БЕНЗИНОМОТОРНАЯ ПИЛА

Полезная модель относится к лесной и деревообрабатывающей промышленности и может быть использован^ на предприятиях по проектированию и изготовлению бензиномоторных пил.
В предлагаемой полезной модели разработана бензиномоторная пила, в которой обеспечивается эффективная виброзащита рук оператора 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 операгора-
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 снижают вибрацию, обеспечивает хорошую виброустойчивоеть 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 В27 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 1972г., патент США 3945119 по классу В 27 В 17/02 за 1976г., 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 гашения 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.№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, частично выполняющих роль амортизаторов на высоких частотах (500-1000 Гц).
Жесткие пружины обеспечивают хорошую управляемость пилой, при этом для снижения вибрации на рукоятках управления упор связан с корпусом двигателя посредством амортизаторов. При пилении упор прижат к древесине и амортизаторы выполняют роль гасителей колебаний.
Основным недостатком пилы- прототипа является не эффективная аиброизоляция рукояток управления на низких рабочих частотах, наиболее опасных для организма человека- Замеряемые на стенде внброскорости
рукояток управления в октавных полосках рабочих частот: 31,5Гц; 63 Гц; 125 Гц; 250 Гц превышают на. 3-5 Д6 допустимых уровней вибраций согласно ГОСТ 17770-72 « Машины ручные. Допустимые уровни вибрации». Ограничение диапазона частот по эффективному гашению вибрации обусловлено заданной жестокостью амортизаторов.
В пиле-прототипе крепление опорной рамы с рукоятками управления к корпусу двигателя осуществляется через три жесткие пружины. Жесткость пружины определяется числовым значением индекса «С».
С =До/d, где
До = Д- d - средний диаметр пружины;
Д- наружный диаметр пружины;
d- диаметр проволоки пружины.
В соответствии со справочными данными (см. В.И.Анурье& «Справочник конструктора-машнностроителялом 3,М.: Машиностроение, 1979, стр.96) для винтовых цилиндрических пружин сжатия и растяжения из стали круглого сечения индекс «С» имеет значения от 4 до 12. Чем меньше числовое значение индекса «С»,тем больше жесткость пружины.
У пилы-прототипа болтовое крепление опорной рамы с корпусом двигателя осуществляется через жесткие пружины (С=4,0) практически без их предварительного нагружения. При таком жестком креплении опорной рамы с рукоятками управления к корпусу двигателя (источнику вибрации) при работе в режиме «холостой ход на раскряжевке» на руки оператора в диапазоне низких частот ( 31-250Гц) воздействуют вибрационные нагрузки, превышающие на 3-5Д6 допустимые уровни вибрации. И только в пилении под нагрузкой на частотах 500-1000Гц пружины выполняют роль виброгасителей.
Технической задачей настоящей полезной модели является устранение указанных недостатков и создание конструкции бензиномоторной пилы, в которой обеспечивается гашение вибрации во всем диапазоне частот 31-1000 Гц.
Технический результат предлагаемой полезной модели состоит в том, что крепление опорной рамы к корпусу двигателя осуществляется через податливые нежесткие пружины. Средний диаметр которых составляет 6 диаметров проволоки пружины, при этом расстояние между опорной рамой и корпусом
двигателя пилы в местах крепления пружин обеспечивает их предварительный натяг на величину 0,5 рабочего хода пружины.
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 пружины 5, переднюю рукоятку 6, расположенную на трубчатой части 4 опорной рамы 3, заднюю рукоятку 7 и упор 8. Два места крепления опорной рамы 3 к корпусу двигателя 1, через пружины 5 показано на фиг1. Третье место крепления трубчатой части 4 опорной рамы 3 к корпусу двигателя 1 через пружину 5 показано на фиг.2-вид по А на фиг.1.
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 рамой 3 пружин 5 с предварительным их натягом на величину 0,4-0,6 рабочего хода пружины позволяет исключить прямую передачу вибрации в диапазоне низких частот 31-250Гц от двигателя 1 с пильным аппаратом 2 на опорную раму 3 с рукоятками управления 6,7. При этом обеспечивается хорошая управляемость пилой.
Гашение вибрации в преложенной авторами конструкции пилы осуществляется за счет упругой деформации пружин:
- на холостом ходу за счет предварительного натяга пружин;
в пилении за счет работы пружин на сжатие и кручение.
На основе многочисленных экспериментальных данных (пиление на стенде в режиме холостого хода, раскряжевка и валка с замером уровней вибрации на наружной поверхности рукояток ) авторами было установлено, что большое значение на уровни вибрации в предложенной конструкции оказывает отношение среднего диаметра пружины к диаметру проволоки из которой изготовлена пружина и величина предварительного натяга пружины. При среднем диаметре пружины равном более шести диаметров ее проволоки, в сочетании с предварительным натягом менее 0,5 рабочего хода, пружины обладают большими изгибными перемещениями. В результате этого 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). Руки оператора, сжимающие рукоятки управления и удерживающие пилу, представляют собой некую присоединенную массу к пиле через пружины. Образуется динамическая система, в которой присоединенная масса (руки оператора ) и пружины с большими изгибными перемещениями становятся динамическим демпфером для бензопилы, в результате чего идет мощный отбор энергии от виброисточника (двигателя пилы) и передача ее на руки оператора Кроме того из-за большой податливости пружин ухудшается управляемость пильным аппаратом 2. При среднем диаметре пружины равном менее шести диаметров ее проволоки в сочетании с предварительным натягом более 0,5 рабочего хода пружины обладают большой жесткостью. В результате этого резко снижается эффективность гашения вибрации на низких частотах 31-250 Гц в режиме холостого хода на раскряжевке, а при валке и раскряжевке возможно смыкание витков пружин и вибрация без демпфирования напрямую передается на руки оператора.
Таким образом только при среднем диаметре пружины равном 6 диаметрам проволоки пружины и предварительном натяге ее на величину 0,5 рабочего хода, обеспечивается эффективное гашение вибрации в рабочем диапазоне частот.
В настоящее время проведены стендовые и натурные (в леспромхозах России) испытания предложенной конструкции пилы. Достигнуто практическое гашение вибрации на рукоятках управления в октавных полосах рабочих частот 31,5; 63; 125; 250; 500 и 1000 Гц.