Устройство бензопилы: основные механизмы, узлы инструмента

Бензопила (мотопила) значительно облегчает заготовку древесины, валку и раскряжевку деревьев, уход за садовым участком, строительные работы.

Несмотря на многочисленность производителей (STIHL, Foresta, Makita, Чемпион и др.) и виды (любительские, профессиональные, полупрофессиональные), у всех инструментов схожая конструкция и принцип действия. Их отличия состоят лишь в качественных характеристиках.

Длительный срок эксплуатации обусловлен простым строением инструмента, а его обслуживание доступно даже неопытному человеку.

Перечень основных деталей бензопил

Любая бензиновая пила состоит из следующих основных деталей:

• задней рукоятки – опоры, позволяющей удерживать человеку инструмент. Благодаря располагающемуся на ней курку газа открывается дроссельная заслонка;

• топливного бака – емкости для залития приготовленной топливной бензо-масляной смеси, предназначенной для работы двухтактных двигателей;

• системы зажигания - необходимой для своевременного воспламенения горючего в цилиндре путем создания электрического разряда, пробивающего пространство между электродами свечей;

• ручки стартера – позволяющей запустить двигатель внутреннего сгорания в ручном режиме. Для запуска мотора необходимо, чтобы коленчатый вал, соединенный со стартером, совершил несколько оборотов;

• масляного бака – емкости для залития цепного масла, предназначенного для смазки режущей части механизма (цепь, шина, звездочки);

• передней рукоятки – главной ручки для удержания инструмента в процессе работы;

• тормоза цепи – блокиратора, для моментальной остановки цепи при неконтролируемом, резком движении инструмента назад, чреватого для оператора серьезными увечьями;

• направляющей шины (пильного полотна) – неподвижного направляющего полотна, по которому движется цепь;

• пильной цепи – главного элемента, обеспечивающего полноценную работу инструмента.

Ознакомление с основными составляющими бензопилы и их функциональными особенностями необходимо для новичков перед началом работ. Как правило, все технические неполадки обусловлены поломками внутренних механизмов.

Работа бензопилы: общие принципы

Бензопилы (мотопилы) – ручные цепные пилы, снабженные двигателем внутреннего сгорания. По своей сути – это вращающиеся цепи, на поверхности которых располагаются режущие зубья, имеющие специфическую форму.

От расположение зубьев, цепи мотопил разделяют на:

• полного комплекта – с разделением режущих зубьев двумя приводными звеньями;

• полного пропуска – режущие зубья чередуются с тремя приводными звеньями.

Частое расположение зубьев позволяет делать срезы более гладкими и аккуратными. При этом требуется большая приводная мощность из-за увеличения трения между режущей частью инструмента и обрабатываемым материалом.

При соприкосновении зубьев инструмента с обрабатываемой поверхностью происходит перерезка волокон дерева.

В зависимости от мощности двигателя, цепь вращается с большей или меньшей скоростью. При более быстром вращении появляются чистые и быстрые срезы. Крутящим моментом двигателя определяется возможность распила твердых пород дерева. Для работы с толстыми бревнами необходим мощный двигатель и длинная цепь.

Подетальное устройство и принцип работы бензопилы

Перед началом применения инструмента, следует ознакомиться с устройством и принципом работы наиболее важных деталей.

Стартер

Стартер относится к важнейшим узлам мотопил, от которого зависит скорость запуска мотора с последующей эксплуатацией инструмента при любой погоде. Это катушка с рукояткой, тросик и каркас с возвратной пружиной. Все элементы закрыты защитной крышкой.

Узел начинает функционировать, когда натягивается веревка (оператору необходимо дернуть шнур). Выдергивание ручки раскручивает маховик, что приводит к началу работы коленчатого вала и запуску мотора.

При отпускании ручки натяжение снижается, и стартер возвращается в прежнее положение посредством возвратной пружины.

Чтобы запустить двигатель, необходимо вытягивать запускающий тросик уверенными, резкими и неоднократными движениями. Обычно необходимо совершить 3-4 рывка.

Чтобы облегчить и ускорить процедуру в современных бензопилах предусмотрены вспомогательные элементы. Это воздушная заслонка для обогащения топливной смеси, декомпрессионный клапан для снижения давления и облегчения прокрутки вала. Некоторые модели оснащены дополнительной пружиной, которая продолжает вращаться даже при целиком вытянутом тросике.

Система зажигания

Система зажигания мотопил – элементы, предназначенные для своевременного воспламенения горючего в цилиндре посредством генерации электрического разряда. Без нее невозможна полноценная, эффективная и длительная работа инструмента.

Состоит из:

• маховика (маховичного генератора) с магнитами;

• модуля зажигания (коммутатора), состоящего из электронной платы;

• высоковольтного провода – специального кабеля, по которому передается высокое напряжение к свече;

• свечи зажигания – расходной детали, участвующей в создании искры.

Вращение маховика приводит к возникновению электродвижущей силы (напряжения), которую усиливает электронная плата. Затем, посредством высоковольтного провода происходит передача электрического импульса на свечу. Результат данного процесса – создание искры, необходимой для воспламенения топливной смеси.

Ранее бензиновые пилы производились с контактной системой зажигания, предусматривающей наличие размыкающихся контактов. В задачу пользователя входила их периодическая чистка и регулирование зазоров между деталями. Современные модели инструментов оснащены бесконтактными электронными системами, которые не требуют подобных действий.

Топливная система

Топливная система встроена непосредственно в бензопилу. В ней хранится горючее, также она необходима для фильтрации и удобной подачи топлива. Состоит из:

• бензобака;

• топливного фильтра;

• топливопровода (шланга) через который поступает бензино-масляная смесь к карбюратору;

• крышки и сапуна.

Чем больше мощность двигателя инструмента, тем объемнее его бензобак. При этом производство емкостей с объемами от 0,8 л нецелесообразно. Они значительно увеличивают вес изделия, что затрудняет работу. Полная заправка позволяет использовать бензиновую пилу в течение 45-50 мин. Максимальная нагрузка (толстые бревна и пр.) требует более частой дозаправки.

Функция сапуна – нормализация давления в баке путем предупреждения создания вакуума, препятствующего вытеканию топлива. Небольшой клапан играет важную роль для исправной работы инструмента. Если отверстие засорено, закачка топливной смеси и запуск инструмента невозможны. Его очистка не требует помощи специалистов и может производиться непосредственно пользователем.

Перед попаданием в карбюратор, топливная смесь очищается от частиц грязи и ржавчины посредством фильтра, который подключен к шлангу. Деталь внешним видом напоминает бочонок цилиндрической формы и со временем может засоряться. Фильтрующий элемент чистят или меняют на новый. При интенсивном использовании пилы, замена производится каждые 3-4 месяца.

Карбюратор

Карбюратор – узел, в котором подготавливается легковоспламеняемый состав из подаваемого топлива и входящего воздуха. Отвечает за количество оборотов двигателя и расход топлива. Состоит из:

• трубки для порционной подачи воздуха посредством открытия, закрытия заслонки;

• диффузора – через него происходит подача топлива, а также ускорение воздушного потока;

• распылителя – впрыскивает топливо в воздушный поток;

• поплавковой камеры – полости, поддерживающей горючую смесь на одном уровне.

В процессе работы мотопилы происходит открытие заслонки карбюраторного узла, прохождение воздуха в трубку и активация поплавковой системы. По мере прохождение воздуха через диффузор он смешивается с топливом и распыляется. Затем, по впускному каналу, полученная смесь направляется в цилиндро-поршневую группу.

На мотопилах устанавливаются мембранные карбюраторные узлы, в функцию которых входит не только подготовка легковоспламеняющего состава, но и самостоятельная закачка бензино-масляной смеси из бака посредством мембраны (насос).

Конструкция имеет литой корпус с 2-3 регулировочными винтами, позволяющими настроить обороты и подачу топлива.

Некоторые модели карбюраторов оснащены ручными насосами (праймерами). С данным подкачивающим устройством бензопилы заводятся быстрее и легче.

Двигатель

Практически во всех бензопилах устанавливаются двухтактные двигатели внутреннего сгорания.

Место расположения двигателя – задняя часть инструмента. Он состоит из:

• цилиндра – корпуса с круглым отверстием для перемещения поршня. Именно в нем происходит преобразование энергии сгорания топлива в энергию движения, необходимую для вращения коленчатого вала;

• поршня – детали, которая при движении вверх, вниз перемещает коленчатый вал;

• шатуна – соединяющего коленвал с поршнем;

• коленчатого вала – детали, необходимой для создания полезной работы.

Функция двигателя внутреннего сгорания заключается в преобразовании теплоты сгорания топлива в механическую работу. В ходе одного рабочего цикла: цилиндр заполняется топливной смесью, которая сжимается и воспламеняется. Далее расширяются газы с последующей очисткой от них цилиндра.

Под тактом в работе двигателя понимается движения поршня в одном направлении. За время одного оборота коленвала совершатся два такта.

В некоторых моделях двигатели отличаются внушительными показателями скорости, но не более 13500 оборотов в течение одной минуты. Для обеспечения эффективности и увеличения срока эксплуатации инструмента, цилиндр, поршень, кривошип необходимо систематически обрабатывать качественными смазывающими средствами.

Современные двигатели оснащены выхлопной системой в виде специальных глушителей. Они необходимы для минимизации шумового эффекта в процессе работы. Кроме того, глушители изменяют направление движения выхлопных газов, дробят их, уменьшают в объеме, скорость, температуру, отводят в другую сторону от оператора.

Система очистки воздуха

Для полноценного функционирования двигателя необходима не только смесь бензина и масла, а воздушно-топливный состав, образуемый в карбюраторном узле. Воздух собирается из окружающего пространства и содержит мелкие частицы, песчинки, опилки, загрязнения, водяные пары. Это опасно уменьшением срока эксплуатации инструмента, понижением его эффективности, поломками и сбоями в работе.

Очистка воздуха достигается посредством специальных очистительных элементов – фильтров. На разных моделях они отличатся размерами и формами.

В некоторых случаях предусмотрена установка дополнительных фильтров, например, защищающих карбюраторный узел от попадания жидкостей.

Большинство фильтров состоят из пластикового каркаса, на который натянута нейлоновая сетка, и уплотнительного кольца. Не всегда фильтрующий элемент производится из нейлона, возможна его замена ватой, поролоном или другим пористым материалом. Не исключается комбинированное решение.

Систематическая эксплуатация инструмента со временем приводит к засорению фильтров и нарушению работы пилы. Периодически требуется замена, очистка, продувка или промывка фильтрующего элемента.

Сцепление

Сцепление – механизм, предназначенный для обеспечения непрерывной связи двигателя и режущей частью бензопилы.

Состоит из:

• барабана – передаточного механизма, соединенного со звездочкой для передачи вращательного усилия на цепь;

• фрикционных накладок (разновесов), перемещающихся в радиальном направлении, если увеличивается центробежная сила;

• пружин различных видов, прижимающих фрикционные накладки к моторному валу.

Центробежное сцепление обеспечивает надежность и повышенный рабочий ресурс механизма.

Холостые обороты не вызывают движение цепи, необходимо наличие центробежной силы. Она начинает развиваться, по мере увеличения оборотов.

Активизация сцепления происходит в автоматическом режиме, когда количество оборотов достигает 2 700 за одну минуту. При этом пружины прижимаются к внутренним стенкам барабана и приводят его в действие. В это же время вращается звездочка, отвечающая за движение режущей части.

У разных моделей сцепление различается своим внешним видом, количеством фрикционных накладок (две или три), типами пружин (иногда они заменены скобами), разборным или литым барабаном. Всех их объединяет единый принцип функционирования.

Для предупреждения поломок, необходимо:

• регулярно смазывать детали;

• своевременно очищать механизм от загрязнений;

• следить за исправностью шины;

• в процессе работы избегать контакта режущей гарнитуры с твердыми металлическими предметами.

Поломка или износ механизма требует его замены.

Пильная шина

Шины (пильные полотна) – неотъемлемый атрибут инструмента, неподвижное направляющее полотно, по которому движется цепь. Содержит две стальные пластины и установленную между ними звездочку. Надежность конструкции достигается путем объединения всех компонентов усиленными заклепками.

Края шины – своеобразные пазы, для погружения в них хвостовика цепи. Они не только направляют цепь в процессе работы, но и предназначены для подачи на нее смазки.

Для производства шин используется износостойкая упругая сталь, так как в процессе эксплуатации деталь подвергается повышенным нагрузкам, может застрять или согнуться.

Шины характеризуются следующими основными параметрами:

• длиной шины – не полной, а режущей части. Мера измерения – дюймы или сантиметры;

• шириной направляющего паза. Она должна совпадать с толщиной ведущего звена.

• шагом цепи. Необходимо совпадение с шагом цепи и ведущей звездочкой.

Установочные отверстия должны быть определенных размеров и позволять закрепить шину на инструмент.

Шины – расходный материал, со временем требуют замены.

Цепь

Цепь является сегментным режущим элементом, предназначенным для выполнения главной функции бензопил – распила дерева.

Содержит повторяющиеся элементы:

• резцы;

• ведущие (хвостовики);

• соединительные звенья.

Движения цепи обеспечиваются ведущими звеньями при помощи цепной звездочки барабана сцепления. По левой и правой стороне механизма расположены режущие звенья, соединенные посредством соединительных звеньев.

В процессе движения цепи, происходит взаимодействие режущих звеньев с древесиной и непосредственно ее распил. Все звенья соединены заклепками и формируют шарнирные соединения, которые подвергаются наибольшему трению. От количества звеньев зависит длина цепей и максимальная глубина распила.

Цепи характеризуются:

• количеством звеньев;

• шагом цепи – мера измерения – дюймы. Наиболее распространены параметры 0,325, 3/8;

• толщиной хвостовика. Величина колеблется 1,1-2,0 мм;

• высотой режущих зубьев, в зависимости от чего цепи бывают низко-, высокопрофильными;

• формой режущих зубьев - закругленные, полудолотообразные, долотообразные.

Механизм натяжения цепи

Простейший механизм инструмента, позволяющий настроить и регулировать нахождение шины и расположенной на ней цепи. Содержит штифт, соединенный с винтом. Регулировка производится обычной отверткой или шестигранным ключом. Вместе с вращением винта перемещается штифт, в результате чего смещается шина, натягивается или отпускается цепь.

Натяжение цепи требует регулярного контроля. Сильная затяжка повышает нагрузку, затрудняет работу инструмента и опасно разрывом цепи. При ослаблении, цепь может соскочить с шины.

Маслонасос

Масляный насос – компактная, но важная деталь инструмента. Он предназначен для смазки цепи в процессе работы, охлаждения металлических деталей (шина и цепь) и снижения трения цепи об шину. Данная функция увеличивает срок эксплуатации бензопилы и предупреждает поломки.

Смазка подается автоматически, только когда двигатель работает. Холостые обороты или полное отключение инструмента приводят к прекращению подачи масла.

Мотопилы оснащены плунжерными масляными насосами (поршневые), состоящими из:

• корпуса – пластикового или алюминиевого;

• плунжера – цилиндрической детали для перекачивания смазки, содержащего червячную передачу;

• подающего и выпускного каналов, соединенных с маслопроводом.

Вращение зубчатой шестерни приводит в действие плунжер. В результате, масло поступает в насос, который соединен с баком. Из него масло подается на цепь через маслопровод.

При возникновении технических проблем, масляные насосы ремонтируются или заменяются на новые.

Ручной тормоз

Ручной тормоз не относится к механизмам, участвующим в главном рабочем процессе. Его функция – обеспечить безопасность пользователя в момент отдачи – неконтролируемого, резкого движения инструмента назад. При этом, вращающейся цепью оператору могут быть нанесены тяжелые телесные повреждения.

Быстрая остановка тормоза бывает:

• контактной, путем легкого нажатия, приводящего к моментальному стягиванию металлического хомута на барабане сцепления и прекращению работы инструменты;

• автоматической (инерционной) - резкий удар по шине инерционно воздействует на тормозную систему и останавливает бензопилу.

Цепной тормоз срабатывает примерно за 0,12 секунды, что достаточно для предотвращения травм.