БЕНЗИНОМОТОРНАЯ ПИЛА Российский патент 2006 года по МПК B27B17/00 

Изобретение относится к лесной и деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано на предприятиях по проектированию и изготовлению бензомоторных пил.

В предлагаемом изобретении разработана бензиномоторная пила, в которой обеспечивается эффективная виброзащита правой руки оператора, наиболее сильно подверженной вибрации в широком диапазоне частот (30-1000 Гц).

Бензиномоторная пила является мощным источником динамических нагрузок, которые в зависимости от режима работы полностью или частично воспринимаются руками оператора.

В связи с этим одной из важнейших задач при создании ручных бензиномоторных пил является достижение максимального снижения уровня вибрации на наружных поверхностях рукояток управления, охватываемых руками оператора при работе с пилой.

Сложность решения данной проблемы заключается в том, что в зависимости от режима работы (холостой ход на раскряжевке, раскряжевка, валка леса) на руки оператора воздействуют вибрационные нагрузки в широком диапазоне частот (30-1000 Гц).

В соответствии с патентно-информационными исследованиями в течение последних лет разработано достаточно большое количество механических демпфирующих устройств, обеспечивающих частичное гашение вибрации на рукоятках управления бензиномоторных пил.

Известна переносная моторная пила (см., например, заявку СССР №2031894 по классу В 27 В 17/00 за 1974 г.), в которой рукоятки управления жестко соединены с обоймами, имеющими с внутренней стороны упругие элементы в виде внешнего и внутреннего кольца, соединенные с перемычками. Вибрация, передаваемая от двигателя и пильного аппарата, гасится при передаче на рукоятки за счет поглощающих свойств эластичного материала упругих элементов, которые закреплены на двигателе. Как отмечают авторы, наличие упругих элементов снижает вибрацию, обеспечивает хорошую виброустойчивость и управление пилой в любом положении. Основной недостаток данной конструкции заключается в том, что эффективная виброизоляция рукояток управления обеспечивается в ограниченном диапазоне частот вибрации. Ограничение диапазона частот по вибрации обусловлено конкретно заданными жесткими свойствами упругих элементов. Кроме того, сама пила имеет достаточно сложную конструкцию и повышенную массу за счет наличия обойм.

Известны переносные моторные пилы (см. заявку СССР №2331564 по классу В 27 В 17/00 за 1976 г., патент ФРГ 2043708 по классу В 27 В 17/02 за 1977 г., патент ФРГ 2525116 по классу В 27 В 17/02, патент США 3698455 по классу В 27 В 17/02 за 1972 г., патент США 3945119 по классу В 27 В 17/02 за 1976 г., патент США 4141143 по классу В 27 В 17/02 за 1979 г.), в которых опорная рама с рукоятками управления непосредственно крепится к корпусу двигателя через эластичные элементы, которые обеспечивают эффективное гашение вибрации в области высоких частот. Для снижения уровня вибрации в области низкочастотного спектра применяются различные конструкции жестких гасителей.

Крепление опорной рамы с рукоятками управления к двигателю пилы через податливые эластичные элементы существенно ухудшает управляемость пилой, что небезопасно для оператора при его работе.

Известна также переносная моторная пила (см. заявку СССР за №3249074 по классу В 27 В 17/00 за 1981 г.), принятая авторами за прототип. Она включает двигатель с пильным аппаратом, опорную раму с передней и задней рукоятками управления, прикрепленную к корпусу двигателя через три жесткие пружины, выполняющих роль амортизаторов на высоких частотах (500-1000 Гц). Достаточно жесткие пружины обеспечивают хорошую управляемость пилой.

Основным недостатком пилы - прототипа является неэффективная виброизоляция рукояток управления на низких рабочих частотах (30-250 Гц), наиболее опасных для здоровья человека. Поэтому серийно выпускаемые пилы "Тайга-245" имеют уравновешивающий механизм, который в качестве динамического демпфера предназначен для гашения рабочих вибраций на низких частотах 30-250 Гц. Конструкция уравновешивающего механизма достаточна сложна и имеет массу 1,2 кг при общей массе пилы 6,8 кг (20% от общей массы).

Технической задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков и создание конструкции бензиномоторной пилы, в которой обеспечивается двукратная эффективность виброзащиты правой руки оператора, наиболее уязвимой от вибрации в широком диапазоне частот (30-1000 Гц).

Технический результат предлагаемого изобретения состоит в том, что толщина задней рукоятки (для правой руки оператора) составляет 0,15-0,20 ширины окон опорной рамы пилы, при этом рукоятка управления выполнена из эластичной резины.

На фиг.1 изображена бензиномоторная пила, общий вид. Она содержит двигатель 1, пильный аппарат 2, опорную раму 3 с трубчатой частью 4, закрепленную к корпусу двигателя 1 через жесткие пружины 5, переднюю рукоятку 6, расположенную на трубчатой части 4 опорной рамы 3, заднюю рукоятку 7 и упор 8.

Передняя рукоятка 6 выполнена из поливинилхлоридной трубки 9, представленной на фиг.2 - вид по А на фиг.1. Задняя рукоятка 7 в продольном разрезе показана на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1. Она установлена на части опорной рамы 3, которая имеет окна 10 с ребрами жесткости 11.

Работа бензиномоторной пилы осуществляется следующим образом.

Двигатель 1 с пильным аппаратом 2 генерирует пространственную вибрацию, передающуюся через опорную раму 3 на рукоятки управления 6, 7. Размещение между корпусом двигателя 1 и опорной рамы 3 жестких пружин 5 обеспечивает хорошую управляемость пилой и позволяет исключить прямую передачу вибрационной энергии от двигателя 1 с пильным аппаратом 2 на опорную раму 3, что обеспечивает эффективное гашение вибрации на рукоятках управления 6,7 в диапазоне частот 500-1000 Гц. Размещение задней рукоятки 7 только на ребрах жесткости 11 опорной рамы 3, а не на всей ее поверхности обеспечивает виброизоляцию между рукояткой и рамой пилы. Таким образом, здесь совмещаются два механизма рассеивания вибрационной энергии - это виброизоляция рукоятки и поглощение вибрации за счет совершения работы деформирования (прогиба) рукоятки из эластичной резины на ребрах жесткости 11 опорной рамы 3.

На основе многочисленных экспериментальных данных (пиление на стенде в режиме холостого хода, раскряжевки и валки леса с замером уровней вибрации на наружных поверхностях рукояток) авторами было установлено, что большое влияние на уровни вибрации в предложенной конструкции оказывает соотношение толщины 12 задней рукоятки 7 от ширины 13 окон 10 между ребрами жесткости 11 опорной рамы 3.

При толщине задней рукоятки 7 более 0,20 ширины окон 10 между ребрами жесткости 11 опорной рамы пилы 3 возрастают вибрационные нагрузки на руки оператора в режиме холостого хода. При данном режиме работы пила находится в подвешенном состоянии в руках оператора и представляет собой некую массу с виброисточником (двигатель пилы, работающий на холостом ходу). Правая рука оператора, сжимающая эластичную рукоятку управления 7 и удерживающая пилу, представляют собой некую присоединенную массу к пиле через эластичную рукоятку. В данном случае эластичная рукоятка 7 представляет собой упругий элемент (типа пружины), и таким образом образуется динамическая система, в которой присоединенная масса (рука оператора) и упругий элемент (эластичная рукоятка) становятся динамическим демпфером для бензопилы, в результате чего идет мощный отбор энергии от виброисточника (двигателя пилы) и передача ее на руки оператора.

При толщине задней рукоятки 7 менее 0,15 ширины окон 10 между ребрами жесткости 11 опорной рамы пилы 3 резко снижается эффективность гашения вибрации в режиме валки и раскряжевки. Это связано с тем, что в режиме пиления за счет создания оператором надвигающего усилия пильным аппаратом 2 на древесину правая рука оператора сжимает эластичную рукоятку 7 и при их малой толщине происходит продавливание (смыкание) рукоятки 7 на ребрах жесткости 11, в результате чего исключается работа ее деформирования от воздействия вибрационной нагрузки и уровень вибрации на наружной поверхности рукоятки 7 резко возрастает.

В настоящее время проведены стендовые и натурные (в леспромхозах России) испытания предложенной конструкции пилы. Достигнуто двукратное гашение вибрации на рукоятке управления для правой руки оператора в октавных полосах рабочих частот 31,5; 63; 125; 250; 500 и 1000 Гц.

Изобретение относится к лесной и деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано при изготовлении бензиномоторных пил. Пила включает двигатель с пильным аппаратом, опорную раму с трубчатой частью, прикрепленную к корпусу двигателя через пружины, упор, переднюю и заднюю рукоятки управления, причем часть опорной рамы, на которой установлена задняя рукоятка, имеет окна с ребрами жесткости между ними. Толщина задней рукоятки составляет 0,15-0,20 ширины окон опорной рамы пилы, при этом задняя рукоятка управления выполнена из эластичной резины. Изобретение снижает вибрационную нагрузку на оператора, повышает производительность труда. 3 ил.

Бензиномоторная пила, включающая двигатель с пильным аппаратом, опорную раму с трубчатой частью, прикрепленную к корпусу двигателя через пружины, упор, переднюю и заднюю рукоятки управления, причем часть опорной рамы, на которой установлена задняя рукоятка, имеет окна с ребрами жесткости между ними, отличающаяся тем, что толщина задней рукоятки составляет 0,15-0,20 ширины окон опорной рамы пилы, при этом задняя рукоятка управления выполнена из эластичной резины.