4389

2

УДК 630*3

Технология и оборудование лесозаготовок. Бензиномоторные пилы [Текст] : методические указания к лабораторной работе для студентов специальности 170400 (150405) − Машины и оборудование лесного комплекса / Н. С. Смогунов, Ф. В. Пошарников, А. И. Серебрянский, Д. С. Кутищев ; Фед. агентство по образованию, ГОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж, 2007. – 39 с.

Печатается по решению редакционно-издательского совета ГОУ ВПО «ВГЛТА»

Научный редактор д-р техн. наук, проф. Ф.В. Пошарников

Рецензент д-р техн. наук, проф. К.Р. Казаров

3

ВВЕДЕНИЕ

Настоящее методическое указание составлено для студентов очного обучения в соответствии с программой курса “Машины и оборудование лесозаготовок, лесосплава и лесного хозяйства” для специальности 170400 (150405) − Машины и оборудование лесного комплекса, а также может быть использовано для специальностей 060800 (080502) − Экономика и управление на предприятии (лесной комплекс), 260400 (250201) − Лесное хозяйство и 260100 (250301) − Лесоинженерное дело. Глубина проработки задания устанавливается преподавателем.

В методическом указании дано описание конструкций бензомоторных пил, серийно выпускаемых нашей отечественной промышленностью и применяющихся на лесозаготовительных предприятиях РФ.

Цель настоящей лабораторной работы – изучение конструкции бензомоторных пил.

При изучении конструкции бензомоторных пил рекомендуется пользоваться настоящим указанием, учебным оборудованием, комплектом плакатов.

Во время изучения необходимо найти все узлы и детали, перечисленные в описании, и усвоить их взаимодействие и работу. Научиться производить регулировку карбюратора на различных режимах работы двигателя. Основные данные технической характеристики каждой бензомоторной пилы следует запомнить.

После окончания выполнения лабораторной работы студент обязан индивидуально отчитаться, за что преподавателем выставляется оценка.

4

1 НАЗНАЧЕНИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКА БЕНЗИНОМОТОРНЫХ ПИЛ

По назначению лесозаготовительный бензомоторный инструмент подразделяется на специализированный и универсальный. К специализированному инструменту относятся бензомоторн ые пилы с высоко расположенными рукоятками управления к универсальному инструменту - с низко расположенными рукоятками.

Отечественной лесной промышленностью выпускаются специализированные пилы «Урал-2Т» («Урал-2Т Электрон»), «Дружба 4М» («Дружба 4М Электрон»), «Урал-44», М-228 и универсальные пилы «Крона - 202», МИ-50, «Тайга-245».

Специализированные пилы предназначены для валки деревьев в равнинной местности, раскряжевки хлыстов, обрезки крупных сучьев, проведения подготовительных и вспомогательных работ. Особенностью общей компоновки этих пил является конструкция рамы с высоко расположенными рукоятями управления по отношению к пильному аппарату. Такая компоновка позволяет оператору работать в удобной позе при валке деревьев в равниной местности. Длительный опыт применения пил с высоко расположенными рукоятями управления полностью подтвердил это преимущество.

Универсальные пилы предназначены для валки деревьев в холмистой местности, раскряжевки хлыстов и разделки долготья, обрезки сучьев, проведения подготовительных и вспомогательных работ. Опыт эксплуатации универсальных пил на лесозаготовках показал, что работать ими в холмистой местности (причем со значительными уклонами) на валке деревьев с одновременной обрезкой сучьев и раскряжевкой хлыстов гораздо удобнее и производительнее по сравнению со специализированными пилами.

Техническая характеристика бензиномоторных пил представлена в табл. 1. Таблица 1

Техническая характеристика бензиномоторных пил.

5

2 ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО БЕНЗИНОМОТОРНЫХ ПИЛ

В качестве примеров общего устройства бензиномоторных пил представлены пилы модельных рядов «Урал» (рис. 1), «Дружба» (рис. 2) и «Тайга» (рис. 3 а, б).

Основными узлами бензомоторных пил являются двигатель, муфта сцепления, пильный аппарат, рама с рукоятками и бензобаком (у универсальных пил бензобак расположен в нижней задней части пилы), стартер (у специализированных пил – съемный, у универсальных пил – встроенный), редуктор (у универсальных пил редуктор отсутствует).

Двигатель бензиновый, одноцилиндровый, двухтактный, внутреннего сгорания вырабатывает крутящий момент на приводе главного движения. Муфта сцепления автоматическая, фрикционная, центробежного типа, предназначена для передачи крутящего момента от двигателя (коленчатого вала) к редуктору (валику редуктора). Пильный аппарат состоит из пильной шины, пильной цепи, ведущей и ведомой звездочек, фиксирующего и натяжного устройств, амортизационного (демпфирующего) устройства (которого может и не быть). У специализированных пил к пильному аппарату относятся редуктор и корпус редуктора с отражателем и упорами. Пильный аппарат предназначен непосредственно для выполнения процесса пиления. Рама с рукоятями и бензобаком служит для управления бензиномоторной пилой. Стартер служит для запуска пилы. Редуктор (имеется только у специализированных бензиномоторных пил) одноступенчатый конический, служит для передачи крутящего момента от муфты сцепления к ведущей звездочке.

Характерными особенностями универсальных пил являются отсутствие редуктора и низкое расположение рукоятей управления. Упразднение редуктора позволило значительно снизить ее массу и повысить скорость резания. Повышенная скорость резания дала увеличение производительности пиления и обеспечила значительное уменьшение усилия на надвигание при пилении. Передняя рукоятка рамы охватывает двигатель с двух сторон, что позволяет перехватывать пилу и быстро переводить ее из положения валки в положение раскряжевки или в промежуточное положение между ними при обрезке сучьев.

Двигатели модельного ряда пил «Тайга» имеют оригинальное противовибрационное устройство для уравновешивания инерционных сил одноцилиндрового двигателя и снижения тем самым вибраций. Это устройство называется уравнительный механизм. Схема уравнительного механизма представлена на рисунке 4. Этот механизм состоит из центральной шестерни 4, посаженной жестко на валу 5 у передней коренной шейки и двух постоянно сопряженных с ней шестерен 6 с противовесами 7.

При работе двигателя центробежная сила противовесов боковых шестерен геометрически складывается с центробежной силой противовесов коленчатого вала, и вместе они уравновешивают большую часть силы инерции

6

Рис. 1 Бензиномоторная пила модельного ряда «Урал» 1 – топливопровод, 2 – топливный краник, топливный бак, 4 – топливо, 5 –

манетка газа, 6 – крепление амортизационной пластины, 7 – амортизационная пластина, 8 – стойка, 9 – крышка редуктора, 10 – натяжной болт, 11 – пильная шина, 12 – пильная цепь, 13 – аморт изационное (демпфирующее) устройство, 14 – упор, 15 – фиксирующее устройство, 16 – крепежный болт, 17 – ведущая звездочка, 18 – кожух воздушного охлаждения.

Рис. 2 Бензиномоторная пила модельного ряда «Дружба»

I – двигатель, II – муфта сцепления, III – корпус редуктора, IV – пильная шина,

V – рукояти управления, VI - стартер

7

а.

Рис. 3 – Бензиномоторная пила модельного ряда «Тайга».

а: 1 – двигатель, 2 – стартер, 3 – пробка масляного бака, 4 – пробка топливного бака, 5 – рукояти управления; б: 3 – двигатель, 5 – рукояти управления, 6 – манетка газа, 10 – пильная шина, 11 – пильная цепь, 12 – амортизирующее (демпфирующее) устройство.

Рис. 4 Уравнительный механизм 4 – центральная шестерня, 5 – коленчатый вал, 6 – боковые шестерни, 7 -

противовесы

8

возвратно-поступательного движения поршня, которая является основным источником вибрации пилы.

При сборке необходимо произвести совмещение меток на шестернях при положении поршня в ВМТ, при этом противовесы должны быть расположены в сторону НМТ.

3 КОНСТРУКЦИИ И ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ УЗЛОВ И СИСТЕМ БЕНЗИНОМОТОРНЫХ ПИЛ

3.1 Двигатель

На бензомоторных пилах применяют одноцилиндровые двухтактные карбюраторные двигатели внутреннего сгорания с кривошипно-камерной продувкой.

Схема двигателя бензиномоторных пил представлена на рис. 5.

Рис. 5 Двигатель бензиномоторных пил: а – продольный разрез; б – поперечный разрез.

Основными узлами и деталями двигателя являются: картер 1, коленчатый вал 2, шатун 18, поршень 15 с кольцами и пальцем 16, цилиндр 14, система питания, система зажигания, система охлаждения и система смазки.

В картере 1 монтируются все детали и узлы двигателя. Картер разъемный изготовлен из алюминиевого сплава литьем под давлением. Состоит из двух половин, между которыми установлена бумажная прокладка, предварительно смазанная герметизирующей пастой. Трущиеся детали внутри картера смазываются маслом в смеси с горючим, на котором работает двигатель.

9

Коленчатый вал 2 состоит из трех частей: левой и правой половин и соединяющего их неподвижного пальца 20 кривошипа. Две половины коленчатого вала соединяются между собой и с шатуном через палец кривошипа 20, который запрессовывается с большим натягом в отверстия обеих полуосей. В результате коленчатый вал в сборе с шатуном образуют один неразборный узел. Рабочие поверхности кривошипного пальца и кривошипной головки шатуна являются обоймами игольчатого подшипника 19. Коленчатый вал устанавливается на двух шариковых подшипниках 3. За подшипниками в полостях бобышек размещаются резиновые сальники-уплотнители 11и 23. На одном конце коленчатого вала устанавливается маховик 5 с крыльчаткой вентилятора 6, а на другом – ведущая часть муфты сцепления 21. Маховик на валу крепится на конусе сегментной шпонкой. Крепление муфты сцепления осуществляется на шлицах.

Для изготовления шатунов 18 применяется сталь 18ХГТ и 16ХГТА. Верхняя (поршневая) и нижняя (кривошипная) головки шатуна изготавливаются за одно целое со стержнем и выполнены неразъемными. Стержень шатуна обычно имеет двутавровое сечение. Для уменьшения трения в соединении с поршневым пальцем и пальцем кривошипа в головки вставляются специальные игольчатые подшипники 17, 19. В верхнюю головку шатуна для модельного ряда бензомоторных пил «Дружба» запрессовывается бронзовая втулка. Для улучшения подвода масла к подшипникам в их обоймах предусматриваются сверление и щели.

Для изготовления поршня 15 двигателя применяются алюминиевые сплавы. Поршень имеет две канавки 9 для чугунных компрессионных колец, которые фиксируются двумя латунными стопорами. В бобышки поршня запрессовывается поршневой палец 16. От боковых смещений палец фиксируется в бобышках двумя кольцевыми пружинными стопорами.

Во избежание заклинивания поршня в цилиндре вследствие нагревания между поршнем и цилиндром имеется зазор. Величина зазора зависит от диаметра цилиндра, материала и конструкции поршня. Для двигателей отечественных бензомоторных пил, величина зазора между цилиндром и поршнем в холодном состоянии двигателя составляет 0,11 – 0,155 мм.

При работе двигателя поршень с кольцами герметизирует рабочие полости цилиндра и картера, одновременно выполняя роль золотника, управляющего открытием и закрытием окон газораспределения 16. При этом головка поршня и кольца уплотняют полости цилиндра, а верхняя кромка поршня управляет открытием продувочных 16 и выхлопного окон, юбка поршня уплотняет полости картера, а ее нижняя кромка управляет впуском в картер.

На поршни бензомоторных пил обычно устанавливают два поршневых кольца. Для предупреждения возможного перемещения колец в поршневых канавках применяются специальные фиксаторы. Фиксация позволяет устранить совпадение стыков колец в одной плоскости, следовательно, улучшить

10

уплотнение цилиндра и предупреждает аварию двигателя при попадании концов колец в продувочные окна цилиндра.

Для того чтобы кольцо при нагревании во работающего двигателя не заклинилось в цилиндре, в замке кольца должен быть зазор не менее 0,2 – 0,3 мм. По условиям нагрева верхнее поршневое кольцо должно иметь больший зазор по сравнению с нижним. Кольца применяются в основном прямоугольного сечения. Высота колец, изготовленных из чугуна, колеблется от 1,4 до 2,5 мм. Радиальная толщина колец зависит от диаметра цилиндра и бывает от 1,9 до 2,5 мм. При увеличении радиальной толщины колец повышается срок службы, а так же улучшается отвод тепла от поршня. Однако при увеличении жесткости кольца имеют место более высокие напряжения, что приводит к частым поломкам.

Поверхность поршневого пальца 16 при вязкой и прочной сердцевине должна иметь значительную твердость, поэтому для изготовления поршневых пальцев используются цементируемые легированные стали. Для уменьшения веса поршневой палец делается полым. Сопряжение пальца с поршнем и шатуном на бензомоторных пилах выполняется плавающим. Осевое перемещение плавающего пальца ограничивается обычно двумя пружинными кольцами, изготовленными из проволоки круглого сечения или из листовой стали. Усики или отверстия в кольцах служат для облегчения монтажных работ.

В целях избежания образования значительных зазоров в соединении пальца с поршнем посадка пальца в бобышках поршня делается с небольшим натягом 0,006 – 0,017 мм с тем, чтобы при достижении рабочей температуры этих деталей посадка пальца была подвижной.

Цилиндр 14 двигателя отливают под давлением из алюминиевого сплава за одно целое с головкой. Для повышения износостойкости рабочее зеркало имеет хромовое покрытие толщиной около 0,1 мм. В цилиндре выполнены все окна газораспределения: впускное окно, конечная часть продувочных каналов 8 и окна выхлопа. На цилиндре крепятся карбюратор 28 и глушитель. В головке цилиндра залита стальная втулка 13, в которой нарезана резьба под свечу. Для увеличения поверхности соприкосновения с воздухом снаружи цилиндра делаются ребра 29.

Крепление цилиндра к картеру двигателя осуществляется с помощью фланца, расположенного в нижней части, четырьмя шпильками. Между картером и фланцем цилиндра устанавливается уплотнительная паронитовая прокладка.

3.2 Система питания двигателя

Система питания двигателя предназначена для приготовления и подачи рабочей смеси в его цилиндр и включает топливный бак с заборником топлива и отстойником, краник, топливопровод и карбюратор с фильтром для очистки воздуха. В верхней части топливного бака имеется заливное отверстие с