Cреди шлифовальных машин УШМ занимают особое место по нескольким причинам, главной из которых можно назвать повсеместное использование болгарок в основном для резания материалов, а вовсе не для их шлифовки. Вообще, это на редкость универсальное устройство, эффективно справляющееся с длинным перечнем разнообразных задач: доказательством сказанному служит широкий ассортимент выпускаемых моделей, количество которых у ряда производителей исчисляется десятками.

Именно поэтому неподготовленный человек, придя в инструментальный магазин вроде бы с простой задачей купить себе угловую шлифовальную машину, застывает в нерешительности перед длинным стеллажом с возможными вариантами. Так что же такое УШМ, как она устроена и какой модели отдать предпочтение? Для начала следует остановиться и неторопливо изучить матчасть, а потом столь же скрупулезно вникнуть в детали.

Итак, в сегодняшнем меню на первое – отменная порция теории, на второе – отлично приготовленный тест шести моделей наиболее популярных торговых марок (Bosch GWS 750-125 Professional, «ИНТЕРСКОЛ» УШМ-125/750, Hitachi G13SR4, Makita GA5030, Metabo W 750-125, SPARKY M 750 HD), а на третье – соответствующие выводы, настоянные на лабораторных цифрах и фактах.

Теория

Конструкция УШМ довольно простая и состоит из корпуса с переставляемой боковой (дополнительной) рукояткой, внутри него можно обнаружить электродвигатель и угловой одноступенчатый редуктор со шпинделем, на котором крепится оснастка, прикрываемая съемным защитным кожухом. Основная часть корпуса современных моделей УШМ изготавливается из армированного пластика, как правило, стеклонаполненного полиамида.

Габариты конструкции определяются мощностью (а значит, размерами) размещенного в ней высокооборотного электродвигателя: при длительной работе агрегат довольно сильно греется, поэтому здесь предусмотрены вентиляционные отверстия для его охлаждения. В передней части инструмента на корпусе редуктора, который обычно производится из алюминиевого или магниевого сплава (либо других прочных современных материалов), находятся два или три (в зависимости от конкретной модели) гнезда для присоединения боковой (дополнительной) рукоятки.

Электродвигатель – обычный коллекторный, отличающийся небольшими габаритами и элементарной схемой регулировки оборотов.

На многих болгарках предусмотрен быстрый и довольно простой доступ к угольным щеткам для их замены по мере износа. Кстати, у наиболее продвинутых моделей критический износ щеток ведет к автоматическому выключению инструмента: таким образом предотвращается механическое повреждение коллектора. Далее в игру вступает редуктор, задача которого – передать крутящий момент от вала электродвигателя на шпиндель, ось которого перпендикулярна оси вращения ротора. При этом требуется обеспечить заданную частоту вращения оснастки, которая, например, у моделей под круги диаметром 125 мм составляет от 10 000 до 11 000 оборотов в минуту (мин-1) на холостом ходу, то есть без нагрузки. Как уже говорилось, корпус редуктора чаще всего делается из металла, что увеличивает прочность и жесткость конструкции в целом, а также способствует лучшему отводу тепла, так как при работе данный узел сильно греется. Шестерней всего две, они могут быть прямозубыми или косозубыми (коническое зацепление Глиссона), причем второй вариант является более надежным, обладая пониженными уровнями шума и вибрации.

Шпиндель, на котором крепится оснастка (шлифовальный либо отрезной круг, круглая щетка и т. п.), – это вал с резьбой (обычно М14) на внешнем конце. Для удобной замены насадок здесь предусмотрен механизм блокировки, позволяющий нажатием на специальную кнопку застопорить ведомую шестерню редуктора. В продаже имеются и модели, где блокируется не шестерня, а расцепляющая муфта, при этом кнопку можно давить, не дожидаясь полной остановки вращения. Кстати, о расцепляющей муфте. На больших и мощных болгарках под оснастку диаметром 180 и 230 мм они электронные, а на малых – как электронные, так и механические.

Задача этого приспособления заключается в том, чтобы предотвратить обратный удар по телу оператора при заклинивании оснастки, а заодно такая система защищает инструмент от поломки. Существуют две базовые конструкции данного узла: скользящая и центробежная.

В первом случае ведомая шестерня соединяется со шпинделем через фрикционные диски, которые при превышении заданной нагрузки начинают проскальзывать друг относительно друга. Мотор при этом продолжает вращаться, а шпиндель останавливается. При втором варианте крутящий момент начинает передаваться на шпиндель только по достижении определенных оборотов, а при резком торможении круга (например, при заклинивании) муфта мгновенно расцепляет шпиндель и редуктор.

Оснастка крепится к шпинделю при помощи гайки, для затягивания и отпускания которой чаще всего используется специальный ключ.

Впрочем, существуют модели, не требующие его применения. Секрет заключается в особой быстрозажимной гайке, которую можно закручивать и откручивать руками. При прогоне такое приспособление идет по резьбе как целая деталь, но когда ее нижняя часть упирается в диск и тормозится, верхняя продолжает вращаться, все сильнее прижимая оснастку. При этом гайка не склонна к самозатягиванию в процессе работы и откручивается так же легко.

Регулировка частоты вращения шпинделя нужна в основном при работе со шлифовальными или зачистными кругами, когда есть вероятность подгорания обрабатываемого материала из-за высокой линейной скорости движения абразивной оснастки. Впрочем, такая функция встречается далеко не у всех болгарок, к тому же при отсутствии электронного блока поддержания оборотов под нагрузкой работа на пониженной скорости ведет к сильному нагреву электродвигателя вплоть до его сгорания. В итоге самым щадящим для инструмента режимом является работа на максимальных оборотах. Система стабилизации оборотов (поддержания частоты вращения) под нагрузкой может управляться датчиком потребляемого тока (рост его силы заставляет контроллер повышать изначально заниженное подаваемое напряжение) или тахометрическим датчиком, считающим обороты двигателя. Оба метода позволяют при работе сохранять частоту вращения шпинделя, близкую к ее значению на холостом ходу. Необходимо отметить, что система на основе тахометра работает намного точнее.

Дорогие модели УШМ имеют систему торможения выбега диска после отключения инструмента, что значительно повышает безопасность работы с инструментом, а заодно не позволяет тому засасывать пыль и грязь с пола, куда его по небрежности опустили, не дожидаясь полной остановки вращения двигателя. Здесь возможны два конструктивных решения. Первое основано на трении и сделано по аналогии с автомобильными тормозами: плюс такого метода заключается в простоте и дешевизне, минус – в постепенном, но неизбежном механическом износе тормозных механизмов. Второй вариант заключается в использовании электронной схемы торможения двигателем.

При всей очевидной эффективности здесь тоже есть свои недостатки: относительно высокая стоимость и возможность работы только при наличии напряжения в сети, поскольку при отключении питания (например, выдергивании вилки из розетки) такая система функционировать не будет.

Блокировка повторного включения – вещь абсолютно необходимая, особенно при нестабильном электроснабжении на строительных объектах. Защита срабатывает после пропадания напряжения в сети и не позволяет двигателю самостоятельно запуститься вновь при возобновлении подачи энергии. Вращение активируется только после того как оператор сдвинет переключатель в положение «выключено», после чего снова включит инструмент по обычной схеме.

Защитный кожух не позволяет летящим с большой скоростью частицам абразива и обрабатываемого материала попасть в работника. На некоторых самых дешевых моделях УШМ для бытового использования кожух фиксируется жестко, однако у большинства агрегатов предусматривается возможность изменения его положения как при помощи дополнительного инструмента, так и без него (бесключевая регулировка).

Принципиальным параметром любой УШМ выступает оптимальная линейная скорость вращения круга, которая на режущей кромке составляет 80 м/с. Превышение указанной величины может привести к разрушению диска с вероятностью травмирования оператора. С другой стороны, слишком низкая скорость приводит к интенсивному износу абразивной оснастки при заметном ухудшении производительности. Несложный расчет позволяет вычислить максимальные обороты для различных отрезных кругов в зависимости от их диаметра:

• 115 мм – 13 290 об/мин;

• 125 мм – 12 230 об/мин;

• 150 мм – 10 190 об/мин;

• 180 мм – 8 490 об/мин;

• 230 мм – 6 650 об/мин.

Впрочем, информация касательно допустимой частоты вращения в обязательном порядке указывается на корпусе любой оснастки для угловых шлифовальных машин.

Крутящий момент, достаточный для обеспечения нормального режима вращения абразивного круга, зависит от диаметра последнего и, соответственно, определяет необходимую мощность двигателя. Однако следует учитывать, что обороты на холостом ходу и под нагрузкой могут заметно различаться, если только инструмент не оснащен системой поддержания частоты вращения под нагрузкой. В целом, здесь действует простая формула: чем мощнее двигатель, тем габаритнее, тяжелее и дороже сама УШМ, то есть больше – не всегда лучше. К слову, для болгарок под диск 125 мм желательно, чтобы значение потребляемой мощности составляло не менее 700–750 Вт.

На некоторых моделях имеется плавный пуск, предотвращающий рывок инструмента при старте.

Данная функция позволяет снизить нагрузку на шестерни, но таит в себе некоторый подвох: если начать работу до того, как электродвигатель выйдет на номинальные обороты и мощность, можно запросто вывести из строя и сам инструмент, и установленную на нем оснастку.

Представление

Внимательно изучив теоретическую часть, журнал «ДДД» принял решение взять и испытать на лабораторном стенде шесть моделей УШМ минимально разумной потребляемой мощностью 720–750 Вт под оснастку диаметром до 125 мм, выпускаемых под наиболее популярными в России торговыми марками.

Все участники относятся к профессиональному классу, то есть рассчитаны на ежедневную продолжительную эксплуатацию. Характерная особенность представленных болгарок заключается в полном отсутствии каких-либо характерных особенностей, если не считать антивибрационную боковую (дополнительную) рукоятку у SPARKY. Поэтому обойдемся без длинных индивидуальных представлений каждой УШМ, ограничившись общими комментариями. Эти крайне простые устройства, надежность и долговечность которых априори основывается на формуле «там особо нечему ломаться», благодаря своей относительно невысокой стоимости пользуются огромной популярностью и приобретаются не только для профессиональной работы, но и для домашнего использования.

Технические характеристики тестируемых моделей указаны в таблице 1 (здесь и далее перечисление марок ведется в алфавитном порядке). Как видно, все они обладают примерно одинаковой массой (из общего ряда выбивается лишь SPARKY: есть обоснованное подозрение, что она в нарушение процедуры EPTA 01/2003 взвешивалась вместе с сетевым шнуром). Максимальная частота вращения шпинделя составляет 10 000 либо 11 000 мин-1, однако, забегая чуть вперед, следует отметить, что эта разница в 1000 оборотов на практике не подтвердилась. Ценовую категорию всех тестируемых УШМ следует считать бюджетной. По поводу «нет данных» о стоимости модели Hitachi: на день написания текста УШМ не было в наличии в основных крупных торговых сетях по продаже инструмента (статус – доступна под заказ), соответственно, предсказать ее цену на момент появления в продаже не представляется возможным. Но, безусловно, модель будет относиться к бюджетному сегменту.

 

  

 

 

 

 

Испытания

Хотелось бы по традиции напомнить, что в процессе тестирования изучались только технические характеристики представленного инструмента. Такие параметры, как ресурс, надежность, ремонтопригодность, противоударность, а также доступность запчастей, не проверялись по причине отсутствия такой возможности. Высказываемые мнения об эргономике, внешнем виде, развесовке и т. п. полностью субъективны и ни в коей мере никому не навязываются. Тестирование проводилось в три этапа. На первом болгарки на протяжении 30 минут непрерывно работали вхолостую (без нагрузки) для притирки угольных щеток электродвигателя, прогрева и равномерного распределения смазки в редукторе. Думается, комментарии здесь излишни.

Далее инструмент устанавливался на автоматизированный испытательный стенд, где изучались характеристики привода при различных режимах работы. Стендовые испытания каждой модели длились 71 секунду и проводились при температуре окружающего воздуха 20 °C.

По заложенной программе вращение шпинделя постепенно подтормаживалось магнитным полем вплоть до выхода на заявленное в спецификациях значение номинальной потребляемой мощности, имитируя реальную работу.

При этом исследовалось изменение показателей по мощности (Pвх и Pвых), коэффициенту полезного действия (КПД) электродвигателя, развиваемого крутящего момента и частоте вращения шпинделя в зависимости от прикладываемой нагрузки. Далее сопротивление вращению шпинделя увеличивалось, и инструмент выводился на режим перегрузки (минимум плюс 50–70% к номинальной потребляемой мощности, значение выбиралось таким образом, чтобы кривая КПД на графике прошла через максимальное значение). По такой методике выясняется максимальное значение КПД, которое, к слову, практически никогда не совпадает с номинальной потребляемой мощностью, а во-вторых, оценивается эффективность работы участвующих моделей в максимально реалистичных условиях, когда пользователь наваливается на инструмент едва ли не всей своей массой. Результаты стендовых испытаний занесены в таблицу 2, а в таблице 3 можно найти информацию по максимальной температуре на корпусе инструмента в районах редуктора и электродвигателя – той части, которая в данном случае является поверхностью обхвата (основной рукояткой).

Третий этап – измерение устоявшихся значений среднеквадратичного виброускорения на основной и боковой (дополнительной) рукоятках УШМ при резании металлического прутка диаметром 10 мм отрезным кругом 125х1,0 мм. Итоговые показатели приведены в таблице 4.

Комментарии

Получившаяся картина на самом деле выглядит неоднозначно, во всяком случае, дать четкий ответ на вопрос, какая из представленных УШМ стала объективно лучшей, будет крайне непросто. Однако разберемся по порядку. Ремарка: полученные цифры и сделанные на их основании выводы касаются только конкретного экземпляра той или иной модели, участвовавшего в тестировании.

Для начала общее наблюдение: ни у одной из тестируемых «болгарок» реальный показатель по частоте вращения шпинделя без нагрузки (на холостом ходу) не совпал с заявленным (см. таблицу 2), причем расхождение составило от незначительных 672 мин-1 у SPARKY M 750 HD до более серьезных 2165 мин-1 у Bosch GWS 750-125 Professional.

Можно допустить, что инструменту попросту не хватило 30-минутной обкатки для притирки угольных щеток и распределения смазки, из-за чего электродвигатели не выходили на расчетные обороты и вращались медленнее, чем должны, но такое объяснение представляется не очень вероятным. Другие, более правдоподобные версии не возникли.

Самое высокое значение КПД показала модель Makita GA5030. Причем изделия этой марки уже не в первый раз демонстрируют практически точное (с расхождением менее 0,3%, в пределах допустимой погрешности измерений) совпадение максимальной эффективности работы привода с его заявленной номинальной потребляемой мощностью, то есть оптимальный режим работы аппарата лежит именно в той области, в которой он должен лежать. Аналогичная ситуация наблюдается у модели Metabo W 750-125 (расхождение 0,3%). Очень хороший результат продемонстрировала модель УШМ-125/750 российской марки «ИНТЕРСКОЛ», оказавшись в тройке лидеров по значению КПД с его минимальным (0,15%) отклонением от КПД при номинальной потребляемой мощности.

Модель Hitachi G13SR4 также порадовала высоким КПД (вторая позиция в рейтинге), правда, с расхождением около 1,5% – хоть и с трудом, но его можно списать на погрешность измерений. Необходимо заметить, что все вышеперечисленные модели выходили на максимальный КПД при перегрузке в районе 60 Вт относительно номинала (кроме Hitachi, которую пришлось перегрузить на 165 Вт).

А вот у Bosch GWS 750-125 Professional и SPARKY M 750 HD ситуация несколько хуже, и расхождения 5,81 и 4,46% соответственно никак не вписываются в рамки погрешности.

Очевидно, что и в первой, и во второй модели установлен электродвигатель, рассчитанный на номинальную потребляемую мощность выше 750 Вт, ведь максимальный КПД достигается при довольно значительной перегрузке 272 Вт (36,3%) у Bosch и 237 Вт (31,6%) у SPARKY. Вероятная причина несоответствия кроется в унификации комплектующих: поставлен двигатель от старшей модели, однако некоторые особенности конструкции, например возможности системы охлаждения агрегата (компактный корпус инструмента налагает ограничения на скорость и объем проходящего воздушного потока), вынуждают указывать меньшую номинальную потребляемую мощность. Впрочем, это не более чем версия, на самом деле все сказанное ни в коей мере не умаляет достоинств этих УШМ и просто констатируется как факт.

Измерение температуры на корпусе редуктора и в районе коллектора, выполненное по окончании работы каждого инструмента в режиме максимальной нагрузки (с перегрузкой) на испытательном стенде, не показало ничего особо интересного. Нагрев вполне разумный и безопасный для оператора, хотя 56,1 °C на коллекторе модели «ИНТЕРСКОЛ» УШМ-125/750 могут вызвать неприятные ощущения у человека при касании.

Что касается вибрации, то по этому параметру лучшей однозначно признана болгарка Bosch GWS 750-125 Professional. Второе место безоговорочно принадлежит УШМ Makita GA5030. Примерно одинаковые результаты показали «ИНТЕРСКОЛ» УШМ-125/750 и Metabo W 750-125, разделив третью и четвертую позиции в рейтинге. Далее по списку следует Hitachi G13SR4, а замыкает его SPARKY M 750 HD: в обоих случаях явно подкачала балансировка ротора, к тому же антивибрационная боковая (дополнительная) рукоятка болгарской болгарки, очевидно, никак не повлияла на ситуацию – показатели те же, что и у других участников. Впрочем, хотелось бы вновь напомнить, что речь идет о конкретных экземплярах электроинструмента, а не о модели в целом.