衝擊鑽和電錘在力學原理上有什麼區別?

為什麼衝擊鑽需要使用者在軸向上施加壓力才能衝擊?而電錘不需要額外的力量。這我想不通額。對牆面有衝擊作用力。那牆面的反作用力去哪了?為什麼不需要使用者額外的壓力呢?


一般說的衝擊鑽,指的是英語所謂的 hammer drill;一般說的電錘,指的是英語所謂的 rotary hammer。

除此之外,還有 power drill 和 impact driver。都是手持的電動打孔工具。

名字就一字之差,有的可能外表也差不多,但是機械原理卻完全不同,所以使用方法和效果也不一樣。

最簡單的就是一般的電鑽,也就是 power drill,長下圖這個樣子。這也是應用最廣泛的、生活中最常見的一種電動工具。

電鑽的原理很好理解,一個電動機,輸出旋轉的扭矩,通過變速齒輪箱或者其它變速機構,帶動鑽頭旋轉。非常直截了當,無需過多的解釋。

impact driver 長這個樣子,一般是配合尾部是六角形的那種鑽頭使用,在木工里主要是用來把螺釘擰進木頭裡,也可以用來擰緊或者擰松金屬螺栓螺母。

在電鑽的基礎上,impact driver 加入了一個衝擊旋轉的機構。電動機輸出的扭矩經過變速之後並不是直接帶動鑽頭,而是帶動一個帶缺口的大鐵桶旋轉。這個大鐵桶套在鑽頭後面的軸外面,鑽頭後面的這根軸本身也有一個突出的部分,有點像榫卯結構,和鐵桶的缺口契合。大鐵桶後面是個彈簧。隨著鐵桶的旋轉,彈簧逐漸把鐵桶往下推,然後鐵桶下端的突起就會撞在轉頭的轉軸突起的部分上,這個猛然的撞擊會瞬間把扭矩傳給鑽頭的旋轉軸,從而帶動鑽頭一下一下的旋轉。注意看慢動作的動圖,因為這個機制,在鐵桶和轉軸的凸出碰撞接觸之前,鑽頭是不動的,只有鐵桶在旋轉,所以 impact driver 的鑽頭旋轉並不是連續的,而是一下一下一下的。

因為這個原理,impact driver 的機器外殼是不會移動的,衝擊旋轉的機構全部發生在機器內部。而鑽頭本身也沒有軸向的前後運動,只是在圍繞軸線的旋轉運動上有了間歇性的一下一下的突然轉動。這也是用 impact driver 的時候那個「噠噠噠噠」的急促但是又不連續的聲音來源。

衝擊鑽長這個樣子:

衝擊鑽的原理是下圖這樣的,在鑽頭後面的轉軸上,有一對互相咬合的金屬盤。其實也就是 cam,可以把轉軸的旋轉變成軸向的直線往複運動。

這對金屬盤裡,上面這個金屬盤跟轉軸是一體的,隨著轉軸轉動,下面這個金屬盤跟轉軸脫開,是永遠固定的。隨著轉軸的轉動。因為這對金屬盤之間的咬合接觸面有一個角度,所以兩者之間開始有了間隔,上面那一個金屬盤會沿著接觸面向上移動。一旦移動出了這個鋸齒狀的接觸面,彈簧就會立刻把它再壓回來。然後繼續向上移動,又移動出下一個鋸齒的接觸面,又被彈簧壓回來。如果這對金屬盤的鋸齒接觸面有二十個鋸齒,那麼轉軸每轉一圈,就會產生二十次軸線方向的往複動作。

因為這個工作原理,只有金屬盤以下的鑽頭部分是緊緊的頂在工作面上的。整個機器在這個金屬盤以上的部分,事實上是在上下往複運動的,往複運動的距離就是這個鋸齒的高度,每一個往複都是在用整個機器的自身重量撞擊鑽頭,所以使用衝擊鑽的時候,會感受到劇烈的往複衝擊和振動。

而終極大殺器電錘長這個樣子:

電錘的原理是這樣的,鑽頭部分和驅動部分之間是脫開的,中間有一個間隔,這個間隔兩邊各有一個氣缸活塞。通過凸輪曲軸等機構,電動機的旋轉扭矩被轉變成了圖中右邊這個活塞的往複運動,而右邊這個活塞在直線往複運動中不斷衝擊左邊的活塞,從而起到敲擊鑽頭的作用。通過其它額外的機構,可以讓鑽頭旋轉,這樣就做到了能在敲擊的同時鑽頭還在旋轉。簡單說,右邊活塞每往複一次,會撞擊左邊的活塞一次,從而敲擊鑽頭一次。所以這機器名字叫「電錘」。因為是直接用電動機帶動的活塞敲擊鑽頭部分,所以跟衝擊鑽相比,振動會小很多。

價格方面,我在下圖裡給這四種工具做了個直觀的比較,選取同樣品牌和同樣的零售商。一般同樣定位的 power drill 和 impact driver 售價差不多,很多品牌也有這兩個一套的套裝,是最常見的電動工具。衝擊鑽 hammer drill 比這兩種略貴一些,如果需要的話家庭業餘愛好者還是可以承受的。而電錘 rotary hammer 則比這前三種貴的多得多,已經屬於專業裝備了。而且前面三種都可以用電池,電錘則一般是 13.5 Amp 以上的大功率電器。

作為業餘愛好者,不要忘了還有人稱「窮人之友」的 Ryobi 可以選擇。

如果這些都不能滿足你,我強推這一款:

我們實驗室就有,我自己親身經歷,就沒有錘不動的東西,絕對包您滿意。


主要夾具和鑽頭柄上,再就是因工作方式的不同在衝擊力上的差別。電錘由於衝擊力大震動的更歷害,就用的是專用方頭或圓頭都另有卡槽的鑽頭柄,而不是用的衝擊鑽上那種通用的三爪鏍紋壓緊的鑽夾具。因這種有卡槽的夾頭不用夾緊而是卡進去的,故不存在因震動而鬆動一事。由於衝擊力的不同故電錘可打的更深更大並可在更硬的質體上工作。


首先,我們需要了解:1、什麼時候需要使用衝擊鑽?2、什麼時候需要使用電錘?

涉及到需要在水泥牆上鑽孔的時候,需要用到衝擊鑽;涉及到需要在鋼筋混凝土等堅硬的結構上鑽孔時,需要用到電錘;

先說說普通電鑽、衝擊鑽、電錘的區別

為什麼普通電鑽不可以鑽牆,而衝擊鑽和電錘可以?

普通電鑽靠鑽頭的旋轉鑽入物體;

而衝擊鑽和電錘在此基礎上增加了一個軸向運動,

鑽頭在旋轉時同步進行軸向運動,從而更有力的鑽入堅硬物體。

衝擊鑽和電錘的區別主要在於施力結構不同。

一般而言,衝擊鑽靠的是一組衝擊齒輪相互摩擦產生前後運動;

而電錘靠的是氣缸壓縮往複產生前後運動。

這兩種不同結構產生的衝擊力,後者更大。

在操作方式上,衝擊鑽需要使用者施力而產生衝擊,

而電錘不需要施力就可以產生衝擊力。

衝擊鑽內部

電錘內部

衝擊鑽的優勢在於不僅可以在非鋼筋混凝土上打孔,必要時還可以鬆緊螺絲,安裝傢具。

而電錘,則可以輕鬆鑽透銅牆鐵壁。


……沒見過衝擊鑽和電錘的一體機么?

衝擊鑽和電錘都是有反作用力的啊,還會振動。

那個博士貼的圖多半是手鑽,手鑽和衝擊鑽不一樣的啊。

到工地我給你們拍實物……

算了,不開箱說明了。就讓傻子一直傻下去好了。煩。


我覺的下面這個圖片可以解決你的問題 如果需要採購請聯繫我


推薦閱讀:

擴展有限單元法學習的簡單小結
變分法&能量原理(上)
矩陣力學是什麼?
編計算力學程序犯過的錯誤
力場 勢能

TAG:裝修 | 機械 | 力學 | 結構力學 |