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 бензиномоторных пил.

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).

Широкий диапазон частот вибрационных нагрузок обусловлен также и присутствием в пиле различных источников вибрации: двигатель внутреннего сгорания; шина и цепь пильного аппарата; зубчатые колеса редуктора.

Наиболее интенсивным источником вибрации в бензиномоторной пиле является двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр, поршень и кривошипно-шатунный механизм, состоящий из шатуна и коленчатого вала с подшипниками.

При работе двигателя при возвратно-поступательном движении поршня в полости цилиндра протекают газодинамические процессы с импульсным знакопеременным характером изменения давления от -0,5 до 30 атм. Эти изменения давления вызывают вибрацию поршня двигателя и кривошипно-шатунного механизма, которая через стойку и опорную раму бензиномоторной пилы передается на рукоятки управления. В соответствии с патентно-информационными исследованиями в течение последних лет разработано большое количество механических демфирующих устройств, обеспечивающих частичное гашение вибрации на рукоятках управления бензиномоторных пил.

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

Известны также конструкции бензиномоторных пил с жесткими механическими демпферами, где основньми виброгасящими элементами являются металлические цилиндрические и плоские пружины.

Известна переносная моторная пила (SU, авт. св. №286188, кл. В 27 В 17/00, 1971 г.), принятая авторами за прототип.Она включает двигатель жестко соединенный с пильным аппаратом и стойкой, бензобак и рукоятки управления, жестко соединенные с опорной рамой.

Для снижения уровня вибрации в рукоятках управления пила имеет виброизолирующее устройство между стойкой и опорной рамой, выполненное в виде плоской пружины и шарнира с цилиндрическими пружинами. Данная пила достаточно проста по конструкции и обеспечивает хорошую управляемость пилой, но не обеспечивает эффективной виброизоляции рукояток управления во всем диапазоне рабочих частот. Замеряемые на стенде виброскорости рукояток управления в октавных полосах рабочих частот (31,5; 63; 125; 250 Гц) превышают на 3-5 Дб допустимые согласно ГОСТ 17770-72 уровня вибраций. Ограничение диапазона частот по эффективности виброизоляции обусловлено заданной жесткостью плоской пружины и цилиндрическими пружинами шарнира.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков и создание конструкции бензиномоторной пилы, в которой обеспечивается эффективное гашение вибрации в диапазоне низких частот 30-250 Гц. Эти частоты наиболее опасны для здоровья человека.

Технический результат предлагаемого изобретения состоит в том, что длина консольной части коленчатого вала, на которой размещен маховик с системой зажигания и крыльчатка, от торцевой поверхности подшипника составляет 0,4-0,6 длины поршня с шатуном в сборе.

На фиг.1 изображена бензиномоторная пила общий вид; на фиг.2- продольный разрез двигателя.

Пила содержит двигатель 1, жестко соединенный с пильным аппаратом 2 и стойкой 3, бензобак 4, рукоятки управления 5, опорную раму 6, виброизолирующее устройство, выполненное как у прототипа в виде плоской пружины 7 и шарнира 8. Рукоятки 5 жестко скрепляются с опорной рамой 6.

На фиг.2 представлен цилиндр 9 и поршень 10 двигателя 1, шатун 11 и коленчатый вал 12 с подшипниками 13 и 14, маховик с системой зажигания 15, крыльчатка 16.

Работа бензиномоторной пилы осуществляется следующим образом.

Двигатель 1 с пильным аппаратом 2 генерирует пространственную вибрацию, передающуюся через стойку 3 и опорную раму 6 на рукоятки управления 5. Размещение между опорной рамой 6 и стойкой 3 плоской пружины 7 и шарнира 8 с цилиндрическими пружинами (как у прототипа) позволяет исключить прямую передачу вибрационной энергии от двигателя к опорной раме 6, что обеспечивает частичную виброизоляцию рукояток управления 5.

Это механическое демпфирование вибрации от основных источников вибрации на пиле: двигатель; шина и цепь пильного аппарата; зубчатые колеса редуктора.

Вибрация, генерируемая двигателем при возвратно-поступательных движениях поршня 10 в полости цилиндра 9 через шатун 11 передается на коленчатый вал 12. Основное снижение уровня вибрации на рукоятках управления в предложенной авторами конструкции пилы обеспечивается за счет снижения самого уровня генерируемых виброперемещений основным источником вибрации на пиле - двигателем.

На основе многочисленных экспериментальных данных (пиление на стенде в режиме холостого хода, раскряжевки и валки с замером уровней вибрации на наружной поверхности рукояток) авторами было установлено, что большое значение на уровни виброперемещений генерируемых двигателем в предложенной конструкции пилы оказывает соотношение длины консольной части 17 коленчатого вала 12, на которой размещен маховик с системой зажигания и крыльчатка, от торцевой поверхности подшипника 14 к длине 18 поршня 10 с шатуном 11 в сборе.

Изменяя соотношение этих длин в экспериментальных запилах, было установлено, что при длине консольной части коленчатого вала, равной 0,4-0,6 от длины поршня с шатуном в сборе, датчики виброускорений на рукоятках управления фиксировали значительное снижение уровня вибрации (на 2-3) Дб.

При длине консольной части коленчатого вала, равной 0,4-0,6 от длины поршня с шатуном в сборе, максимальное значение их виброперемещений находятся в противофазе. В результате этого вибрация, генерируемая двигателем 1 при возвратно-поступательных движениях поршня 10 в полости цилиндра 9, минимальна.

Таким образом, в предложенной авторами конструкции бензиномоторной пилы снижение уровня вибрации на рукоятках управления достигается не только механическим демпфированием (как у прототипа), но главным образом снижением интенсивности генерации вибрации самим источником - двигателем пилы.

Изобретение относится к лесной и деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано при изготовлении бензиномоторных пил. Пила содержит двигатель, пильный аппарат и связанную с ним через стойку опорную раму, средства вибрации в виде закрепленных на стойке шарнира и плоской пружины, соединенной с рамой, а также рукоятки управления. Длина консольной части коленчатого вала двигателя, на которой размещен маховик с системой зажигания и крыльчатка, от торцевой поверхности подшипника составляет 0,4-0,6 длины поршня с шатуном в сборе. Изобретение снижает вибрационную нагрузку на оператора, повышает производительность труда. 2 ил.

Бензиномоторная пила, содержащая двигатель, пильный аппарат и связанную с ним через стойку опорную раму, средства виброизоляции в виде закрепленных на стойке шарнира и плоской пружины, соединенной с рамой, а также рукоятки управления, отличающаяся тем, что длина консольной части коленчатого вала двигателя, на которой размещен маховик с системой зажигания и крыльчатка от торцевой поверхности подшипника, составляет 0,4-0,6 длины поршня с шатуном в сборе.