Как работает шуруповерт и конструкция инструмента — что надо знать при использовании

Трудно представить арсенал домашнего мастера без шуруповерта. Этот инструмент способен заменить отвертки, гаечные ключи и дрели. Конструктивно он состоит из двух основных частей — электрической и механической, посредством которых происходит выполнение полезной работы. Многие владельцы не знают всех его возможностей, и тем более, как работает шуруповерт. Именно в вопросе принципа работы надо разобраться подробно, чтобы не только оценить способности прибора, но и облегчить выполнение его ремонта.

Как устроен шуруповерт или конструкция прибора

Рассматриваемый вид инструмента работает по принципу превращения электрической энергии в механическую, тем самым совершая полезную работу. Исходя из этого, шуруповерты классифицируются на сетевые и аккумуляторные. Популярностью пользуются аккумуляторные модели за счет их портативности, однако сетевые также имеют преимущество — это высокая мощность по сравнению с аккумуляторными. Сетевые шуруповерты еще называют дрелями, так как ими можно не только завинчивать крепежные изделия, но и сверлить дерево и металл.

Внешнее устройство сетевых и аккумуляторных моделей практически идентичное, за исключением незначительного отличия. Это отличие заключается в присутствии батареи на портативных инструментах, а также наличие провода для подключения в розетку на приборах сетевого типа. Внутреннее устройство имеет больше отличий, однако, принцип работы шуруповертов сетевого и аккумуляторного типа одинаковый. Главными конструктивными элементами рассматриваемых устройств являются:

1. Корпус из ударопрочного пластика
2. Патрон (обычно быстрозажимного типа)
3. Кнопка, выключатель или курок для запуска инструмента
4. Переключатель режимов направления движения исполнительного органа — реверс
5. Регулятор скорости в виде переключателя
6. Регулятор силы момента — более известен, как трещотка

Чтобы понимать устройство, ниже представлено фото с описанием каждого элемента. Работа прибора основывается на следующих деталях, которые находятся внутри корпуса:

В зависимости от модели инструмента, они также дополнительно могут оснащаться подсветкой, индикацией заряда батареи или LED-дисплеем. В конструкции корпуса могут быть пазы для размещения сменных бит, что облегчает эксплуатацию прибора.

Принцип работы шуруповерта от А до Я разбираемся как работает инструмент

Популярными являются модели аккумуляторного типа, поэтому на их примере и разберем принцип работы шуруповертов. Зная устройство и конструкцию шуруповерта, не составит большого труда выяснить, как же работает этот прибор. Однако часто даже опытные мастера спотыкаются при ответах на вопросы — для чего нужна трещотка, как работает кнопка и почему на шуруповертах используются именно планетарные редукторы, а не обычные. Рассмотрим подробный принцип работы шуруповерта, и выясним все ответы.

1. Начинает работать прибор при нажатии на кнопку, которую еще называют выключателем. Однако выключатели (не имеют опции регулирования скорости) обычно используют на болгарках, а на шуруповертах применяются кнопки со встроенным регулятором оборотов. Принцип работы регулятора простой — чем сильнее сила нажатия на курок, тем выше скорость вращения патрона
   
2. Чтобы патрон начал вращаться при нажатии на пусковую кнопку, необходимо обеспечить подачу постоянного тока на электромотор. Для этого применяется аккумулятор, который выступает в качестве источника. Он состоит из набора банок, которые соединены последовательно, что в совокупности позволяет получать напряжение от 9 до 24В
   
3. Аккумулятор на шуруповертах является съемным, что позволяет не только подзаряжать его, но и менять при разрядке. От аккумулятора ток подается на кнопку включения. Если батарея разрядилась или испортилась, то шуруповерт может работать от автомобильного аккумулятора
4. Кнопка имеет сложную конструкцию неразборного типа. В кнопке замыкаются контакты, а также меняется полярность напряжения, поступающего на контакты электромотора
   
5. На кнопку подведено два провода от аккумулятора, которые замыкаются, и отходят на контакты коллекторного мотора постоянного тока. В конструкции кнопки имеется элемент, который отвечает за регулировку вращения патрона в зависимости от силы нажатия на курок — так называемый плавный пуск
   
6. На коллекторный двигатель поступает постоянный ток, который подается на обмотку ротора. Роль статора в двигателе выполняют постоянные магниты, посредством которых и происходит вращение ротора. К валу ротора крепится шестерня, момент вращения от которой передается на редуктор
   
7. Редуктор планетарного типа на шуруповерте состоит из набора шестерней с внутренним и наружным расположением звеньев. Посредством шестерней происходит передача крутящего момента от двигателя на патрон инструмента
   
8. Редуктор соединен с валом, на который крепится патрон. В губках цангового устройства фиксируется рабочая насадка — сверло, бита и прочие
9. Кроме этих элементов, в конструкции шуруповерта имеется трещотка или регулятор силы прижима с предохранительной муфтой
   
10. Предохранительная муфта исключает вероятность заклинивания вала, например, при сверлении или завинчивании шурупа. Отсутствие предохранительной муфты способствует тому, что может сгореть обмотка ротора вследствие увеличения нагрузки
11. Регулятор силы момента служит для обеспечения эффективного воздействия на обрабатываемые поверхности. Он исключает проворачивание патрона относительно вала, исключая увеличение нагрузки. Наличие регулятора позволяет завинчивать крепления с определенным моментом

Все эти устройства являются составными элементами шуруповерта. Рассмотрим подробно каждый элемент инструмента, а также его конструктивные особенности, что позволит разобраться в вопросе о том, как работает шуруповерт. Ниже на видео показан подробный принцип работы шуруповерта-дрели.

Как работает аккумулятор на автономных шуруповертах

Аккумулятор является источником, посредством которого в движение приводится электромотор. В конструкции аккумулятора используются цилиндрические банки из никель-кадмиевым или литий-ионным заполнением (есть еще металл-гидридные). Каждая банка выдает напряжение от 1,5 до 4 Вольт, что зависит от типа ее заполнения. Каждая банка соединяется между собой последовательно, поэтому в итоге напряжение каждой банку суммируется. Это напряжение передается через контакты на инструмент.

В зависимости от количества банок внутри батареи шуруповерта, аккумуляторы способны выдавать напряжение от 9 до 24В. Наиболее популярными являются модели на 12В-14В. Маломощными являются 9-вольтовые шуруповерты, а к высокомощным принадлежат приборы с напряжением питания от 18В до 24В. Кроме напряжения, аккумуляторы имеют еще один важный параметр — это емкость. Емкостью называется количество заряда, которое способен выдавать аккумулятор за соответствующий промежуток времени. Чем больше емкость, тем дольше способен работать шуруповерт без подзарядки. Для зарядки АКБ применяются специальные зарядные устройства, принцип работы которых необходимо рассмотреть.

Как работает зарядное устройство и его схема

Зарядное устройство для шуруповерта представляет собой блок с микросхемой, сетевым проводом и выводными контактами. Принцип работы зарядного шуруповерта заключается в следующем:

• Посредством сетевого провода подается напряжение на блок
• В блоке происходит преобразование переменного напряжения в постоянное. Достигается за счет использования выпрямительного моста
• Кроме преобразования напряжения, происходит также его понижение до соответствующего уровня в 9 — 24В. Реализуется за счет трансформатора или инвертора
• Способность восполнения заряда АКБ зарядным устройством основывается на величине выходной силы тока
• Именно от величины тока зависит не только возможность восполнения заряда батареи, но и продолжительность зарядки

Схема работы зарядки показана на фото ниже.

Имея представление о том, как работает зарядное устройство на шуруповерте, не составит труда отремонтировать его.

Кнопка шуруповерта принцип работы и конструкция

Напряжение от АКБ подается на двигатель через кнопку. Кнопка используется не только в качестве устройства для замыкания контактов.

На кнопку возлагаются следующие задачи:

1. Замыкание контактов проводов «плюс» и «минус», за счет которых подается питание на двигатель
2. Реверс — смена полярности контактов проводов, поступающих на двигатель. Это позволяет обеспечивать вращение вала двигателя в разных направлениях
3. Регулировка скорости в зависимости от усилия нажатия на кнопку пуска

Задача кнопки в том, чтобы обеспечить плавную подачу напряжения на двигатель инструмента при нажатии пускового курка.

Двигатель на шуруповерте и как он работает

Принцип работы коллекторного и бесколлекторного (бесщеточного) двигателя отличаются. Наиболее популярны на шуруповертах моторы коллекторного типа. Их преимущество в невысокой стоимости, а недостаток в наличии расходного элемента — это щетки. С течением времени при эксплуатации прибора происходит износ щеток, поэтому в один момент можно обнаружить, что мотор перестает работать. Часто такая поломка владельцем инструмента воспринимается, как сгорание обмотки ротора, однако достаточно заменить щетки или почистить (обычно медные), чтобы прибор возобновил свою работу. Графитовые или угольные щетки применяются на сетевых электроинструментах.

В коллекторном двигателе на обмотку ротора подается ток через щеточный узел. При протекании тока наводится электродвижущая сила, тем самым ротор из обмотки превращается в магнит. Вокруг ротора расположен статор в виде двух пластин из магнита. Противодействие двух магнитов (ротора и статора) способствуют возникновению силы отталкивания, что и приводит в итоге к тому, что ротор начинает вращаться. Силу вращения используют в полезных целях, чтобы привести в движение патрон инструмента с рабочими насадками. Так работают все коллекторные моторы, как сетевого, так и аккумуляторного типа. Отличие между ними лишь в том, что на сетевых приборах двигатель состоит из статора и ротора с обмотками.

Принцип работы бесколлекторного двигателя отличается тем, что вал соединяется со статором. Статор состоит из магнитов, и приводится в движение. Ротор при этом стоит на месте, и на него подается ток напрямую без щеток. В обмотке ротора наводится ЭДС, и теперь посредством силы противодействия происходит вращение подвижного элемента — статора. Бесщеточный мотор является более надежным и эффективным, так как в нем отсутствуют расходные элементы (щетки), а значит, он способен работать достаточно долго до момента перегорания обмотки. Есть у них недостаток — это высокая стоимость. Ниже схема, как работает бесколлекторный двигатель на шуруповерте.

Дороговизна бесколлекторных моторов шуруповертов заключается в сложности их устройства. Чтобы обеспечить вращение статора из магнитов, на обмотку ротора следует подключить не два, а три провода. Это необходимо для обеспечения фазосдвигающего эффекта, посредством которого наводится ЭДС. Для достижения такого эффекта применяются специальные устройства, обеспечивающие подачу напряжения со сдвигом фаз.

Как работает редуктор шуруповерта

Редукторный механизм планетарного типа предназначен для снижения скорости вращения и увеличения силы момента. Состоит редуктор из набора шестерней. Они имеют разное количество зубьев, за счет чего происходит снижение скорости вращения до соответствующих значений.

В конструкции шуруповертов имеются переключатели, предназначенные для работы инструмента на разных скоростях:

• Первая — медленная, используется для завинчивания саморезов, винтов, а также резьбовых соединений
• Вторая — быстрая, при включении инструмента в режим «2» происходит вращение патрона со скоростью в 2 раза быстрее, чем на 1 скорости. В таком режиме прибор применяется для сверления металла и дерева. Сверлить бетон шуруповертом можно только в случае, если он имеет ударный режим. Обычно это ударные шуруповерты-дрели сетевого типа, обладающие высокой мощностью

Редуктор состоит из ведущих и ведомых звеньев — шестерней. Ведущие шестерни называют «солнцем», а ведомые «водилом». Регулировка скорости происходит за счет механического переключения шестерней с большим количеством зубьев на малое. В итоге инструмент способен работать в двух режимах — сверление и завинчивание.

Как работает механизм трещотки на шуруповерте

В конструкции инструмента кроме редукторного механизма применяется также такое устройство, как регулятор силы момента с предохранительной муфтой. Эти два устройства являются взаимосвязанными, но имеют схожую конструкцию. Для начала выясним, зачем нужна трещотка и механизм регулировки силы момента, который отсутствует на дрелях и шуруповертах.

Шуруповерт предназначен для выполнения работ по завинчиванию саморезов и прочих крепежный изделий. При завинчивании саморезов в древесину требуется прилагать разное усилие, что зависит от длины крепежного изделия, а также типа древесины (твердости).

Для этого требуется прилагать усилие с разной степенью силы. В конструкции имеется механизм, который и называется трещоткой. Принцип работы этого механизма похож на моментный ключ. По достижению соответствующего усилия, которое устанавливается вручную, происходит проворачивание рукоятки относительно головки ключа. Рассмотрим, что собой представляет данный механизм на шуруповерте:

• Одна большая пружина или комплект пружин, за счет которых регулируется усилие прижима
• Штуцера или кулачки, которые служат для соединения с передаточным механизмом. В качестве штуцеров также применяются шарики с подшипников. На примере фото, которое расположено ниже, выступы размещены на пластине
  
• Канавки или пазы, посредством которых происходит соединение штуцера, с воздействующей на него пружиной
  

Для удобства восприятия, на наружной части устройства имеются обозначения в виде цифр от 1 до 24 и более. Чем больше цифр на корпусе регулятора усилия, тем выше настроечный диапазон. Чем сильнее пружины воздействуют на штуцера, тем больше усилие прижима. Переключение регулятора в режим большого значения позволяет завинчивать длинные саморезы в твердые породы древесины.

Регулятор силы прижима одновременно выполняет защитную функцию, за счет которой исключается вероятность заклинивания статора. Если заклинивает насадка, закрепленная в патроне инструмента, то в регуляторе происходит проскальзывание штуцеров по канавкам. Ротор при этом преодолевает усилие, однако не заклинивает. Отсутствие такого механизма привело бы к перегоранию обмоток ротора, за счет увеличения тока.

С целью защиты двигателя инструмента от его сгорания, в конструкции также применяется предохранительная муфта фрикционного типа. Ниже она представлена на фото, и срабатывает при заклинивании насадки. К примеру, выставлено максимальное усилие на регуляторе, в таком случае, если заклинит сверло, то с высокой долей вероятностью произойдет вырывание прибора из рук. Чтобы этого не случилось, используется защитная муфта, которая исключает вырывание инструмента из рук, а также предотвращает сгорание обмотки на роторе.

При заклинивании насадки в патроне происходит остановка ротора двигателя. Чтобы препятствовать такому заклиниванию, для этого в конструкции и применяется предохранительная муфта. Работает она только в одном режиме, когда исполнительный орган вращается в направлении направо. При вращении патрона налево муфта не срабатывает, что видно по фото выше. Обычно дополнительные предохранительные муфты используются на мощных шуруповертах от 14В. Ниже на фото разновидность регулятора усилия прижима шуруповерта, принцип работы которой аналогичен описанию.

Принцип функционирования патрона

Патроны на шуруповертах бывают двух типов — быстрозажимные и ключевые. Быстрозажимные более популярны, и они бывают одно и двухмуфтовыми. Ключевые более надежные, так как в них исключается вероятность проворачивания насадки. Ключевые исполнительные органы применяются обычно на дрелях, которые исключают проворачивание сверл с цилиндрическими хвостовиками. На шуруповертах используются обычно быстрозажимные, так как они достаточно надежно фиксируют насадки в виде бит, имеющих шестигранную конструкцию хвостовиков.

Ключевые и быстрозажимные патроны на шуруповертах имеют схожую конструкцию и принцип работы, который основывается на перемещении зажимных губок. В конструкции имеется три губки, которыми и фиксируются хвостовики рабочих насадок — сверла, биты, полировальные насадки и прочее.

Чтобы патрон служил долго, необходимо периодически вносить внутрь смазочные вещества, а также очищать рабочие органы от засорений. При выходе из строя губок, они не подлежат замене. При выборе патрона надо учитывать, что они отличаются по такому параметру, как диаметр хвостовиков насадок, которые можно закрепить в нем. Учитывать необходимо и диаметр отверстия для крепления на шуруповерте.

Патрон крепится к шуруповерту двумя резьбовыми зажимами. Первый зажим находится внутри, и представлен в виде четырехгранного (реже одногранного) винта, который имеет левую резьбу. Чтобы его выкрутить, необходимо крутить в правую сторону. После вывинчивания винта, необходимо открутить сам элемент, который закреплен на валу.

Принцип работы шуруповерта простой и незамысловатый, однако с ним следует разобраться всем, кто планирует произвести его ремонт, переделку, модернизацию и т.п. Зная принцип работы шуруповертови гайковертов, можно устранить любые поломки этих приборов, и вернуть инструмент в рабочее состояние.

Как правильно работать шуруповертом инструкция

Перед тем, как работать шуруповертом, надо изучить инструкцию и его назначение. Приборы отличаются по мощности, что говорит об их способностях. В инструкции указываются эксплуатационные способности агрегата. Шуруповерты от сети являются более мощными, поэтому их можно использовать для выполнения разных работ, и даже для сверление бетона.

Если купили шуруповерт, то надо научиться сначала им пользоваться. Это позволит не только выполнять качественно работы шуруповертом, но и исключить вероятность быстрого его выхода из строя. Итак, рассмотрим особенности применения шуруповерта, что позволит научиться правильно им работать.

1. Для сверления кирпича и бетона — сверлить обычным шуруповертом бетон или кирпич нельзя. Для этого в конструкции инструмента должна быть встроенная опция сверления с ударом, и если таковой нет, то прибор попросту бесполезен. Закрепить в патроне сверло с победитом не трудно, но вот при воздействии на бетон или кирпич, оно будет попросту ерзать, так как отсутствует ударная опция. Для таких целей применяются ударные дрели или перфораторы
   
2. Для сверления древесины — чтобы просверлить отверстие в дереве шуруповертом, необходимо воспользоваться специальными сверлами с пикой на конце. Максимальный диаметр сверления шуруповертом древесины составляет 20 мм. Все зависит от мощности прибора. При сверлении надо удерживать сверло строго под углом 90 градусов по отношению к сверлимой поверхности
   
3. Для сверления металла — для этого также применяются специальные сверла. Качество сверления зависит от заточки кромки. Сверлить металл шуруповертом можно до 10 мм. При выполнении работ надо учитывать, как пользоваться шуруповертом. Сначала необходимо с помощью керна сделать углубление, по которому будет направляться сверло. Чтобы исключить перегрев режущей кромки сверла, следует в процессе работы смазывать насадку специальным составом или водой. При этом надо учитывать, что воду надо подавать в процессе сверления, а не после. Если опустить горячее сверло в воду, то произойдет его потеря прочностных свойств, и оно быстро затупится. Держать сверло надо также строго под углом 90 градусов по отношению к обрабатываемой поверхности во избежание заклинивания насадки или ее поломки
   
4. Завинчивание саморезов — для этого в патрон крепится бита или переходник для бит. Закручивать и выкручивать крепежные элементы следует на первой скорости, что предотвратит поломку не только инструмента, но еще и бит. Обязательно необходимо подбирать правильно биты, в зависимости от типа конструкции шляпки крепежа. Кромки биты должны плотно входить в пазы крепежа, иначе в процессе они будут скользить, и стирать грани крепежа

Если перфоратор и дрель — это чисто мужские инструменты, то работать шуруповертом сможет даже женщина, например, когда нужно подкрутить винт или шуруп на полочке. Перед применением инструмента следует проверить наличие заряда аккумулятора. Затем надо в патроне закрепить рабочую насадку, и приступать к работе. Подробное описание, как эксплуатировать шуруповерт правильно, рассказано в видео материале.

Особенности правильного хранения с целью увеличения срока службы

Зная, как работают шуруповерты сетевого и аккумуляторного типа, остается разобраться в вопросе о том, как же надо за ними ухаживать, чтобы продлить срок службы. Все также просто, как и принцип работы шуруповерта. При хранении учитываются следующие рекомендации:

1. Исключить попадание воды в инструмент
2. Нельзя упускать и ронять прибор, так как кроме повреждения корпуса, из строя могут выйти внутренние устройства
3. Обеспечить регулярную смазку патрона, чтобы увеличить срок его службы
4. Если внутрь попадают разные загрязнения, то перед последующим использованием прибора, следует его разобрать и прочистить
5. Нельзя хранить инструмент с разряженными полностью аккумуляторами
6. Хранить и эксплуатировать прибор следует в температурном диапазоне не ниже -5 и не выше +30 градусов
7. При сверлении охлаждать насадку

Только при соблюдении всех вышеперечисленных рекомендаций можно обеспечить продолжительное применение инструмента без поломок. Срок службы прибора также зависит и от качества, так как дешевый китайский шуруповерт не сможет прослужить долго априори, ведь при его производстве применяются исключительно низкого качества комплектующие.

Подводя итог, стоит отметить, что о том, как работает шуруповерт, должен знать не только мастер, работа которого связана с эксплуатацией прибора, но еще и новички, пользующиеся инструментом впервые. Это позволит продлить срок службы шуруповерта, а также исключит необходимость сдавать прибор в сервисный центр, при возникновении неисправностей.