Основные узлы, агрегаты и системы на бензопиле

Бензиномоторная пила состоит из следующих основных узлов (рис. 2.1): двигатель (поршень, цилиндр, коленчатый вал), карбюратор, корпус с органами управления, пильная гарнитура (направляющая шина и пильная цепь), устройство сцепления (барабан).

Эффективная работа двигателя обеспечивается системами топливоснабжения, газораспределения, зажигания и охлаждения. Пильная гарнитура снабжена системой смазки и устройством натяжения.

К системам безопасности пил относятся: антивибрационная система, снижающая вибрации от двигателя и пильной цепи, передаваемые на рукоятки; тормоз цепи (например, система STIHL QuickStop) — для защиты оператора от контакта с движущейся цепью; цепеуловитель и задняя ручка с широким основанием — защита от травм при разрыве цепи.

В качестве дополнительных опций пилы могут быть оснащены подогревом карбюратора и электрообогревом рукояток.

Детали корпуса бензиномоторной пилы чаще всего выполняются из полимера на основе полиамида со стекловолокном или магниевого сплава. К ним относятся: корпус двигателя, крышки воздушного фильтра, пильной звездочки, маховика, передняя и задняя рукоятки. Антивибрационная система (рис. 2.2) состоит либо из резиновых элементов, либо из стальных пружин, изолирующих переднюю и заднюю рукоятки от моторного узла.

В корпусе двигателя и задней ручки расположены масляный и топливный баки. Объем топливного бака составляет от 0,3 до 1 л, а объем масляного, как правило, меньше в 1,5—2 раза. Такое соотношение объемов предусмотрено специально, чтобы после выработки топлива в масляном баке еще оставалось некоторое количество масла, что позволит избежать работы пильной гарнитуры «на сухую». При этом объем бака рассчитан на 30—45 минут работы, чтобы обеспечить таким образом перерывы в тяжелом труде работников.

Запатентованные крышки STIHL для топливного и масляного баков легко и быстро открываются и закрываются без помощи инструмента (рис. 2.3). Горловины баков имеют большие отверстия, что существенно упрощает процесс заправки бензиномоторной пилы рабочими жидкостями.

Все управляющие функции у бензиномоторных пил STIHL выполняются одним рычагом (холодный старт, старт, работа, стоп) (рис. 2.4). Рычаг управления дроссельной заслонкой карбюратора дополнительно имеет блокировку от непреднамеренного нажатия.

Двигатель работает по 2-тактному циклу и имеет двух- или четырехканальную возвратно-петлевую продувку. Газораспределение осуществляется при помощи поршня.

Принципиальная схема работы двигателя дана на рис. 2.5.

Основными составляющими двигателя являются цилиндр, картер, поршень, шатун и коленчатый вал. При этом поршень выполняет также функцию газораспределения, поэтому пространство над поршнем условно называется цилиндром, под ним — картером. Такое разделение помогает лучше понимать рабочие процессы, происходящие внутри двигателя.

При 2-тактном цикле процессы всасывания, сжатия, рабочего хода и выпуска совершаются за один оборот коленчатого вала.

При движении поршня вверх в картере, под поршнем образуется разрежение, вследствие чего рабочая смесь через впускное окно цилиндра устремляется из карбюратора в картер.

Сейчас же, несколько изменив логике построения материала, обратим внимание на особенности современных 2-тактных двигателей, имеющих промежуточную продувку.

В компании STIHL такие двигатели называются 2-MIX. Если внимательно присмотреться к рис. 2.5, то сразу обращает на себя внимание наличие продувки, обозначенное синим цветом: с помощью разных конструктивных решений эта прослойка (как правило, из чистого воздуха) образуется между свежей рабочей смесью и выхлопными газами. Поэтому, когда делается продувка камеры сгорания, ее покидает не свежая рабочая смесь, а эта прослойка. Таким образом, при закрытии выпускного окна, большая часть свежей рабочей смеси остается в камере сгорания.

Поэтому эти двигатели более экономичные по сравнению с 2-тактными аналогами (до 20 %), экологичные (до 70 % — не удивляйтесь такому большому показателю: ведь основным «загрязнителем» при работе 2-тактных двигателей является несгоревшее топливо), а также имеют улучшенные свойства тяговитости: кривая крутящего момента более ровная в рабочем диапазоне оборотов.

Надо сказать, что сама идея подобного двигателя возникла еще в 20-х годах прошлого века, но реализовываться она стала только в начале 2000-х годов, когда во многих странах стали вводиться жесткие экологические нормы для ручных моторизованных агрегатов, а уровень технологического развития производства позволил реализовать данную идею.

Система питания двигателя (рис. 2.6) состоит из воздушного фильтра, топливного бака, топливного фильтра, карбюратора и, в некоторых случаях, из ручного топливного насоса для заполнения карбюратора свежим топливом (на рисунке не показан).

Воздушный фильтр очищает воздух, поступающий в карбюратор, от древесных опилок и пыли. Фильтр может быть выполнен из флиса, войлока, сетчатого полимера или специального полимерного композитного материала на базе полиэтилена (рис. 2.7).

Каждый материал имеет свои особенности по применению и уходу. Для легких условий работы используется флис, очистка которого возможна сжатым воздухом, мытье не рекомендуется. Войлок или полимерный материал хорошо подходят для работы в пыльной среде. Мыть такие фильтры рекомендуется в теплой мыльной воде. В мороз и при низкой запыленности воздуха рекомендуются сетчатые фильтры, так как остальные материалы из-за обледенения пор могут перестать пропускать воздух.

На современных пилах часто используется предварительная очистка воздуха — по принципу действия она является центробежной (рис. 2.8). Воздушный поток закручивается крыльчаткой маховика, в результате чего имеющиеся в воздухе примеси отбрасываются в сторону — на воздушный фильтр поступает уже очищенный воздушный поток. Заслонка зима/лето позволяет направлять на карбюратор подогретый при охлаждении цилиндра воздушный поток, чтобы предотвратить возможное обледенение в нем.

Забор топлива из бака осуществляется с помощью всасывающего шланга, на конце которого находится топливный фильтр — независимо от положения пилы, он всегда погружен в топливо. Чтобы по мере расходования топливной смеси топливный бак заполнялся воздухом и в нем не создавался вакуум, в нем предусматривается дыхательный клапан (сапун), который поддерживает в баке постоянное (атмосферное) давление, при этом не давая выливаться топливу. Если бы в баке был вакуум, то он не обеспечивал бы подачу топлива в карбюратор — двигатель не смог бы работать.

Для облегчения запуска часть бензиномоторных пил оборудованы ручным топливным насосом — праймером (рис. 2.9). При запуске пилы с праймером, карбюратор заполняется топливом заранее (излишек топлива стекает обратно в бак). Благодаря этому двигатель запускается быстрее, так как уже пройдена стадия заполнения карбюратора свежим топливом, которая без праймера выполняется насосом карбюратора за счет протягиваний пускового тросика.

Карбюратор мембранного типа снабжен топливным насосом, регулирующей камерой, группой регулировочных винтов, воздушной и дроссельной заслонками. Общее устройство карбюратора показано на рис. 2.10.

Встроенный мембранный бензонасос действует за счет изменения давления в картере двигателя. Это обеспечивает работу бензопилы независимо от ее положения.

Компенсатор (собственное решение компании STIHL) обеспечивает постоянное соотношение смеси топлива и воздуха, образующейся в карбюраторе, в течение длительного времени, независимо от степени загрязненности воздушного фильтра (рис. 2.11).

Основные компоненты системы подачи топлива карбюратора — запорная игла, рычаг, пружина и мембрана регулирующей камеры (рис. 2.12).

Давление от пружины на рычаг прижимает впускную иглу к ее седлу и предотвращает поступление топлива в регулирующую камеру.

Мембрана регулирующей камеры сделана из специального эластичного материала. Когда работает двигатель, топливо вытесняется в канал вентури, его уровень в регулирующей камере падает. Это заставляет мембрану выгибаться вверх и входить в контакт с регулирующим рычагом — запорная игла открывается. Она закрывается, как только мембрана вернется в первоначальное состояние равновесия после заполнения регулирующей камеры порцией топлива.

Карбюратор, как правило, имеет три настроечных винта (рис. 2.13): «Н», «L» и «LA». Винт «Н» отвечает за подачу топлива через основной жиклер, «L» — через жиклеры холостого хода, «LA» — за степень открытия дроссельной заслонки, его положение обеспечивает стабильность холостых оборотов и динамику перехода на рабочие обороты.

Современная система зажигания (рис. 2.14) состоит из маховика со встроенными магнитами, модуля зажигания с электронной схемой, запальной свечи свечой зажигания и провода высокого напряжения. Вращающийся маховик с магнитами индуцирует в модуле напряжение, преобразующееся с помощью электронной схемы в электрические сигналы, подаваемые на свечу. В результате между контактами последней проскакивает искра, воспламеняющая воздушно-топливную смесь.

Так как сгорание горючей смеси не происходит мгновенно — для распространения пламени и процесса горения требуется время, искра зажигания должна возникнуть несколько раньше, когда поршень достигнет верхней мертвой точки (ВМТ). В этом случае говорят об опережении зажигания. В современных модулях зажигания функцию прерывателя выполняет микропроцессорная электроника: если обороты возрастают (например, при нажатии на курок газа), то момент зажигания становится более ранним по отношению к ВМТ, если, наоборот, снижаются — более поздним. То же самое происходит, если обороты изменяются под действием нагрузки — например, если цепь начинает зажимать в резе: изменение момента зажигания позволяет поддерживать мощность двигателя на уровне, приближенном к оптимальному.

Еще одна важная функция микропроцессора — ограничитель оборотов. Он работает в двух случаях. Первый — при запуске двигателя: зажигание будет подаваться только после достижения маховиком определенных оборотов (порядка 800 об./мин.). Если бы зажигание начиналось сразу после начала протягивания пускового тросика, то был бы очень болезненный обратный удар от двигателя на руки оператора: именно он и случался раньше, до 70-х годов прошлого века, когда использовался механический прерыватель. Второй — при росте максимальных оборотов выше допустимого значения модуль зажигания пропускает подачу искры, чтобы вернуть обороты в нужные рамки — этим предотвращается перегрев двигателя, например из-за неправильной настройки карбюратора.

Система охлаждения — принудительная, воздушного типа. Воздушный поток для охлаждения двигателя создается центробежным вентилятором, состоящим из маховика с отлитыми на нем лопастями и корпуса.

Воздух забирается вентилятором через решетку крышки стартера и далее поступает в межреберные пространства цилиндра, охлаждает его и выбрасывается в атмосферу.

Пусковое устройство служит для запуска двигателя бензиномоторной пилы путем прокручивания коленчатого вала: воздушно-топливная смесь, подаваемая в двигатель, сжимается в камере сгорания и воспламеняется при возникновении искры, вследствие чего двигатель запускается.

Пусковой механизм (рис. 2.15) состоит из пружинного возвратного механизма и пускового тросика с ручкой. При вытягивании ручки храповик барабана входит в зацепление с маховиком двигателя и проворачивает коленчатый вал. При отпускании ручки возвратная пружина возвращает ее в исходное положение.

Чтобы провернуть коленчатый вал со скоростью, достаточной для пуска двигателя, требуется определенное усилие. Запустить бензиномоторную пилу с одного рывка не всегда удается, приходится делать несколько попыток. Для облегчения запуска используют различные способы: заполнение карбюратора свежим топливом с помощью праймера; встраивание в пусковую рукоятку демпфера, сглаживающего рывки при прокручивании двигателя (рис. 2.16); снижение давления в цилиндре с помощью декомпрессионного клапана (для облегчения прокручивания коленчатого вала).

Декомпрессионный клапан (рис. 2.17) встроен в головку цилиндра двигателя, при нажатии на него камера сгорания соединяется с атмосферой. Этот клапан будет открыт до тех пор, пока в камере не произойдет первая вспышка, после чего он сам закроется под давлением выхлопных газов. В результате до момента запуска коленчатый вал вращается более равномерно, и нагрузка на пусковое устройство и суставы рук значительно уменьшается.

Иногда в механизме стартера используют дополнительную пружину, которая при вытягивании тросика сначала сжимается, а затем резко разжимается, раскручивая мотор — это обеспечивает комфортный запуск, важный для некоторых групп простых пользователей, а не для профессионалов.

Глушитель предназначен для отвода отработавших газов двигателя в сторону от оператора и снижения уровня звукового давления.

Муфта сцепления (рис. 2.18) автоматическая, центробежная, фрикционного типа, предназначена для передачи крутящего момента двигателя к ведущей звездочке пильной гарнитуры. Главным достоинством сцепления подобного типа является то, что при заклинивании цепи сцепление пилы проскальзывает, не вызывая поломки механизма, передающего движение от двигателя к цепи.

Сцепление состоит из двух половин — ведущей и ведомой. Ведущая часть размещена на правом хвостовике коленчатого вала двигателя. Ведомая часть — барабан сцепления — выполнена вместе с ведущей звездочкой.

При холостых оборотах двигателя ведущая часть муфты не передает вращение на барабан сцепления. Включение муфты происходит при переходе с холостых оборотов на рабочие. При этом центробежная сила, действующая па грузики, преодолевает усилие возвратных пружин. Возникающая между вращающимися грузиками и барабаном сцепления сила трения приводит в движение пильную цепь.

Тормоз цепи (рис. 2.19) предназначен для мгновенной остановки цепи при обратном ударе, который иногда происходит при быстром или случайном прикосновении вращающейся цепи (особенно верхнего конца шины) к дереву. Шина при этом получает резкий удар, отбрасывающий ее вверх или в сторону.

Включение тормоза цепи может быть контактным и инерционным. Первое происходит при отжатии тормозного упора запястьем оператора, которое самопроизвольно возникает при отбросе пилы. Это приводит к затягиванию тормозной ленты на барабане сцепления и к его мгновенной остановке.

Инерционное срабатывание тормоза цепи происходит при резком обратном ударе — действие сил инерции провоцирует срабатывание механизма тормоза.

Инерционное включение тормоза происходит быстрее, чем контактное. Всякая подготовка к работе, а также сборка бензопилы после ее ремонта или обслуживания должны заканчиваться проверкой работы тормоза цепи. Если он не срабатывает, пилу следует считать неисправной.

Механизм натяжения цепи состоит из штифта, подвижно соединенного с регулировочным винтом. При вращении винта штифт перемещается по пазу в корпусе пилы, увлекая за собой шину, что в свою очередь вызывает ослабление или натяжение цепи.

Винт для натяжения цепи может быть расположен либо сбоку, либо спереди (фронтальное и боковое натяжение цепи соответственно). Бензопилы STIHL имеют преимущественно боковое натяжение цепи (рис. 2.20) благодаря этому цепь удобно снимается/устанавливается и натягивается, отсутствует риск пораниться об острую цепь, кроме того винт регулировки легко доступен, так как он остается всегда чистым.

Во время работы цепь несколько растягивается — поэтому нужно периодически проверять ее натяжение. Цепь считается натянутой правильно, если выполняются два условия: цепь полностью прилегает к шине и свободно проворачивается по шине, без каких-либо дополнительных усилий.

Рекомендуется после работы, когда цепь «горячая», ослабить ее натяжение, чтобы избежать излишнего натяжения при неизбежном охлаждении.

Система безынструментального натяжения цепи (рис. 2.21) позволяет обходиться без инструмента, чтобы устанавливать и натягивать цепь. Вместо винта натяжения цепи в данном случае используется специальная крышка цепной звездочки, в которую встроен механизм натяжения цепи.

Смазка цепи и шины в современных бензиномоторных пилах осущсствлястся автоматически. Система состоит из масляного бака, выполненного как одно целое с корпусом пилы, масляного насоса и системы каналов подвода смазки к трущимся частям.

Насос обеспечивает подачу масла из масляного бака в отверстие на шине цепи. Далее масло распределяется по пазу шины, подастся к шарнирным соединениям цепи, уменьшая износ и нагрев пильной гарнитуры. Когда двигатель работает на холостом ходу (ведущая звездочка и цепь не вращаются), подача масла не происходит. Производительность насоса зависит от числа оборотов ведущей звездочки: чем они выше, тем больше масла поступает на пильную цепь. Некоторые масляные насосы оснащены ручным механизмом регулировки производительности — с помощью регулировочного винта.

Насос работает следующим образом (рис. 2.22): масляный насос подает масло для смазки цепей из масляного резервуара к направляющей шине и пильной цепи. Для обеспечения безупречной смазки пильной гарнитуры масляный насос должен работать бесперебойно. Так как нужное количество смазочного масла зависит от длины реза пильной гарнитуры, то большинство масляных насосов — прежде всего у пил для профессионалов — имеют устройства, с помощью которых можно дополнительно регулировать подачу насоса.

Различают мембранные и поршневые насосы. Поршневые насосы приводятся в действие цепной звездочкой; преимущество заключается в том, что при холостом ходе двигателя отсутствует избыточная подача масла.

У изображенного на рис. 2.22 масляного насоса цепная звездочка моторной пилы приводит в действие малое цилиндрическое зубчатое колесо, которое через большое цилиндрическое колесо (2) и червяк (3) приводит в действие поршень насоса (4). Итак, насос начинает работать лишь после того, как была создана жесткая кинематическая связь с муфтой.

Поршень, находящийся под давлением спиральной пружины (7), совершает ход нагнетания под воздействием усилия, передаваемого через скошенную плоскость, набегающую на сферическую часть регулировочного пальца. Один конец поршня (4) вводится в отверстие в корпусе насоса (1), а конец на стороне регулировочного пальца входит в запрессованную в корпусе втулку (6).

Карман для масла на поршне насоса управляет всасыванием и подачей смазочного масла. Ход поршня и тем самым подачу масла можно изменять вращением регулировочного пальца (5). Корпус насоса уплотняется двумя уплотнительными кольцами (8).

  Поддержите проект Энциклопедия строительства и ремонта, подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *