Токарный станок по дереву своими руками: советы по изготовлению и использованию. Самостоятельное изготовление деревообрабатывающего станка Токарный станок по дереву с копиром своими руками

Дерево – неповторимый, уникальный, экологически чистый материал, что делает его высоко востребованным и популярным. Выполнение изделий из этого материала принято в мире верхом мастерства. Самодельные деревообрабатывающие станки пользуются спросом у мелких предпринимателей, выполняющих индивидуальные заказы.

Имея под рукой деревообрабатывающие инструменты или специальный станок, легко проявлять фантазию и мастерство по всем направлениям – построить дом, оборудовать дачный участок, изготовить мебель и предметы интерьера.

В специализированных магазинах многофункциональные станки стоит недешево, поэтому, как альтернативу, стоит рассмотреть возможность изготовить самостоятельно.

Особенности агрегатов

Какие бывают деревообрабатывающие станки? Какие виды работ несложно на них производить?

В основном на станках делают обрезку и нарезку древесины, ее шлифовку, а дополнительно – токарные работы. Исходя из этого, станки делят на такие виды:

• универсальные;
• специализированные;
• узкопрофильные.

При правильном подходе и изготовлении, самодельные агрегаты получаются универсальными и в состоянии справиться со всеми этими задачами.

Основы начального этапа, которые необходимо учесть для того, чтобы сделать деревообрабатывающий станок своими руками.

Необходимо учесть, что для установки станка потребуется необходимое количество места. Желательно иметь для этого отдельное помещение, чтобы все материалы и приспособления были под рукой.

Перед тем как приступить к подготовке деталей для сборки, необходимо составить точные чертежи. Если опыта в этой сфере не имеется, следует прибегнуть к помощи мастера или найти информацию на просторах интернета.

Составляющие прибора

Детали, из которых чаще всего состоят станки по дереву.

Станина (корпус, рабочий стол)

На него будет крепиться будущая конструкция. Часто изготавливают из стали, чугуна, то есть конструкция должна быть довольно тяжелой и устойчивой, чтобы станок держался на ней надежно. Все детали скрепляются при помощи сварки, что более долговечно.

Иногда проводится сборка при помощи болтов, но такие крепления имеют способность разбалтывания, поэтому в таких случаях придется регулярно проверять и подтягивать конструкцию. Часто станина дополнительно укрепляется цементом – в этом случае рабочее место будет неподвижным. Но бывают конструкции и с подвижным столом.

Валовый механизм

Имеет три типа:

• пильный;
• ножевой;
• шпиндельный.

На вал с торца устанавливается режущий механизм, а с другой стороны привод в виде ремня от блока управления. Вал располагается наверху рабочей станины и часто имеет толщину 30 см в окружности.

Режущий блок

Та часть, которая будет отвечать непосредственно за обработку древесины. Меняется с учетом того, какую операцию необходимо произвести. Это иногда бывает циркулярный нож, фреза, шлифовальный или наждачный круг, лобзиковый нож.

Блок управления

Механизм работы станка, то есть двигатель. Он отвечает за работу, регулировку частоты вращений рабочих деталей. К нему предъявляются особые требования: мощность должна быть 1,5–3 кВт, а скорость 1,5–2,5 тыс. оборотов. Крепится двигатель внизу под рабочим столом.

Направляющая часть

Это движущаяся планка, при помощи которой регулируют ширину и толщину отрезаемых деталей, манипуляция помогает избежать траты времени на дополнительную разметку, создает определенную безопасность при удерживании деревянных заготовок. Устанавливается на верхнюю часть станины с возможностью передвижения и надежного закрепления.

Дополнительное оборудование

Самодельный деревообрабатывающий станок требует внедрения нескольких деталей, с помощью которых механизм сможет повторять маневры промышленного агрегата. Существуют дополнительные детали, входящие в корпус.

Электропроводка – мощность электричества должна тянуть 380 В. Проводка должна быть сделана грамотно, с соблюдением всех норм безопасности. Провода закрепляются так, чтобы не появилась вероятность попадания в двигатель или режущие механизмы.

Защитные кожухи – устанавливаются на все опасные детали станка и призваны защищать части тела от повреждений при случайном соскальзывании деталей при обработке. Чаще всего изготавливаются из жести или текстолита.

Сборка устройства

Основная проблема, часто возникающая при изготовлении – комплектующие детали. Многофункциональный станок требует от мастера внимания и щепетильности. Специалисты в этой области советуют приобретать заводские механизмы и части. Они изготовляются из инструментальной стали и довольно прочны и надежны в работе.

Если возможность заказа заводских изделий отсутствует, следует использовать подручные средства, например, механизм от бензопилы или циркулярной. В этом случае стоит учесть, что детали будут, не столь долговечны, а самодельные агрегаты не будут иметь высокую степень безопасности.

После того как все детали и необходимые материалы подготовлены и схемы сборки станка ясна, надо приступать непосредственно к самому процессу. Согласно чертежам, сначала собирается и укрепляется станина. Затем крепятся двигатель и ротор.

Любой станок по дереву сможет помочь владельцу в быту. Заранее собранные и выточенные правильно детали, позволят сделать сборку очень быстрой. После установки всех необходимых конструкций, необходимо проверить пусковой механизм и работу двигателя. И только после этого необходимо установить необходимую режущую часть и попробовать станок в работе.

Если все моменты были соблюдены с точностью и все составляющие детали изготовлены и закреплены правильно, то самодельные деревообрабатывающие станки не будут уступать по своей функциональности заводскому. Останется только соблюдать технику безопасности и работать на станке в свое удовольствие.

В станке использован покупной бензиновый двигатель УД2-М-1, трехфазный электродвигатель (2,2 кВт на 1500 об/мин) и покупной фуговальный вал.

Поскольку в продаже бывают самые разные конструкции фуговальных валов (с различными размерами), размеры использованного вала не приводятся. Такое же замечание нужно сделать в части примененных при создании станка узлов. Автор, по специальности электрик, работает в организации, обслуживающей агрокомплекс. По этой причине, например, в станке использованы ручки от электро рубильников.

Заметным конструктивным отличием этого деревообрабатывающего станка от промышленных образцов служит то, что главная рабочая плоскость (стол) сделана не как обычно - из массивной стальной плиты (толщиной 10 мм и более), а представляет собой сборную конструкцию, сваренную из уголков и листового (сравнительно нетолстого) покрытия.

Основной идеей компоновки было размещение основных узлов так, чтобы работа на станке была безопасной и удобной. Например, «дуги безопасности» предохраняют вращающиеся детали станка от упавших со столов обрабатываемых деталей. А ременная передача упрятана внутрь корпуса.

Габаритные размеры станка зависит:- от приобретенного вала и размеров двигателей. Основой конструкции станка (рис. 1) служит рама, сваренная из уголков 50x50 мм. Для удобства демонтажа бензодвигателя левая часть рамы сделана съемной и крепится болтами М10.

Рис. 1 Универсальный деревообрабатывающий станок с электро и бензодвигателями

Ременная передача (рис. 2) обеспечивает работу с электроприводом и с бензодвигателем. Натяжное устройство позволяет применять ремни разной длины: от 1000 до 1400 мм.

Рис. 2. Ременная передачи схемы переключения передачи электрического и бензинового двигателей.

Главным рабочим процессом при работе на станке является строгание (фугование). Конструкция соответствующей части станка представлена на рис. 3. Здесь я должен поблагодарить П. Костицына (журнал «Сам» № 2 за 1995 г.) за его идею, осуществленную при модернизации станка УБДН-1.

Рис. 3 Конструкция строгального(фуговального) станка

При работе на циркулярке автором была замечена большая опасность соскакивания пильного диска, в особенности при ударе диска о металлические детали. Поэтому в конструкции станка особое внимание уделено облицовке окна (паза под диск циркулярки) накладками из фанеры (рис.4).

Рис. 4. Конструкция пильного (циркулярного) стола.

Установка стола на четырех ножках-стойках включает телескопические соединения ножек. Но надо иметь в виду, что вибрации в работе станка делают винтовые зажимы недостаточно надежными. Поэтому пришлось дополнить это устройство стопорными шпильками.

Возможность наладочного смещения линейки обеспечена приваренными к ней направляющими, сделанными из прутков 016 мм.
Для облегчения фрезерования предусмотрен прижимной ролик, без которого подавать вручную обрабатываемую деталь к фрезе тяжело.
Сверльно-фрезерное приспособление (рис. 5) обеспечивает крепление обрабатываемых изделий и их перемещение относительно инструмента. Однако при эксплуатации всего узла усилие зажатия деталей общей струбциной затрудняет их перемещение по поперечным салазкам. Видимо, лучше крепить обрабатываемые детали непосредственно на столике. Естественно, когда детали не обрабатывают на столике, струбцину на до снять. То же иметь в виду в части оснащения столика: упор, используемый при обработке небольших деталей, при обработке большой детали снимают

В станке был использован бензобак от мопеда «Рига». Однако запаса бензина в нем (8 л) маловато. Лучше применить более вместительный бак, разместив его рядом со станком. Обращаю внимание на переделку выхлопных труб от бензодвигателя к глушителю. Чтобы отдалить горячий глушитель от деталей станка, пришлось сделать удлинитель из кусков трубы 01", используя гнутые переходники.

При заготовке отрезков металлических профилей я использовал ножовку по металлу: это обеспечивает чистоту среза.
После изготовления узлы стоит окрасить. Этим пренебрегать не стоит: краска не только защищает от коррозии и придает станку элегантный вид, она еще и существенно снижает шум от станка.

Теперь о порядке работы на станке. Прежде всего заправляют ременную передачу на выбранный тип привода: от электродвигателя или от бензомотора. Электродвигатель включен по схеме «треугольник» для работы в однофазной сети. Поэтому его запускают через конденсаторы. При запуске нагрузка должна быть убрана. Для этого натяжное устройство ослабляют (снижают натяжение ремня), чтобы ведущий шкив в ремне пробуксовывал. После некоторого раскручивания, трещеткой дают натяжение ремня. Постепенно раскручивается рабочий вал. Пуск бензинового двигателя осуществляют тоже с постепенным нагружением.

Для отборки четверти (например, при изготовлении декоративной рейки-«шелевки» для отделочных работ) применяют фрезы с небольшой высотой режущих зубьев - до 5 мм. Скорость вращения фрезы порядка 3000 об/мин. Для выполнения этой работы сначала на пильный стол устанавливают дополнительную линеечку. Из направляющих стоек вынимают стопоры, предохраняющие стол от произвольного опускания. Затем ослабляют гайки затяжки фиксации положения металлических столиков относительно рамы пильного стола. Теперь эти столики можно раздвинуть на примерный радиус фрезы (при этом фреза с валом находятся в крайнем верхнем положении). Далее ослабляют зажимное устройство штанги подъемника до тех пор, пока (втугую) можно будет провернуть штангу. Это дает возможность вывернуть барашки фиксации стоек стола (при этом подъемные пальцы подъемника должны быть подведены под стойки). Рабочие поверхности обоих металлических столиков выводят в одну плоскость, и стол понемногу опускают, пока фреза не установится на требуемую высоту. В таком виде фиксируют штангу подъемника и зажимают барашки. На этом установка стола заканчивается. Остается закрепить в нужном положении раздвижные столики (оптимальное положение находят, проворачивая вал с фрезами).

Для выборки четверти также можно установить циркулярку небольшого диаметра и, не вынимая стопоров и не касаясь крепления металлических столиков, подъемником отрегулировать такую высоту стола, чтобы пильный диск обеспечивал нужную глубину пропила. В этом положении стол фиксируют барашками. При этом маленькая линеечка не нужна и ее снимают.

Надобность в узле для сверлильно-фрезерных торцевых работ возникла, как потребность механизации обработки строительных деталей из дерева. В торце вала пришлось сделать гнездо под конус Морзе (для установки сверл).

Для осуществления крепежного устройства обрабатываемой детали есть два пути. Первый - общепринятый. Это создание простого стола, на котором обрабатываемую деталь подают на инструмент вручную. В этом случае нужна только установка (регулировка) стола по высоте. Второе направление - координатное устройство с механической подачей. Оно и было сделано мною в описываемом станке.

Вынесенный на суд читателей сайта сайт деревообрабатывающий станок я самостоятельно спроектировал, собственноручно изготовил и теперь успешно использую при строительстве дома на своем участке. Убеждаюсь, насколько удачной получилась конструкция: компактная, технологичная, вполне, думается, подходящая для ее «тиражирования». Станок настолько прост, что сверхобстоятельная деталировка для его изготовления вряд ли потребуется. Ко всем узлам крепления здесь свободный доступ. Так что при желании конструкцию можно легко разобрать и, перевезя в багажнике автомобиля, собрать на новом месте минут за тридцать.

Чертежи деревообрабатывающий станка

Предлагаемый вариант универсального деревообрабатывающего станка - с несущими элементами, выполненными из стального уголка и листовой стали. Хотя знаю: опытному самодельщику не составит труда подыскать и этим материалам подходящую замену из того, что окажется под рукой. Разумеется, при максимальном использовании технических решений, обеспечивающих компактность, технологичность сборки и разборки.

Взять хотя бы сварные узлы и детали. Их немного. Прежде всего это опора-основание, выполненное из стального уголка 50x50 мм. Затем идет рама для установки Г-образных стоек стола и подшипниковых узлов ведомого вала с рабочими органами станка. Изготовлена она из стального уголка 60x60 мм. Сварные работы потребуются также при жесткой фиксации втулок Г-образных стоек к крышке стола, выполнении линейки-ограничителя и специальной поворотной платформы для электродвигателя.

О последней следует сказать особо. Сварена она из отрезков стального уголка 40x40 мм и прутка, в торцах которого нарезана внутренняя резьба М12. Пруток служит поворотной осью платформы, вставляется между стойками и закрепляется с двух сторон болтами М12. Асинхронный трехфазный двигатель АИР100Б4УЗ со 100-мм двухручьевым шкивом устанавливается на платформе с помощью четырех болтов с гайками и шайбами Гровера.

Натяжение в клиноременной передаче осуществляется закручиванием барашка на штанге, проходящей через отверстие в платформе, с последующим законтриванием.

Опора-основание, рама и четыре стойки из стального уголка 40x40мм, скрепленные воедино болтами М20, образуют станину. К ней привинчены изготовленные из листового алюминия желоба для опилок и стружки, другие узлы и детали, в том числе аппаратура пуска и управления электродвигателем.

Крышка стола состоит из двух одинаковых 6-мм стальных плит, скрепленных между собой лонжеронами посредством винтов М12 с потайной головкой и контргайками. К нижней поверхности крышки, как уже отмечалось, приварены четыре втулки, в которых могут поворачиваться Г-образные стойки. Что касается линейки-ограничителя, то она крепится на направляющих с помощью составных зажимов и винтов М8.

Несколько слов о двигателе. Поскольку в станке использован трехфазный АИР100Б4УЗ (3 кВт, 1410 об/мин), то для включения его в однофазную сеть пришлось вводить фазосдвигающие конденсаторы пусковой и рабочий. А для наиболее эффективного использования — предусмотреть соединение обмоток либо «звездой», либо «треугольником». Первый из названных режимов (с условным обозначением «У») рекомендуется применять при пилении и строгании с пониженной нагрузкой (когда доски не слишком толстые). Кнопка «Пуск» здесь нажимается, если БА1 отключен, БА2 включен, а БАЗ в положении «У». При этом сработает магнитный пускатель и,заблокировав БВ1, обеспечит надежную подачу напряжения на обмотки двигателя.

Режим с условным обозначением «Д» это работа с повышенной мощностью. Переходят на него уже после того, как электродвигатель, основательно разогнавшись, наберет требуемые обороты в режиме «У». Тогда смело увеличивают емкость фазосдвигающего конденсатора, дополнительно подключив с помощью БА1 еще 100 мкФ. И лишь потом, не допуская сильных пусковых токов, переключают обмотки на «треугольник», переведя БАЗ в положение «Д».

Остановить двигатель легко в любом из режимов. Для этого достаточно нажать на кнопку «Стоп». Тогда сразу же прекратится подача питающего напряжения на обмотку катушки магнитного пускателя, и он обесточит электродвигатель.

Что касается переключателя БА4 «Реверс», то, как показала практика, его можно и не устанавливать. А требуемого направления вращения добиваются в таком случае во время пусконаладочных работ путем «перекидки концов» одной из обмоток.

И еще одно замечание относительно особенностей функционирования рассматриваемой схемы. После остановки электродвигателя оба конденсатора необходимо разрядить. Для этого нужно всего-навсего... включить БА1 и БА2.

Настала пора рассмотреть и особенности эксплуатации самого станка в целом. Лучше это сделать, обратившись к иллюстрациям.

Прежде всего регулировка высоты пропила, а также толщины снятия стружки. Требуемых результатов здесь добиваются... вращением гаек. Специальных, регулировочных, с последующей фиксацией нижней гайкой.

Изменение наклона стола (при пилении под углом, отличным от прямого) осуществляется простым подъемом (или опусканием) стоек (с противоположной стороны пильного диска) на необходимую высоту. Оптимальных скоростей вращения вала (1500 об/мин для пиления и примерно 3500 об/мин для строгания исходного материала) достигают путем соответствующего подбора диаметров ведущего и ведомого шкивов.

Другие возможности станка? Они в прямой зависимости от того, какой инструмент на рабочем валу. Например, используя различные фрезы, можно с успехом выбирать пазы, четверти. Заменив пильный диск на отрезной круг, получаем надежного механического резчика металла. А с установкой наждака станок для заточки инструмента.

Но все это требует аккуратности. И, конечно же, строжайшего, неукоснительного соблюдения правил техники безопасности. В частности, при установке вала на раму станины его необходимо жестко, без перекоса закрепить. Затянув болты вначале на одной опоре, убедиться, что другая не поднялась над рамой и не оказалась чрезмерно прижатой к ней. Затем нужно с такой же предосторожностью подойти к затяжке болтов на второй опоре. Перекос устранять тут же, подкладывая под опоры металлические прокладки. В подшипники необходимо набить тугоплавкую смазку. Проследить, чтобы в них ни в коем случае не попадали опилки, стружка.

С не меньшей тщательностью следует относиться и к рубанку. Ножи этого рабочего органа должны быть надежно закреплены болтами. Нелишне напомнить, что, когда рубанком не пользуются, его необходимо закрывать специальной металлической крышкой (на рисунке условно не показана).

Гайки крепления «циркулярки» во избежание каких бы то ни было сюрпризов непременно должны быть с шайбами Гровера, да и остальным резьбовым соединениям не помешает иметь надлежащую затяжку. Перед работой на станке следует проверить, насколько хорошо все закреплено. Убедиться в надежности клиноременной передачи, провернув несколько раз за приводной ремень сам вал. Последний должен вращаться легко, без заеданий. И лишь затем можно приступать к работе.

Все самодельщики изготавливающие станки и приспособления в домашних условиях своими руками, рано или поздно сталкиваются с вопросом, какой силовой агрегат установить для привода своего станка. Казалось бы, подобрал подходящую мощность, шкивами или редуктором вышел на нужные обороты и всё, проблемы нет . Но на самом деле не всё так просто. От правильного выбора двигателя будет зависеть, как заработает станок, будет ли он радовать вас своей работой или начнёт доставлять проблемы.

В этой статье я постараюсь коснуться некоторых нюансов и параметров электродвигателей, о которых чаще всего спрашивают, а так же расскажу о мало известных фактах.

Прежде всего - асинхронные двигателя. Это самые распространённые и самые используемые приводы у самодельщиков. Благодаря своим достоинствам, среди которых продолжительный режим работы, лёгкость в обслуживании, малошумность, большой выбор конфигураций, способов крепления, параметров и многое другое. Их недостатки уходят на второй план и забываются. А это не правильно. Основной недостаток таких двигателей является то, что они предназначены для трёхфазной сети. То, что существуют однофазные, конденсаторные это скорее уловки, позволяющие хоть как то использовать асинхронники в быту. Исключение составляют только двигателя с короткозамкнутым витком . Но они имеют очень слабый крутящий момент на валу и применяются в маломощных устройствах, таких как вентиляторы и небольшие помпы.

Другие же асинхронные двигателя включенные в однофазную сеть будут иметь слабый крутящий момент на валу, отсюда сложный запуск под нагрузкой и меньшую мощность по сравнению с двигателем с теми же параметрами но подключенным в трёхфазную сеть. Так же многие считают, что если на бирке (шильдике, паспорте) двигателя написано 220\380 Вольт, то при переключении со звезды на треугольник двигатель "превращается" из трёхфазного 380 Вольт в однофазный 220 Вольт. Это не так. Просто существуют разные стандарты напряжений трёхфазного тока. И при переключении на треугольник двигатель остаётся трёхфазным, но рассчитанным на межфазное напряжение 220 Вольт.

Ещё одним из недостатков асинхронных двигателей является то, что их обороты напрямую зависят от частоты переменного тока. И мы не можем простыми средствами их регулировать. Так же и максимальные обороты таких двигателей рассчитанных на 50 Герц не могут превышать 3тыс.об\мин.

Конечно, мне могут возразить и сказать, что в продаже стали появляться частотные преобразователи, которые успешно справляются с этими проблемами. С одной стороны они преобразуют однофазный ток в трёхфазный, а с другой могут изменять частоту переменного тока и тем самым регулировать обороты как в меньшую, так и в большую сторону. Это верно. Но цена такого девайса зачастую превышает цену всего станка вместе с двигателем. И это сводит весь смысл самодела к нулю.

Если вы решили использовать асинхронный двигатель, то вам необходимо определить, какой двигатель перед вами, трёхфазный или однофазный. От этого будет зависеть способ его подключения.

В противоположенность асинхронному двигателю можно предоставить "двигатель постоянного тока". Отличительной особенностью этих двигателей является щёточно-коллекторный узел. Такие двигателя так же имеют массу модификаций и параметров. Среди преимуществ таких двигателей - хороший момент на валу, а также возможность регулирования оборотов напряжением питания. Но не все такие электромоторы рассчитаны на постоянный ток. Некоторые проектируются и хорошо работают на переменном токе. Что облегчает их применение в быту. Учитывая повышенный крутящий момент, лёгкость подключения к однофазной сети, простоту регулирования оборотов, эти двигателя получили очень широкое применение в электроинструменте, бытовых станках, бытовой технике. Однако не очень большая распространённость не способствует широкому применению таких двигателей среди самодельщиков. А использовать электроинструмент в качестве привода на станках мешает шумность редукторов и большие обороты. А так же то, что простые регуляторы оборотов уменьшают не только обороты но и мощность двигателя.

Но и здесь есть выход. Существуют регуляторы оборотов с обратной связью. То есть, схема отслеживает обороты вала и при необходимости увеличивает питание двигателя для поддержания заданной частоты вращения. Такие регуляторы иногда ставят в фирменный, дорогой инструмент и называют "константной электроникой". Для того чтобы увидеть разницу между простым регулятором и регулятором с обратной связью можно посмотреть это видео с 20ой минуты.

Раньше такие схемы применялись в стиральных машинах с коллекторными двигателями и при небольшом везении их можно найти в мастерских по ремонту бытовой техники. Если найти не удалось, то можно сделать самому.

Применение такого регулятора в паре с коллекторным двигателем позволяет в некоторых пределах обойтись без коробки скоростей. И плавно регулировать обороты в широких пределах.

Вот некоторые примеры использования данного регулятора самодельщиками.

Лобзиковый станок:

Токарный станок по дереву:

Гончарный круг:

Но, применяя регулятор оборотов с обратной связью, необходимо учитывать, что охлаждение мотора на малых оборотах ухудшается и возможно придётся делать принудительное охлаждение.

Теперь, зная о достоинствах и недостатках двигателей можно определяться в том, какой привод ставить на ваш станок. Если это асинхронный, то вам будет полезно это видео.

Правильный подбор рабочих конденсаторов для асинхронного электродвигателя:

Если ваш выбор пал на коллекторный двигатель, то вот видео о том, как сделать регулятор и таходатчик для двигателя.

Мы расскажем Вам о том как своими руками, используя доступные инструменты и материалы, сделать относительно простые деревообрабатывающие станки и приспособления к ним, а также об основных операциях по технической обработке древесины.

В напутствие хотелось бы дать Вам несколько советов и пожеланий: встав на путь технического творчества, вооружитесь терпением и настойчивостью; соизмеряйте свои желания с имеющимися возможностями; пользуйтесь простыми техническими приемами, доступными инструментами и материалами; не опускайте руки при первых неудачах. Успех обязательно придет к вам!

Последние публикации на сайте

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ДВИГАТЕЛИ

Сердцем электропривода станка заслуженно является электродвигатель (ЭД). Количество их серий, типов, конкретных исполнений трудно поддается учету, а тем более описанию. Но, думается, эти сведения домашнему умельцу и не к чему: он ведь имеет доступ к очень ограниченному ассортименту ЭД, обычно устанавливаемых в бытовых приборах и машинах. Они и вызывают у него повышенный интерес. Их чаще всего он применяет в своих конструкциях. О них мы и поведем речь.

В настоящее время выпускают однофазные конденсаторные двигатели повышенной мощности, доходящей до 1,3 кВт. Их, в частности, широко применяют в бытовых деревообрабатывающих станках, выпускаемых промышленностью.
Многие двигатели, применяемые в электрических приборах бытового назначения, успешно можно использовать для силового привода различных самодельных станков. Как правило, их следует включать в сеть с той же пусковой и защитной аппаратурой, с которой они были смонтированы в бытовых машинах.
Чтобы дать читателям представление об электрооборудовании современного настольного деревообрабатывающего станка, в котором применен конденсаторный двигатель, приведем его электрическую принципиальную схему (рис. 62).
От перегрузок двигатель защищен тепловым реле КК1, которое разрывает пусковую сеть пускателя КМ1. Повторный пуск возможен только через 15–20 с, т. е. после возвращения элементов тепловой защиты реле КК1 в исходное положение. Увеличение пускового момента при пуске ЭД происходит за счет подключения С, параллельно С2. Частые пуски его недопустимы, так как он будет отключаться тепловым реле. В электрической схеме предусмотрена нулевая защита, которая осуществляется размыканием блокконтактов пускателя КМ1 при исчезновении напряжения в цепи самопитания магнитного пускателя и в цепи пусковой обмотки двигателя.
До сих пор мы вели речь об однофазных электродвигателях. Это и естественно, поскольку однофазный ток получил в нашей стране широчайшее распространение у индивидуальных потребителей. Однако с появлением небольших частных предприятий в городе и на селе, огромного количества садоводческих товариществ положение за последние годы резко изменилось. Для интенсификации труда в подобных хозяйствах возникла необходимость в более мощных электрифицированных машинах и инструментах с трехфазными двигателями, в более разветвленной сети для их питания.
Домашние мастера, конечно, не остаются в стороне от этих перемен, многие из них уже широко пользуются ими. Это объясняется тем, что трехфазные асинхронные короткозамкнутые двигатели обладают многими неоспоримыми достоинствами: простотой, надежностью, компактностью, низкой стоимостью, экономичностью в обслуживании, способностью сохранять практически постоянную частоту вращения при изменении нагрузки. Мощность их по существу ограничивается только параметрами электропроводки. Для них не нужны громоздкие и дорогостоящие конденсаторы. Правда, у таких двигателей имеются свои слабые стороны: малая способность к перегрузкам, снижение надежности при

работе с частыми пусками и остановками и др. И тем не менее эти недостатки не умаляют достоинств трехфазных двигателей.
Как устроен такой двигатель? Его статор состоит из пакета листов электротехнической стали, в пазах которого уложена трехфазная обмотка. Ротор тоже набран из пакета стальных листов. Он имеет обмотку из алюминиевых стержней, проходящих в его пазах и накоротко замыкающихся на концах в кольцах. Отсюда двигатель получил название короткозамкнутого. Ротор насажен на вал вместе с вентилятором. Вал вращается на двух шарикоподшипниках. Обмотки статора имеют шесть концов и могут быть соединены между собой по установленной схеме звездой или треугольником (рис. 63). В первом случае начала или концы всех трех фаз сходятся в одной точке, а оставшиеся три вывода подсоединяются к трехфазной сети. Во втором варианте соединяют конец первой фазы с началом второй, конец второй - с началом третьей, а конец третьей -
с началом первой. К точкам их соединения подключают трехфазную сеть.
Обычно зажимы выводов обмотки располагают на колодке двигателя в определенном порядке. При этом соединение звездой достигается при горизонтальном, а треугольником - при вертикальном расположении перемычек (рис. 63). Вариант соединения концов обмоток статора выбирают в зависимости от напряжения в сети (чаще всего это 220 или 380 В). Если двигатель должен работать от сети напряжением 220 В, то выходные концы обмоток соединяют треугольником, а от сети напряжением 380 В - звездой. Реверсирование трехфазного ЭД происходит, если поменять местами любые два фазных провода. Электрический ток к трехфазному двигателю подводят обычно четырехжильным кабелем, одна из жил которого служит для соединения с корпусом ЭД.
Асинхроннные трехфазные двигатели включают в трехфазную сеть чаще всего по общепринятой схеме

(рис. 64). В качестве защитной и пусковой аппаратуры при этом используют магнитные пускатели, автоматические выключатели и плавкие предохранители.
Однако некоторые домашние умельцы изза отсутствия такой аппаратуры включают двигатель в сеть напрямую. Рискуя вывести его из строя, они все же выходят из положения. Поступать подобным образом можно при наличии плавкого предохранителя и при условии постоянного контроля за работающим ЭД с тем, чтобы немедленно выключить его при запахе перегретой изоляции обмоток или появлении необычных звуков, издаваемых двигателем.
В практике часто встречаются случаи, когда требуется использовать трехфазный двигатель в однофазной сети. И так поступают, несмотря на то, что у него в этом случае отсутствует пусковой момент и самостоятельно запуститься он не может. Поэтому идут на различные «ухищрения». Например, известно, что если ротор двигателя стронуть с места, то он начинает вращаться. Так иногда и запускают ЭД, т. е. от руки или с помощью веревки, намотанной на вал. К сожалению, этот способ далеко не лучший: он очень опасный, да и мощность ЭД в этом случае невелика, составляя всего 50 % и менее номинальной. К тому же такой вариант запуска ЭД вообще неприемлем для мощных приводов.
Трехфазный двигатель в однофазном включении несравненно лучше использовать с конденсаторами, поскольку при этом повышается его коэффициент мощности, который может приобретать значения, практически равные единице. Следует однако иметь в виду, что емкости пускового и рабочего конденсаторов при определенном напряжении сети и принятой схеме включения ЭД зависят от его мощности. С увеличением ее емкости тоже возрастают, достигая разумного предела, когда применение конденсаторов изза роста их стоимости и массы становится экономически невыгодным. Предельной мощностью конденсаторного двигателя считается номинальная мощность 1,5 кВт, обозначенная на его щитке. Принципиальные электрические схемы конденсаторного двигателя с тремя обмотками на статоре показаны на рис. 65.

Как и в случае трехфазного включения, обмотки статора могут быть соединены в звезду (рис. 65 а) или треугольник (рис. 65 б). Напряжение сети подводится к двум выводам двигателя, соответствующим началам двух фаз. Между одним из них и выводом, соответствующим началу третьей фазы, включаются конденсаторы 1 и 2. Последний, как только ЭД наберет обороты, отключается, и в схеме остается только конденсатор 1. В этих схемах возможны три комбинации образования входных (сетевых) выводов: С1 - С2; С1 - СЗ; СЗ - С2.
Переключение одной из них на другую приводит к изменению вращения ротора (реверсированию).
В двух других вариантах схем включения (рис. 65 в, г) из трех фаз исходного двигателя образованы две обмотки. Одну из них составляют две фазы, соединенные последовательно. В цепи другой обмотки находятся рабочий и пусковой конденсаторы.
Весьма большое значение имеет правильный выбор рабочей емкости. Она считается оптимальной, если фазные токи и напряжения при нагрузке становятся практически номинальными. Такая емкость пропорциональна мощности двигателя (номинальному току) и обратно пропорциональна напряжению. Применительно к рассмотренным схемам включения конденсаторного ЭД для частоты сети 50 Гц емкость рабочего конденсатора может быть приближенно определена по следующим соотношениям:
для схемы на рис. 65 а - Ср ном ~ 2800 (J HOM/U); для схемы на рис. 65 б - Ср ном ~ 4800 (Jhom /U); для схемы на рис. 65 в - Ср ном ~ 1600 (JH0M/U); для схемы на рис. 65 г - С ном ~ 2740 (JHOM/U);
где J ти - номинальный ток, A; U - напряжение сети, В;
При известной мощности двигателя ток, потребляемый им, можно определить по выражению:
J = Р/(1,73 Uncos(p);
где Р - мощность двигателя (Вт); U - наряжение сети (В); cos ф - коэффициент мощности; ц - КПД, указанные на его щитке.
При наиболее употребительном соединении обмоток двигателя треугольником в сети 220 В рабочую емкость (в мк) можно найти по формуле:
Ср = 66 Рн, где Р - номинальная мощность ЭД, кВт.
Иногда для людей, не искушенных в электротехнике, рекомендуют при выборе емкости рабочего конденсатора вести упрощенный расчет: на каждые 100 Вт мощности двигателя устанавливать около 7 мк емкости конденсатора. С некоторым допущением с подобным мнемоническим правилом можно согласиться.
При определении пусковой емкости исходят прежде всего из требования создания необходимого пускового момента. Если по условиям работы электропривода пуск двигателя происходит без нагрузки, то эту емкость нередко принимают равной рабочей. При пуске же под нагрузкой ее обычно подсчитывают по выражениям: Сп « (2...3) Ср; Сп = 132 Рн или определяют опытным путем.
Не менее важным является выбор конденсаторов по их рабочему напряжению, а последнее можно определить, если воспользоваться следующими соотношениями:
для схемы на рис. 65 а и б - UK ~ 1,15 U;
для схемы на рис. 65 в - U„ „ ~ 2,2 U;
К. р
для схемы на рис. 65 г - UK ~ 1,3 U; где UK - расчетное напряжение конденсатора.
Он считается выбранным правильно, если его номинальное напряжение переменного тока равно расчетному или несколько больше его. Из приведенных соотношений следует, что при включении двигателя по схеме (рис. 65 в) рабочее напряжение конденсаторов должно быть почти в два раза больше, чем в остальных схемах. Эту особенность нужно учитывать на практике.
Какие типы конденсаторов рекомендуется использовать в качестве рабочих и пусковых?
Для таких целей чаще всего применяют бумажные и металлобумажные конденсаторы: КБГ - МН; БГТ, МБГО, МБГП, МБГЧ. Надо знать, что на всех этих конденсаторах, кроме МБГЧ, указывается номинальное напряжение для постоянного тока, а надежная работа их при переменном токе достигается при выборе двукратного и более запаса по напряжению. Только конденсаторы
МБГЧ рассчитаны на работу в цепях переменного тока. Поэтому их выбирают по напряжению, ближайшему или большему по отношению к напряжению фазы.
Конденсаторы, встраиваемые в сетевые светильники с люминесцентными лампами, тоже можно применять наравне с конденсаторами МБГЧ.
В качестве пусковых используют все указанные типы конденсаторов. Нередко, чтобы снизить стоимость, объем и массу емкости, применяют электролитические конденсаторы типа К5019 или, что лучше - ЭП, специально предназначенные для работы в цепях переменного тока, а в крайнем случае - КЭ2Н; К503 и др. с запасом по номинальному напряжению. Все электролитические конденсаторы допускают включение в сеть продолжительностью не более 3 с. Их недопустимо использовать в качестве рабочих, поскольку в цепях переменного тока они быстро разогреваются, выходят из строя, даже взрываясь. Необходимо помнить, что пусковые конденсаторы после отключения от сети длительное время сохраняют напряжение на своих зажимах, создавая в случае прикосновения к ним опасность поражения электрическим током. Эта опасность тем выше, чем больше емкость и напряжение в сети. При ремонте и отладке двигателя следует после каждого отключения конденсатор разряжать, а лучше - припаять параллельно ему резистор сопротивлением 68–75 кОм и мощностью 2 Вт.
Несколько слов о монтаже конденсаторов. Их желательно помещать в прочный, закрытый от пыли кожух из диэлектрического материала и крепить к основанию металлическими лентами, помещенными в полихлорвиниловые трубки. Конденсаторы обычно соединяют между собой луженой проволокой, пропущенной в отверстия выводных лепестков. В этом случае места паек не разрушаются изза вибрации станка. Выводы делают разноцветными проводами.
Некоторых читателей, конечно же, интересует вопрос: а какая из рассмотренных схем включения трехфазного двигателя в однофазную сеть предпочтительнее? Прежде чем ответить на него, вначале отметим характерные особенности каждой из них.
Так, схема, указанная на рис. 65 а, отличается относительно небольшим значением пускового момента и напряжения на конденсаторе. Малый пусковой момент присущ и схеме на рис. 65 б. Достоинства схем на рис. 65 в и г - возможность достижения значительного пускового момента и лучшего использования мощности двигателя.
Кажется, все просто, останови свой выбор на той схеме, которая понравилась. Но, оказывается, так произвольно поступать нельзя. Схему включения определяют с учетом напряжения сети и данных двигателя по напряжению. Она будет выбрана правильно, если любая из обмоток статора при номинальной нагрузке окажется под напряжением, равным номинальному или близким к нему. Иначе говоря, фазное напряжение трехфазного двигателя при включении его в однофазную сеть должно сохраниться.
Известно, что многие трехфазные ЭД рассчитаны на два линейных напряжения, например 127/220 В или 220/380 В. При меньшем напряжении электрической сети их обмотку соединяют в треугольник, а при большем - в звезду. Отсюда следует, что если питающая сеть имеет напряжение 220 В, то ЭД, выполненный на напряжение 220/380 В включают по схеме на рис. 65 в; двигатель на напряжение 127/220 В в этом случае может быть включен по схеме на рис. 65 а. Только в сеть 127 В его включают по схеме на рис. 65 б.
У многих двигателей, выпускавшихся ранее, на зажимах имеется шесть выводов. В настоящее время все чаще встречаются ЭД, у которых обмотки статора соединены звездой или треугольником наглухо и на колодку зажимов выведены только три вывода (начала фаз). В последнем случае можно разобрать ЭД, разъединить междуфазные соединения и сделать три дополнительных вывода. Иногда поступают подругому: двигатель, рассчитанный на напряжение 220 В с тремя выводами и обмоткой статора, соединенной в звезду, подключают к однофазной сети напряжением 220 В по схеме на рис. 65 а, а такой же ЭД с обмоткой, соединенной в треугольник, - по схеме на рис. 65 б. Учитывая, что при пуске Трехфазного двигателя пусковой ток превышает номинальный в 4–8 раз, в некоторых случаях производят
снижение его, переключая обмотки статора со схемы треугольника на схему звезды. Делают это с помощью специального переключателя.
Одной из особенностей эксплуатации двигателя в однофазной сети является перегрев его обмоток как при длительной перегрузке, так и при длительной недогрузке. Объясняется это тем, что в первом случае первоначально рассчитанная рабочая емкость оказывается слишком малой, а во втором - излишне большой. Поэтому стараются избегать подобных случаев, добиваясь оптимального режима работы двигателя.
Одним из способов улучшения эксплуатационных свойств конденсаторного двигателя является применение автоматической регулируемой емкости. К сожалению, подобные устройства довольно сложны, дороги, а поэтому в быту - трудноприменимы. Использование же для этих целей рабочей емкости, состоящей из нескольких секций конденсаторов, подключаемых к двигателю с помощью обычных тумблеров, себя тоже не оправдывает: достаточно забыть вовремя переключить их с учетом ожидаемой нагрузки на двигатель, как он будет выведен из строя в результате перегрева обмоток. В схемах включения конденсаторного двигателя используют обычную аппаратуру управления и защиты: выключатели, кнопки, реле, плавкие предохранители и др. Чтобы дать представление об этом, приведем типовую принципиальную электрическую схему станка, в котором применен трехфазный ЭД с питанием его от однофазной сети переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц (рис. 66).
Пуск и останов двигателя осуществляется с помощью реле KV, которое управляет кнопками SB2 (Пуск) и SB1 (Останов). При пуске реле KV включается и становится на самопитание, подключая своими контактами ЭД к сети и обеспечивая нулевую защиту, т. е. отключение его при отсутствии напряжения в сети. Защита двигателя от перегрузки производится реле А, которое разрывает пусковую цепь, отключая реле KV. Повторный пуск возможен только после возвращения элементов тепловой защиты реле А в исходное положение.
Увеличение пускового момента ЭД происходит за счет подключения контактами реле А конденсатора С1

параллельно рабочему С2. После разгона ЭД конденсатор С1 отключается. Защитой от коротких замыканий служит предохранитель FU. Реверсирование двигателя производят с помощью переключателя SA, который при среднем положении обеспечивает отключение ЭД от сети. Как понятно из сказанного, в бытовых условиях применяются самые разнообразные электрические двигатели. Чтобы не «заблудиться» в них, суметь выбрать нужный с учетом конкретного электропривода, требуются специальные знания.
Успешнее ориентироваться во всем многообразии электрических машин помогают, в частности, сведения о маркировке выводов их обмоток. Например, в двигателях постоянного тока выведенные наружу концы обмоток маркируют буквами: Я - обмотка якоря, К - компенсационная, Д - добавочных полюсов, С - последовательная возбуждения, Ш - параллельная возбуждения, Н - независимая возбуждения, П - пусковая, У - уравнительная обмотка. К буквенным обозначениям добавляют цифры: 1 - начало обмотки, 2 - ее конец. Обмотки машин переменного тока в большинстве случаев располагают на статоре, поэтому их выводы обозначают буквой С. Начала 1, 2 и 3й фаз трехфазной обмотки маркируют соответственно С1, С2, СЗ, а концы этих фаз при открытой схеме - С4, С5, Сб. Выводы фаз обмоток многоскоростных асинхронных ЭД обозначают дополнительно впереди цифрами, указывающими число полюсов обмотки, например 4С1, 4С2, 4СЗ.
Выводы статорных обмоток однофазных асинхронных машин мархируют буквой С, а обмоток возбуждения - буквой И.
У асинхронных однофазных двигателей эта маркировка выглядит так: С1 - начало главной и В1 - начало вспомогательной обмоток, а С2 и В2 - соответственно их концы. Маркировку выводов наносят на колодку зажимов рядом с ними или непосредственно на выводные провода.
В малых машинах, где изза недостатка места буквы и цифры разметить трудно, выводные концы делают разноцветными. Так, в трехфазных асинхронных ЭД начала 1, 2, и 3й фаз показывают соответственно желтым, зеленым и красным цветом. Концы фаз при шести выводах имеют те же цвета, но с добавлением черного. Нулевая точка при соединении фаз в звезду бывает черного цвета. Выводы обмотки, соединенной треугольником - того же цвета, что и начала фаз в открытой схеме.
В однофазных асинхронных машинах начала обмоток обозначают: главной - красным цветом, вспомогательной - синим, а их концы - тем же цветом, что и начала, но с добавлением черного цвета. При трех выводах общую точку указывают черным цветом.
В малых коллекторных машинах постоянного и переменного тока начала обмоток маркируют следующими цветами: якоря - белым, параллельного возбуждения - зеленым. На их концах к указанным цветам добавляется черный.
Что касается выбора двигателя для конкретного привода станка, то это дело не столь простое, как может показаться на первый взгляд. В идеале двигатель должен отвечать предъявленным к нему требованиям буквально по всем параметрам. Конечно, добиться такого идеала практически невозможно, но стремиться к нему нужно. Прежде чем повести об этом речь, приведем еще несколько справочных сведений.
Известно, что ЭД, как и любые изделия, выпускаются в соответствии с установленными требованиями. Например, номинальные мощности их, простираясь от нескольких ватт до сотен киловатт, имеют строгую градацию, так называемый ряд. Этот ряд для электрических машин небольшой мощности выглядит так: 0,06; 0,09; 0,12; 0,18; 0,25; 0,37; 0,55; 0,75; 1,1; 1,5; 2,2; 3,0 кВт. А ряд синхронных частот вращения двигателей при частоте сети 50 Гц имеет следующие значения: 500; 750; 1000; 1500 и 3000 мин1. Трехфазные асинхронные двигатели в настоящее время выпускают на номинальные напряжения и схемы соединения статорных обмоток согласно данным, содержащимся в табл. 9.
При выборе двигателя прежде всего учитывают, что он должен обеспечить выполнение нужных операций на станке при наименьших затратах электрической энергии.
Таблица 9 Поэтому несмотря на известную прямую зависимость КПД двигателя от его мощности применение ЭД завышенной мощности считается неоправданным, В процессе работы, оказываясь недогруженным, он будет использован с низким КПД. С другой стороны, ЭД недостаточной мощности не обеспечит должной производительности станка; к тому же, он будет перегружаться и быстро перегреваться. Таким образом, выбирая ЭД по мощности, следует придерживаться золотой середины и с возможно большей точностью определять ее значение.
Что касается напряжения, на которое должен быть расчитан двигатель, то здесь думается, все ясно: местная электросеть диктует свои условия. Однофазная сеть, как правило, имеет напряжение 220 В, а трехфазная - 220/380 В. Значит, и двигатели должны соответствовать ему. Еще встречающиеся однофазные ЭД на напряжение 127 В в этом случае можно питать через трансформаторы и автотрансформаторы, а трехфазные на 127/220 В - включать в сеть согласно приведенным ранее схемам.
Важно также, чтобы частота вращения ротора двигателя была как можно ближе к частоте вращения рабочего органа, с которым он соединен. При этом следует отдавать предпочтение высокоскоростным ЭД, поскольку они обычно имеют лучшие характеристики, меньшие габариты и массу, более низкую стоимость.
Учитывая, что многие деревообрабатывающие операции выполняются с частотами вращения режущего инструмента порядка 3000 мин1, то и ротор двигателя должен вращаться с такой же частотой. Тихоходные ЭД при этом себя не оправдывают. Дело в том, что при малых оборотах круглые пилы, фрезы, строгальные ножи режут древесину плохо и с низкой производительностью. Увеличение же их оборотов связано с такой редукцией приводных механизмов (шкивов, ремней), при которой выигрыш в скорости неминуемо приводит к проигрышу в оиле. В результате двигатель плохо запускается и останавливается при незначительной нагрузке. Применительно к основным операциям, выполняемым на станках, можно рекомендовать такие частоты вращения рабочих органов, какие указаны в табл. 10.
240
Таблица 10 Частота вращения рабочих органов при различных операциях Важной характеристикой двигателя является его пусковой момент. Он должен быть всегда больше момента трогания с места шпинделя станка, а время разгона машины при этом не превышало 15–17 с.
Естественно, когда подыскивают нужный двигатель, то обращают внимание на его конструктивное исполнение, способ крепления, размеры, возможность размещения в приводе станка и т. д. Двигатели бывают на лапах, с лапами и фланцевым щитом или только с фланцем. В каждом случае уточняют, как лучше его закрепить. Крепление должно быть надежным, достаточно жестким и вместе с тем допускать регулировку положения ЭД, свободный доступ к нему при обслуживании и ремонте. Подобранный двигатель проверяют по нагреву его корпуса, чтобы предельное превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды не переходило установленных границ. В противном случае стараются улучшить его охлаждение, при надобности применяют дополнительный вентилятор. Температура наружной поверхности большинства двигателей не должна превышать 65°С. Практически ее определяют ладонью, приложенной к его корпусу: при перегреве рука не выдерживает такого прикосновения.
Исходя из сказанного, можно рекомендовать для станка «Универсал1» однофазный асинхронный двигатель с конденсаторным пуском мощностью 1,1 кВт и частотой
вращения ротора 3000 мин1, а для трехфазной сети - трехфазный ЗД с такими же данными. В настольных малогабаритных конструкциях допустимо использовать мало.дащные двигатели разных типов и характеристик.