ЛЕКЦИЯ 4
Цепные моторные пилы
1.4.1 Классификация бензопил.
1.4.2 Общая конструкция бензопил.
1.4.3 Расчет мощности двигателя бензопилы.
Классификация бензопил
В настоящее время фирмами-производителями бензопил на рынке представлено множество различных моделей. Для лучшего ориентирования во всем многообразии бензопил их принято классифицировать по различным признакам.
По типу бензиномоторные пилы подразделяются на специализированные (рисунок 4.1,а) и универсальные (рисунок 4.1,б). К специализированным пилам относятся те, которые используются без переналадки только на одной операции. Например – валка деревьев. Они выполняются с высоким расположением рукояток.
а б
Рисунок 4.1 – Внешний вид специализированной (а)
и универсальной (б) пилы
Универсальные пилы применяются без переналадки на нескольких операциях. Например– валка деревьев, обрезка сучьев, раскряжевка хлыстов.
По назначению существует разделение бензопил на три основные категории: бытовые, полупрофессиональные и профессиональные.
Бытовые пилы предназначены для работы «от случая к случаю», в некоммерческих целях. Это сравнительно маломощные инструменты (обычно 1,3-1,6 кВт), с помощью которых можно заготавливать дрова, например, для камина, производить обрезку сада. Они обладают минимумом функциональных возможностей, рассчитаны в среднем на использование до 20 часов в месяц (около 40 минут в день), а их невысокая мощность компенсируется малым весом и удобством в обращении с пилой.
Полупрофессиональные модели способны выполнять любые работы – от ремонтно-строительных до валки деревьев. По своим характеристикам и качеству они приближены к профессиональным, но по производительности больше похожи на бытовые. Полупрофессиональные пилы уже требуют за собой определенного ухода. При некоторых ограничениях по времени непрерывной эксплуатации, они могут использоваться в коммерческих целях. Такие пилы часто используются в качестве сучкорезок на очистке деревьев от сучьев. В течении суток могут работать с перерывами до 10 часов.
Профессиональные пилы обладают высокой мощностью (как правило, более 2,5 кВт). Они отличаются большой производительностью, максимальным ресурсом, а также виброзащитой самого высокого уровня и отлично сбалансированным корпусом с удобными ручками. Применяются, в основном, в качестве «вальных» пил. Могут работать день за днем в течение года по 10-16 часов в сутки. Главная особенность профессионального инструмента – возможность работы до 8 часов без перерыва. Такие пилы изготавливаются из прочных и износостойких материалов. Их ресурс колеблется в пределах 1300-2000 моточасов (у бытовых моделей моторесурс в 2-3 раза меньше).
Мощность пилы определяет ее способность протаскивать цепь через пропил. Это, в свою очередь, влияет на скорость пиления. На бензопилах устанавливаются двигатели внутреннего сгорания мощностью от 1,3 до 8,6 кВт. Пилы мощностью до 2,1 кВт относятся к легкому классу. Это, как правило, бытовые и полупрофессиональные бензопилы. Профессиональные пилы отличаются большим разбросом мощности. При мощности двигателя от 2,1 до 4,0 кВт бензопилы относятся к среднему классу, а свыше 4,0 кВт – к тяжелому. Тяжелые пилы рекомендуются для валки крупномерного леса и деревьев твердых пород.
По конструкции бензопилы подразделяются на редукторные и безредукторные.
Редукторные бензопилы относятся к специализированным и использовались для валки деревьев или раскряжевки лесоматериалов (рисунок 4.2). Из редукторных бензопил в лесном хозяйстве применялись «Дружба» и «Урал» (Россия) различных модификаций. В настоящее время практически не используются.
Рисунок 4.2 – Редукторная пила
Безредукторные пилы не имеют редукторов (рисунок 4.1,б). Они значительно легче и обладают более высокой скоростью резанья, чем редукторные. Ручки управления крепятся непосредственно к корпусу двигателя, поэтому эти пилы относятся к типу пил с низко расположенными рукоятками управления.
Фирмы-производители предлагают большой выбор бензопил. К наиболее известным можно отнести пилы марок: Stihl, Solo, Jonsered, Makita, Husqvarna, Stiga, Partner, Chempion, Shindaiwa, Echo и др.
Общая конструкция бензопил
Все бензопилы, независимо от производителя, имеют сходную конструкцию и состоят из следующих основных узлов (рисунок 4.3): рамы 1, двигателя 2, муфты сцепления, пильного аппарата 3, элементов управления 4, элементов защиты 5, стартера 6.
Рисунок 4.3 – Общее устройство безредукторной бензопилы
На бензопилах используется одноцилиндровый, двухтактный, бензиновый, карбюраторный двигатель. Сам двигатель состоит из деталей, объединенных под названием – кривошипно-шатунный механизм. Надежную и эффективную работу двигателя обеспечивают системы питания, смазки, охлаждения, зажигания и пуска.
Современные бензопилы оборудованы автоматическим центробежным фрикционным сцеплением. Ведущая часть муфты жестко закреплена на коленчатом валу двигателя. Ведомая часть муфты представляет собой стальную чашку (барабан), которая вместе с ведущей звездочкой устанавливается на хвостовике коленчатого вала на игольчатом подшипнике.
Муфтой сцепления передается крутящий момент от двигателя к пильному аппарату, а также ограничивается передаваемый крутящий момент. Включение и выключение муфты происходит в результате изменения частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Польза сцепления заключается в том, что, например, при зажиме пильной цепи в пропиле, оно проскальзывает (пробуксовывает) и тем самым предохраняет двигатель и пильный аппарат от поломок.
Пильный аппарат состоит из пильной шины, ведущей и ведомой (может отсутствовать) звездочек, устройства для закрепления пильной шины, натяжного приспособления и пильной цепи.
Пильная шина служит направляющей для пильной цепи, для чего на ее ребрах делают канавки. Шина изготавливается из износостойкого материала. Она должна обладать высокой упругой жесткостью.
Ведомая (концевая) звездочка меняет направление движения цепи на противоположное, улучшает условия огибания цепью вершины пильной шины за счет уменьшения трения. Устанавливается на игольчатом подшипнике в специальной обойме в вершинной части пильной шины.
Ведущая звездочка передает мощность двигателя на пильную цепь, устанавливается на валу двигателя пилы и снабжена зубьями и направляющими для пильной цепи.
Натяжное приспособление предназначено для регулировки натяжения пильной цепи, чтобы она не выпадала во время работы из направляющих пильной шины. Следует помнить, что излишнее монтажное натяжение цепи приводит к росту потерь энергии на трение и ускоренному износу пильного аппарата.
На современных пилах устанавливаются устройства для быстрого безинструментального натяжения цепи в виде бокового винта-барашка.
Устройство для закрепления пильной шины в консольных пильных аппаратах – болтовое. Оно позволяет не только жестко крепить шину, но и защитную крышку.
Пильная цепь – главный элемент пильного аппарата, ею производится пиление.
Универсальные пильные цепи (рисунок 4.4) состоят из правых 4 и левых 1 Г‑образных строгающих зубьев, направляющих 7, соединительных с заклепкой 3 и соединительных без заклепки 5 звеньев.
Рисунок 4.4 – Элементы универсальной пильной цепи
Управление бензопилой довольно простое и включает следующие элементы (рисунок 4.5): передняя рукоятка 1, задняя рукоятка 2, рычаг управления дроссельной заслонкой 3 и комбинированный рычаг переключения.
Рисунок 4.5 – Элементы управления бензопилой
Передняя рукоятка служит для удержания пилы в вертикальном, горизонтальном положении или под наклоном к продольной оси пилы. Задняя рукоятка обхватывается правой рукой моториста и обеспечивает устойчивость пилы во время работы. В ее нижней передней части вмонтирован рычаг управления дроссельной заслонкой карбюратора. С его помощью увеличиваются или уменьшаются обороты пильной цепи.
Комбинированный рычаг переключения выполняет следующие функции: пуск холодного двигателя (воздушная заслонка карбюратора перекрыта); пуск прогретого двигателя (старт); рабочее положение; выключение (стоп). Функции выбираются большим пальцем. Рука при этом остается на рукоятке.
У некоторых моделей бензопил вместо одного комбинированного рычага могут использоваться раздельные рычаги и переключатели.
Работа бензиномоторных пил связана с риском получения травмы, с вибрацией, шумом и загрязнением окружающей среды. Все эти явления в разной степени вредны для здоровья моториста бензиномоторной пилы. Так как полностью исключить воздействие этих факторов невозможно, перед конструкторами и изготовителями стоит задача их уменьшения.
К активным средствам защиты рабочего относят элементы защиты, расположенные на самой бензопиле.
Блокировка рычага управления дроссельной заслонкой (рисунок 4.6, 1) – позволяет исключить непреднамеренный пуск пильной цепи и является дополнительной системой торможения. При обхвате ручки блокировка деблокируется. Лишь после этого можно включить рычаг управления дроссельной заслонкой и придать движение пильной цени.
Рисунок 4.6 – Элементы защиты
Заднее устройство для защиты рук (рисунок 4.6, 3) – защищает от ранений правую руку на задней ручке при соприкосновении с различными предметами (сучья, камни, срезанные стволики и т.д.). Оно оправдывает себя также, когда пильная цепь из-за затупления, ослабления или слишком сильного натяжения соскакивает или разрывается и отбрасывается в сторону моториста.
Переднее устройство для защиты рук или рычаг включения тормоза пильной цепи (рисунок 4.6, 2) – защищает левую руку и предплечье моториста от ранений задевающими ветками и отбрасываемыми сучьями.
Окно в защитном устройстве позволяет наблюдать за пильной цепью во время работы. Устройство также включает или выключает тормоз пильной цепи.
На пилах многих фирмы имеется подключаемый электрообогрев рукояток.
Безопасная цепь – это цепь с ограничителями глубины пропила и частично с предохранительными звеньями, которые уменьшают вероятность неожиданных отбрасываний моторной пилы вверх или назад. Такие цепи значительно снижают опасность травмы, особенно при обрезке сучьев.
Антивибрационные приспособления. Вибрацию вызывают силы инерции возвратно-движущихся частей, неуравновешенные силы инерции вращающихся масс, неравномерность крутящего момента двигателя, неравномерность движения пильной цепи, а также постоянные столкновения режущих зубьев с древесиной. Уровень вибрации снижается в результате отделения рукояток от двигателя при помощи пружинных амортизаторов, а точно рассчитанные буферные зоны смягчают передачу вибраций от двигателя и пильной цепи на рукоятки. Это экономит силы и делает работу с пилой более удобной.
Улавливатель пильной цепи – расположен под креплением шины на корпусе двигателя в виде выступа. Если цепь рвется в процессе работы, она соскальзывает с шины и на большой скорости отлетает вниз, под ноги мотористу. Улавливая разорванную пильную цепь и направляя ее под мотопилу или под крышку цепной звездочки, цепеулавливатель защищает моториста от травмы.
Зубчатый упор – предназначен для надежной опоры во время работы при валке и распиловке стволов деревьев.
Кожух цепи или футляр для бензопил – предотвращают от травмы вследствие прикосновения к пильной цепи при транспортировке. Кожух цепи насаживается на режущую гарнитуру при остановленном двигателе. Футляр для бензопил служит для хранения и транспортировки бензопил с длиной шины до 45 см.
В качестве пассивных средств защиты применяется специальная одежда, обувь, каска и рукавицы.