогда давление сжатого воздуха, действующего все время на меньшую поверхность клапана а, передвинет последний кверху и процесс возобновится. Чтобы пыль не попадала в цилиндр, канал г открывается не непосредственно в атмосферу, а через выпускную камеру и канал к. Длина хода поршня определяется длиною поршня и положением канала р. Канал т должен открываться только выточкой поршня и не должен открываться поршнем в его крайних положениях, то есть торцовые поверхности поршня не должны доходить до отверстия канала т на величину перекрытия. Следовательно поршень должен быть длиннее хода на величину двух перекрытий. Преимущество клапан, распределения заключается в хорошем наполнении. Характерным признаком всех клапанных молотков с коротким ходом является наличие выточки (шейки) поршня, наличие канала п, в к-ром все время воздух находится под рабочим давлением, и наличие распределительных каналов тар. Сила удара клапанных молотков с коротким ходом м. б. регулирована путем уменьшения давления воздуха, что осуществляется неполным открытием впускного клапана. Для изменения длины хода, а следовательно и силы удара может быть применено также и приспо-еобление, схематически изображенное на фигуре 4, впервые примененное в молотках Келлер. Взамен одного окна р распределительного канала выполняют их несколько (фигура 4) и перекрывают их регулировочным кольцом а, к-рое имеет полость b. Если кольцо повернуть в положение, изображенное на фигуре 4,А, то канал рг будет включен и перемещение распределительного клапана произойдет в тот момент, когда поршень откроет окно если же повернуть кольцо а в положение, указанное на фигуре 4,В, то передвижение клапана произойдет позднее, а именно в момент, когда поршень откроет окно р, длина хода поршня увеличится, следовательно увеличится и сила удара.
Клапанные молотки с автомат и ч. вращением ударного инструмента. При работе долотом по
Фигура 4.
Фигура 5.
камню или пробивке шпуров при горных разработках бывает необходимо кроме удара сообщать рабочему инструменту также и вращательное движение. Примером может служить перфоратор, изображенный на фигуре 5 (Дрифтер CP-5 Chicago Pneumatic Tool Со.),
отдельные детали которого даны на фигуре 6. Движение поршня а осуществляется при
Фигура 6.
помощи золотника b. Поршень выполнен полым, и в нем на нарезке закреплена гайка с. мывает выработанную породу из шпура. Перфоратор снабжают салазками I, подача осуществляется винтом подачи т обычно от руки. Сила удара регулируется дроссельным клапаном п. На фигуре 7 дана конструкция более легкого перфоратора (Синкер CP-8W) для работы с промывкой и продувкой. Обозначение деталей то же, что и на фигуре 5 и 6. Характеристики перфораторов даны в таблице 1.
Таблица 1.—X а р а к т е р и с т и к и перфораторов Chicago Pneumatic Tool Со.
| Т и п | Диаметр цилиндра,
мм |
Ход поршня, миллиметров | Вес, кг | Полная длина, миллиметров | 0 воздушного шланга,! миллиметров | о и S о ^
w S С ^ ° W ” В |
Величина подачи, миллиметров | 0 бура, миллиметров | Экономическая глубина шпуров, м |
| Дрифтер СР-5 на опоре. | 76 | 70 | 54 | 1 170 | 26 | 13 | 610 | 32 | 3,0-М,25 |
| Синкер СР-5В сухой, с пруш. ручкой | 76 | 70 | 40,5 | 635 | 26 | - | — | 32 | 6,О-т-7,5 |
| Синкер СР-5В сухой, на опоре. | 76 | 70 | 56,25 | 1 420 | 26 | - | 915 | 32 | 6,0-^7,5 |
| Дрифтер СР-6.. | 89 | 70 | 66,2 | 1 170 | 26 | 13 | 610 | 32 | 3,0-Ь6,0 |
| Синкер СР-6 мокрый, пруш. ручка | 89 | 70 | 52,7 | 635 | 26 | 13 | — | 32 | 4,5-г-6,0 |
Шестиходовой винт d с этой гайкой составляет винтовую пару; на конце винта находятся четыре храповых собачки е, находящиеся в зацеплении с зубьями храпового кольца /, жестко закрепленного в корпусе головки о перфоратора. Направление нарезки винта d и расположение собачек таково, что при рабочем ходе поршня а он вращения не имеет, винт же d вращается; при холостом (обратном) ходе поршня собачки е упрутся в зубья храпового кольца /, винт d вращения иметь не будет, и следовательно поршень будет иметь прямолинейное и вращательное движение. В нек-рых конструкциях поршень вращается при рабочем ходе, а при холостом вращения не имеет. На конце поршня имеются профре-зованные дорожки, и соответствующие им выступы имеются у детали д, так что поршень по отношению к детали д может иметь только линейн. движение; относительного же вращения друг к другу эти две детали иметь не могут. Поэтому, когда поршень при своем холостом ходе будет вращаться, то будет иметь вращательное движение деталь д и связанные с ней внешняя втулка а h и нижняя часть а г, в которой закреплен инструмент Тс. Т. о. при рабочем ходе поршень наносит рабочему инструменту удар, при холостом ходе осуществляет его вращение. К рабочему концу бура под давлением подается воздух или вода, которая вы-
Клапанные молотки с длинным ходом. Молотки, предназначенные для расклепки заклепок, для трамбовок, выполняют с длинным ходом, т. к. эти молотки должны давать удары, значительно более сильные, чем молотки, предназначенные
Фигура 7.
для работы зубилом. Отличительным признаком клапанных молотков с коротким ходом является наличие одного из распределительных каналов (канал т на фигуре 3), который не должен открываться поршнем при крайних положениях последнего; поэтому в молотках с длинным ходом распределение должен быть так сконструировано, чтобы этого ограничения в расположении распределительных каналов не было, т. к. в противном случае большой ход требовал бы длинного поршня и цилиндра, вследствие чего инструмент был бы слишком тяжел. На фигуре 8 приведена
26
Г. Э. т. XVI.
одна из конструкций клепального молотка. Поршень Ь имеет возвратно-прямолинейное движение и при каждом своем ходе открывает выпускной канал с; при рабочем ходе клапан а находится в своем верхнем положении (правая часть фигура 8), и сжатый воздух из канала h, проходя через канал I, заполняет рабочий объём цилиндра над поршнем. Малая кольцевая поверхность клапана постоянно находится под рабочим давлением; кольцевая поверхность S и большая торцевая поверхность F клапана находятся под действием переменного давления. Выпуск воздуха из-под поршня происходит как через канал с так и
сообщается с клапанной камерой и выпускное отверстие которого клапан открывает при нижнем своем положении. При движении поршня вниз он откроет канал е, и сжатый воздух из пространства над поршнем по каналу е поступает к кольцевой поверхности S клапана, так что на поверхности f,F и S будет действовать одинаковое давление и клапан будет находиться в состоянии равновесия. Когда поршень откроет канал с давление под клапаном понизится, и клапан, переместившись, займет нижнее свое положение; давление воздуха, действующего на поверхность S клапана, также понизится, т. к. воздух будет выходить обратно по каналу е. В нижнем своем положении клапан открывает окно канала ft, сжатый воздух начинает поступать в полость под поршнем, и последний будет подниматься вверх, совершая обратный (холостой) ход. Воздух под поршнем будет уходить наружу через канал с а также через канал г, выточку клапана и через выпускное отверстие к. Когда поршень при своем движении вверх перекроет выпускные каналы сиг, давление над поршнем начнет повышаться, вследствие чего на клапан снизу будет действо вать сила давления большая, чем сверху, клапан переместится вверх, и цикл возобновится. Конструкция с видоизмененным клапаном, выполненным трубчатой формы, дана на фигуре 9. Т. к. трубчатый клапан помещен в головке цилиндра и отдельная клапанная коробка отсутствует, то вследствие-этого молоток получается более коротким и следовательно по весу будет более легким. Все обозначения на фигуре 9 те же, что и на фигуре 8.
Клепальными пневматическими молотками можно расклепывать заклепки диаметром до 35 миллиметров. Длину хода поршня выполняют до-250 миллиметров, число ударов от 750 до 1 200 в мин. Применяют эти молотки гл. обр. при кораблестроении и производстве железн. конструкций; для клепки котлов предпочтительнее применять клепальные машины, действующие давлением. Пневматич. молотки с длинным ходом широко применяют также в качестве трамбовок и для ломки бетона. На фигуре 10 дано конструктивное выполнение трамбовки Флотман, имеющей длину хода поршня до 310 миллиметров. Дисковый клапан а может качаться около оси, выполненной в форме-цилиндрического штифта. При рабочем ходе поршень b идет книзу, и клапан, повернувшись, открывает канал d, так что сжатый: воздух наполняет полость цилиндра над поршнем; из-под поршня: воздух выходит через выпускное окно с. Когда поршень перекроет окно с давление воздуха под поршнем будет повышаться —образуется воздушный буфер ;при положении поршня, представленного ниже“ (на фигура 10, А), выпускное окно будет находиться над поршнем, давление надпослед-ним понизит-
Фигура 11а.
Фигура 116.
ся, вследствие чего клапан о под влиянием давления воздуха, поступающего к нему по каналу д из нижней полости цилиндра, повернувшись по ходу часовой стрелки, закроет впускное окно d и откроет окно е, так что сжатый воздух будет поступать в нижнюю полость цилиндра и будет перемещать поршень кверху. При движении поршня кверху он перекроет окно с воздух над поршнем начнет сжиматься, и когда выпускное окно с будет находиться ниже поршня, клапан а закроет окно е и откроет впуск
ное окно d, так что цикл работы возобновится. Поршень выполнен за одно целое со штоком /, на конец которого насаживают различной формы наконечники для трамбования. Утечка воздуха предотвращается набивкой г. Впуск воздуха регулируется коническим поворотным краном h, или же шариковым клапаном к, при помощи рычага I (фигура 10, В). На фигуре 10, Б дана конструкция аналогичной трамбовки, имеющей длину хода поршня, равную 95 миллиметров. На фигуре Паи 116 дан внешний вид этих трамбовок. Характеристика описанных трамбовок дана в таблице 2. На фигуре 12 дано изображение П. и. с длинным ходом поршня, для ломки бетона; конструкция этого молотка аналогична вышеописанным.
Таблица 2.—X а р а к т е р и с т и к а трамбовок.
| Тип | 0 цилиндра, миллиметров | Ход поршня, ММ | Общая длина, миллиметров | 1
О Н га ЮК о „ « а pqg |
га и м га
« ** |
Расход воздуха,
м“/мин |
| HS-13. | 40 | 310 | 1400 | 13,8 | 16 | 0,7 |
| HS-10. | 34 | 260 | 1 200 | 10 6 | 13 | 0,55 |
| HS-8. | 30 | 210 | 1 200 | 8,8 | 13 | 0,45 |
| HS-6. | 25 | 150 | 1290 | 6,0 | 10 | 0,30 |
| HS-4. | 25 | 95 | 470 | 4,2 | 10 | 0,25 |
Ударная клепальная пневматическая машина, изображенная на фигуре 13, представляет сочетание из клепального молотка и пневматич. упорки, установленных на общей станине, имеющей форму дуги. Такие машины с успехом при меняют при постройке мостов, судов и других железных конструкций. Цилиндр а клепального молотка можетперемещаться внутри другого цилиндра b, к-рый прикреплен к станине с. Для герметичности цилиндр аимеетбур-тик <2, к-рый снабжен уплотняющими кольцами е.
При начале работы кран поворачивают в положение, при котором пространство в цилиндре b под буртиком d через канал д будет сообщаться с атмосферой, тогда силой пружины h молоток опустится книзу и сядет на заклепку; при дальнейшем поворачивании крана сжатый воздух начнет поступать в цилиндр b со стороны пружины и еще сильнее прижмет молоток, после чего пускают клепальный молоток в работу. По изготовлении головки заклепки, поршень а ставят в верхнее положение, подводя сжатый воздух по каналу д под буртик d, установив в то же время сообщение верхней полости с атмосферой. В верхнем.положениимолоток удерживается защелкой г. Для клепки котельных швов предпочтительнее пользоваться клепальной машиной, действующей давлением, а не ударом.
П. и., действующий давлением. Упорки. При производстве клепальных и многих других работ пользуются с удобством пневматическими упорками. Сила упорок осуществляется давлением воздуха, действующим на поршень а (фигура 14), к-рый помещен в цилиндре b. Для доети-
которому сжатый воздух поступает под поршневые кольца d, заставляя последние плотно прижиматься к стенке цилиндра. На фигуре 15 приведена конструкция упорки, снабженной бесклапанным пневматическим молотком. Поршень а упорки снабжен двумя рядами поршневых колец d; поршень а выполнен полым внутри и служит цилиндром клепального молотка, поршень е молотка м. б. вклю-
Ц|о
HIclH
Фигура 13.
чен поворотом крана /. Применение упор-ки с указанным ударньш приспособлением дает более совершенное выполнение закле
почного шва, так как обе головки заклепки под действием ударов будут расклепаны плотно.
Пневматические подъемники. К этой группе машин относятся всевозможные домкраты, небольшие подъемники и пневматич. краны. На фигуре 16 дана конструкция подъемного приспособления с двусторонним действием сжатого воздуха. Пространство под поршнем^ все время находится под действи-емсжатоговоздуха, пространство над поршнем при подъеме груза сообщается помощью трехходового крана с атмосферой, при опускании груза—с сжатым воздухом. Регулировка скорости м. б. осуществлена например при помощи жидкостного тормоза. Для этого поршень а снабжают пустотелым штоком Ь, в который входит трубка с сообщающаяся через обратный клапан д и вентиль d с камерой е в головке цилиндра. Головкацилиндра наполнена до некоторой высоты маслом, так что и полость поршневого штока также наполнена маслом. Камера е находится все время под давлением сжатого воздуха. Желательная скорость подъема устанавливается путем соответствующего открытия вентиля d, так что масло, перетекая в камеру е, будет в большей или меньшей степени затормаживаться, что влияет на скорость подъема. Подъемники этого типа строят грузоподъемностью до 2 тонны Пневматические стационарные домкраты находят применение в ремонтных мастерских; примером может служить установка, изображенная на фигуре 17, для подъема за переднюю ось автомобиля для его осмотра или ремонта.
Клепальная машина, действующая давлением, применяется при изготовлении герметичных заклепочных швов толстых листов, а также при клепке паровых котлов. Так как давление
сжатого воздуха в сети обычно не превышает 6 atm, то для получения силы, необходимой для изготовления заклепочной головки, передают движение поршня машины не непосредственно обжимке е, а через рычажный механизм, схематически изображенный на фигуре 18 и в разрезе на фигуре 19. Шатун а поршня машины связан со звеном b обжимки е и со звеном с,к-рое может вращаться около точки d. Обжимка перемещается внутри цилиндра /, как по направляющей. При таком рычажном механизме, по мере опускания обжимки е, сила S, действующая на нее, будет возрастать, как это следует из силового многоугольника, где Р—сила давления на поршень и S—сила, направленная вдоль обжимки, Ώ—сила, действующая по оси звена с Q—сила, действующая по оси звена Ь, Т—сила реакции направляющей обжимки. Распределение производится крановым зо
лотником о от руки помощью рукоятки д. Золотник пустотелый и состоит из 2 цилиндрических частей, причем одна часть соединена с выпускным, другая—с впускным каналом. Когда золотник находится в положении А (фигура 20), сжатый воздух по каналам h, г, к будет
поступать в пространство I под поршнем, поршень будет перемещаться вперед, и обжимка е опустится на заклепку. Во время этого хода воздух, находящийся перед поршнем в пространстве т, через канал п поступает обратно в канал г, так что сила давления вдоль оси поршня будет равна разности сил давления на площадь его дна и на его кольцевую площадь г. При повороте золотника по часовой стрелке до положения, изображенного на фигуре 20, Б, канал р также будет сообщаться со впускным каналом г,
в то же время пространствогml будет по каналам, которые указаны на фигуре пунктиром, сообщаться с выпуском, так что на шатун а будет действовать сила полного поршневого давления, и в этот период работы будет изготовляться заклепочная головка. При повороте золотника в положение, изображенное на фигуре 20, В, канал р будет сооб
щаться с выпуском, так что сжатый воздух из полости I будет выходить наружу; в то же время в полость т будет поступать сжатый воздух по каналам г и п; поршень будет совершать обратный (холостой) ход, в конце которого перекроет канал р, благодаря чему образуется воздушный буфер. Заклепочные машины этого типа строят с вылетом до 3 л» и с давлением на заклепку до 100 тонн Т. к. обжимка должна в продолжение нескольких секунд оставаться на готовой головке заклепки, то производительность таких машин в среднем равняется трем заклепкам в минуту.
П. и. с вращательным движением. К этой группе П. и. относятся машины, составной частью которых являются поршневые, коловратные или турбинные двигатели, сообщающие шпинделю вращательное движение. Поршневые кривошипные пневматич. машины строятся с двумя горизонтальными цилиндрами, расположенными в ряд в плоскости оси коленчатого вала; также находят применение двухцилиндровые двигатели с V-образным расположением цилиндров. В трехцилиндровыхдвигателях цилиндры располагают под углом в 00° друг к другу, а обычно поршни всех цилиндров соединены с одной, общей для всех цилиндров шатунной шейкой коленчатого вала; трехцилиндровые двигатели выполняются также с неподвижным коленчатым валом, с вращающимися около него цилиндрами. Четырехцилиндровые двигатели строят с одним и
двумя коленчатыми валами, с V-образно, попарно расположенными цилиндрами или с цилиндрами, попарно расположенными в ряд. Двигатели выполняют как простого, так и двойного действия.
Машины с поршневыми двигателями. На фигуре 21 дана конструкция сверлилки с двухцилиндровым двигателем двойного действия; оба цилиндра а горизонтальны и поставлены в ряд. Коленчатый вал Ь монтирован на шариковых подшипниках, имеет два колена, расположенные под углом 90° друг к другу. Поршень с двигателя снабжен уплотняющими поршневыми кольцами, шток d поршня соединен с крейцкопфом е, который в свою очередь шарнирно связан с шатуном /; направляющие д крейцкопфа выполнены цилиндрич. формы. Распределение осуществляется цилиндрич. золотником h, приводимым в движение от эксцентрика г. Вращение коленчатого вала b передается шпинделю I помощью зубчатой передачи к. Подача сжатого воздуха к двигателю осуществляется через подающий патрубок т, служащий рукоятью, и через впускной клапан и, управление которым производится от руки. Число оборотов коленчатого вала ~ 2 000 в мин., число оборотов шпинделя в зависимости от размера сверлилки—от45 до 1700. Нафигура22при-
ведена конструкция угловой сверлильной пневматической машины, употребляемой для сверления отверстий, нарезания резьбы, развальцовки труб, в тесных и трудно доступных местах, в которых нельзя работать со сверлилкой обычной модели. Обозначения те же,
чаев массового высверливания отверстий или например для высверливания медных распорных болтов при ремонте паровозных котлов с успехом применяют пневматич. сверлилки описанной конструкции, но с двумя шпинделями, которые по желанию м. б. устанавливаемы на расстояние от 75 до 130 миллиметров друг от друга; такой сверлилкой можно сразу высверливать два болта. На фигуре 23а и 236 дана конструкция четырехцилиндровой сверлилки простого действия с V-образным расположением цилиндров а. Коленчатый вал b имеет два колена, которые распо-ложены под углом в 180°; с каждым из колен соединены два шатуна с на шариковых подшипниках. Крейцкопф отсутствует, малая головка шатуна выполняется сфе-ричеек. формы и вставляется в соответству
ющее гнездо выштампованного из листовой стали поршня d, в котором она удерживается силой давления воздуха. Распределение осуществляется вращающимся золотником е, который связан при помощи шестеренчатой передачи f с коленчатым валом. Конструкция четырехцилиндровых сверлилок простого действия с двумя коленчатыми валами и с вращающимся золотником показана на фигуре 24 и 25. Передача от коленчатых валов к шпинделю—планетарная. Поршниэтойсверлилки выполняются из стали, термически обрабатываются и тщательно отшлифовываются, так что герметичность
поршней достигается без применения поршневых колец. Малая головка шатуна выполняется шарообразной формы и шарнирно соединяется поршнем при помощи само-запирающейся (пружинящей) блого
даря шаровому соединению поршня с шатуном поршень при работе может свободно вращаться в цилиндре, благодаря чему предотвращается неравномерное изнашивание поршня. Примером трехцилиндровой машины может служить сверлилка, изображенная на фигуре 26; в этой сверлилке три качающихся цилиндра а двойного действия расположены под углом 120° друг к гу. Цапфы Ь, оси которых качаются цилиндры, выполняют функции золотников, причем каждая цапфа служит для своего цилиндраосновным золотником, для соседнего же цилиндра— расширительным золотником, как это схематически изображено на фигуре 27; канал с цапфы ведет к задней стороне поршня, канал d—к передней стороне. Наличие расширительного золотника дала возможность осуществить наполнение а;45%, поэтому машины с расширительнымзолот-ником работают более экономично. Примером машины
ТФйг. 26.
с двумя четырехцилиндровыми V-образны-ми двигателями а, коленчатые валы b которых связаны между собою промежуточным валом с может служить конструкция пневматической шлифовальной маши-
Фигура 27.
ны, изображенной на фигуре 28. Двигатель простого действия, распределение от ци-линдрич. золотника d, связанного с эксцентриком е, каждый из валов расположен на двух шариковых подшипниках. Поступление сжатого воздуха производится через впускной патрубок и впускной кран /, расположенный в одной из рукояток; ко второму мотору сжатый воздух подводится по воздухопроводу д число оборотов до 3 000 в мин. Т. к. все эти машины работают с относительно большим числом оборотов коленчатого вала, то нужно считать необходимым их снабжение регуляторами скоростей, которые обычно действуют на дроссельную заслонку,сужая при увеличении числа оборотов двигателя проходное сечениевпускногокана-ла, что особенно важно при холостом ходе, когда рабочий инструмент (сверло, развертка) не встречает сопротивления. Перемены хода машины можно достигнуть различными способами; самым простым является замена впуска выпуском и наоборот, но это можно сделать только при простом золотнике; в нек-рых конструкциях изменяют направление вращения машины, изменяя специальным реверсивным приспособлением относительное положение эксцентрика на коленчатом валу; вращающийся золотник может быть сконструирован так. обр., что можно будет достигнуть перемены направления вращения путем перемещения золотника в его осевом гих разнообразных работ, например для развертывания отверстий, для нарезания резьбы, для развальцовки труб, для шлифовки и т.п. Для примера в таблице 3 (ст. 815—816) дается характеристика описанных выше сверлильных машин по данным германского завода Премаг., г
Примером пневматическ. сверлилки с поршневым двигателем без коленчатого вала может служить изображенная на фигуре 29 карликовая сверлильная машинка германской фирмы «IPEG». Пять цилиндров а расположены в корпусе сверлилки параллельно друг другу. В каждом цилиндре может перемещаться пустотелый поршень b, нижний край которого, выполненный специального очертания, опирается на стальную фасонную кулачковуюшайбу с составляющую одно целое со шпинделем машины.
Вращающийся вместе со шпинделем золотник d под- Фигура 29. водит поочередно сжатый воздух в каждый из цилиндров. При движении поршня вниз последний, опираясь на поверхность кулачковой шайбы, заставляет последнюю вращаться; обратный (холостой) ход поршня совершается под действием кулачковой шайбы. Поршни стальные шлифованые. Шпиндель с кулачковой шайбой установлен на шариковом подшипнике е. Впуск сжатого воздуха
направлении. Число оборотов двигателей или шпинделя машины многих конструкций может быть по желанию изменено в зависимости отусловийработы.Сверлильные нневматич. машины, как выше было указано, м. б. с успехом применяемы и для дру-
происходит через патрубок и управляется пусковой кнопкой д. Число оборотов регулируется и по желанию может изменяться в пределах от 50 до 2 500 об/мин. Завод строит три типа этих машин, характеристика которых приведена в следующей табл. 4.
Характеристика поршневых пневматических машин.
| Мощность двигателя .. | 4 IP | 3JP | 2 IP | |||||||||||
| Максим. 0 высверливаемого в стали отверстия,
мм |
50 | 50 | 75 | 32 | 50 | 50 | 50 | 50 | 23 | 32 | 32 | 32 | 32 | |
| Максим. 0 развертываемого отверстия, миллиметров. | 38 | 38 | 75 | — | 26 | 32 | 32 | 50 | 42 | 16 | 25 | 25 | 26 | 26 |
| Максим. 0 нарезанной резьбы, й. | 38 | 38 | 75 | 140 | 26 | 32 | 32 | 50 | 42 | 16 | 25 | 25 | 26 | 26 |
| Максим. 0 развальцовываемой котельной трубы, миллиметров | 75 | 120 | 200 | 50 | 65 | 50 | 32 | 32 | 32 | |||||
| Рабочее число оборотов шпинделя в мин. (вращение вправо) | 180 | 145 | 45 | 23 | 300 | 200 | 160 | 50 | 75 | 335 | 270 | 220 | 75 | 130 |
| Число оборотов шпинделя в мин. при холостом ходе (вращение влево).. | _ | 160 | 60 | 28 | _ | _ | 200 | 70 | 100 | _ | 270 | 85 | 145 | |
| Расход воздуха при полной нагрузке, м£ мип. | 2,0 | 2,2 | 2,4
33,5 |
2,5 | 1,5 | 1,6 | 1,7 | 1,7 | 1,7
24 |
0,9 | 1,0 | 1,2
14,5 |
1,1 | 1,1 |
| Вес машины, кг | 24,5 | 26 | 65 | 18,5 | 20,5 | 21,5 | 24,5
435 |
13 | 13 | 15 | 14,5 | |||
| Высота машины, миллиметров.. | 405 | 405 | 460 | 570 | 380 | 405 | 405 | 435 | 310 | 325 | 325 | 360 | 350 | |
| Общая длина подачи, миллиметров.. | 95 | 95 | 95 | — | 105 | 105 | 105 | 105 | 105 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 |
| 0 патрубка, подающего сжатый воздух, миллиметров. | 16 | 16 | 16 | 19 | 16 | 16 | 16 | 16 | 16 | 16 | 16 | 16 | 16 | 16 |
Мощность двигателя
| Максим. 0 высверливаемого в стали отверстия, миллиметров.. | 15 | 15 | 23 | 23 | 10 | 32 | 10 |
| Максим. 0 развертываемого отверстия, миллиметров.. | 10 | 10 | 16 | 16 | 16 | 19 | 16 |
| Максим. 0 нарезанной резьбы, миллиметров | 10 | 10 | 16 | 16 | — | — | |
| Максим. 0 развальцовываемой котельной трубы, миллиметров.. | — | — | — | 19 | — | — | — |
| Рабочее число оборотов шпинделя в мин. (вращение вправо). | 500 | 480 | 160 | 130 | 1 700 | 1 000 | 1 700 |
| Число оборотов шпинделя в мин. при холостом ходе (вращение влево) | — | — | — | но | — | — | — |
| Расход воздуха при полной нагрузке, м^/мин.. | 0,65 | 0,55 | 0,6 | 0,85 | 0,35 | 0,35 | 0,35 |
| Вес машины, кг | 6,9 | В,4 | 9,7 | 9,9 | 5,3 | 5,3 | 5,3 |
| Высота машины, миллиметров | 370 | 290 | 330 | 330 | 320 | 320 | 360 |
| Общая длина подачи, миллиметров | 45 | 65 | 65 | 65 | — | — | — |
| 0 патрубка, подающего сжатый воздух, миллиметров.. | 10 | 10 | 1Ю | 10 | 10 | 10 | 30 |
1 №
0,5 IP
Таблица 4 .—X арактеристика карлико] л и л к и.
| Тип | Назначение | Число оборо тов в мин. | Расход воздуха, Μ2/мин | Общая длина,
мм |
Вес,
кг |
| DP-4 | Сверление отверстий 0 до 4 миллиметров.. | 50—2 500 | 0,015 | 170 | 0,825 |
| DP-8 | Сверление отверстий 0 до 4 миллиметров; завинчивание шурупов.. | ДО 800 | 0,018 | 195 | 1,015 |
| DP-100 | Завинчивание шурупов. | ДО 400 | 0,018 | 200 | 1,015 |
Машины с двигателями коловратными отличаются простотой конструкции и компактностью; число оборотов двигателя до 20 000 в минуту. Одной из первых была предложена конструкция Келлера, Фигура зо. схематически изображенная на фигуре 30. Сущность конструкции следующая. В цилиндре а вокруг оси о могут вращаться лопасти b, в том же. цилиндре а помещен экс-
Фигура 31.
центрично к нему расположенный цилиндр с могущий вращаться вокруг оси о,; ло-
Фигура 32
пасти b проходят в прорези цилиндра с так что при вращении лопастей b цилиндр с то о и с в е р- же будет вращаться.Когда сжатый воздухчерез впускнойкран d поступит в полость е, лопасти начнут вращаться, в то же время отработавший воздух из полости будет выходить наружу через окно д. Обратное движение легко достигнуть, переменив впуск на выпуск, для чего необходимо повернутькран d на 180°. Построенная по этому принципу сверлильная машинка «Midgell Drill» для сверления отверстий до 5 миллиметров в диаметре имела 2 000 оборотов шпинделя в мин. при 22 000 об/мин. коловратного двигателя. Коэф. полезного действия этих двигателей незначителен; поэтому более крупные машины этого типа не получили распространения из-за относительно· большого расхода воздуха. Для крупных установок нашли применение конструкции коловратных машин, выполненных по типу шестеренчатых двигателей. Примером может служить изображенная на фигуре 31 штанговая врубовая машина (смотрите Врубовые машины), снабженная пневматическим коловратным
Выпуск
Фигура 33.
двигателем. На фигуре 32 дано изображение всего механизма и двигателя этой же машины; двигатель а состоит из двух шесте-
ренчатых роторов Ь, сжатый воздух, входя в полости между зубьями ротора и корпусом с двигателя (фигура 33), заставляет ротор вращаться; вращение роторов передается валу d, и через зубчатую передачу вращение сообщается режущей штанге е и тяговому механизму д. С таким же роторным пневматическим двигателем выполняют врубовые цепные машины, режущим орудием в которых служит бесконечная цепь, снабженная резцами, и дисковые врубовые машины с режущим диском е (фигура 34, обозначения те же,
ь
что и на фигуре 32). Характеристика пневматических врубовых машин по данным завода Мейвор и Кульсон дана в таблице 5.
Пневматические струйные аппараты. В аппаратах этих используется энергия движущейся струи сжатого воздуха; к этому роду аппаратов нужно отнести всевозможные инжекционные сопла для горнов и небольших печей, пылесосы (смотрите Пылеуловители) и наконец аппараты, в которых к движущейся струе воздуха примешивают какие-либо твердые или жидкие тела, например песок (пескоструйные аппараты), жидкую краску для производства окраски путем распы-ливания, расплавленный металл для покрытия металлом по способу Шоопа (смотрите Металлизация). Широкое применение в технике имеют пескоструйные аппараты, применяемые для очистки отливок, для удаления с металлических деталей старой покраски, для очистки фасадов каменных домов и прочие Различают три типа этих приборов в зависимости от системы подачи песка: 1) подача под давлением, 2) подача засасыванием, когда струя воздуха, действуя как инжек тор, засасывает песок из резервуара, причем песок и сжатый воздух интенсивно перемешиваются в мундштуке; 3) подача песка силой тяжести, когда песок самотеком под
ходит к струе воздуха, подхватывается этой струей и выбрасывается через мундштук. На фигуре 35 дана одна из конструкций пескоструйного аппарата, работающего под давлением. Сжатый воздух подводится к впускному крану а. Песок из камеры Ь, которая находится под давлением сжатого воздуха, выдавливается через пропускную задвижку с в смесительную камеру d, где он подхватывается движущейся струей воздуха и выбрасывается через мундштук е. Регулировка подачи песка осуществляется задвижкой с имеющей короткий пропускной канал, благодаря чему предотвращается закупорка задвижки. Для того чтобы наполнение песком камеры не требовало остановки во время работы, строят пескоструйные аппараты многокамерной конструкции. В многокамерных пескоструйных аппаратах над нижней камерой Ь расположена вторая камера f, в к-рую песок поступает из верхнего резервуара д. Во время работы камера Ь находится все время под давлением воздуха, который поступает в камеру через кран h и трубу к. Когда клапан I, опускаясь вниз, открывается, то песок из промежуточной камеры поступает в камеру b. Для того чтобы открыть клапан I, необходимо путем поворота трехходового крана г сообщить камеру с трубопроводом сжатого воздуха; тогда под давлением сжатого воздуха и веса песка клапан I откроется и песок пересыплется в камеру b. После этого, повернув кран г в исходное положение, сообщают камеру f с атмосферным воздухом, клапан Ϊ закроется и будет плотно
Таблица 5,—X а р а к т e р и с т и к а пневматических врубовых машин.
| Т и п | Штанговая врубовая машина | Цепная машина | Диско вая | |||
| Данные | KN | ΚΑΝ | BN | AXN | BXN | ма
шина |
| Длина, миллиметров.. | 2 134 | 2 184 | 2 463 | 2 502 | 2 743 | 2 514 |
| Высота, миллиметров.. | 343 | 403 | 495 | 381 | 502 | 422 |
| Ширина, миллиметров.. | 762 | 774 | 774 | 775 | 844 | 1 066 |
| Вес, кг.. | 1 313 | 1 880 | 2 550 | 2 180 | 3 070 | 2 590 |
| Мощность, IP.
Необходимое давление у |
15 | 25 | 35 | 25 | 35 | 35 |
| впускного патрубка, aim. Расход воздуха при пол- | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| ной пагрузке, м“1мин. | 8,5 | 11,3 | 17 | 11,3 | 17 | 17 |
прижат к своему седлу. Песок из резервуара д пересыпается в промежуточную камеру f под действием силы тяжести, как только резервуар д будет наполнен до определенной высоты и камера f будет сообщена с атмосферой. Т. к. концы труб /сии входят в соответствующие гнезда клапанных тарелок I и т, то клапаны закрываются раньше, чем сжатый воздух поступит в расположенные выше резервуары ( или д) поэтому предотвращена всякая возможность выбрасывания песка. Пескоструйные аппараты строятся одно- или двухкамерными. Однокамерные требуют остановки во время работы, как только использован весь песок, находящийся под давлением; двухкамерный аппарат дает возможность загружать его во время работы без необходимости останавливать работу. В некоторых конструкциях переключение производится автоматически. Резервуар д выполняется несколько большего диаметра длявозмож-ности получить большую площадь помещенного в нем сита, через к-рое просеивается песок. Для обдувки мелких изделий с успехом применяются вращающиеся барабаны с неподвижным соплом (фигура 36). Вращающийся барабан а выполняется в виде косо усеченного цилиндра со многими отверстиями— наподобие сита. Ось цилиндра установлена наклонно, так что помещенные в барабан детали при его вращении пе-реворачивают-
Вращающийся барабан заключен в кожух е с заслонкой f, благодаря чему рабочий полностью защищен от образующейся при работе пыли и от песка. Кроме барабанов находят применение пылеструйные аппараты в сочетании с вращающимися или прямолинейно движущимися столами, для обработки как мелких, так и больших по длине предметов. Характеристика пескоструйных аппаратов по данным завода Циммерман (Германия) приведена в таблице 6.
Таблица 6.—X арактеристпка пескоструйных аппаратов з-д а Циммерман.
Пескоструйные аппараты для временной и непрерывной работы
| Диаметры,
мм |
Высота,
мм |
Число камер под давлен. | Емкость,
л |
Число
0 10 миллиметров |
сопел
0 15 миллиметров |
Расход’
силы, IP |
| 450 и 600 | 1 200 | 1 | 80 | 1 | 5 | |
| 650 и 800 | 1 400 | 1 | 180 | 2 | — 1 | 10 |
| 650 и 800 | 1 400 | 1 | 200 | — | 1 | 10 |
| 450 и 600 | 1 500 | 2 | 100 | 1 | — | 5 |
| 650 и 800 | 1 600 | 2 | 200 | 2 | — | 10 |
| 650 и 800 | 1 600 | 2 | 220 | — | 1 | 10 |
Вращающийся барабан
| Барабан | Число камеи под давлением | Число сопел | Расход силы.И | Отделочная производительность, кг 1 час | |
| 0, миллиметров | Длина,
мм | ||||
| 600 | 500 | 1 | 1 | 6 | 250 |
| 850 | 600 | 1 | 1 | 8 | 400 |
| 850 | 1 000 | 1 | 1 | 13 | 1 000 |
Вращающиеся столы
0 стола, миллиметров
1 750
2 250
н а
’SR
Отделочная производительность, кг [час
8
14
800 2 400
Фиг._36.
ся и перемещаются вдоль оси барабана, подвергаясь в то же время действию струи песка, поступающего в барабан через неподвижное сопло b. Песок, выброшенный через отверстия барабана, поднимается элеватором, очищается при помощи пылеочистителя и автоматически снова подводится по трубе с к пескоструйному аппарату d.
Лит.: Ильтис П., Пневматич. инструменты, пер. с нем., Л., 1926; Пневматические инструменты, СПБ, 1914; Гавриленко А. П., Механич. технология металлов, ч. 3, Обработка металлов давлением, 5 изд., М., 1926; G го e d e 1 E. E., Experi-mentelle u. theoretische Untersuehungen an Press-luflMmmern, «Forschungsarbeiten anf dem Gebieted. Ingenieurwesens», B., 1914, H. 156/157; litis P.,Die Presslultwerkzeuge, Lpz., 1921; Taschenbuch f. Press-luftbetrieb, 5 Auil., Erankfurt, 1924; Pressluftu. ihre Anwendungen, «Der Betrieb», 1921, H. 3. Б. Шпринк.