Принцип работы редуктора шуруповерта

Устройство шуруповерта

Двигатель постоянного тока выполнен в виде цилиндра, у которого внутри корпуса расположены по кругу постоянные магниты. Якорь двигателя располагается на втулках-опорах, изготовленных из латуни. Сам якорь изготавливается из электротехнической стали с высокой магнитной проницаемостью. В пазы якоря укладываются обмотки из изолированной медной проволоки. Через равное количество витков, обмотка имеет выход на коллекторные пластины. На вал якоря запрессовывается ведущая шестеренка (солнечная). Щетки двигателя прикасаются к коллекторным пластинам на “хвосте” якоря. Для надежного контакта, щетки подпружинены, при этом изолированы от корпуса двигателя. По схеме шуруповерта, напряжение подается только на щетки. Если изменить полярность подводимого к щеткам двигателя напряжения, то изменится и направление вращения.

Планетарный редуктор шуруповерта выполнен в отдельном корпусе. В состав редуктора входят следующие элементы: кольцевая шестерня, солнечная шестерня (запрессована на валу якоря), сателлиты и водило. Детали редуктора могут быть изготовлены как из пластмассы, так и из металла. Для более полного представления работы редуктора, необходимо уточнить расположение отдельных деталей.

Кольцевая шестерня представляет собой цилиндр, внутри которого по всей окружности расположены зубья, по которым движутся во время работы сателлиты. Сателлиты устанавливаются на штифты водило. Между сателлитами первого водило, заходит приводная шестерня двигателя (первая солнечная). Первое водило на противоположной стороне от сателлитов имеет приводную шестерню (вторую солнечную), которая при сборке заходит между сателлитами второго водила.

Если редуктор двухступенчатый, второе водило жестко связано с валом, на который крепиться патрон. Таким образом, получается своеобразный “бутерброд” из двух водил с сателлитами. Этот “бутерброд” находится внутри кольцевой шестерни.

Кольцевая шестерня жестко крепится в корпусе при помощи выступов на её торце или по бокам. Выступы упираются в выступающие шарики, подпружиненные упругим кольцом по всей окружности. Кольцо в свою очередь подпружинено пружиной механизма ограничения нагрузки. Усилие пружины может меняться в зависимости от положения регулятора нагрузки.

Работа редуктора выглядит следующим образом: солнечная шестерня двигателя вращает сателлиты по кругу кольцевой шестерни, соответственно водило вращается с меньшей скоростью, чем скорость двигателя. Первое водило передает крутящий момент через свою солнечную шестерню ко второй троице сателлитов, которые также вращаются по кругу кольцевой шестерни, значит обороты второго водило уменьшаются еще больше. Второе водило, как говорилось выше, соединено с валом патрона. Так происходит в двухступенчатом редукторе. Есть модели шуруповертов с трехступенчатыми редукторами, у них в редуктор вводится еще один планетарный механизм. В конце статьи есть видео показывающее работу планетарного редуктора.

Есть модели шуруповертов и с обычным редуктором.

Для удобства при производстве работ, некоторые шуруповерты имеют двухскоростные редукторы. Первая скорость предназначена для закручивания шурупов (0-450 об/мин и повышенный крутящий момент), а вторая для работ по сверлению отверстий (0-1400 об/мин).

При вращении патрона под нагрузкой наступает момент, когда для выполнения работы понадобится большее усилие, например последняя стадия закручивания шурупа, или когда необходимо усилие ограничить. В работу вступает регулятор нагрузки. Усилия пружины регулятора не хватает для удержания кольцевой шестерни и она “срывается” с шариков. Получается, что двигатель начинает вращать кольцевую шестерню, при этом слышны характерные щелчки, патрон же в это время останавливается. Для использования шуруповерта в режиме сверления, кольцевая шестерня блокируется и ее вращение исключается.

Регулятор оборотов собран на основе ШИМ-контроллера и ключевого N-канального полевого транзистора. Управляет работой регулятора переменный резистор, положение которого зависит от усилия нажатия на кнопку включения (курок).

Реверс сводится только к изменению полярности напряжения подаваемого на щетки двигателя. Для этого предусмотрены перекидные контакты, которые приводятся в действие рычажком реверса.

Аккумулятор. Для питания шуруповерта в корпус устанавливается малогабаритный аккумулятор. Аккумулятор для шуруповерта представляет собой набор небольших элементов заключенных в одном корпусе.

Диапазон питающих напряжений для разных марок шуруповертов составляет от 9 до 18 вольт. Чем больше напряжение питания, тем мощнее сам шуруповерт.

Видео демонстрирующее принцип работы планетарного редуктора:

Устройство редуктора шуруповерта

Приветствую вас у себя на сайте! И в этой статье будет рассмотрен вопрос устройства редуктора шуруповерта. Для одних эта информация нужна в познавательных целях, для других — в практических, чтобы суметь отремонтировать этот механизм шуруповерта самостоятельно. Что же, удовлетворим интерес и тех, и других.

Редуктор шуруповерта имеет планетарный механизм. Откуда такое название и что все это значит?

Все дело в том, что в таком редукторе имеются несколько шестерней. Одна из них ведущая, а другие ведомые. И ведомые шестерни вращаются вокруг вращающейся ведущей, и при этом сами тоже вращаются вокруг своей оси. То есть вся эта система напоминает движение планет вокруг солнца, отсюда и название — планетарная. При этом ведущую центральную шестерню так и принято называть — солнечная.

Схема движения всех шестерней показана на рисунке ниже.

Как мы видим посередине вращается солнечная шестерня. В результате этого приводятся в движении маленькие шестерни, называемые сателлитами. А чтобы сателлиты вращались вокруг солнечной шестерни, имеется наружная шестерня, которую принято называть коронной. А то основание, на котором сидят сателлиты называется водило. На рисунке оно зеленого цвета.

Если эту схему перевести на шуруповерт, то солнечной шестерней будет являться та, которая расположена на двигателе (поэтому она и вращается), а водило будет тем элементом, который передает вращение уже на патрон. Рисунок ниже показывает это более наглядно применимо непосредственно к шуруповерту.

Из приведенной выше подвижной схемы видно, что водило вращается медленнее, чем солнечная шестерня. Собственно для этого и нужен этот редуктор — чтобы снизить скорость патрона по сравнению со скоростью вращения двигателя и при этом еще и увеличить крутящий момент (силу затяжки).

Кто-то скажет: зачем было так извращаться и делать такой редуктор, когда для снижения вращения и увеличения крутящего момента можно было бы просто использовать одну маленькую шестерню, которая была бы ведущей, и вторую большую — ведомую. Собственно так и сделано на обычных дрелях.

Для шуруповертов такая схема не подойдет, поскольку он предназначен для принятия бОльших нагрузок, чем дрель. Всё же закручивание саморезов требует бОльшего усилия, чем сверление. Планетарный редуктор позволяет равномерно распределить нагрузку сразу на несколько шестерней, а не на одну, как у дрелей. Благодаря этому нагрузки выдерживаются гораздо бОльшие.

Да, я знаю, что дрели с регулировкой оборотов тоже многие используют для закручивания саморезов и вроде бы ничего. Однако как ни крути при одинаковой мощности двигателя любой шуруповерт будет иметь крутящий момент всё равно больше. Ну и поскольку шестерни его планетарного редуктора получают меньшую нагрузку, то и прослужат они дольше. Кроме того двигатель шуруповерта тоже будет медленнее изнашиваться, чем у дрели, при одинаковых нагрузках.

Однако приведенная выше взрыв-схема редуктора шуруповерта не совсем правильно отражает то, что имеют шуруповерты на самом деле. Просто на схеме показана лишь одна ступень, после которой водило сразу прикреплено к патрону. На практике же используют обычно минимум две ступени. То есть водило первой ступени на обратной стороне имеет шестерню, которая становится солнечной в следующей ступени, которая обычно имеет уже пять сателлитов. Таким образом получается уже два планетарных механизма в одном редукторе. Благодаря этому, нагрузка на весь редуктор и на двигатель становится еще меньше.

Если же говорить про двухскоростные шуруповерты, то у них имеется вообще три ступени. На первой скорости задействуются они все, а на второй только две. Для такого редуктора используются специальное водило на первой ступени и специальная же коронная шестерня на второй.

Это специальное водило отличается тем, что по наружному краю имеет зубчики, становясь таким образом шестерней.

Коронную же шестерню второй ступени отличает то, что она имеет возможность перемещаться вдоль редуктора. То есть когда на корпусе перемещается переключатель скорости, то внутри перемещается как раз эта шестерня. Выглядит она так:

Внутри окружающего пластикового обрамления шестерня свободна вращается. Однако с обратной стороны она имеет выступы.

Этими выступами она садится в специальные пазы на корпусе редуктора, когда включается первая скорость. В таком положении она вращаться уже не может и выступает в роли обычной коронной фрезы планетарного механизма второй ступени. Кстати износ этих пазов часто является той неисправностью, из-за которой шуруповерт не крутит на первой скорости.

Когда включается вторая скорость, то эта шестерня смещается назад:

В таком положении она войдет в зацепление с внешними зубчиками водила первой ступени, которое стоит в редукторе так:

При этом коронная шестерня продолжит оставаться в зацеплении с сателлитами второй ступени, однако выйдет из фиксирующих пазов корпуса редуктора и получит возможность вращаться.

Ну и к чему приведет переключение на вторую скорость? Произойдет следующее: водило первой ступени будет просто вращать целиком всю вторую ступень вместе с коронной фрезой, сателлитами и водилом второй ступени. Таким образом водило второй ступени будет иметь ту же скорость вращения, что и водило первой ступени. То есть никакого понижения не будет, а вместо этого на третью ступень будет передано напрямую вращение первой ступени. Поэтому я и написал выше, что на второй скорости задействуются только две ступени. Из описания понятно, что это первая и третья.

Простите, если написал слишком мудрено, но проще уже не смог. А так по сути это всё, что нужно знать об устройстве редуктора шуруповерта. А на этом статью буду заканчивать — до новых встреч!

Ремонт редуктора шуруповерта своими руками

Чаще всего редуктор выходит из строя при длительной работе под большой нагрузкой. Самая частая поломка – это искривление основного вала с патроном. При такой неисправности прибор начинает сильно вибрировать руках.

Ещё одна поломка – это износ подшипника вала с патроном или опорной втулки. Если деформирован только подшипник или втулка, а вал остался в прежнем состоянии, то ремонт редуктора шуруповерта своими руками заключается только в замене изношенного элемента.

Если при включении шуруповерта мотор запускается на секунду, а затем резко останавливается, значит проблема кроется в редукторе. В такой ситуации чаще всего из строя выходит штифт, из-за которого сателлит не может передать обороты на основной вал. В таком случае поможет установка нового водила. Если водило тоже повреждено, то нужно менять целый редуктор. Зубцы шестерней тоже влияют на работу редуктора. Если прибор будет долгое время работать с изношенным шестернями, то это может привести в негодность большинство деталей, которые относятся к устройству редуктора шуруповерта.

Схема редуктора шуруповерта

Принцип работы двухступенчатого редуктора шуруповерта

• Солнечная шестерня мотора вращает сателлиты. Вращение происходит по круговой траектории кольцевой шестерни. Отсюда становится понятно, что водило вращается медленнее, чем сам мотор.
• Далее первое водило отдает крутящий момент на вторую троицу сателлитов. Передача происходит через солнечную шестерню. Вторая троица тоже вращается по круговой траектории, как результат – второе водило получает ещё меньше оборотов. Оно соединяется с основным валом патрона.

Это схема двухступенчатого редуктора. Устройство редуктора шуруповерта одинаково, отличается лишь количество сателлитов. К примеру, для 3-ступенчатого редуктора добавляется ещё один механизм.

Как отремонтировать редуктор самостоятельно

Редуктор – это такой механизм, который практически не подлежит починке. Речь идет о ремонте редуктора шуруповерта своими руками. К примеру, провода можно спаять, а кнопку прикрепить. Здесь же выход из ситуации – это замена неисправных частей. Также, если переключение оборотов происходит с опозданием или в некоторых случаях не переключается, можно попробовать смазать шестерни в редукторе. При разборе можно наткнуться и на мусор, который мешает нормальной работе планетарного механизма.

Смазать шестерни можно и таким подручным материалом, как тосол. Ну лучше делать это «оригинальной» смазкой. Её можно найти в магазине или сервисном центре фирмы, к которой принадлежит устройство. Цена на тюбик обычно не большая, а его должно ходить на несколько ТО шуруповерта или другой техники.

Схема редуктора шуруповерта

Разборка редуктора шуруповерта:

• Необходимо вытащить патрон. Делать это удобнее всего шестигранным ключом на 10 миллиметров.
• В патрон необходимо зажать короткий конец ключа, а затем выполнить кратковременный запуск инструментом с такой целью, чтобы ключ на полной скорости электромотора ударился о поверхность стола.
• Но такой метод подойдет для шуруповерта, где редуктор хоть как-то запускается. При неисправном механизме нужно зажать шпиндель в тисках. В таком положении можно разобрать редуктор.

Теперь можно выполнять запланированные операции – смазывать детали или выполнять замену, при условии, что в наличии есть новые элементы для шуруповерта.

Не рекомендуется брать шестерни или муфты от других моделей, так как скорее всего будет несоответствие, хотя визуально оно может быть и не видно. Не рекомендуется работать с шуруповертом длительно на высоких оборотах, так как это скорее всего приведет к поломке.

В чем принцип действия планетарного редуктора шуруповерта?

Для чего он нужен в шуруповерте?

Планетарный редуктор у дрели, как и у прочих механических устройств предназначен для уменьшения либо увеличения после передачи от вращения крутящегося момента, уменьшения нагрузки на входном валу двигателя и увеличении нагрузки на выходе.

Работает он таким образом:

1. Солнечная шестерня, которая находится в центре планетарного редуктора, приводится в действие вращающимся валом двигателя.
2. От солнечной шестерни приводятся в действие несколько (минимум три) зубчатые шестерни, передаточное число вращения уже изменяется.
3. От шестерён вокруг солнечной шестерни вращение передаётся на корончатую шестерню, которая замыкает механизм и передаёт вращение на выходной вал.
4. Далее возможен повтор операции, если он трёхступенчатый.
5. Итак на выходе мы получаем другую частоту вращения и мощность.

Плюсы в использовании таких редукторов – долговечность инструмента при увеличении его мощности за счёт передаточных шестерён.

Принцип действия планетарного редуктора, это снижение оборотов входящих на редуктор и преобразование их уменьшения в силовую тягу – в общем как и обычного редуктора.

Маленькая шестерня крутит большую из-за этого обороты уменьшаются, но усилие тяговое на валу большой шестерни увеличивается прямо пропорционально уменьшению оборотов.

Только в обычном редукторе маленькая шестерёнка крутит большую сама без посредников, а в планетарке через планетарные шестерни их количество может быть разное 2-3-4-5-6 и более.

То есть маленькая ведущая шестерня не касается к большой ведомой.

Теперь для чего это нужно, а для того, чтоб разгрузить зубья и маленькой и большой шестерни, так как в планетарном редукторе зубьев которые передают нагрузку в разы больше чем в обычном, соответственно и нагрузку они выдержат вместе больше!

Поэтому можно применять для изготовления таких редукторов более дешёвые и лёгкие в обработке материалы, например пластик, и работая в планетарном редукторе они выдержат достаточную нагрузку, прослужив достаточное время не изнашиваясь.

Планетарный редуктор кроме всего прочего, более стабилен и щадящий втулкам и подшибникам, так как в нём нагрузка распределена по всему редуктору, а не так как в обычном с одной контактной стороны.

Вот поэтому и используют такие редукторы в шуруповёртах, чтоб обеспечить хорошую тягу и усилие не громоздкими деталями.