История создания пневмоинструмента берет свое начало примерно в 70-е годы XIX столетия, когда электрический инструмент еще не получил широкого распространения, а паровые машины по многим характеристикам просто устарели. Эксплуатация паровых машин сопровождалась массой неудобств и зачастую была связана с риском для жизни. Необходим был принципиально новый, надежный вид инструмента и эту «нишу» успешно занял пневмоинструмент.
Первые образцы пневмоинструмента, предназначенные для нужд горнодобывающей отрасли, не сразу получили должную оценку: известны случаи, когда шахтеры наотрез отказывались работать этим инструментом. К 70-м годам XIX века, хотя и были достигнуты определенные успехи в производстве горной техники, добыча полезных ископаемых, в основном, велась ручным способом. Врубовые машины для зарубки угольных пластов применялись лишь в единичных случаях.
Поршневые перфораторы, первые модели которых появились в 1873 году, были весьма громоздкими - их вес составлял 70-80 кг и монтировались они на станинах. Поэтому вскоре стало ясно, что при определенном дефиците свободного места в шахтах, поршневые перфораторы слишком неудобны в работе.
Несмотря на это обстоятельство пневмоинструмент и пневматическая техника успешно применялись в ряде случаев. В 1872 году началось строительство Сен-Готардского тоннеля в Швейцарских Альпах, общая протяженность которого под землей по проекту равнялась 14984 м. Тоннель начинался у итальянской деревни Айроло. Сооружение подземного пути было поручено инженеру по фамилии Фавр, предполагавшему закончить строительство через 8 лет. Одна торговая компания долго и безуспешно вела с ним переговоры, предлагая вооружить рабочих пневмоинструментом и доказывая демонстрациями неоспоримые его преимущества. Но тщетно - еще будучи рабочим в шахте, Фавр наслушался скептических отзывов о пневмоинструменте. Работы по строительству и прокладке тоннеля начались, но в процессе продвижения сквозь скальную породу Альп возник ряд непредвиденных трудностей, связанных с применением паровых машин. Сроки строительства затягивались, Фавр ужесточил дисциплину, люди работали по 14-16 часов в сутки, а техника - круглосуточно. Такой режим работы оказался губительным и для рабочих и для машин. В один из дней паровой двигатель врубовой машины взорвался, убив при этом шестерых рабочих, обслуживавших его. В результате этого инцидента началось массовое увольнение людей, случались и попытки выведения из строя техники. Инженер Фавр потерпел громадные убытки, потерял все свое состояние и умер, не окончив работ. Строительство тоннеля, продолжавшееся в общей сложности 9,5 лет, было закончено с опозданием всего на 1,5 года. Справедливости ради надо заметить, что этот срок мог быть значительно больше, если бы новый инженер не воспользовался услугами торговой фирмы по продаже пневмоинструмента. С каждого конца тоннеля работали одновременно по 400 человек и для транспортировки горной породы, доставки персонала, инструментов и материалов использовали пневматические локомотивы. Сжатый воздух к локомотивам и бурильным машинам подавался в тоннель мощными насосами, для провода которых использовали энергию местных рек. Отработанный в пневматическом локомотиве и установках воздух поступал в тоннель, пополняя, таким образом, запас кислорода!
Характеристики пневмоинструмента со временем все более совершенствовались: снижался вес, инструмент становился надежнее и удобнее в эксплуатации. В 1897 году инженер-изобретатель Георг Лейнер создал портативный молотковый перфоратор, составивший серьезную конкуренцию поршневым моделям. Изобретение с успехом начали применять в шахтах США и Европы, на золотоносных рудниках Мексики и Африки. Стоит заметить, что вес перфоратора Лейнера составлял чуть более 20 кг, по тем временам это был чрезвычайно легкий инструмент. По своей конструкции портативный перфоратор Лейнера был очень близок к современным отбойным молоткам.
Вообще, все пневмоинструменты на тот период времени «страдали избыточным весом». Известный автомобильный магнат Генри Форд в 1902 году писал: «Раньше мы прикрепляли часть кожуха к самому кожуху посредством пневматических молотков, которые считались новейшим изобретением. Нужно было шесть человек, чтобы держать молот, четыре человека около кожуха, и шум был невообразимый. Теперь же автоматический пресс, обслуживаемый одним человеком, выполняет в пять раз больше того, что делали эти десять человек в течение одного дня:».
В начале XX века компания INGERSOLL-RAND, сегодня крупнейший производитель пневмоинструмента, представила свое новое творение - перфоратор «Мотылек», получивший такое название из-за наличия в его конструкции крыльчатого клапана. «Мотылек» отличался рядом новейших технических решений, таких, как расцепной вращательный механизм, новый патрон, благодаря которому сокращалось время смены буров, легкая переносная тренога, сделавшая конструкцию мобильной. Вот что писалось в инструкции к перфоратору «Мотылек»: «Этот новый перфоратор является простейшим и наиболее совершенным перфоратором из существующих до настоящего времени на рынке. Конструкция перфоратора, выработанная на основании указанного долгого опыта компании INGERSOLL-RAND, доведена до такого совершенства, что трудно представить возможность дальнейшего ее усовершенствования, подобно, например, велосипеду:».
Размер «Мотылька» был относительно небольшим - 110 см, вес (с ключами и принадлежностями без упаковки) - 3 ? пуда, число ударов - 600 в минуту, диаметр выбуриваемых шпуров от 1 до 1? дюйма. Действительно, в те времена это был мощный, компактный, не имеющий аналогов инструмент.
Но прогресс не стоял на месте, пневмоинструмент продолжал совершенствоваться, появлялись новые материалы, изобретались устройства и приспособления, и хотя принцип работы пневмоинструмента оставался старым - использование энергии сжатого воздуха, современный инструмент по всем показателям мало похож на своих прародителей. Сегодня многие предприятия России, переоборудуя свою техническую базу, берут на вооружение пневмоинструмент. Чем же он отличается от других видов инструмента, в чем его неоспоримые преимущества?
Один из главных плюсов пневмоинструмента - его пожаробезопасность. Отсутствие электропитания обеспечивает почти стопроцентную пожаробезопасность в таких местах, как шахты, автомастерские, заводы с повышенной взрывоопасностью. Кроме того, полностью исключается возможность поражения электрическим током, что очень важно для работающих с инструментом людей. Благодаря этому свойству допускается работа в сырых помещениях и на открытом воздухе (даже под дождем). Высокая удельная мощность пневмодвигателей обеспечивает небольшие размеры и вес инструментов, что способствует снижению затрат энергии и утомляемости рабочих. Для пневмоинструмента безопасны огромные нагрузки, даже вызывающие полную остановку пневмомотора, чего нельзя сказать об электроинструменте. Корпуса пневмоинструментов делают из алюминиевых сплавов, обладающих высокой прочностью и небольшим весом. Зубчатые колеса редукторов, шпиндели, подшипники и другие технически важные детали изготавливают из высококачественной легированной и конструкционной стали, термически обработанной, поэтому пневмоинструмент малошумен в работе и обладает высокими эксплуатационными характеристиками, а также может применяться в работе очень долгое время. Вот те основные особенности, благодаря которым пневмоинструмент занял достойное место рядом с электро- и бензоинструментом.
Как уже говорилось ранее, работа пневмоинструмента производится за счет энергии сжатого воздуха, а по принципу действия пневмоинструменты делятся на три основные группы: инструменты ударного действия (отбойные молотки, пневмозубила, скобозабиватели, пневмодолота и др.); инструменты ударно-вращательного действия (пневмогайковерты, домкраты, и др.); инструменты вращательного действия (шлифмашины, дрели, рубанки, винтоверты и др.).
В целом пневмоинструмент представлен не меньшим видовым рядом, чем электроинструмент. Многие фирмы-производители вносили что-то новое в конструкцию уже имеющихся инструментов, изобретали новые образцы.
Производство пневмоинструмента в нашей стране было налажено уже к 50-м годам ХХ века. На проходившей в Москве выставке ВДНХ в 1952 году Московским заводом пневмоинструмента была представлена широкая гамма изделий - от клепальных молотков КМ1, КМ2, КМ3 до шлифмашин ШР0,6 и ШР2. А уже к 1968 году список выпускаемых заводом пневмоинструментов значительно расширился: пневмогайковерты, угловые гайковерты, прессы, кусачки, фрезерные машины, отрезные машины, ножницы по металлу, рубанки, дисковые ножницы для ковров, дисковые пилы, сабельные ножовки, пылесосы, отвертки и даже пневмостамески - вот далеко неполный перечень предлагаемого инструмента.
К сожалению, объем пневмоинструмента, выпускаемого отечественными заводами, в настоящее время сократился почти на 70%. На сегодняшний день ведущие производители этого вида инструмента - Комсомольский механический завод, Московский завод «Пневмостроймашина», Конаковский завод механического инструмента, Екатеринбургский завод пневмоинструмента, Томский электромеханический завод им. В.В.Вахрушева (основной производитель отбойных молотков).
Ассортимент продукции, предлагаемой отечественными производителями, достаточно широк. Периодически появляются и новые образцы, например, Томский завод, помимо традиционных и очень популярных отбойных молотков МО2 и МО3, запустил в производство гидравлические молотки МРГ-1. В отличие от пневматических молотков, работающих от компрессора, гидравлические молотки могут подключаться к гидросистеме любого транспортного средства, например, к трактору! Частоты ударов МРГ-1 составляют 40 ударов в минуту, а вес их около 7,8 кг. Имея такие показатели и обладая пониженной вибрацией и шумом, гидромолотки значительно превосходят аналоги своего класса. Кроме того, Томский завод предлагает широкий выбор оснастки для пневмолотков - зубила, пики, лопатки, изготовленные по современным технологиям из высокоуглеродистой стали, что обеспечивает высокую надежность и длительную эксплуатацию в самых тяжелых условиях. В целом отечественный пневмоинструмент отличается высоким качеством при сравнительно низких ценах.
Но если среди отечественных производителей конкуренция не является основной задачей, то между иностранными компаниям она достаточно жесткая. Высококачественный и эргономичный пневмоинструмент производит множество иностранных фирм, среди которых: Ingersoll-Rand, Bosch, Makita, Abac, Festo, Atlas Copco, Comarid, Chicago Pneumatic, Daewoo. Остановимся более подробно на безусловных лидерах.
Фирма Bosch (Германия). Абсолютный лидер по продажам электроинструмента, Bosch предлагает широкий выбор пневмоинструмента для производства и ремонтных мастерских. Все инструменты фирмы Bosch отличает исключительная надежность, современный дизайн и эргономичность.
Пневматические перфораторы Bosch способны сверлить в бетоне отверстия до 20 мм, оснащены системой смены буров SDS+ (наиболее используемой системой крепления буров у всех ведущих производителей инструмента), противоперегрузочной муфтой и одинаково удобны для работы левой и правой рукой.
Пневмодрели оснащены патроном до 10 мм, функцией реверс (что позволяет использовать их в качестве шуруповертов), обладают полезной мощностью 320 Вт, имеют пластиковый корпус, изолирующий пневмомотор от влаги и холода, удобны и для левшей.
Шлифовальные машины по металлу представлены пневматическим вертикальным шлифователем, одноручным угловым шлифователем, прямыми шлифмашинками. Все эти инструменты имеют малый вес, изолированный корпус, удобны для левшей, приспособлены для работы в помещениях с повышенной влажностью. Угловые шлифователи, кроме всего прочего, производятся с выключателем типа «Тотманн» или с арретируемым выключателем и имеют возможность регулирования скорости вращения, что делает их особенно удобными для работы в авторемонтных мастерских, в строительном и мелкосерийном производстве.
Особо стоит отметить пневматические импульсные ударные гайковерты фирмы Bosch. Разные модели оснащены зажимом инструмента на ? дюйма, ? дюйма и 1 дюйм. Все гайковерты имеют большую силу удара при незначительном весе и малом реактивном моменте. В зависимости от модели они имеют либо плавную, либо ступенчатую регулировку крутящего момента. Максимальный размер болтов или гаек, закручиваемых пневмогайковертом, колеблется от 18 до 33 мм, а расход воздуха - от 6 до 13 метров в секунду. При этом гайковерты Bosch имеют компактную конструкцию, удобны для левшей. Помимо обычных импульсных гайковертов, выпускаются и динамометрические, с моментом затяжки 55 Нм.
Кроме того, фирма Bosch производит пневматические лобзиковые пилы и даже пилу по пеноматериалам. Лобзики оснащены системой быстрой замены пилок, тремя ступенями маятникового хода (позволяющего увеличить скорость пиления в 3-5 раз), снабжаются либо выключателем «Тотманн», либо рычажным выключателем.
Еще один вид пневмоинструмента фирмы Bosch - это виброшлифовальные машины и эксцентриковые шлифователи. Все они могут с успехом применяться для различных работ, в том числе прецизионного шлифования по дереву и металлу, имеют малый вес, изолированный пневмомотор, исключительно экономичны. Особенность шлифмашин Bosch состоит в том, что они снабжены водяным патрубком для мокрого шлифования.
Другой неоспоримый лидер на рынке пневмоинструмента - компания Ingersoll-Rand, основанная в США в 1871 году. Сегодня ассортимент выпускаемой Ingersoll-Rand продукции очень широк. Это и промышленный пневматический и электроинструмент; малые передвижные поршневые компрессоры, в т.ч. с бензиновым двигателем; винтовые компрессоры и турбокомпрессоры, в т.ч. малые и сверхмалые; поршневые компрессоры высокого давления; системы осушки и подготовки воздуха; влагоотделители и специальная арматура для сетей цехового воздуха; специальная дорожная техника.
Пневмоинструмент и другой промышленный инструмент, поставляемый компанией Ingersol- Rand в Россию, производится на семи основных заводах в США, Англии, Японии и Франции. Сегодня каждый производитель пневматического оборудования, обязательно сравнивает свое изделие с характеристиками аналогов Ingersoll-Rand, являющихся мировым эталоном качества и надежности.
Вот неполный перечень предлагаемого компанией пневмоинструмента:
- ударные гайковерты различных конфигураций с моментом затяжки до 108500 Нм;
- горизонтальные, вертикальные и угловые шлифовальные и отрезные машины выходной мощностью до 2,24 кВт и диаметром круга до 230 мм;
- эксцентриковые шлифовальные машины, в т.ч. с вакуумным отсосом пыли;
- гравировальные машины (до 60 000 об/мин для фрез и до 18 800 уд/мин для ударного типа);
- дрели (от легких - весом от 0,4 кг, до тяжелых - весом 32 кг и мощностью 4,7 кВт под сверло с конусом Морзе №5);
- игольчатые и пиковые отбойные молотки;
- легкие клепальные молотки;
- пневматические трамбовщики;
- пилы циркулярные и сабельные мощностью до 2,24 кВт;
- диафрагменные и центрифужные насосы;
- шуруповерты;
- резьбонарезные машины.
В 2000 году компания Ingersoll-Rand представила новую серию профессионального инструмента Q2, разработанную с учетом последних достижений эргономики. Как показали исследования, специально разработанная форма инструмента уменьшает утомляемость работающего в 10 раз. Инструмент серии Q2 рассчитан на 1000 000 рабочих циклов и снабжен чипом, фиксирующим в памяти количество отработанных циклов, дату покупки, ремонта, обслуживания и другую информацию, позволяющую максимально автоматизировать производство, вести статистику, снизить затраты на плановый ремонт.
Еще одна компания, прочно занявшая место на рынке пневмоинструмента - концерн Atlas Copco (Швеция). Практически весь предлагаемый фирмой пневмоинструмент выпускается в США.
Новое поколение пневмоинструмента Atlas Copco отвечает самым жестким требованиям, предъявляемым к промышленному инструменту. Благодаря высокому качеству и уровню надежности, инструменты Atlas Copco способствуют повышению производительности труда, и не загрязняют окружающую среду. Компания предлагает богатый выбор пневмоинструмента, основными видами которого являются:
- гайковерты с гидравлическим ударным механизмом (для резьб М5-М16). Между высокооборотным пневмодвигателем и исходной осью вставлен гидравлический ударный механизм, который быстро и с высокой точностью производит передачу момента на ось без соприкосновения с металлом;
- ударные гаечные ключи (М6-М45) с идеальным соотношением мощности и массы;
- трещеточные гаечные ключи (М8-М10). Идеальный инструмент для работы в труднодоступных местах, имеют возможность поворота на 1800 при отвинчивании гаек;
- гайковерты с двойным двигателем (М8-М24). Первым высокоскоростным двигателем гайка завинчивается, а вторым - с меньшим числом оборотов, гайка затягивается на заданный момент. Благодаря двойному двигателю время на сборочные работы уменьшается на 20-60%;
- угловые отвертки (М2,5-М5). Высокоточный инструмент, не нуждающийся в смазке;
- прямые отвертки (М1,6-М6) с двигателем из специального материала, не требующего смазки;
- промышленные сверлильные машины с установкой частоты вращения с помощью регулируемого клапана, отличаются низким уровнем шума (в том числе угловые модели);
- сверлильные машины с винтом подачи и реверсом для сверления, развертывания и нарезания резьб. Могут применяться в качестве приводного двигателя;
- универсальные шлифовальные машины для обдирочного шлифования, очистки от ржавчины и резки металла или камня. Имеют регулируемые демпфирующие рукоятки, встроенный глушитель, целостный защитный кожух;
- прямые шлифмашины, способные выполнять функции фрезерных машин. Благодаря «подвешенной» оси отсутствует вибрация при работе;
- машины для сухой и мокрой шлифовки поверхностей. В этой серии представлены 28 моделей, в том числе с дисковым и четырехугольным основанием, с упорной рукояткой или без нее, со встроенным пылеотсосом и без него;
- клепальные молотки с регулировкой силы удара путем вращения пусковой кнопки и регулировкой силы закрепления давлением сжатого воздуха;
- рубильные молотки для зачистки литья, разрушения стальных конструкций;
- зачистные молотки и бетоноломы, являющиеся особой гордостью фирмы ATLAS COPCO. Область их применения чрезвычайно широка: от несложных зачистных работ и рыхления смерзшегося грунта до разрушения бетонных конструкций.
Фирма ATLAS COPCO выпускает целый спектр отбойных молотков: от легких, массой 3,5 кг до тяжелых бетоноломов массой 42 кг. Большинство моделей имеет шумопоглощающий кожух, что позволяет применять их даже в тех местах, где требуется ограничение уровня шума. Специальная конструкция цилиндра с воздушной подушкой, гасящей обратную ударную волну, значительно уменьшает нагрузку на работающего. Для снижения вибрации применяются специальные подпружиненные рукоятки. Все модели пневматических отбойных молотков и бетоноломов сертифицированы Госстандартом России.
Особо хочется отметить серию бетоноломов TEX PE, обладающих неоспоримыми преимуществами по сравнению с аналогами других фирм. Модели этой серии укомплектованы 11 видами сменного рабочего инструмента, встроенной масленкой для дозированной автоматической смазки поршневого механизма. Верхняя часть бетонолома и блок цилиндра выполнены в одном корпусе, нижняя часть инструментодержателя крепится к корпусу только одним болтом. Конструкция цилиндра предусматривает гашение обратного импульса, что не допускает износ торцевой части поршня. Таким образом, все профессиональное пневматическое оборудование ATLAS COPCO удовлетворяет следующему принципу: максимальная производительность при минимальных затратах на обслуживание.
Выбирая отечественный или импортный пневмоинструмент, следует помнить, что и в том и в другом случае надежность и большой ресурс инструмента в значительной степени определяются качеством сжатого воздуха. Системы воздухоподготовки должны обеспечить стабильное давление воздуха, его очистку и осушку, а также его обработку маслом. Системы для использования пневмоинструмента включают компрессор, ресивер, фильтры для очистки воздуха, водоотделители, лубрикаторы, трубы и шланги для подачи воздуха.
На российском рынке наиболее популярны легкие передвижные компрессоры с электроприводом и более мощные модели с двигателями внутреннего сгорания, смонтированные на прицепах. Выбор компрессора осуществляется в зависимости от необходимого расхода воздуха пневматических машин с запасом 20-30 %. Чем больше запас, тем дольше будет срок службы, как самого компрессора, так и пневмоинструмента.
Лубрикаторы - устройства, распыляющие масло в сжатом воздухе для смазки пневмодвигателей, устанавливают перед шлангами для подачи воздуха к инструменту. На отечественном рынке есть и небольшие лубрикаторы, массой около 100 г, крепящиеся непосредственно к инструменту.
На крупных предприятиях сжатый воздух транспортируется по магистральным металлическим трубопроводам с площадью сечения в 3-5 раз больше, чем у шлангов, служащих для подвода воздуха от магистрали к инструменту. Шланги для сжатого воздуха с тканевым армированием изготавливаются длиной до 50 м и внешним диаметром 12,15 и 20 мм. Для удобства работы с пневмоинструментом в цехах используют нейлоновые или полиуретановые спиральные шланги. Обычно шланги оборудуются штепсельными соединительными штуцерами, быстроразъемными муфтами и прямыми концевыми участками, облегчающими работу. Шланги из полиуретана устойчивы к агрессивным внешним воздействиям - стойки к истиранию и механическим повреждениям, а также к воздействию гидравлического масла, керосина, минерального и трансмиссионного масла, глицерина и т.п.
Учитывая необходимость уборки накапливающейся в процессе работы пыли, опилок, стружек и др., некоторые фирмы предлагают двухконтурные шланги, в которых по одному рукаву подается сжатый воздух, а по второму осуществляется отвод пыли к пылесосу. Иногда, помимо таких шлангов, стационарные рабочие места комплектуются баланжирами, заметно облегчающими работу пневмоинструментом.
Системы воздухоподготовки должны быть скорректированы под индивидуальные нужды каждого производства, поэтому, при комплектации следует внимательно изучить назначение каждого включенного в систему элемента.
И последнее важное обстоятельство - нужно учитывать, что сжатый воздух обладает некоторым количеством потенциальной энергии, поэтому необходимо соблюдать ряд мер предосторожности во избежание несчастных случаев. Струю сжатого воздуха нельзя направлять на людей; пневмопровод, трубки и пр. никогда не должны блокироваться рукой. Перед подключением пневматических устройств и инструментов к компрессору или системе подачи сжатого воздуха, следует провести проверку безопасности креплений резьбовых соединений трубок и электрических проводов. Работы по монтажу и отсоединению воздухоподводящих шлангов не должны производиться под давлением и т.д.
Правильный выбор и комплектация пневмоинструмента, а также выполнение всех требований по его безопасной эксплуатации - залог высокопроизводительной, результативной и приятной работы.
Порошин Олег
