В наш век господства различного электрического инструмента механическая дрель всеми позабыта. Только немногие из мастеров старого поколения сохранили раритеты: в их мастерских на почетном месте хранятся ручные устройства разных моделей — привет из прошлого века от СССР. Тем не менее, механические ручные дрели остаются самыми экономичными, практичными и автономными, по сравнению с их потомками — электрическими моделями. Работать ручной дрелью можно везде, хоть на глухой охотничьей заимке в тайге, к ним нужны только умелые руки.
Преимущества механического инструмента
Главное достоинство ручной дрели — простое устройство и уникальная надежность всех деталей, изготовленных из весьма прочных металлов. Поломать что-то в этой конструкции довольно сложно, чем она и отличается от электрической модели. Есть множество примеров, когда такое изделие исправно служит для нескольких поколений мастеров.
Именно ручная дрель отлично справляется со сверлением в таких нежных материалах, как гипсокартон, ДВП, хрупкий пластик, различные породы древесины и фанера. Ею можно работать на крыше или чердаке, потому что она не требует подключения к электросети.
Отличные показатели этого простого инструмента при закручивании и выворачивании разного резьбового крепления: шурупы, саморезы, винты — надо только вставить в патрон соответствующую биту. Плюсом устройства можно назвать и низкую стоимость такого инструмента: не выше 1 тысячи рублей, благодаря чему ручная дрель доступна для всех слоев населения.
В медицине широко применяется ручная дрель для специфической обработки костей и установки в них спиц — модель ДР-2.
Разновидности конструкций
Специалисты подразделяют механические дрели на два основных вида.
- Изделие с одной скоростью вращения.
- Ручная двухскоростная конструкция, имеющая специальный редуктор.
Разработчики из разных стран долгое время бились над проблемой: как сделать так, чтобы простая ручная дрель могла работать на двух скоростях. Для этих целей был изобретен двухступенчатый мультипликатор — оригинальной конструкции редуктор, который имеет в своем активе комплект шестеренок, скомпонованных на разных осях в едином корпусе.
Чтобы переключить скорость сверления, надо переставить рукоятку вращения на другую сторону. Передаточное число редуктора увеличивается или уменьшается, соответственно меняется и количество оборотов патрона за одну прокрутку рукоятки.
Выпускаются модели, где не надо перестанавливать рукоять — скорость переключается в результате продольного смещения оси вращения ручки.
Основным отличием такой модели является редуктор: он закрытого типа и расположен в специальном корпусе, но, как и в первом варианте, он легко разбирается, все детали доступны для прочистки и смазки.
На рисунке ниже представлен двуручный вариант ручной дрели:
Древний прародитель — коловорот
Коловорот — аналог ручной дрели, который придумали наши далекие предки, не устарел, его рано еще списывать со счетов. Он может пригодиться, чтобы открутить «непокорный» шуруп или прикипевший винт. Для этого надо только пожертвовать старой отверткой и применить мускульную силу.
Конструкция коловорота предельна простая. Он состоит из двух частей: рама и простейшее устройство для крепления сверла (патрон). На рисунке ниже вы видите прекрасный образец советской индустрии для бытового применения. Рама специально согнута и образует неполный прямоугольник, на боковой части расположена вращающаяся рукоятка, с помощью которой осуществляется плавное вращение всей конструкции вокруг оси.
На верхнюю полусферическую рукоять оказывается воздействие давлением, она также свободно вращается, не препятствуя сверлению. По такому же принципу устроен бур для сверления лунок на зимней рыбалке или углублений для саженцев на приусадебном участке, которые можно сконструировать своими руками. Как сделать простой коловорот можно узнать, например, из этого видео:
Домашние поделки
В домашних условиях можно сделать ручную простейшую дрель своими руками из подручных средств, конструкций и вариаций великое множество. Мы же приведем несколько ссылок на видео, где подробно указано, как сделать оригинальные конструкции.
- Бормашина на основе мини-моторчиков:
- Мини-машинка, куда вставляются стоматологические боры, чтобы в домашних условиях делать надписи на различных поверхностях:
- Мини-станок для шлифовки ювелирных изделий на основе старой бормашины:
.
Безопасность и нюансы при выборе
Перед тем, как сделать выбор механической дрели, особое внимание необходимо обратить на качество изготовления всех видимых деталей, плавность хода вращения патрона, удобство рукоятей. На корпусе не допускается заусенцев, острых граней и кромок, шестеренки внутри редуктора должны вращаться без постороннего шума.
Механическая простая ручная дрель не требует особых навыков при использовании. Но существуют требования безопасности, которые разработаны для того, чтобы свести к минимуму возможность нанесения травм работающему и поломки инструмента.
- Любая заготовка, подлежащая сверлению, должна прочно фиксироваться. Если держать ее руками, то она может вырваться и нанести травму.
- Не трогайте сверло руками — в результате трения оно сильно разогревается, особенно в тех случаях, когда сверлится металл.
- При сверлении на больших оборотах надо делать перерывы, чтобы сверло остывало или наносить на него охлаждающую суспензию.
- Руки защищать перчатками, а глаза — очками, потому что мелкие отходы сверления могут нанести травму, хоть и скорость не такая большая.
Меры безопасности разрабатывались в течение многих лет на основе анализа происшествий во время работы и учитывают самые негативные случаи из практики.
Электродвигатель. Коллекторный электродвигатель дрели содержит три основных элемента – статор, якорь и угольные щетки. Статор выполнен из электротехнической стали высокой магнитной проницаемости. Имеет цилиндрическую форму и пазы для укладки статорных обмоток. Статорных обмоток две и расположены они друг напротив друга. Статор жестко крепиться в корпусе дрели.
Ротор представляет собой вал, на который прессуется сердечник из электротехнической стали. По всей длине сердечника протачиваются канавки, через равное расстояние, для укладки якорных обмоток. Обмотки наматываются цельным проводом с отводами для крепления к коллекторным пластинам. Таким образом, образовывается якорь, разделённый на сегменты. Коллектор находится на хвостовике вала и жестко укреплен на нем. Ротор во время работы вращается внутри статора на подшипниках, которые расположены в начале и конце вала.
По пластинам во время работы двигаются подпружиненные щетки. Кстати, когда проводится ремонт дрели, следует особое внимание уделить именно им. Щетки прессуются из графита, имеют вид параллелепипеда с вмонтированными гибкими электродами.
Регулятор оборотов. Обороты дрели регулирует симисторный регулятор, расположенный в кнопке включения. Надо отметить простую схему регулировки и малое количество деталей. Собран этот регулятор в корпусе кнопки на подложке из текстолита по микроплёночной технологии. Сама плата имеет миниатюрные размеры, что позволило поместить её в корпусе курка. Ключевой момент – это то, что в регуляторе дрели (в симисторе) происходит разрыв и замыкание цепи за миллисекунды. И регулятор никак не изменяет напряжение, которое приходит из розетки ( однако меняется среднеквадратичное значение напряжения, которое показывают все вольтметры измеряющее переменное напряжение ). Точнее, происходит импульсно-фазовое управление. Если кнопка нажата слегка, то время когда цепь замкнута самое маленькое. По мере нажатия, время, когда цепь замкнута, увеличивается. Когда кнопка нажата до предела, время, когда цепь замкнута, максимально или цепь вообще не размыкается.
Более научно это выглядит следующим образом. Принцип работы регулятора основан на изменении момента (фазы) включения симистора (замыкания цепи) относительно перехода сетевого напряжения через ноль (начала положительной или отрицательной полуволны питающего напряжения).
Чтобы легче было разобраться в работе регулятора, построим три временные диаграммы напряжений: сетевого, на управляющем электроде симистора и на нагрузке. После включения дрели в сеть на вход регулятора поступает переменное напряжение (верхняя диаграмма). Одновременно на управляющий электрод симистора подается напряжение синусоидальной формы (средняя диаграмма). В момент, когда его величина превысит напряжение включения симистора, симистор откроется (цепь замкнется) и сетевой ток потечет через нагрузку. После того как величина управляющего напряжения станет ниже пороговой, симистор остается открытым за счет того, что ток нагрузки превышает ток удержания. В тот момент, когда напряжение на входе регулятора меняет свою полярность, симистор закрывается. Далее процесс повторяется. Таким образом, напряжение на нагрузке будет иметь форму как на нижней диаграмме.
Чем больше амплитуда управляющего напряжения, тем раньше включится симистор, а следовательно, больше будет и длительность импульса тока в нагрузке. И наоборот, чем меньше амплитуда управляющего сигнала, тем меньше будет длительность этого импульса. Амплитуда управляющего напряжения управляется переменным резистором соединенным с курком дрели. Из диаграммы видно, что если не сдвигать по фазе управляющее напряжение, диапазон регулирования будет от 50 до 100%. Поэтому, чтобы диапазон расширить, управляющее напряжение сдвигают по фазе, и тогда в процессы нажатия на курок напряжение на выходе регулятора будет изменяться так, как показано на рисунке ниже.
Схема подключения проводов, и в частности схема подключения кнопки дрели, в разных моделях может отличаться. Самая простая схема, и лучше всего демонстрирующая принцип работы, следующая. Один повод из шнура питания подключается к регулятору оборотов.
Чтобы не путаться, важно понять, что регулятор оборотов и устройство управления реверсом – это две разные детали, которые часто имеют разные корпуса.
Единственный провод выходящий из регулятора оборотов подключается к началу первой обмотки статора. Если бы не было устройства реверса, конец первой обмотки соединялся бы с одной из щеток ротора, а вторая щетка ротора соединялась бы с началом второй обмотки статора. Конец второй обмотки статора ведет ко второму проводу шнура питания. Вот и вся схема.
Изменение направления вращения ротора происходит, когда конец первой обмотки статора подключается не к первой, а ко второй щетке, при этом первая щетка подключается к началу второй обмотки статора.
В устройстве реверса такое переключение и происходит, поэтому щетки ротора соединяются с обмотками статора через него. На этом устройстве может быть схема, показывающая, какие провода соединяются внутри.
Черные провода ведут к щеткам ротора (5-й контакт пусть будет первая щетка, а 6-й контакт пусть будет вторая щетка), серые – к концу первой обмотки статора (пусть будет 4-й контакт) и началу второй (пусть будет 7-й контакт). При положении переключателя изображенном на фото, замкнуты конец первой обмотки статора с первой щеткой ротора (4-й с 5-м), и начало второй обмотки статора со второй щеткой ротора (7-й с 6-м). При переключении реверса во второе положение, соединяются 4-й с 6-м, и 7-й с 5-м.
Конструкция регулятора оборотов электродрели предусматривает подключение конденсатора и подключение к регулятору обоих проводов идущих от розетки. Схема на рисунке ниже, для лучшего понимания, чуть упрощена: нет устройства реверса, ещё не показаны обмотки статора, к которым и подключаются провода от регулятора (см. схемы выше).
В случае описываемой электродрели, используется только два нижних контакта: крайний левый и крайний правый. Конденсатора нет, а второй провод сетевого шнура подключается прямо к статорной обмотке.
Редуктор. Редуктор дрели предназначен для уменьшения оборотов сверла и увеличения крутящего момента. Чаще встречается шестеренчатый редуктор с одной передачей. Встречаются дрели и с несколькими передачами, например двумя, при этом сам механизм чем-то напоминает коробку передач автомобиля.
Ударное действие дрели. Некоторые дрели имеют ударный режим, для долбления отверстий в бетонных стенах. Для этого сбоку большой шестеренки ставится волнистая "шайба", и такая же "шайба" напротив.
При сверлении с включенным режимом удара, когда сверло упирается, например, в бетонную стену, волнистые "шайбы" соприкасаются и за счет своей волнистости имитируют удары. "Шайбы" со временем стираются, и требую замены.
Сегодня, при доступности электроинструмента, такие простые и надёжные устройства, как механическая ручная дрель, часто незаслуженно забываются. Между тем, даже уступая по своим возможностям электрическим моделям, этот инструмент остаётся практичным, автономным и максимально экономичным, и при определённых условиях может оказаться более выигрышным вариантом для сверления или работы с крепежом.
Преимущества ручной механической дрели
Одним из основных достоинств, которым обладает ручная дрель, является её максимально простая конструкция. Большинство деталей изготовлено из металла и поломки, даже если происходят, случаются чаще всего из-за механических повреждений, например, при падении на дрель чего-то массивного. Это поднимает уровень надёжности на недостижимую для электрических моделей высоту — сломаться в устройстве практически нечему. Из-за простоты конструкции и высокой степени надёжности механическая дрель очень долговечна. Существует немало примеров, когда эти устройства служат несколько десятков лет.
Кроме того, ручная дрель хорошо справляется со сверлением отверстий в дереве и других деревянных материалах (фанере, ДВП, ДСП), пластике, гипсокартоне, не слишком толстом металле. Если диаметр производимых отверстий не превышает 10 мм, ручная дрель может делать их практически с такой же эффективностью, как и электрические аналоги. При этом не требуется доступ к электричеству, что для некоторых условий имеет определяющее значение. Как и другие виды подобного инструмента, этот можно использовать для завинчивания или выворачивания крепёжных резьбовых деталей (саморезов, шурупов, винтов). Для превращения устройства в шуруповёрт нужно лишь зафиксировать в патроне соответствующую биту.
Бесспорным преимуществом, присущим такому инструменту, как ручная дрель, считается низкая стоимость. Цена инструмента, в зависимости от модели и диаметра патрона, может составлять от 400 до 1000 рублей, что делает его доступным для любого покупателя, независимо от уровня дохода.
Устройство ручной дрели
Механические дрели, как правило, разделяются на односкоростные и двухскоростные. Вторые считаются более практичными и универсальными, несмотря на то, что конструкция немного более сложная. Однако появляется возможность менять скорость вращения, что расширяет сферу применения.
Ручная мини-дрель, имеющая одну скорость вращения, технически представляет собой пару шестерен, с помощью которых передаётся вращение от рукоятки на патрон. Довольно часто шестерни даже не прячут в корпус, а оставляют открытыми.
На крупной ведущей шестерне расположена рукоятка, которой приводится в движение механизм, маленькая (ведомая) шестерёнка зафиксирована на общем валу с патроном. На противоположном от патрона конце устройства смонтирована упорная рукоятка, позволяющая удерживать инструмент и направлять его. Конструкция простейшая, за счёт чего ручная дрель обладает феноменальной надёжностью и практически никогда не выходит из строя.
Двухскоростные ручные дрели несколько более сложные по конструкции, устройство базируется на механизме, который называется двухступенчатым мультипликатором. Это механический редуктор, состоящий из набора шестерен, скомпонованных на нескольких осях в одном корпусе.
Для того чтобы изменить скорость вращения, рукоятка переустанавливается на нужную сторону, при этом меняется передаточное число редуктора и, соответственно, число оборотов патрона за один оборот ручки. Справедливости ради следует отметить, что существуют модели, где переключение скоростей происходит при помощи продольного смещения оси вращения рукоятки и для изменения частоты вращения патрона перекручивать саму ручку нет необходимости.
В целом ручная дрель представляет собой устройство, имеющее плечевой упор, одну рукоятку для вращения патрона и расположенную с другой стороны ручку для удержания инструмента.
Патрон может быть разных моделей, трёх- или четырёхкулачковый. Вращаемая рукоятка фиксируется на валу, как правило, контрящим винтом. Упорная завинчивается в корпус справа или слева. При необходимости все детали можно снять, шестерни почистить и смазать.