Яндекс.Метрика

Ударные гайковерты

Инструмент, существенно облегчающий жизнь большому числу строителей, монтажников, ремонтников, слесарей автосервисов, – ударный (он же импульсный, тангенциальный, радиальный) гайковерт, также называемый винтовертом и шуруповертом. Он позволяет быстро и надежно завинчивать болты и гайки разного диаметра, а также отвинчивать метизы, в том числе прикипевшие и приржавевшие. Как устроен этот инструмент? В чем различие между моделями? На что обращать внимание при выборе?

Главное отличие ударного гайковерта от обычной дрели-шуруповерта заключается в том, что его максимальный крутящий момент превышает аналогичный параметр более привычного инструмента в десятки раз. Это позволяет, например, легко повернуть приварившуюся гайку, практически мгновенно затянуть крепящий колесо болт, завернуть в массив дерева 200-миллиметровый шуруп без предварительного засверливания. При этом массогабаритные характеристики и потребляемая мощность инструментов двух видов сопоставимы, но момент отдачи на корпус при работе импульсными гайковертами очень мал. Что, законы физики уже не действуют?! Еще как действуют. Объясним на примере: вдавить гвоздь в доску рукой невозможно, для этого понадобится мощный пресс, однако без особых усилий гвоздь вбивается десятком ударов молотка весом всего в сотню граммов. По аналогии: постоянный затягивающий момент в гайковерте замещается серией быстро повторяющихся коротких ударов (импульсов) с очень высокой энергией, направленной по касательной к гайке, головке болта или глухаря. Отсюда, кстати, и название – «тангенциальный», «импульсный». Кратковременный импульс даже высокой мощности передает на корпус инструмента лишь очень слабый реактивный момент – гайковерт не стремится вырваться из рук. Тут самое время разобраться с некоторыми определениями.

Ударные гайковерты

Характеристики ударных гайковертов

Известное из механики понятие крутящего момента к ударному гайковерту, строго говоря, не применимо. Момент на валу двигателя (он постоянный) практически не соотносится с усилием, прикладываемым через торцевую головку или биту к вращаемой посредством коротких импульсов гайке или головке болта. Ударные гайковерты характеризуются не максимальным крутящим моментом, как обычные шуруповерты, но импульсным (или эффективным) моментом затяжки, который складывается из моментов каждого отдельного кратковременного удара: он может достигать 1200 Н•м – в то время как у обычного шуруповерта редко превышает 30 Н•м.

Как мы помним из курса физики, момент есть сила, умноженная на длину рычага; в нашем случае это расстояние от проекции оси оснастки на гайку/болт до внешнего угла шестигранника его головки – именно туда прикладывается сила. Значение силы получаем делением импульса ударника на время соударения, пропорциональное упругости обрабатываемого крепежа. При каждом из ударов головке метиза передается не фиксированный момент, а определенная энергия, следовательно, реальная затяжка есть функция длительности соударения. Эта длительность, в свою очередь, зависит от упругости материала, люфтов на пути от шпинделя до головки болта, скорости вращения и т.д. Поэтому измерить эффективный момент весьма непросто. То, что указано в паспорте инструмента как «максимальный момент», применимо лишь при вворачивании крепежа в очень твердый объект – а значит, это несколько идеализированная величина. Ближе к реалиям находится «рабочий крутящий момент», относящийся к беспрерывному жесткому вкручиванию болтов или крупных шурупов. Способность за определенное время отвернуть затянутую с заданным моментом гайку или болт называют «крутящий момент при откручивании». Заметим, что в режимах закручивания и откручивания предельный момент, как правило, разный – при откручивании он больше.

Из всех этих премудростей следует, что механическое регулирование максимального момента затяжки у импульсного инструмента – задача непростая, зависящая от многих переменных. Поэтому свойственное обычным шуруповертам кольцо установки момента затяжки у большинства электрических ударных инструментов отсутствует (такие переключатели имеются лишь на некоторых пневматических гайковертах, где реализовано частичное шунтирование воздушного потока).

Но как же быть? Требуемый эффективный момент затяжки достигается (с приемлемой точностью) отсечкой времени затягивания в ударном режиме, обычно это 0,5–1,5 сек.

Ударные гайковерты

Возможности и ограничения

Если момент гайковертов с пневматическим приводом достигает примерно 12 000 Н•м, то предельные значения для самых мощных сетевых электроинструментов, как уже говорилось, находятся в районе 1200 Н•м – но это лишь при жестком кручении крупных метизов. Поэтому для наиболее «тяжелых» болтов и гаек понадобится все же пневматический винтоверт и компрессор для его питания. Кстати, с появлением достаточно компактных и мощных компрессоров сфера применения пневмоинструмента значительно расширилась. Однако следует учитывать, что пневмопривод не любит пониженного относительно номинала давления – мощность удара падает, причем в нелинейной зависимости.

Сверлить импульсным гайковертом тоже можно, но с некоторыми ограничениями. Из-за отсутствия у такого инструмента кулачкового патрона годятся лишь сверла с шестигранным хвостовиком – это если в шпинделе имеется шестигранное осевое отверстие, ведь у многих, особенно мощных моделей у шпинделя квадратное сечение и оснастка надевается на него снаружи. Кроме того, предельная скорость вращения у типового ударного инструмента невелика, обычно это от 200 до 2500 об/мин., что для сверления зачастую маловато (хотя некоторые модели развивают достаточное число оборотов для эффективного сверления). Но самое главное – при возрастании сопротивления сверлу до порогового предела автоматически включается ударный режим, и сверло может моментально раскрошиться от нештатных нагрузок. Это ограничивает диаметр сверления, особенно в твердых материалах.

Впрочем, в последнее время для ударных гайковертов появились специальные сверла по дереву и металлу, и даже переходники под этот класс инструмента для перфораторной оснастки SDS-max. С гайковертом оснастка работает не столь эффективно, как с перфоратором, выполнять отверстия, например, в кирпиче вполне возможно. Мощный инструмент, как это ни удивительно, может не справиться с закручиванием гайки или болта малого типоразмера. Такое случается при выраженных торсионных или энергопоглощающих свойствах объекта вкручивания – импульс ему не передается, и при сильной пружинистости реактивная сила болта может даже поворачивать торцевую головку в обратном направлении.

Конструкция ударного гайковерта

Конструкция импульсного гайковерта в целом довольно проста: двигатель, редуктор, ударно-вращательный механизм, шпиндель и контуры управления упрятаны в корпус с основной и нередко дополнительной рукоятками. Снаружи остаются только часть шпинделя, кнопка включения да переключатели реверса и перемены скоростей. Однако самое интересное – в деталях. В последнее время на рынке появляется все больше гайковертов с бесщеточными (бесколлекторными) двигателями. Притом в сегменте аккумуляторного инструмента такие двигатели применяются уже повсеместно. По сравнению с щеточными двигателями бесщеточные имеют ряд преимуществ: они тише в работе, не искрят, не требуют обслуживания (замены щеток), более экономичны в потреблении энергии (что критично для аккумуляторных гайковертов), у них больше ресурс. Современные платы управления сравнительно недорогие, с учетом этого стоимость бесколлекторных и традиционных моторов практически сравнялась – но бесщеточные еще и более технологичны в производстве. К другим деталям. Редуктор снижает обороты шпинделя до нескольких сотен (иногда тысяч) об/мин. На ряде моделей предусмотрено от двух до четырех скоростей, переключаемых механически. Реверс, обязательный в большинстве гайковертов, реализован также механически. Самая прогрессивная (а также компактная и малошумящая) конструкция редуктора – планетарная. Корпус редуктора, даже у самых дешевых моделей, отливается из металлических сплавов, поскольку он должен выдерживать значительные нагрузки.

Ударные гайковерты

Основа импульсного гайковерта, его наиболее нагруженная и ответственная деталь – ударно-вращательный механизм, позволяющий сочетать равномерное вращение шпинделя с частыми ударами по перпендикулярной его оси касательной при остановке вращения под нагрузкой. Его особенности мы подробно рассмотрим чуть позже. Шпиндель бывает цилиндрический, с осевым отверстием шестигранного сечения для крепления оснастки с соответствующим хвостовиком, либо квадратного сечения (так называемый квадрат) – на него надеваются торцевые головки большего типоразмера или переходники. Типовая линейка размеров квадрата: 1/2", 1/4", 3/8", 1". Инструмент с квадратом чаще называется гайковертом, с цилиндрическим шпинделем – винтовертом. Встречаются и комбинированные шпиндели, с шестигранным осевым отверстием в квадрате. Обычно корпус гайковерта делают из армированного пластика – он легче и дешевле. Но для тяжелого инструмента чаще используют алюминиевые или магниевые сплавы. Совсем редко встречаются корпуса из композитов.

Большинство импульсных гайковертов с размером квадратного шпинделя от 1/4" до 3/4" выполнены по схеме с пистолетной рукояткой, причем у более тяжелых моделей она для комфортной развесовки смещена к середине корпуса. Инструмент с квадратом от 3/8" снабжается, как правило, одной или двумя дополнительными рукоятками, вворачивающимися перпендикулярно корпусу. У самых тяжелых гайковертов пистолетную рукоятку заменяет D-образная в торце корпуса – так легче управлять инструментом.

Ударно-вращательный механизм

Основа импульсного гайковерта – ударно-вращательный механизм, преобразующий равномерное вращение двигателя в равномерное или прерывистое (в зависимости от сопротивления оснастке) вращение шпинделя с надетой на него битой или торцевой головкой. Такие устройства в основном механические, но изредка встречаются и электронные решения. В патентном ведомстве можно найти полсотни разных конструкций, но чаще всего используются лишь несколько. Основополагающий принцип действия всего разнообразия механических ударно-вращательных агрегатов один. В муфте имеется массивная ведущая деталь, которая зацепляется кулачком за ведомый вал (на нем жестко крепится торцевая головка или бита). Они вращаются вместе до тех пор, пока не будет превышен порог усилия на головке, – в этот момент ведущая деталь расцепляется с остановившимся валом и продолжает вращение, набирая значительный запас кинетической энергии. Через полный оборот (иногда полоборота) она вновь сцепляется с валом, ударяя в его кулачок и отдавая накопленную энергию. Серия скоротечных упругих ударов создает значительный эффективный крутящий момент при минимальном моменте отдачи инструмента. У всех чисто механических конструкций на один оборот шпинделя приходится один или два удара. Серьезные ударные нагрузки на все элементы ударно-вращательного механизма требуют использования соответствующих (отнюдь не дешевых) материалов, тщательной подгонки деталей и качественной смазки. Поэтому два инструмента с сопоставимыми характеристиками по крутящему моменту могут иметь радикально различающуюся стоимость – но одни прослужат долго даже при интенсивной эксплуатации, а другие довольно скоро могут не выдержать тягот ударного верчения и выйдут из строя. На множестве электрических импульсных гайковертов применяется ударный механизм типа Hilti. Он основан на вращающемся вместе со шпинделем и способным скользить вдоль его оси ударнике. Пружина прижимает ударник к бойку, собачка ударника упирается в собачку бойка, и они вращаются вместе, пока сопротивление метиза не превысит заданный порог. После чего вращение шпинделя прерывается, при этом приводной вал продолжает крутиться, а скользящие по выточенной в нем фигурной наклонной канавке шарики поднимают, сжимая пружину, опирающийся на них ударник и выводят последний из зацепления с бойком. Ударник продолжает вращаться, шарики входят в ниспадающую часть проточки, и под действием пружины ударник устремляется к бойку, чтобы повторить цикл. При малой нагрузке на рабочий орган пружина не сжимается, а боек и ударник не расцепляются, вращаясь синхронно на повышенной скорости. Ударный механизм некоторых моделей бренда Hitachi основан на электронном реверсе двигателя. Приводная муфта вращается, резко набирая скорость и энергию, в одном направлении, а после удара своим кулачком по кулачку шпинделя электронная схема молниеносно меняет направление вращения двигателя. Приводная муфта возвращается на часть полного оборота, после чего цикл повторяется. При малом сопротивлении (например, прогон гайки) скорость вращения рабочего органа постоянна; с превышением порога сопротивления инструмент уходит в импульсный режим.

В режиме сверления скорость вращения постоянна, оптимальный баланс вращающего момента и скорости вращения сверла обеспечивает высокий темп обработки. В режиме электронной расцепляющей муфты задается пороговое значение момента затяжки, по достижении которого двигатель тормозится.

Аккумуляторные гайковерты

В последние годы все большую долю рынка захватывают аккумуляторные инструменты. Совершенствование с одновременным удешевлением собственно аккумуляторов и развитие систем быстрой зарядки, унификация аккумуляторов с целыми линейками инструмента одного бренда – все это позволяет «оторвать от розетки» большинство видов электроинструмента, в их числе и ударные гайковерты.

Сетевые модели гайковертов существенно легче сопоставимых по параметрам аккумуляторных – но при работе не отойти дальше нескольких метров от сетевого разъема. Вместе с тем аккумуляторные ощутимо дороже сетевых собратьев, причем нередко продавцы предлагают инструмент без аккумулятора – а он составляет добрую половину общей стоимости инструмента. И это нужно учитывать при выборе необходимого вам гайковерта.

Уходят в прошлое модели с никель-кадмиевыми источниками энергии. Многие положительные особенности (устойчивость к глубокому разряду и низким температурам, тысячи циклов заряд-разряд, относительная дешевизна) перевешивает всего одна отрицательная – эффект памяти. Если начать заряжать не до конца разряженный аккумулятор, его емкость падает, и этот эффект носит кумулятивный характер. Отчасти данный недостаток парируется применением зарядных устройств, которые сначала разряжают вставленную в них батарею, и лишь затем заряжают до штатной емкости. Тем не менее подобные аккумуляторы сходят на нет. Более совершенные и потому значительно более распространенные литий-ионные накопители отличаются полным «беспамятством», малым током саморазряда, более высокой по сравнению с другими скоростью набора полного заряда. Это особенно выигрышно, когда сменного аккумулятора у инструмента нет, а работать надо здесь и сейчас – смело заряжаем с любой остаточной емкости. Но есть и ложка дегтя: литий-ионные батареи не любят холода, и у них приличный ценник. Предельный момент затяжки наиболее мощных аккумуляторных гайковертов может доходить до 1000 Н•м и даже более, что позволяет работать с крепежом до М30 и делает их вполне полноценной заменой сетевому, а отчасти даже пневматическому инструменту того же класса.

Функции и опции

При выборе ударного гайковерта имеет смысл обращать внимание на его функционал и дополнительные опции, которые в нем предусмотрены. Так, инструмент может оснащаться электронным стабилизатором скорости вращения: он оптимизирует работу гайковерта, сглаживая рывки. Но вместе с тем он удорожает конструкцию и потому встречается нечасто.

Очень полезен электромагнитный тормоз, практически мгновенно прерывающий вращение шпинделя после отпускания пусковой кнопки. Это не только повышает безопасность, но и позволяет легче избежать излишней затяжки крепежа. У некоторых моделей возможно переключение (редуктором) предельных скоростей вращения. Их может быть от 2 до 4. Это позволяет точнее согласовать обороты с диаметром крепежа и его сопротивлением вращению. Обычно реверс вращения задается редуктором, но данный режим может быть реализован электронной схемой управления двигателем.

Светодиодная подсветка рабочей зоны облегчает действия в стесненном пространстве и при эксплуатации гайковерта в условиях плохой освещенности. У некоторых моделей источников света несколько – во избежание появления теней в рабочей зоне. Существует насадка «угловой редуктор». Обычно она входит в комплект недорогих наборов типа «три в одном». У такого гибрида момент затяжки меньше, чем у просто углового ударного инструмента, но выполнять определенные работы в труднодоступных местах насадка позволяет. Отклонение насадки от продольной оси инструмента обычно не превышает 30°, в то время как у полноценных угловых гайковертов (например, у Milwaukee M12 IR-201B) шпиндель может вращаться перпендикулярно оси инструмента. Впрочем, встречаются угловые насадки под 90°, при этом очень малого поперечного сечения – они также позволяют выполнять операции в ограниченном пространстве. Управлять мощным тяжелым гайковертом легче, если у него имеется дополнительная рукоятка и/или проушина для подвешивания в зоне использования. Если рукоятка фиксируется под разными углами относительно корпуса – еще лучше. Клипса для поясного крепления относительно легких моделей заметно повышает удобство работы инструментом, особенно аккумуляторным. Для беспроводных гайковертов второй аккумулятор нужен непременно, он позволит продолжить работу, когда первый иссякнет и встанет на зарядку. А контролировать уровень заряда батареи позволит встроенный индикатор остатка заряда, который предусмотрен на аккумуляторных блоках ведущих производителей.

Оснастка

Торцевые головки могут иметь шестигранный хвостовик (до М13), либо (более М13) квадрат различного сечения. Первые крепятся в осевое отверстие шпинделя и могут фиксироваться в нем подпружиненным шариком – если на хвостовике есть кольцевая проточка. Вторые насаживаются на шпиндель-квадрат. Рабочее отверстие торцевой головки может иметь форму классического шестигранника, круга с равномерно размещенными по периметру пазами либо шестигранника с дополнительными выемками на вершинах. Первый вариант обеспечивает минимальный люфт, он лучше других предотвращает повреждение граней метиза и разбивание гнезда самой головки – поскольку ударное усилие передается практически на всю поверхность каждой грани. В этом смысле второй вариант – самый ненадежный, удары приходятся преимущественно на вершины шестигранной головки гайки/болта. Третий вариант – промежуточный, он появился сравнительно недавно. Второй и третий варианты характеризуются довольно тонкими стенками рабочего «стакана», поэтому они не очень подходят для больших нагрузок. В шиномонтаже, например, такие головки нередко разлетаются при откручивании прикипевших болтов/гаек. Все биты выпускаются с шестигранным хвостовиком, их можно использовать лишь с инструментом, имеющим шестигранный канал в шпинделе. Стандартные биты имеют вид прутка шестигранного сечения со шлицем или крестом на конце, но существуют и так называемые торсионные, средняя часть которых утончена. Это делается для парирования пиковых нагрузок в момент удара, способных повредить шлиц.

Нередко встречаются различные заводские и самопальные переходники, цель которых – приспособить к гайковерту не подходящую по хвостовику или диаметру оснастку. Их использовать можно только уж совсем от безысходности: переходник вносит в динамическую систему шпиндель–насадка дополнительный люфт и торсионное сглаживание, что ведет к ускоренному износу оснастки. Минимизируется неизбежное зло выбором переходника с как можно большим сечением, плотно садящимся на квадрат или в шестигранное отверстие шпинделя. Примерно такие же проблемы создают различные удлинители.

С учетом высоких ударных нагрузок аксессуары для импульсного инструмента делают из закаленной до высоких значений твердости стали, их называют черными за характерный цвет возникающей при термообработке тонкой оксидной пленки. Обратите внимание: на оснастку для безударных шуруповертов обычно наносят гальванопокрытие из хрома, они белые, блестящие или светло-серые, тусклые. Такие головки, биты и удлинители для ударного гайковерта подходят плохо, и вот почему: твердость гальванопокрытия для тангенциального инструмента недостаточна, от постоянных ударов оно быстро отслаивается, увеличивая люфт в соединении и еще более ускоряя износ. Торцевые головки с заметно разбитыми гранями лучше вообще не использовать: они снижают предельное усилие и могут повредить винт/гайку, «слизав» их грани.

Выбор гайковерта

Выбор электрических ударных гайковертов – сетевых и беспроводных – довольно велик. Они выпускаются многими брендами, среди которых Makita, Hitachi, Bosch, Metabo, DeWALT, AEG, Milwaukee, Fein, Ryobi. Выбирая модель гайковерта, обратите внимание на следующий момент. Считается, что минимальная потребляемая мощность двигателя для откручивания прикипевших гаек – 300 Вт. Правда, стоит учитывать, что потребляемая мощность лишь в определенной степени влияет на величину эффективного момента затяжки.
Если гайковерт не планируется использовать для сверления, а его производительность некритична, то лучше не гнаться за высокой скоростью вращения шпинделя. Перед покупкой конкретной модели гайковерта с коллекторным двигателем оцените степень сложности проверки износа и замены щеток. Если до щеточного узла можно добраться, лишь вскрыв корпус, то вряд ли приобретение такого инструмента можно считать удачным, ведь вскрытие корпуса нарушает гарантию, и его можно делать только в авторизованном сервисе – а это не всегда удобно и доступно.

Новости строительства

Viessmann: упрощение схем отопления и горячего водоснабжения

В начале февраля 2018 года в рамках деловой программы международной выставки Aqua-Therm прошел симпозиум «Эффективные системы отопления в сочетании с возобновляемыми источниками энергии», организованный немецкой ассоциацией производителей отопительной техники.

Подробнее...

«КНАУФ» развивает направление модульного строительства

Группа «КНАУФ» – один из крупнейших в мире производителей строительных и отделочных материалов – продолжает реализацию проекта по созданию систем для модульного домостроения. Технология базируется на использовании готовых элементов – модулей, позволяющих существенно ускорить процесс возведения здания.

Подробнее...

Redverg выводит на рынок инверторные генераторы открытого типа

Компания Redverg недавно пополнила свой ассортимент бензиновыми инверторными генераторами открытого типа, которые в отличие от обычных бензиновых или дизельных генераторов позволяют вырабатывать электроэнергию стабильно высокого качества - с искажениями синусоидальной волны менее 2,5%.

Подробнее...

Дисковая пила от Makita

Makita выпускает на рынок дисковую пилу CA5000XJ для резки пазов в алюминиевых композитных панелях (также нередко называемых «алюкобонд»).

Подробнее...

«ИНТЕРСКОЛ»: рождение нового кластера

Год назад российская компания «ИНТЕРСКОЛ» открыла новый завод в Особой экономической зоне «Алабуга» (Республика Татарстан).

Подробнее...

Душ System Rain

System Rain — это не просто душ, а настоящий тропический ливень у вас дома!

Подробнее...


TOP