Ostrie sekáčov pre elektropneumatické kladivá

Sekáč je v podstate klin, tak ako aj nôž. A klin je teleso trojuholníkového prierezu, pričom najčastejšie ide o rovnoramenný trojuholník, kde dve priľahlé odvesny zvierajú uhol klinu (obr. 1), ktorý je však pri týchto dvoch predmetoch úplne odlišný.

Preto za ostré považujeme také sekáče, ktoré majú správne uhly ostria. A tieto uhly súvisia najmä s podkladovým materiálom, ktorý sa hodlá obrábať.

Možno nám to pripadá v dnešnej dobe automatizácie a robotizácie divné (priznám sa, že aj mne), ale klin je stroj. Presnejšie - patrí do kategórie jednoduchých strojov spolu s niekoľkými blízkymi kolegami, napríklad s pákou alebo kolesom na hriadeli.

Obr. 1. Klin v reze – rovnoramenný trojuholník s dvomi odvesnami a,b zvierajúcimi uhol α

Obr. 2. Príťažlivý muž s ostrým pazúrikom

Pästný klin je známy nástroj už z obdobia staršieho paleolitu. Neverili by ste, ale podľa jednej z Darwinových teórií sú pästné kliny najstaršie umelecké diela a ich výroba bola jedným zo spôsobov komunikácie. Muži ich totiž vyrábali (obr. 2) aj preto, aby sa predvádzali pred ženami. Ženy si zase všímali najmä ich jemnú motoriku, svedomitosť, vytrvalosť a tiež ich vzťah k materiálom – teda k surovinám, ktoré boli pre nich v tej dobe pre výrobu pästného klinu potrebné a veľmi cenné.

Klin má veľa spoločného s naklonenou rovinou a s tou má zase veľa spoločného napríklad skrutka. Veď skrutka je vlastne zvinutá naklonená rovina a stúpanie jej závitov nie je nič iné ako „náklon“, teda uhol naklonenej roviny. Aspoň vidíme, ako mnohé technické veci medzi sebou súvisia. Veď kto by si v každodennom živote pomyslel, že sekáč a skrutka majú niečo spoločné?

Naši predkovia iste nevedeli, akú silu dokážu vyvinúť jedným jediným úderom do klinu (obr. 3).

Presné výpočty takéhoto úderu sú samozrejme možné, ale aj keď ide o jednoduché stroje, výpočty až tak jednoduché nie sú. Museli by sme oprášiť vedomosti z goniometrických funkcií, pretože tangens, sínus a kosínus sú k tomu nevyhnutne potrebné. Skúsime sa preto zaobísť bez nich, aj keď trocha matematiky tu bude.

Každý, kto štiepal drevo a naviac, keď bol nútený používať aj kliny vie, aká to je namáhavá práca.

Ale vedeli ste, že stredne silný muž so 7kg ťažkou „puckou“ a vhodným klinom môže vyvinúť jednou jedinou dobre vedenou ranou silu 10.000 až 15.000 kilopondov? Jednoducho povedané, ide o silu zodpovedajúcu 10 až 15 tonám jedným jediným úderom!

Obr. 3. Úder na klin uľahčuje prácu

Obr. 4. Princíp klinu

Sila F, ktorou pôsobí robotník na klin (obr. 4) vyrovnáva zaťaženie podkladového telesa v rovnakom pomere, ako sú rozmery klinu:

Silu F vieme z pomerov strán ľahko vypočítať aj jednoduchou úvahou. Predstavme si napríklad, že na klin tlačí závažie s hmotnosťou Fg = 300kg, dĺžka klinu a=5m a šírka klinu b=1m. Akou silou musí tlačiť robotník klin, aby bol systém v rovnováhe?

Keďže a:b je v pomere 5:1, potom aj tlak robotníka je 5-krát menší ako 300kg = 60kg. Keby bol tento klin dlhý 10m a jeho šírka by zostala nezmenená, robotníkovi by stačilo tlačiť silou 30kg.

Mechanickou výhodou klinu je teda faktor, ktorým znásobujeme silu pôsobiacu na tento stroj. Ide o pomer vstupnej a výstupnej sily (obr. 5). Vstupnú silu smerovanú do veľkej plochy koncentrujeme vďaka klinu do podstatne menšej plochy.

Čím bude klin ostrejší, s tým menšou námahou vyvinieme tú istú silu, aj keď po dlhšej dráhe. Alebo inak – čím bude klin ostrejší, tým väčšiu silu vyvinieme pri tej istej námahe. Dlhší a tenší klin má teda väčšiu mechanickú výhodu ako kratší a širší klin.

Úzku (ostrú) stenu klinu nazývame čelo. Pri sekáčoch používame pojem ostrie. Sila, ktorá pôsobí na podstavu klinu, sa rozloží v smere kolmom na bočné steny. Pri sekáčoch namiesto podstavy klinu používame pojem hlava sekáča – to je vlastne úderná plocha.

Obr. 5. Vstupná sila (A) a výstupné sily (B)

Obr. 6. Ostrý klin (A) a tupý klin (B): vektorové rozloženie síl

Sila úderu, pôsobiaca na hlavu sekáča, sa prenáša na jeho ostrie a to pôsobí silou na obrobok pozdĺž naklonených strán – naklonených rovín, ktoré spôsobia, že sa obrobok rozdelí, resp. oddelí.

Táto sila sa rozloží v smere kolmom na bočné steny, pričom tieto zložky sú väčšie ako vstupná sila - a ako už vieme, závisí od uhla, ktorý zvierajú bočné steny – čím je tento uhol menší, tým sú sily väčšie (obr. 6).

Úlohou ostria sekáčov elektropneumatických kladív (obr. 7) je narušiť podklad, do ktorého potom následne vnikne ostrejšia časť špičky sekáča a tá oddelí časť obrobku.

Veľkosť oddeleného obrobku súvisí s parametrami kladiva – malým sekáčom a kladivom SDS-plus s energiou príklepu 2 Joule oddeľujeme menšie časti obrobku ako so sekáčom a sekacím kladivom SDS-max alebo kombinovaným kladivom SDS-max s energiou príklepu 10 Joule.

Obr. 7. Ostrie sekáča, narušenie a následné vniknutie do podkladového materiálu

Obr. 8. Uhly špicatého a plochého sekáča

Stanovený uhol ostria závisí v značnej miere od vlastností obrobku. Iste ste si všimli, že sekera má menší uhol ako štiepací klin. Príliš úzky klin by sa totiž vnoril hlboko do materiálu (= veľká plocha, veľké trenie...) a jeho príliš malý uhol by spôsobil „zaseknutie“ klinu v štiepanom dreve, ktorý by sme uvoľňovali iba s veľkou námahou. Klin sa „zaklinil“ – často počujeme práve takýto výstižný výraz pre tento stav.

Ani sekáče do betónu nemajú náhodnú geometriu. Krátke, cca 60° ostrie prechádza do cca 20° uhla. Tieto hodnoty sú optimálne pre sekanie do betónu a treba ich (aspoň približne) dodržiavať.

Všimnite si, že špicatý aj plochý sekáč (obr. 8) majú v reze rovnaký uhol ostria.

Pozrite sa do kufríka, či sa tam nenájde sekáč podobný niektorému z obr. 9.

Je zrejmé, že s takými sekáčmi sa k dobrej produktivite práce nedopracujeme – bez dobre pripraveného sekáča nedosiahneme potrebnú efektivitu, nech je naše kladivo akékoľvek. Takto otupené sekáče môžeme „oživiť“ už iba ich tepelným spracovaním.

Pritom stačí sekáč krátko, ale priebežne ostriť. K tomu nám v bojových podmienkach stavby stačí mať poruke malú uhlovú brúsku s lamelovým kotúčom zrnitosti 40 alebo 60. Stačí krátko prebehnúť po špičke a aspoň trocha sa snažiť dodržať predpísané uhly.

Obr. 9. Príklady „ostrých“ sekáčov