Egy perc elegendő ahhoz, hogy jelentősen meghosszabbítsa a sarokcsiszoló élettartamát

A víz 100 °C-on forr. Az elektromos szerszámok belsejében a hőmérséklet gyakran lényegesen magasabb értékeket ér el. Mi történik a "gépházban" a fedél alatt?

A forgó villamos gépek fő részei a rotor és a sztátor. Természetes, hogy minden forgó elektromos gép felmelegszik, de az elektromos szerszámok közül ez főleg a sarokcsiszolóknál jelentkezik . Elmondjuk, hogy miért.

Az elektromos kéziszerszámok egyenetlen terhelése

A legtöbb elektromotoros gépnél a terhelés "ellenőrzés alatt" van. Például egy automata mosógép motorja vezérli a programot, és pontosan meghatározott ciklusok szerint működik. Jelentős terhelés csak a csavarási üzemmódban fordul elő - és akkor is csak pontosan meghatározott ideig. A dob méretét úgy választják meg, hogy az megfeleljen a mosott ruha súlyának, amelyre a mosógépet méretezték. Mind a motorteljesítmény, mind a motoridő szabályozható. Egy ilyen motor nagyon hosszú ideig bírja, élettartama több száz vagy akár több ezer óra.

Az elektromos kéziszerszámok nagyon egyenetlenül vannak terhelve. Nem mindegy, hogy egy darab négyszögvasat vágunk, és utána hosszú-hosszú ideig semmit, vagy egy órát töltünk egy nagy felületű acélgerenda csiszolásával egy agresszív lamellás tárcsával.

1. ábra. A sarokcsiszoló különböző terhelése

Az elektromos kéziszerszámokkal végzett munka során sem az erő, sem az idő nincs ellenőrzés alatt. Minden nemcsak az emberi tényezőtől függ - ki és hogyan dolgozik a szerszámmal -, hanem attól is hogy a megfelelő szerszámot használjuk-e a munkafolyamathoz.

Elektromos kéziszerszámok fordulatszámai

Tájékoztatásul - a sportmotorok csúcsfordulatszáma meghaladja a 10 000 fordulat/perc értéket.

A legtöbb kommutátoros elektromotor forgórészének fordulatszáma közel 30 000 fordulat/perc. Egy kis vagy nagy sarokcsiszoló, valamint egy SDS-plus vagy SDS-max kalapács rotorja is körülbelül ilyen fordulatszámon működik. Az, hogy a kimeneti fordulatszám eltérő, a hajtómű áttételétől függ. Például 10 000 fordulat/perc üresjárati fordulatszámú 125 mm-es sarokcsiszoló 3:1 áttételű, egy 1000 fordulat/perc alapjárati sebességű SDS-plus kalapács 30:1 áttételű.

Ezért van az, hogy a sarokcsiszolók általában erősebb motorral rendelkeznek, mint az SDS-plusz kalapácsok. Egy "csak" 900W-os csiszoló a "kategória gyengébbjei" közé tartozik, egy "erős" 900W-os bontókalapács kivételesen nagy teljesítményű.

2. ábra. Fordulatszámmérő

Mi okozza a sarokcsiszoló túlterhelését

Az elektromos szerszámok egyik legfontosabb paramétere a belépő teljesítmény. Általában a megadott értéket nézzük, így minél nagyobb számot látunk, annál erősebb a szerszám. Ez elvileg igaz is, de a motorok fejlődése egy kicsit más szemszögbe helyezi ezt a paramétert.

A motorok tervezésénél ez alapvetően azt jelenti, hogy a motor tekercselését (különösen a vezető keresztmetszetét, összetételét és szigetelési osztályát) egy bizonyos áramterhelésre méretezik. A motor mindig melegszik, még üresjáratban is. Egy jó szellőzésű hűtő rendszer azonban elegendő hűtést biztosít névleges fordulatszámon.

A sarokcsiszoló nagy kimeneti tengelyfordulatszámmal rendelkezik, ezért a kis áttétel (3:1) miatt érzékeny a túlterhelésre. Nagyon fontos a "hallghatni a motort". Amint a fordulatszám csökken, csökkenteni kell a nyomóerőt, vagy nagyobb bemeneti teljesítményű csiszolót kell beszerezni. Ha a szerszámot terhelik, nő a tekercseken átfolyó áram erőssége, és a fordulatszám lelassulhat, ezért csökken a beszívott hűtőlevegő mennyisége. Ahogy a hőmérséklet emelkedni kezd, a hűtőrendszer nem tudja megfelelő tartományban tartani, és a küszöbérték túllépésekor rövidzárlat keletkezik a tekercsek között.

Hőmérséklet a sarokcsiszoló "belsejében"

A sarokcsiszoló melegedési folyamatainak megállapításához az állandó feltételek biztosítása érdekében a RIFLEX GTR3 automata tesztgépet használtuk, amelyet naponta használunk melegedési folyamatok tesztelésére elsősorban a csiszolótárcsáknál. A HERMAN WX-12501 sarokcsiszoló és a HERMAN LS-10 Areas korund lamellás tárcsa részletes tesztelési folyamatát itt elolvashatja.

3. ábra. Tesztgép, sarokcsiszoló, lamellás tárcsa, munkadarab

A nyomóerőt úgy választottuk meg, hogy a sarokcsiszoló a névleges felvett teljesítmény felső határa fölött dolgozzon. A 3,5 kg nyomáson az átfolyó áram értéke 4,5-5,5 A között volt, ami 230 V-on 1035-1265 W felvett teljesítménynek felel meg. Ennek a csiszológépnek a névleges bemeneti teljesítménye 1000 W, tehát "kissé" túlterhelt volt, ami a tesztelés fókusza szempontjából rendben van.

4 perc folyamatos csiszolás után a csiszolótest (motorház) és a rotor hőmérséklete szinte egyformán emelkedett, alig 40 °C alá, és a további folyamatos működés során ezen a szinten stabilizálódott - annak ellenére, hogy a csiszoló terhelése meghaladta a határértékeket.

4. ábra. A rotor és a motorház hőmérséklete és a hőkamera képe

5. ábra. A hőkamerával készült felvétel

A sarokcsiszoló kikapcsolásának pillanatában a rotor és a motorház felületi hőmérséklete azonos volt: 36°C. Azonnal azonban kinyílt az "olló". A motorház burkolatának hőmérséklete a kikapcsolás után 20 perc alatt 36°C-ról fokozatosan 58°C-ra emelkedett, majd csökkenni kezdett. Ezt a hőmérsékletet érezzük a kezünkben, amikor megfogjuk a szerszámot, és tudat alatt észrevesszük, hogy a szerszám melegszik. A rotor hőmérséklete azonban nagyon meredeken emelkedett, és a kikapcsolást követő első perc végén már majdnem elérte a 110°C-ot. Ezután fokozatosan csökkenni kezdett - 10 perccel a kikapcsolás után 90°C-ra, majd közel 2 óra elteltével 40°C-ra.

Ennek oka, hogy a hűtőrendszer csak a tekercs felületéről vezeti el a hőt. A szerszám kikapcsolásakor a szellőzőrendszer is kikapcsol, és a "motor belsejéből" származó hő a környezetbe - ebben az esetben a motort körülvevő zárt térbe sugárzik, és a hő egy része a motor burkolatába is átkerül.

Ezért érzünk hőséget az autó körül, amelyből éppen kiszálltunk, ezért a nagy teljesítményű autómotoroknál a motor leállítása után automatikusan beindul a ventilátor néhány percre.

Másnap megismételtük a kísérletet, azzal a különbséggel, hogy 12 percnyi intenzív csiszolás után a köszörűgép még egy percig üresjáratban futott. A hőmérséklet hullámformái a következőképpen változtak:

6. ábra. A rotor hőmérsékletének összehasonlítása üresjárattal illetve anélkül. Hőkamerás képalkotási módszerrel.

A csiszolás befejezésekor a rotor és a motorház felületi hőmérséklete ismét azonos volt: 36 °C. A következő percben a motor üresjáratban működött, és a hűtőrendszer mindkét mérési pont hőmérsékletét 30°C-ra csökkentette. Ezt követően a sarokcsiszoló kikapcsolt.

A jelenség megismétlődött, de jelentősen eltérő mért értékekkel. A motorház hőmérséklete nem haladta meg a 45°C-ot, és a rotor sokkal gyorsabban hűlt le - 10 perccel a kikapcsolás után a hőmérséklete nem haladta meg a 70°C-ot, azaz több mint 20°C-kal kevesebb volt, mint az első – átlagos esetben üresjárati hűtés nélkül.

Egy perc üresjárat egy nehéz csiszolási művelet befejezése után jelentősen hozzájárul a motor élettartamának meghosszabbításához. Miközben a gép dolgozik, porral szennyezett hűtőlevegőt szív be a munkavégzés közvetlen környezetéből, ami elszennyezi a forgórész tekercseléseit, a sztátort és eltömíti a szellőzőnyílásokat.

A tiszta levegő megszabadítja a gépet a szennyeződés nagy részétől, és gyorsabban lehűti a túlhevült motort. Ez minden elektromos és akkumulátoros szerszámra igaz. Emlékezzen erre az elvre, amikor úgy érzi, hogy a szerszámai megérdemlik a törődést.

Források:
A HERMAN cég belső műszaki és oktató dokumentációi

Ing. Herman Nagypál

Katonai iskolát végeztem, repülőgépipari villamosmérnöki tanszéken. Már gyerekkoromban megtanultam szerszámokkal, szerszámgépekkel dolgozni édesapámmal egy családi ház építésénél. Minden új termékünket személyesen is tesztelem - saját kezemmel, jól felszerelt műhelyemben. Szabadidőmben szeretek motorozni a román hágókon. Ezen felül a szakterület trendjeit tanulmányozom, és szívesen kipróbálom a konkurens termékeket is. Némelyiken mosolygok, van amire rácsodálkozom (hogy valaki hagyta magát rászedni és megvette), és van, ami nagyon jó. Majdnem olyan jó, mint a miénk 😊.

Marek Baláž

A HERMAN-nál kezdtem el dolgozni, mint szerviztechnikus. Ez idő alatt lehetőségem volt megismerni minden szerszámmodellt, úgymond az utolsó csavarig. Jelenleg a szerviz részleg vezetője vagyok, és személyesen veszek részt az új termékek tesztelésében.