Основні вузли, агрегати і системи на бензопили

Бензіномоторних пила складається з наступних основних вузлів (рис. 2.1): двигун (поршень, циліндр, колінчастий вал), карбюратор, корпус з органами управління, пильна гарнітура (напрямна шина і пильний ланцюг), пристрій зчеплення (барабан).

Ефективна робота двигуна забезпечується системами паливопостачання, газорозподілу, запалювання і охолодження. Пильна гарнітура забезпечена системою мастила і пристроєм натягу.

До систем безпеки пив відносяться: антивібраційна система, яка б знизила вібрації від двигуна та ланцюга, що передаються на рукоятки; гальмо ланцюга (наприклад, система STIHL QuickStop) – для захисту оператора від контакту з рухомої ланцюгом; цепеуловітель і задня ручка з широкою основою – захист від травм при розриві ланцюга.

В якості додаткових опцій пили можуть бути оснащені підігрівом карбюратора і електрообігрівом рукояток.

Деталі корпусу бензиномоторної пилки найчастіше виконуються з полімеру на основі поліаміду з скловолокном або магнієвого сплаву. До них відносяться: корпус двигуна, кришки повітряного фільтра, пильної зірочки, маховика, передня і задня рукоятки. Антивібраційна система (рис. 2.2) складається або з гумових елементів, або із сталевих пружин, ізолюючих передню і задню рукоятки від моторного вузла.

У корпусі двигуна і задньої ручки розташовані масляний і паливний баки. Обсяг паливного бака складає від 0,3 до 1 л, а обсяг масляного, як правило, менше в 1,5-2 рази. Таке співвідношення обсягів передбачено спеціально, щоб після вироблення палива в масляному баку ще залишалося кілька масла, що дозволить уникнути роботи пильної гарнітури «на суху». При цьому обсяг бака розрахований на 30-45 хвилин роботи, щоб забезпечити таким чином перерви в тяжкій праці працівників.

Запатентовані кришки STIHL для паливного і масляного баків легко і швидко відкриваються і закриваються без допомоги інструменту (рис. 2.3). Горловини баків мають великі отвори, що істотно спрощує процес заправки бензиномоторної пилки робочими рідинами.

Всі керуючі функції у бензіномоторних пив STIHL виконуються одним важелем (холодний старт, старт, робота, стоп) (рис. 2.4). Важіль управління дросельною заслінкою карбюратора додатково має блокування від ненавмисного натискання.

Двигун працює по 2-тактний циклу і має двох або чотирьохканальну зворотно-петлеву продування. Газорозподіл здійснюється за допомогою поршня.

Принципова схема роботи двигуна дана на рис. 2.5.

Основними складовими двигуна є циліндр, картер, поршень, шатун і колінчастий вал. При цьому поршень виконує також функцію газорозподілу, тому простір над поршнем умовно називається циліндром, під ним – картером. Такий поділ допомагає краще розуміти робочі процеси, що відбуваються всередині двигуна.

При 2-тактном циклі процеси всмоктування, стиснення, робочого ходу і випуску відбуваються за один оборот колінчастого валу.

При русі поршня вгору в картері, під поршнем утворюється розрідження, внаслідок чого робоча суміш через впускний вікно циліндра спрямовується з карбюратора в картер.

Зараз же, дещо змінивши логіці побудови матеріалу, звернемо увагу на особливості сучасних 2-тактних двигунів, що мають проміжну продування.

У компанії STIHL такі двигуни називаються 2-MIX. Якщо уважно придивитися до рис. 2.5, то відразу звертає на себе увагу наявність продувки, позначене синім кольором: за допомогою різних конструктивних рішень цей прошарок (як правило, з чистого повітря) утворюється між свіжої робочої сумішшю і вихлопними газами. Тому, коли робиться продування камери згоряння, її покидає не свіжа робоча суміш, а цей прошарок. Таким чином, при закритті випускного вікна, велика частина свіжої робочої суміші залишається в камері згоряння.

Тому ці двигуни більш економічні у порівнянні з 2-тактними аналогами (до 20%), екологічні (до 70% – не дивуйтеся такій великій показником: адже основним «забруднювачем» при роботі 2-тактних двигунів є незгоріле паливо), а також мають поліпшені властивості тяговитости: крива крутного моменту більш рівна в робочому діапазоні оборотів.

Треба сказати, що сама ідея подібного двигуна виникла ще в 20-х роках минулого століття, але реалізовуватися вона стала тільки на початку 2000-х років, коли в багатьох країнах стали вводитися жорсткі екологічні норми для ручних моторизованих агрегатів, а рівень технологічного розвитку виробництва дозволив реалізувати цю ідею.

Система харчування двигуна (рис. 2.6) складається з повітряного фільтра, паливного бака, паливного фільтра, карбюратора і, в деяких випадках, з ручного паливного насоса для заповнення карбюратора свіжим паливом (на малюнку не показаний).

Повітряний фільтр очищає повітря, що надходить в карбюратор, від деревної тирси і пилу. Фільтр може бути виконаний з флісу, повсті, сітчастого полімеру або спеціального полімерного композитного матеріалу на базі поліетилену (рис. 2.7).

Кожен матеріал має свої особливості щодо застосування і догляду. Для легких умов роботи використовується фліс, очищення якого можлива стисненим повітрям, миття не рекомендується. Повсть або полімерний матеріал добре підходять для роботи в курній середовищі. Мити такі фільтри рекомендується в теплій мильній воді. У мороз і при низькій запиленості повітря рекомендуються сітчасті фільтри, так як інші матеріали через обмерзання пір можуть перестати пропускати повітря.

На сучасних пилах часто використовується попереднє очищення повітря – за принципом дії вона є відцентрової (рис. 2.8). Повітряний потік закручується крильчаткою маховика, в результаті чого наявні в повітрі домішки відкидаються в сторону – на повітряний фільтр надходить уже очищений повітряний потік. Заслінка зима / літо дозволяє направляти на карбюратор підігрітий при охолодженні циліндра повітряний потік, щоб запобігти можливому обмерзання в ньому.

Забір палива з бака здійснюється за допомогою шланга, на кінці якого знаходиться паливний фільтр – незалежно від положення пилки, він завжди занурений в паливо. Щоб у міру витрачання паливної суміші паливний бак заповнювався повітрям і в ньому не створювався вакуум, в ньому передбачається дихальний клапан (сапун), який підтримує в баку постійне (атмосферний) тиск, при цьому не даючи виливатися паливу. Якби в баку був вакуум, то він не забезпечував би подачу палива в карбюратор – двигун не зміг би працювати.

Для полегшення запуску частина бензіномоторних пив обладнані ручним паливним насосом – праймером (рис. 2.9). При запуску пилки з праймером, карбюратор заповнюється паливом заздалегідь (надлишок палива стікає назад в бак). Завдяки цьому двигун запускається швидше, так як вже пройдена стадія заповнення карбюратора свіжим паливом, яка без праймера виконується насосом карбюратора за рахунок протягування пускового троса.

Карбюратор мембранного типу забезпечений паливним насосом, що регулює камерою, групою регулювальних гвинтів, повітряної і дросельної заслінками. Загальний пристрій карбюратора показано на рис. 2.10.

Вбудований мембранний бензонасос діє за рахунок зміни тиску в картері двигуна. Це забезпечує роботу бензопили незалежно від її положення.

Компенсатор (власне рішення компанії STIHL) забезпечує постійне співвідношення суміші палива і повітря, що утворюється в карбюраторі, протягом тривалого часу, незалежно від ступеня забрудненості повітряного фільтра (рис. 2.11).

Основні компоненти системи подачі палива карбюратора – запірна голка, важіль, пружина і мембрана регулює камери (рис. 2.12).

Тиск від пружини на важіль притискає вхідну голку до її сідла і запобігає надходження палива в регулюючу камеру.

Мембрана регулюючої камери зроблена зі спеціального еластичного матеріалу. Коли працює двигун, паливо витісняється в канал вентури, його рівень в регулюючої камері падає. Це змушує мембрану вигинатися вгору і входити в контакт з регулюючим важелем – запірна голка відкривається. Вона закривається, як тільки мембрана повернеться в первинний стан рівноваги після заповнення регулюючої камери порцією палива.

Карбюратор, як правило, має три настроювальних гвинта (рис. 2.13): «Н», «L» і «LA». Гвинт «Н» відповідає за подачу палива через основний жиклер, «L» – через жиклери холостого ходу, «LA» – за ступінь відкриття дросельної заслінки, його положення забезпечує стабільність холостих обертів і динаміку переходу на робочі обороти.

Сучасна система запалювання (рис. 2.14) складається з маховика з вбудованими магнітами, модуля запалювання з електронною схемою, запальної свічки свічкою запалювання і дроти високої напруги. Обертається маховик з магнітами індукує в модулі напруга, перетворюється за допомогою електронної схеми в електричні сигнали, що подаються на свічку. В результаті між контактами останньої проскакує іскра, що запалює повітряно-паливну суміш.

Так як згоряння горючої суміші не відбувається миттєво – для поширення полум’я і процесу горіння потрібен час, іскра запалювання повинна виникнути дещо раніше, коли поршень досягне верхньої мертвої точки (ВМТ). У цьому випадку говорять про випередженні запалювання. У сучасних модулях запалювання функцію переривника виконує мікропроцесорна електроніка: якщо обороти зростають (наприклад, при натисканні на курок газу), то момент запалювання стає більш раннім по відношенню до ВМТ, якщо, навпаки, знижуються – більш пізнім. Те ж саме відбувається, якщо обороти змінюються під дією навантаження – наприклад, якщо ланцюг починає затискати в розрізі: зміна моменту запалювання дозволяє підтримувати потужність двигуна на рівні, наближеному до оптимального.

Ще одна важлива функція мікропроцесора – обмежувач оборотів. Він працює в двох випадках. Перший – при запуску двигуна: запалювання буде подаватися тільки після досягнення маховиком певних оборотів (близько 800 об. / Хв.). Якби запалювання починалося відразу після початку протягування пускового троса, то був би дуже хворобливий зворотний удар від двигуна на руки оператора: саме він і траплявся раніше, до 70-х років минулого століття, коли використовувався механічний переривник. Другий – при зростанні максимальних обертів вище допустимого значення модуль запалювання пропускає подачу іскри, щоб повернути обороти в потрібні рамки – цим запобігається перегрів двигуна, наприклад через неправильну настройки карбюратора.

Система охолодження – примусова, повітряного типу. Повітряний потік для охолодження двигуна створюється відцентровим вентилятором, що складається з маховика з відлитими на ньому лопатями і корпусу.

Повітря забирається вентилятором через решітку кришки стартера і далі надходить в міжреберні простору циліндра, охолоджує його і викидається в атмосферу.

Пусковий пристрій служить для запуску двигуна бензиномоторної пилки шляхом прокручування колінчастого вала: повітряно-паливна суміш, що подається в двигун, стискається в камері згоряння і запалюється при виникненні іскри, внаслідок чого двигун запускається.

Пусковий механізм (рис. 2.15) складається з пружинного поворотного механізму і пускового троса з ручкою. При витягуванні ручки храповик барабана входить в зачеплення з маховиком двигуна і провертає колінчастий вал. При відпуску ручки поворотна пружина повертає її в початкове положення.

Щоб провернути колінчастий вал зі швидкістю, достатньою для пуску двигуна, потрібне певне зусилля. Запустити бензиномоторну пилу з одного ривка не завжди вдається, доводиться робити кілька спроб. Для полегшення запуску використовують різні способи: заповнення карбюратора свіжим паливом за допомогою праймера; вбудовування в пускову рукоятку демпфера, що згладжує ривки при прокручуванні двигуна (рис. 2.16); зниження тиску в циліндрі за допомогою декомпрессионного клапана (для полегшення прокручування колінчастого вала).

Клапан зниження тиску (мал. 2.17) вбудований в головку циліндра двигуна, при натисканні на нього камера згоряння з’єднується з атмосферою. Цей клапан буде відкрито до тих пір, поки в камері не відбудеться перший спалах, після чого він сам закриється під тиском вихлопних газів. В результаті до моменту запуску колінчастий вал обертається більш рівномірно, і навантаження на пусковий пристрій і суглоби рук значно зменшується.

Іноді в механізмі стартера використовують додаткову пружину, яка при витягуванні троса спочатку стискається, а потім різко розтискається, розкручуючи мотор – це забезпечує комфортний запуск, важливий для деяких груп простих користувачів, а не для професіоналів.

Глушник призначений для відводу газів, що відробили двигуна в сторону від оператора і зниження рівня звукового тиску.

Муфта зчеплення (рис. 2.18) автоматична, відцентрова, фрикційного типу, призначена для передачі крутного моменту двигуна до провідній зірочці пильної гарнітури. Головним достоїнством зчеплення подібного типу є те, що при заклинювання ланцюга зчеплення пили прослизає, не викликаючи поломки механізму, що передає рух від двигуна до ланцюга.

Зчеплення складається з двох половин – провідною і відомою. Провідна частина розміщена на правому хвостовике колінчастого вала двигуна. Ведена частина – барабан зчеплення – виконана разом з ведучою зірочкою.

При холостих обертах двигуна провідна частина муфти залишають поза передачею обертання на барабан зчеплення. Включення муфти відбувається при переході з холостих обертів на робочі. При цьому відцентрова сила, що діє па важки, долаєзусилля зворотних пружин. Яка виникає між обертовими грузиками і барабаном зчеплення сила тертя призводить в рух пиляльний ланцюг.

Гальмо ланцюга (рис. 2.19) призначений для миттєвої зупинки ланцюга при зворотному ударі, який іноді відбувається при швидкому або випадковому дотику обертається ланцюга (особливо верхнього кінця шини) до дерева. Шина при цьому отримує різкий удар, який відкидає її вгору або в сторону.

Включення гальма ланцюга може бути контактним і інерційним. Перше відбувається при віджиманні гальмівного упору зап’ястям оператора, яке мимоволі виникає при відкинути пилки. Це призводить до затягування гальмівної стрічки на барабані зчеплення і до його миттєвої зупинки.

Інерційний спрацьовування гальма ланцюга відбувається при різкому зворотному ударі – дія сил інерції провокує спрацьовування механізму гальма.

Інерційний включення гальма відбувається швидше, ніж контактна. Будь-яка підготовка до роботи, а також збірка бензопили після її ремонту чи обслуговування повинні закінчуватися перевіркою роботи гальма ланцюга. Якщо він не спрацьовує, пилу слід вважати несправною.

Механізм натягу ланцюга складається з штифта, рухливо з’єднаний з регулювальним гвинтом. При обертанні гвинта штифт переміщається по пазу в корпусі пили, захоплюючи за собою шину, що в свою чергу викликає ослаблення або натяг ланцюга.

Гвинт для натягу ланцюга може бути розташований або збоку, або спереду (фронтальне і бічне натяг ланцюга відповідно). Бензопили STIHL мають переважно бічне натяг ланцюга (рис. 2.20) завдяки цьому ланцюг зручно знімається / встановлюється і натягується, відсутній ризик поранитися об гостру ланцюг, крім того гвинт регулювання легко доступний, так як він залишається завжди чистим.

Під час роботи ланцюг кілька розтягується – тому потрібно періодично перевіряти її натяг. Ланцюг правильно натягнутий, якщо виконуються дві умови: ланцюг повністю прилягає до шини і вільно провертається по шині, без будь-яких додаткових зусиль.

Рекомендується після роботи, коли ланцюг «гаряча», послабити її натяг, щоб уникнути зайвого натягу при неминучому охолодженні.

Система безинструментального натягу ланцюга (рис. 2.21) дозволяє обходитися без інструменту, щоб встановлювати і натягувати ланцюг. Замість гвинта натягу ланцюга в даному випадку використовується спеціальна кришка ланцюгової зірочки, в яку вбудований механізм натягу ланцюга.

Мастило ланцюга і шини в сучасних бензіномоторних пилах осущсствлястся автоматично. Система складається з масляного бака, виконаного як одне ціле з корпусом пили, масляного насоса і системи каналів підведення мастила до тертьових частин.

Насос забезпечує подачу масла з масляного бака в отвір на шині ланцюга. Далі масло розподіляється по пазу шини, подасться до шарнірних з’єднань ланцюга, зменшуючи знос і нагрівання пильної гарнітури. Коли двигун працює на холостому ходу (ведуча зірочка і що ланцюг не обертаються), подача масла не відбувається. Продуктивність насоса залежить від числа обертів привідного барабану: чим вони вищі, тим більше масла надходить на пильний ланцюг. Деякі масляні насоси оснащені ручним механізмом регулювання продуктивності – за допомогою регулювального гвинта.

Насос працює наступним чином (рис. 2.22): масляний насос подає масло для змащення ланцюгів з масляного резервуара до направляючої шині та ланцюг. Для забезпечення бездоганної мастила пильної гарнітури масляний насос повинен працювати безперебійно. Так як потрібну кількість мастила залежить від довжини різу пильної гарнітури, то більшість масляних насосів – перш за все у пив для професіоналів – мають пристрої, за допомогою яких можна додатково регулювати подачу насоса.

Розрізняють мембранні і поршневі насоси. Поршневі насоси приводяться в дію ланцюгової зірочкою; перевага полягає в тому, що при холостому ході двигуна відсутній надлишкова подача масла.

У зображеного на рис. 2.22 масляного насоса ланцюгова зірочка моторної пилки пускає в хід мале циліндричне зубчасте колесо, яке через велике циліндричне колесо (2) і черв’як (3) приводить в дію поршень насоса (4). Отже, насос починає працювати лише після того, як була створена жорстка кінематична зв’язок з муфтою.

Поршень, що знаходиться під тиском спіральної пружини (7), здійснює хід нагнітання під впливом зусилля, що передається через скошену площину, набігає на сферичну частину регулювального пальця. Один кінець поршня (4) вводиться в отвір в корпусі насоса (1), а кінець на стороні регулювального пальця входить в запресовану в корпусі втулку (6).

Карман для масла на поршні насоса управляє всмоктуванням і подачею мастила. Хід поршня і тим самим подачу масла можна змінювати обертанням регулювального пальця (5). Корпус насоса ущільнюється двома кільцями ущільнювачів (8).

Ссылка на основную публикацию