Как починить шуруповёрт

Пришло время чинить свой инструмент...

За 7 лет нещадной эксплуатации на стройках даже профессиональный инструмент может немного подизноситься. У нас есть два очень хороших профессиональных шуруповёрта Metabo: BS 18 LTX и BS 18 LT. Шуруповёрты отличаются максимальным крутящим моментом - 110 Нм и 60 Нм соответственно. По габаритам они довольно похожи и на стройке они оба использовались очень активно, причём порой и не по назначению. Шуруповёрту LTX досталось много дурной работы по нарезанию резьб вплоть до М16, сверлению коронками как дерева, так и газосиликата до 108 мм, сверлению металла ступенчатыми свёрлами до 32 мм и обычными свёрлами по металлу до 20 мм, выкручиванию резьбовых шпилек из бетона при разборке опалубок фундаментов, и даже бурению земли самодельным шнеком. Им было вкручено несколько десятков тысяч шурупов 6х140 и 6х100, закручено и откручено тысячи гаек М12, поднят десяток стен и тяжеленные балки через лебёдку и прочая разнородная работёнка. В результате у него "накрылся" редуктор на первой скорости, электронный тормоз и датчик вибрации для подсветки. Шуруповёрту LT повезло немного больше. Он просто вкрутил несколько десятков тысяч 6х100 и несчётные тысячи более мелких. Ну и бесчисленные сверления как металла, так и дерева свёрлами небольшого калибра. В результате у него стёрлись щётки. Что, честно говоря, странно... Первый аппарат наработал не меньшее количество оборотов, но его щётки, похоже, ещё десяток леток проработают. Начнём с LT.

Этот шуруповёрт имеет максимальный крутящий момент 60 Нм. Мотор у него представляет собой довольно обычный, отдельный самостоятельный узел, в отличие от LTX. Но не смотря на то, что щётки в этом моторчике видны снаружи, замене они не подлежат, поскольку щётки с вклеенными проводниками приклёпаны к щёткодержателям внутри двигателя. Сам мотор стоит около 100$, и конечно, замена мотора никак не входит в мой бюджет. Поэтому я решил попробовать всё-таки поменять эти щётки. Для этого пришлось расклепать крышку мотора, чтобы её снять. Это удалось сделать без особых трудностей с помощью молотка и зубила. А вот поиск подходящих щёток был безуспешным. Пришлось взять первые попавшиеся большего размера и их обточить напильником.

Замена щёток прошла без интересных нюансов, но вот шуруповёрт после этой процедуры потерял около 40% своей изначальной мощности. Саморез 6х140 в плотную сосну вкрутить на второй скорости уже не удаётся =( Почему так получилось? - думаю, что это из-за того, что я использовал обычные угольнографитовые щётки, а в оригинале были какие-то либо меднографитовые, либо серебрянографитные (оригинальные были с явным медным отливом в цвете, желтоватые). Моторы эти весьма мощные и падение напряжения на щётках имеет, очевидно, существенное значение!

Кстати, в процессе написания этой заметки я заодно поизучал вопрос щёток поподробнее. Вот даже такую табличку составил:

Как видно, сопротивление обычных щёток от бытовых электроприборов может быть в 6000 раз больше, чем полагается для низковольтных двигателей. Да и допустимая плотность тока тоже не менее важна. Сечение щётки в шуруповёрте 7х3 мм, т.е. 0,21 см². Если пересчитать мощность используя верхнюю границу регулируемого крутящего момента (трещётки) в 8 Нм и 450 оборотов в минуту, получается 370 Вт. При напряжении 18 В потребляемый ток должен быть не менее 20 А! Т.е. при сечении щётки 0,21 см² плотность тока составит 95А/см². Таким образом становится совершенно очевидно, что обычные графитные или угольнографитные щётки совершенно не годятся для такого шуруповёрта! Если попадутся щётки покруче - заменю ещё раз!

Шуруповёрт LTX

В этом шуруповёрте двигатель значительно больше по размерам и мощности. Он настолько большой, что корпус шуруповёрта является, по сути, корпусом самого двигателя! То есть, раскрутив корпус шуруповёрта мы можем разобрать мотор по частям - опорные подшипники, щётки с держателями, статор, ротор, редуктор - всё это уже просто достаётся из корпуса.

В этом шуруповёрте перестала включаться первая передача. Причина этого - износ зубьев кольцевой шестерни на пластиковом корпусе редуктора. В зацепление с ними входит подвижная коронная шестерня, внутри которой, в свою очередь, уже вращаются сателлиты. Большой нагрузки эта деталь не несёт и движущиеся шестерни редуктора с ней не взаимодействуют.

По всей видимости зубья стёрлись при переключении передач под нагрузкой, в тот момент, когда подвижная коронная шестерня, ведомая рычагом переключателя, пыталась попасть в зацепление с неподвижной кольцевой на корпусе редуктора. Ну, либо сорвало все зубья разом по всей окружности при каком-то ооочень сильном рывке, что кажется невероятным, скорее вывернуло бы руки работнику. Хотя, бывали случаи получения фингалов под глазами и вывихов рук при работе с этим инструментом... После таких случаев мы осознали, что обычно лучше ставить на ограничителе максимальный режим "трещётки" (№10 - 55 Нм), а не режим "сверления" - 110 Нм - так хоть руки будут целы =) Конечно, отдельно корпус редуктора купить невозможно. Да и редуктора в сборе в стране в наличии тоже нету, только под заказ. Стоит ракой редуктор около 150$. И как бы я ни любил этот инструмент, столько денег на его ремонт я не могу себе позволить (в данный момент). Ну и только на второй скорости можно выполнять почти любые нужные мне действия. В общем, я решил позаниматься творчеством с этой деталью.

Деталь была тщательно вымыта, очищена и с помощью обычного пластилина восстановлена форма зубьев кольцевой шестерни: вставлена внутрь предварительно смоченная разделительным средством коронная шестерня, которая должна была входить в зацепление, и все пустоты тщательно запиханы пластилином с помощью зубочистки. Когда пластилин немного затвердел - коронную шестерню аккуратно вынимаем, и получаем нужный слепок зубьев. Затем всю деталь заливаем жидким силиконом. Деталь довольно сложная, поэтому, чтобы потом можно было разобрать получившуюся форму и извлечь оригинал, пришлось заливать в три этапа. Сначала сделал внутреннюю форму, затем внешнюю, и в конце "крышку" с формой крепёжных отверстий и собственно самой кольцевой шестернёй. После изготовления силиконовой формы я ещё месяц ждал, когда доставят нужный для отливки пластик. И вот, наконец, пластик пришёл, и можно попробовать отлить деталь!

Деталь получилась со второго раза =) В первой немножко не до конца отлился корпус - видимо, пузырёк воздуха застрял в форме во время заливки. Однако, деталь подошла без дополнительной подгонки. Весь редуктор в ней собрался тоже без проблем! На фото ниже - в новом самодельном корпусе уже собранный редуктор, а справа - старый корпус. Шуруповёрт пока работает без нареканий, но и больших нагрузок на него пока ещё небыло.

Пластик после застывания был подвержен термической закалке для достижения максимальных прочностных характеристик (по инструкции 4 часа при +75°С). По ощущениям, полученная копия немного мягче оригинала, но насколько точно - нечем мне измерить. Для заливки я использовал двухкомпонентный пластик Smooth-On серии TASK 3. Это не самый прочный из линейки пластик - твёрдость по Шору D 80 (максимально твёрдый имеет D 85), однако он обладает наименьшей усадкой из всей линейки жидких пластмасс - 0,64% (тот, что самый твёрдый - 2,27%). А с большой усадкой в моём случае может просто не влезть коронная шестерня... Кроме того, у этого пластика один из самых низких показателей вязкости после смешивания - 150 сантиПуаз (вода, к примеру, имеет вязкость около 1 сПз, растительное масло - около 100 сПз, а томатный сок - 200 сПз), что даёт возможность заливать пластик без барокамеры - он самотёком затекает даже в очень маленькие щели. Сперва я надеялся залить его шприцем с иглой G16, но через иглу очень плохо он давился, игла несколько раз слетала со шприца от давления, и я весь вымазался этим пластиком - удовольствие редкостное!