БЕНЗИНОМОТОРНАЯ ПИЛА

Полезная модель относится к лесной и деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано на предприятиях по проектированию и использованию 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 наружной поверхности рукояток управления, охватываемой рукой оператора при работе с пилой.
Сложность решения данной проблемы заключается в том, что на руки оператора воздействуют вибрационные нагрузки в широком диапазоне частот 30-1000Гц. Данный диапазон частот вибрационных нагрузок обусловлен не только разньми режимами работы с пилой (холостой ход, валка, раскряжевка), но и присутствием в пиле различных источников вибрации: кривошипно-шатунный механизм и поршень двигателя; шина и цепь пильного аппарата; зубчатые колеса редуктора.
В настоящее время основным направлением борьбы с вибрацией на бензиномоторных пилах является размещение на них различных демпфирующих устройств.
В соответствии с патентно-информационными исследованиями в течение последних лет разработано достаточно большое количество бензиномоторных пил с демпфирующими устройствами, которые обеспечивают частичное гашение вибрации на рукоятках управления (см. например, заявку СССР авт. свид.№475782, кл. В 27 В 17/00 за 1989 г., заявку СССР авт. свид.№694366, кл. В 27 В 17/00 за 1979 г., заявку СССР авт. свид. №844280, кл. В 27 В 17/00 за 1981 г., заявку СССР авт. свид.№935273, кл. В 27 В 17/00 за 1982г.).
Основным недостатком этих изобретений является ограниченный диапазон частот, на которых демпфирующие устройства эффективно гасят вибрацию. Это обусловлено заданной жесткостью каждого конкретного демпфирующего устройства, которая определяется его конструкцией.
Кроме того, наличие демпфирующих устройств усложняет конструкцию пилы и увеличивает ее массу в целом, что нежелательно для ручных инструментов.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является бензиномоторная пила, включающая двигатель, соединенный с пильным
аппаратом и стойкой, бензобак и рукоятки управления, жестко соединенные с опорной рамой (SU, авт. свид.№286188, кл. В 27 В 17/00, 1971 г.), принятая авторами за прототип.
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 эффективное гашение вибрации в диапазоне частот 500-ЮООГц. Ограничение диапазона частот по эффективной виброизоляции обусловлено заданной жесткостью плоской пружины и цилиндрическими пружинами шарнира. У данной пилы длина стойки практически равна длине шины пильного аппарата.
Технической задачей полезной модели является устранение указанных недостатков и создание конструкции бензиномоторной пилы, в которой осуществляется эффективное гашение вибрации в рукоятках управления в диапазоне частот 250-500Гц. Эти частоты более опасны для здоровья человека. При этом пила, как и прототип, имеет простую конструкцию и ее масса меньше массы пилы- прототипа и аналогов.
Технический результат предлагаемой полезной модели состоит в том, что длина стойки рамы пилы составляет 0,65 длины шины пильного аппарата. При таком соотношении размеров длин стойки рамы пилы и шины пильного аппарата на рукоятки управления, а следовательно и руки оператора не передается вибрация от шины пильного аппарата, как одного из основных источников вибрации в пиле, в диапазоне частот 250-500Гц.
На фиг.1 изображена бензиномоторная пила, общий вид.
Пила содержит двигатель 1, жестко соединенный с пильный 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, редуктор 9. Пильный аппарат 2 состоит из шины 10 и цепи 11. Рукоятки 5 жестко скрепляются с опорной рамой 6.
Работа бензиномоторной пилы осуществляется следующим образом. Двигатель 1, пильный аппарат 2 и редуктор 9 генерируют 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 позволяет исключить прямую передачу вибрационной
энергии от пильного аппарата 2 к опорной раме 6, что обеспечивает виброизоляцию рукояток в диапазоне частот 500-1000Гц.
Дополнительное эффективное гашение вибрации в предложенной авторами конструкции осуществляется в диапазоне частот 250-500Гц за счет заданного соотношения длины стойки 3 к длине шины 10 пильного аппарата 2. На основе многочисленных экспериментальных данных с прямьм замером уровней вибрации по длине стойке 3 и шине 10 пильного аппарата 2 при пилении авторами было установлено, что большое значение на уровни вибрации в предложенной конструкции пилы в диапазоне частот 250-500Гц оказывает соотношение длины стойки 3 к длине шины 10 пильного аппарата.
Вибрация, генерируемая шиной 10 пильного аппарата 2 в виде знакопеременных (возвратно-поступательных) перемещений передается по стойке 3 к раме пилы 6 и на рукоятки 5, в результате чего руки оператора воспринимают вибрацию с большим ускорением от этого источника вибрации (шины 10). Изменяя длину Lc стойки 3 от величены равной длине Lш шины 10 до величены равной половине длины шины 10, было определено оптимальное соотношение между этими размерами, которое составило: Lc=0,65Lш.
На фиг.2 представлены графики изменения величены амплитуды виброперемещений 12 по длине 14 шины 10 пильного аппарата 2 и амплитуды перемещений 13 по длине 15 стойки 3. Максимальное значение амплитуды виброперемещений 16 находится в месте крепления 17 шины 10 пильного аппарата 2 и стойки 3 к двигателю 1 пилы, а узловые значения виброперемещений с нулевой амплитудой 18 находятся в месте 19 крепления стойки 3 с опорной рамой 6 при выполнении указанных в настоящем техническом решении соотношении длин стойки 3 и шины пильного аппарата 2: Lc=0,65Lш.
В диапазоне частот 250-500Гц максимальные виброперемещения 16 (пучность) находятся на противоположных концах шины 10 пильного аппарата 2.
Амплитуды виброперемещений, распространяющиеся по длине 15 стойки 3 имеют максимальные значения 16 (пучность) в месте крепления 17 шины 10 пильного аппарата 2 и стойки 3 к двигателю 1 пилы. И далее по длине 15 стойки 3 амплитуды виброперемещений уменьшаются и имеют форму стоячей волны с узловьми значениями 18, равными нулю в месте крепления 19 стойки 3 с опорной рамой 6, на которой жестко закреплены рукоятки 5. Таким образом, при длине стойки равной 0,65 от длины шины пильного аппарата, вибрация от шины в диапазоне частот 250-500Гц не воздействует на руки оператора.