Сантехник ...: Устройство и принцип работы электрической дрели

Электрическая дрель является востребованным строительным и монтажным инструментом, который выполняет сверлильные работы. На этом сфера ее использования не заканчивается. Благодаря массе насадок, инструмент может выполнять целый набор функций, начиная от размешивания строительных смесей, полировки и заканчивая заточкой сверл. В статье мастер сантехник разберет устройство и принцип работы электрической дрели.

Устройство и принцип действия

У каждого хорошего хозяина есть набор домашних инструментов, которые ему необходимы для проведения ремонтно-строительных работ по дому, а также на даче и придомовой территории. Кто-то приобретает только самые необходимые инструменты. а кто-то скупает все, что есть в строительном магазине. В любом случае дрель всегда состоит в арсенале домашнего мастера, поскольку без этого инструмента многие работы выполнить не представляется возможным.

Первые электродрели стали появляться сразу после изобретения электродвигателей. Начиная с 1860-х годов эти аппараты внедряются в разные отрасли промышленности (горнодобывающая промышленность, медицина). По мере совершенствования электродвигателей, в 1880-х годах стали появляться «инструментальные» версии электродрелей, которые использовались на заводах и судоверфях.

С технической точки зрения, электродрель представляет собой переносной инструмент, который используется для просверливания отверстий в стенах и иных горизонтальных и вертикальных поверхностях. Помимо своей базовой функции, дрель нередко используется, как шуруповерт или строительный миксер.

Принцип работы дрели заключается в том, что электрический двигатель передает крутящий момент через редуктор на патрон, который фиксирует сверло. Благодаря применению понижающего обороты механизма, сверло крутится немного медленнее, чем сам двигатель, но при этом обладает увеличенной силой, поэтому не останавливается при сопротивлении.

Основные узлы и детали

В принципе, все дрели имеют одинаковую конструкцию — все узлы и детали показаны на фотографии. Ударные модели имеют добавочные неподвижные храповики, которые, взаимодействуя друг с другом, заставляют сверло совершать поступательно-ударные движения для сверления особо прочных стен из железобетона.

Принцип работы довольно несложен: нажав кнопку пуска, пользователь открывает току доступ к щеткам электродвигателя, которые раскручивают ротор двигателя до необходимых для работы оборотов. Вращательный момент через шпиндель передается на редуктор — он обеспечивает вращение патрона с зажатым в специальном устройстве сверлом. В результате такого взаимодействия осуществляется сверление различных материалов.

Сердце инструмента

Коллекторный двигатель состоит из трех основных деталей: статора, ротора и графитовых щеток.

Статор

Как правило, его делают из специальных сортов электротехнической стали, обладающих весьма высокой степенью магнитной проницательности. Конструктивно он имеет вид цилиндра с пазами, куда укладывается обмотка из медной проволоки — их две и они располагаются напротив друг друга. Статор жестко закреплен в корпусе дрели.

Якорь

Второе его название — ротор, потому что он находится в постоянном вращении при работе инструмента. Якорь представляет собой вал с запрессованным на нем сердечником из аналогичной статору стали. По всей длине ротора на одинаковом расстоянии проточены специальные углубления, в которые закладывается его обмотка. Их наматывают из цельной проволоки из меди, а отводы крепятся к коллекторным пластинам. Якорь весь разделен на сегменты, его коллектор жестко установлен на хвостовике вала, вся эта конструкция во время работы вращается на подшипниках, установленных с обеих сторон вала.

Щетки

По специальным направляющим в корпусе статора во время работы двигателя перемещаются щетки со встроенными пружинами — они передают напряжение на ротор, поэтому между ними и корпусом якоря постоянно происходит искрение, показывающее, что все нормально. В процессе эксплуатации корпус щеток, изготовленный из прессованного графита, изнашивается из-за постоянного трения, поэтому периодически их осматривают и меняют.

Симисторный регулятор

В обычной конструкции дрели эта деталь находится в кнопке старта. Визуально она похожа на курок и действует аналогично: при нажатии происходит запуск дрели и процесс сверления. При сильном нажатии, до упора, увеличиваются обороты двигателя и скорость вращения сверла.

Редуктор

Этот узел обыкновенной односкоростной дрели предназначается для увеличения или уменьшения оборотов сверла за счет повышения или снижения крутящего момента. Он шестеренчатого типа с одной передачей. У некоторых моделей есть две скорости — там редуктор имеет две передачи и чем-то похож на коробку переключения скоростей в автомобилях.

Типы патрона

На практике можно встретить только два основных вида этого простейшего механизма для фиксации режущего инструмента:

Фиксация сверл осуществляется вручную — есть одномуфтовые патроны, где зажатие сверла производится одной рукой, а есть и двухмуфтовые, где уже задействованы обе руки.
Патрон затягивается при помощи специального ключа сложной конструкции. Это считается самым распространенным типом патрона — применяется на всех моделях современных дрелей, особенно на мощных вариантах.

Функциональные нюансы

Производители инструментов для сверления всегда стараются оснастить свои изделия эксклюзивными опциями, поэтому пользователи сегодня имеют возможность приобрести отличный и весьма качественной сборки аппарат. Вот небольшой список основных новшеств от разработчиков современных электродрелей:

Электронные регуляторы скорости. Самые последние модели электрического инструмента оснащаются умными регуляторами, они весьма удобны — двигатель автоматически отключается в экстренных случаях, например, когда сверло застревает внутри отверстия. Потом включаем реверс и вытаскиваем сверло — таким образом электроника предотвращает перегрев двигателя.
Реверс — с его помощью дрель способна не только закручивать крепеж, но и быстро откручивать его при демонтаже. Регулятор располагается рядом с кнопкой пуска.
Ударный механизм. Он устанавливается на особых моделях, за счет его применения можно сверлить отверстия в особо твердом материале. Ударные дрели могут обеспечивать бурение бетона и натурального или искусственного камня.
Фиксация кнопки старта. Эта функция значительно облегчает процесс сверления — палец работающего не устает. Фиксатор расположен рядом с кнопкой, им очень легко пользоваться: одно нажатие, и дрель работает в постоянном режиме, повторное нажатие разблокирует курок, и он отключает подачу напряжения.
Ограничитель глубины сверления — металлический стержень, который упирается в деталь или стену и останавливает заглубление сверла на нужном уровне.
В последнее время появилась и такая уникальная функция, как дополнительная подсветка места работы, что бывает весьма кстати в местах с плохим освещением.

Каждая дрель среднего размера и мощности укомплектована дополнительной рукоятью, которая устанавливается сразу за патроном и помогает процессу: можно удерживать инструмент двумя руками и оказывать на него постоянное давление всем телом.

Разновидности дрелей

Дрель является довольно простым инструментом, который имеет несложную конструкцию. Тем не менее существуют несколько ее разновидностей, которые отличаются по строению редуктора и имеют различные направления использования.

Обычная конструкция

Обычная дрель является очень компактной и легкой. Ее можно использовать для сверления древесины, пластика и металла. Она обеспечивает создание аккуратного отверстия. Такой инструмент зачастую имеет возможность регулировки оборотов, что бывает полезно при необходимости сверления специфических материалов, когда нежелательно доводить сверло до перегрева. Практически все модели обычных дрелей оснащены ресивером. При его переключении изменяется направление вращения патрона. Это позволяет выворачивать сверло, если оно застревает.

Ударная дрель

Ударные модели славятся тем, что довольно легко просверливают отверстия в бетонных поверхностях, обычно они объединяют в себе задачи стандартной дрели и перфоратора, имея два основных рабочих режима: стандартное и ударное сверление.

В первом происходит простое вращение патрона, как в обычной конструкции, а во втором задействуются дополнительные шестерни, обеспечивающие возвратно-поступательное движение. Благодаря этому, сверление имеет эффект долота. Он необходим при работе с камнем, бетоном и кирпичом.

Нужно обратить внимание на то, что режим ударного движения в любой дрели считается не ведущим, при частом использовании приводит к довольно быстрому износу инструмента, поэтому в общей длительности работы дрели количество работ на ударном режиме не должно превышать 25%. Следует понимать, что такую дрель не стоит использовать для формирования отверстий в армированных железобетонных изделиях, поскольку это вызывает повышенную отдачу на рабочие шестерни, а также храповики инструмента, что может послужить их проверенному выходу из строя.

Дрель-шуруповерт

Дрель шуруповертного типа – некий гибрид, который объединяет в себе опции дрели и шуруповерта. Она может быть использована для сверления как обычная, а также проводить вкручивание и выкручивание саморезов. Она имеет широкий диапазон регулировки скорости вращения. Кроме этого, в ее конструкции предусмотрена специальная трещотка. Ее задача заключается в отключении передачи вращения на патрон при определенном усилии, сила которого выставляется с помощью регулировочной шкалы. Это необходимо для предотвращения срывания резьбы в посадочном отверстии.

Угловые дрели

Угловая дрель – это разновидности электрических инструментов, которые используются для просверливания отверстий в углах в тех участках, куда подобраться с простой дрелью не представляется возможным. Подобные особенности обусловлены особым строением редуктора, хотя область применения подобных дрелей довольно ограничена – она не применяется в работе с поверхностями, кроме того, в ней не может работать режим ударного сверления.

Дрели-миксеры

Миксерная дрель – используются при проведении строительных работ для замешивания растворов сухих смесей. Они включают довольно мощный электродвигатель, что создает значительный крутящий момент, и потому оборудованы дополнительными рукоятками, которые необходимы для удержания прибора во время работы.

Обычно имеют 2 основные скорости вращения и укомплектованы несколькими видами насадок, которые используются для замеса разных строительных смесей. При помощи миксеров смешивают даже лакокрасочные изделия, клей, шпаклевки, а также цемент и известковые растворы. Что касается базовой функции сверления, то этот инструмент предназначен для работы с ДВС, ДСП, древесиной, гипсокартоном и тонким железом.

Дрель для алмазного сверления

Механизм для алмазного сверления – эта модификация оборудована сверхмощным мотором, благодаря чему позволяет создавать отверстия в самых крепких и твердых материалах при помощи алмазного света. Обычно подобные системы оборудованы защитой от перегрева и используются для взаимодействия с армированным бетоном и твердыми камнями.

Отличия профессиональных от непрофессиональных

Профессиональные инструменты довольно существенно отличаются от бытовых, они используются в режиме интенсивной загруженности, поэтому отличаются большей твердостью, прочностью и надежностью конструкций. К отличительным характеристикам профессиональных инструментов следует отнести:

Наличие двухскоростного ритма работы;
Эргономичную ручку с удобным захватом – это позволяет работать с дрелью довольно длительно время без утомления и усталости;
Целевое назначение – как правило, профессиональные дрели имеют ограниченный функционал, каждая модель предназначена для выполнения конкретного круга задач по ремонту и отделке помещения;
Возможность использования в условиях высокой влажности, запыления и колебания температур.

Бытовые же дрели характеризуются оптимальным балансом цена/качество, как правило, они комплектуются большими количеством самых разнообразных насадок для применения в нескольких направлениях, при этом такие модели не предназначены для длительного применения, их рекомендуется использовать 15-20 минут, после чего им требуется такой же по продолжительности перерыв. Подобные ограничения объясняются невысокой мощностью двигателя, а также слабой защищенностью от перегрева, механического воздействия, воды и пылевых частиц.

Рекомендации по выбору

При выборе инструмента следует обращать внимание на следующие характеристики:

Мощность электромотора. Что касается мощности электромотора, то для обычной дрели вполне достаточно 500 Вт. Более слабые инструменты пригодны только для работы с деревом. При сверлении металла они не могут противостоять трению и сверло останавливается. Оптимальная мощность для ударного инструмента 700 Вт и выше. Для дрелей миксерного типа нужно выбирать от 800-1000 Вт. Что касается шуруповертов, то лучше всего смотреть на инструменты мощностью от 450 Вт.
Количество оборотов в минуту. Количество оборотов в минуту играет важную роль, поскольку этот показатель указывает на скорость сверление и силу редуктора. Хорошие обычные и ударные дрели имеют показатель вращения от 3000 оборотов в минуту. Для миксеров этот показатель должен быть в районе 600 оборотов. При выборе шуруповерта лучше обращать внимание на инструменты с переключением режимов на сверление и закручивание шурупов. Оптимальная скорость на первом положении переключателя должна быть в пределах 400 оборотов, а на втором 1500 и выше. Если переключение невозможно, то стоит остановиться на 700 оборотах в минуту.
Вес. Вес дрели должен быть комфортным для работы. Если она будет эксплуатироваться постоянно, то лучше более легкая конструкция. Это позволит снизить нагрузку на руки. В случае, когда дрель будет использоваться изредка, можно взять и более тяжелую, но доступную модель. Нормальными считаются инструменты в пределах 1,2-1,7 кг. Для миксеров показатель гораздо выше и составляет 2,7-3 кг.
Наличие дополнительных регулировок. Особое внимание при выборе инструмента нужно обратить на наличие дополнительных регулировок. Желательна возможность изменения скорости оборотов. Для этого в конструкции может быть предусмотрен специальный регулятор, который изменяет параметры электрического питания двигателя. Также бывает переключатель для изменения настроек редуктора. Нередко дрели имеют оба режима регулировки. Еще одним важным моментом является наличие ресивера, для изменения направления вращения электромотора.
Тип патрона. Инструменты могут оснащаться двумя типами патронов – под ключ или быстрозажимным. Первый зажимает сверло с помощью специального ключа. Такая конструкция очень надежная, поскольку обеспечивается уверенная фиксация. Быстрозажимной патрон работает без ключа. Его нужно зажимать и разжимать только с помощью силы рук. При работе с ним можно быстро менять сверла и не нужно искать ключ, но прокручивание сверла при углублении в жесткий материал не редкость.
Источник питания. Также нужно обратить внимание на источник питание дрели. Она может работать от сети или аккумулятора. Сетевые модели стоят дешевле, но для них нужно искать розетку и использовать удлинитель. Аккумуляторные инструменты таких недостатков не имеют, но все же, если их забыть зарядить, то просверлить даже одно отверстие не получится. Нужно отметить, что выбирая автономный инструмент, стоит обратить внимание на тип батареи. Она не должна иметь «эффекта памяти». Это позволит проводить подзарядку даже если батарея еще не села полностью.

Видео

В сюжете - Как устроена сетевая дрель, в чем отличия ударной дрели от обычной