Magyarország
Elektropneumatikus ütőmű a figyelem középpontjában
Az elektropneumatikus ütőmű működésének alapja a sűrített levegő. Ez az energiafelhasználás egyik legrégebbi formája. A sűrített levegő használatára vonatkozó első említések a Kr. u. 1. században jelennek meg. A "pneuma" kifejezés az ókori görögöktől származik, és leheletet, szelet jelentett. Az egyik legkorábbi fennmaradt utalás a görög Ktesibius (görögül: Κτησίβιος ; i. e. 285-222) nevéhez fűződik. Ktesibios ókori feltaláló és matematikus volt. Alexandriában tevékenykedett Ptolemaiosz idejében. Más találmányai mellett több mint 2000 évvel ezelőtt pneumatikus katapultot épített nyílvesszők kilövésére (1. ábra). Ahhoz, hogy az íjhúrt a nyílvesszővel együtt felgyorsítsák, az íjhúrt nem egy csigás mechanizmussal feszítették meg, mint ahogyan azt gyakran látjuk, hanem kézi légsűrítéssel. A sűrített levegőt ezután pneumatikus hengerekbe engedték, és az íjhúr megfeszült, kidobva a nyilat vagy más tárgyat (kőgolyót, olvasztott szurokkal teli edényt stb.).
1. ábra. A pneumatikus katapult sűrített levegőre (A) működött
Mi az elektropneumatikus fúrókalapács
Az ütvefúrógép és az elektro-pneumatikus fúrókalapács közötti alapvető különbség a működési elv, amely jelentősen befolyásolja a fúrás hatékonyságát és eredményességét. Az ütvefúrógép ütésszáma, amelyet az elektromotor fordulatszáma és a körmös tárcsa fogainak száma határoz meg, többszöröse az elektro-pneumatikus fúrókalapácsokénak, de az ütés intenzitása töbszörösen kisebb. Az elektropneumatikus fúrókalapács ütőművének részletes működési elve ennek a cikknek a tárgya.
Az elektropneumatikus kalapács olyan pneumatikus ütőművel rendelkező elektromos kéziszerszám, amelyet kemény anyagok, például beton, vasbeton, kő és különböző típusú falazatok fúrására, vésésére vagy bontására terveztek. Az elektropneumatikus kalapácsok a hengerben lévő levegő nyomásváltozásának elvén működnek, amely mozgásba hozza az úgynevezett ütközőt (ütő, kalapács, angolul: striker németül: Stempel, Schläger), amely a mozgási energiáját átadja az ütőszárnak (anglolul. striker pin, németül: Schlagbolt), majd az lökéshullámok formájában továbadja a fúrókalapács betétszerszámnak.
Az elektropneumatikus kalapácsok felosztása
Az elektropneumatikus kalapácsok funkciójuk szerint feloszthatjuk véső-, bontó-, fúró- és kombinált kalapácsokra. A csak fúró kalapácsok manapság már ritkák (a kombinált kalapács mechanikai felépítése a fúrókalapáccsal szinte azonos, csak a vésés funkcióval bővült ki), ezért a kombinált kalapács kategória összevonható a fúrókalapácsokkal.
2. ábra. HERMAN MXA-1050 vésőkalapács
Vésőkalapácsok
Ezt a kalapácstípust (2. ábra) elsősorban az építőiparban használják, ahol hornyolásra, vakolat, csempe, járólap stb. vésésére használják. Alkalmazási területeit azonban a gépiparban is megtalálja, ahol például öntvények tisztítására használják. Az elektromos motor csak a pneumatikus mechanizmust hajtja meg, amely a dugattyú oda-vissza mozgását biztosítja.
Az ütési energia a kalapács méretétől függően 3-20J között van. Az általánosan kapható vésőkalapácsok súlya 2-18kg között mozog, a legelterjedtebb szerszámbefogó rendszer az SDS-max.
Bontókalapácsok
A bontókalapácsok (3. ábra), ugyanazon az elven működnek, mint a vésőkalapácsok.
Ezek a legnehezebb elektromos kéziszerszámok közé tartoznak, és nehéz bontási munkákhoz tervezték őket. Ezek nagyméretű kalapácsok, amelyek 25-60J ütési energiát érnek el. 10-35kg közötti súlyuk és hatszögletű betétszerszám befogásuk van.
3. ábra. HERMAN BXM-50 bontókalapács
4. ábra. HERMAN BX-800 fúrókalapács
Fúrókalapácsok
Ezek elektropneumatikus ütőművel ellátott elektromos kéziszerszámok. A szerszám villanymotorja hajtja meg az ütőszerkezetet, amely a dugattyú egyenes oda-vissza mozgását eredményezi, miközben a tengely forgó mozgást végez. A legtöbb ilyen kalapács lehetővé teszi a fúrást ütés nélkül, a fúrást ütéssel együtt és a vésést is.
Az ilyen típusú kalapácsok (4. ábra) súlya általában 10kg-ig terjed, és a hagyományos ütvefúrókat helyettesítik. Az ütési energia általában 19J –ig terjed. A legelterjedtebb szerszámbefogó rendszerek az SDS-plus és az SDS-max.
A következő táblázat az elektropneumatikus kalapácsok alapvető paramétereinek összehasonlítására szolgál.
| A kalapács típusa | |||
| Paraméter | Véső | Bontó | Fúró |
| Tömeg [kg] | 2-18 | 10-35 | 2-18 |
| Ütési energia [J] | 3-19 | 25-60 | 2-19 |
1. tábláza. Az elektropneumatikus kalapácsok paramétereinek összehasonlítása
Az elektropneumatikus ütőmű működési elve
A vésőkalapács sematikus ábrázolása az 5. ábrán látható.
A kalapács meghajtásáról egy villanymotor gondoskodik, amely a fogaskerék (1) forgómozgását biztosítja, amely a forgattyús mechanizmust hajtja meg, amelynek feladata a forgattyús tengely (2) forgómozgásának átalakítása a dugattyú (3) egyenesvonalú oda-vissza mozgására és az ütköző(4) lehető legnagyobb sebességének az elérése. Az ütköző a hengerben (5) tengelyirányban mozgó acél alkatrész, amelyet a dugattyú és az ütköző közötti légrugó (13) hoz mozgásba.
Amikor az ütköző az ütközőszárra üt, a mozgási energia átadódik az ütközőszárnak, amely viszont átadja azt a betétszerszámnak (7). Ez az ütközés lökéshullámot hoz létre, amely a betétszerszámon keresztül a beton munkadarabba hatol, és annak roncsolódását okozza. Ahogy az ütköző előrefelé mozog, a hengertestben lévő nyílásokon (8) keresztül levegő kiáramlik ki az előtte lévő térből. Ha ez nem történne meg, akkor ebben a térben nyomás keletkezne, ami az ütköző mozgásával ellentétesen hatna. Az ütköző hátrafelé történő mozgása során az ellenkező helyzet áll elő, amikor a hengerben lévő nyílások lehetővé teszik a levegő bejutását az ütköző feletti térbe, és az ütköző akadálytalan mozgását az alsó helyzetbe. Az ütköző és az ütközőszár között egy megfelelő alátétekből és tömítésekből álló csillapító rögzítő rendszer (9) található. A kalapács orsója (10) csapágyazott (11).
Az orsó lökéseit a csillapító elem (12) részben felfogja. A betétszerszámot egy gyorskioldó rendszer, pl. SDS-max / SDS-plus (a leggyakoribb gyorskioldó rendszerek) segítségével rögzítik a tokmányban.
A pneumatikus ütőmű működését bemutató animáció az alábbi 1. sz. videón látható.
5. ábra. A vésőkalapács ábrázolása
1. videó: Animáció a pneumatikus ütőműről
A véséskor keletkező lökéshullám
Az ütközőszár minden egyes ütése a betétszerszámban lökéshullámot hoz létre, amely áthalad rajta. A lökéshullám a mechanikai energia egy olyan formája, amely az ütközési ponttól távolodva terjed az anyagban. Ahogy a lökéshullám áthalad a megmunkálandó anyagon, kölcsönhatásba lép az anyag mikroszerkezetével, ami az anyag egy részének megbontásához/leválasztásához vezet, ami a vésési folyamat célja.
A betétszerszám tömör acélból készül, ahol a molekulák nagyon közel vannak egymáshoz. A lökéshullámok molekuláról molekulára terjednek 5000m/s (18.000km/h) sebességgel. A szerszám hegye, amely érintkezik a betonnal, továbbítja a lökéshullámot a betonra, amely az erőhatás következtében összetörik. A lökéshullám terjedését az animáció mutatja be (2. videó).
A lökéshullám terjedése során fokozatosan csillapítódik az anyag belső súrlódása és energiavesztesége miatt. Ha anyagba ütközik (pl. a szerszám és a beton határfelületébe), a hullám részben visszapattanhat, és feszültségeket okozhat a betátszerszámban.
2. videó: A lökéshullám terjedése
Magát a betétszerszámot úgy kell megtervezni, hogy sérülés nélkül ellenálljon a keletkező lökéshullámoknak. Ezt nagy szilárdságú és szívósságú anyagokkal, például edzett acéllal, valamint az ütközési energiát elvezető szerkezeti kialakítással lehet elérni.
Hogyan lehet elképzelni egy ütés erejét/nagyságát?
Az ütközés nagysága azt mozgási energiát jelenti, amelyet a következő képlet ad meg:
, ahol az m az ütköző tömege, 
az előre mozgó sebessége 
a visszatérő sebessége.
A következő értékekre: 
A következő ütközési energia értéket kapjuk: 
Ebből következik, hogy az elektropneumatikus kalapács teljes súlya és az ütési energia szoros összefőggésben állnak egymással. Bár a számításban csak az ütköző súlyát vesszük figyelembe, a teljes ütőművet az ütköző súlyához kell dimenzálni.
Hogy el tudjuk kézelni: a 9,5J energia majdnem megegyezik egy 1kg-os tárgy 1m magasságból a földre ejtett energiájával.
Egy másik példa a 9,5J energiára egy légpuskából 195m/s sebességgel kilőtt (0,5g átlagos tömegű) lövedék energiája (190m/s a normál légpuskák torkolati sebessége).
Zárszó
Amint az ebből a cikkből látható, az elektropneumatikus kalapácsok ütőműve szerkezetileg meglehetősen bonyolult - több tucat alkatrészből áll. Nem véletlen, hogy a kalapácsok a legbonyolultabb elektromos kéziszerszámok közé tartoznak.
Az elektropneumatikus kalapácsot nem csak az ütési energiája alapján választjuk ki, hanem figyelembe kell venni a szerszám súlyát és a munka jellegét is, amelyre tervezték. Nehéz elképzelni, hogy egy 15kg-os és 55J ütési energiával rendelkező kalapáccsal csempét vésünk le a falról 
.
Könnyű (5kg -ig):
Alkalmas könnyebb munkákhoz, például csempevéséshez, kisebb bontási munkákhoz és falazat véséséhez. Építőanyagokba történő fúrás legfeljebb 22mm átmérőig. Elsősorban olyan építkezéseken használják, ahol pontosságra és óvatosságra van szükség.
Közepesen nehéz (5-10kg):
Alkalmas közepes igénybevételű bontási munkákhoz, például falak vagy padlók megbontásához. Ideális építési munkákhoz és házak vagy lakások felújításához. Lyukak fúrása betonba és falazatba a 18-40mm-es tartományban.
Nehéz (10-20kg):
Nehéz bontási munkákhoz, például betonszerkezetek és nagyobb épületelemek eltávolításához. A nagy teljesítmény és a robusztus felépítés alkalmassá teszi őket hosszú távú bevetésre beton-, kő- és téglafalak bontási munkáinál. Igényes lyukfúrási munkákhoz a csövek és kábelek betonba, falazatba és kőbe való bevezetéséhez 150mm átmérőig.
Nagyon nehéz (több mint 20kg):
Ezeket a kalapácsokat a legigényesebb bontási és rombolási munkákhoz tervezték. Ott használják őket, ahol nagy teljesítményre és erőre van szükség vastag és kemény anyagok, például betonlapok töréséhez, aszfaltozott utak bontásához, talaj tömörítéséhez stb.
A fenti kategóriákba tartozó szerszámok mindegyike a munka jellegétől és a munkakörnyezettől függően speciális felhasználhatósággal rendelkezik. A megfelelő elektropneumatikus kalapács kiválasztásakor nemcsak a súlyát, hanem a teljesítményét, az ergonómiáját, a szerszámbefogását, a megbízhatóságát és az általános üzemeltetési költségeit is figyelembe kell venni.
Kulcsszavak: elektropneumatikus ütőmű, ütvefúrás, dugattyú, ütköző, pneumatikus rendszer, lökéshullám, ütési energia
Források:
A HERMAN cég belső műszaki és oktató dokumentációi
https://www.youtube.com/watch?v=Xd9o2D2wmhA
Will Didier, Development and Validation of a Mathematical Model for Predicting the Performance of Rotary Hammer Drills, University of Wisconsin, May 2013
Bc. Tomáš Beran, Klikový hřídel sekacího kladiva, Liberec, 2015
Mgr. Peter Halaj
A HERMAN az első munkahelyem, és 20 éve vagyok a cégnél. Munkaruhában kezdtem, mint a szerszámok garanciális és garancia utánni javításait végző technikus, néhány évig a szerviz részleget vezettem, majd belekóstoltam a logisztikába, az informatikába, programozásba és részt veszek a minőségirányításban is. A megszerzett tapasztalatokat most a belső folyamatok és az ügyfélszolgálat folyamatos javítására és finomítására fordítom. Szeretem "kiszellőztetni a fejemet" a műhelyemben végzett kétkezi munka közben, vagy ha a kerékpárom nyergében ülök, és számtalan kilométert teszek meg Gömörben és környékén.
Köszönjük, az értékelést hozzáadtuk
Nem válaszolt helyesen a kvíz kérdésekre
Mikulas Tóth –
Je to fakt zaujímavé človek si občas ani neuvedomí čo ako funguje. Len tak ďalej.
Nagyon érdekes, néha fel sem fogod, hogyan működik. Folytasd.
Lefordítani a szöveget Eredeti szöveget mutatniPapp Sándor –
Nagyon hasznos cikk
Martin –
Poučné
Tájékoztató
Lefordítani a szöveget Eredeti szöveget mutatniJán Bunta –
UF...
tie vzorce na konci clanku, asi najdu malo pochopenia. Ja ocenujem technicky obsah. Malokomu je jasne, ako to v tom kladive vlastne funguje a aj ked som uz mejake mal tozobrate, nechcelo sa mi verit, ze je to tak, ze vsetko ma na svedomi "prievan" vo vrtacke. Teraz, uz asi dva tyzdne, mi je vsak luto, ze princip tohto mechanizmu neviem odskusat na nejakom Vasom stroji, lebo ste mali v akcii vrtacie kladivo, ale som sa neskoro spamatal a uz sa mi neuslo...????????????????????????
UF...
Lefordítani a szöveget Eredeti szöveget mutatnia képleteket a cikk végén, azt hiszem, találok egy kis megértést. Nagyra értékelem a műszaki tartalmat. Kevés ember számára nem világos, hogy valójában hogyan működik abban a kalapácsban, és bár már volt ilyen probléma, nem akartam elhinni, hogy minden a fúró "huzatának" köszönhető. Körülbelül két hete sajnálom, hogy nem próbálhatom ki ennek a mechanizmusnak az elvét az Ön egyik gépén, mert működött egy fúrókalapács, de túl későn tértem magamhoz, és nem nem sikerül...??????????????????
tibor –
Zaujímavá história
Érdekes történelem
Lefordítani a szöveget Eredeti szöveget mutatniRenáta Sliwková –
Článek je velmi zajímavý
A cikk nagyon érdekes
Lefordítani a szöveget Eredeti szöveget mutatniPetr Šindelář –
Fajn článek . Je dobré vědět jak takové pneumatické kladivo funguje
Szép cikk. Jó tudni, hogyan működik egy ilyen pneumatikus kalapács
Lefordítani a szöveget Eredeti szöveget mutatniHorogh László –
Nagyon érdekes és értékes volt a cikk!
Köszönöm!