МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ В
УСЛОВИЯХ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Бензиномоторные цепные пилы МП-5 «Урал-2» и «Тайга-214»
Бензиномоторные цепные пилы широко применяют на валке деревьев, обрезке
сучьев и раскряжевке хлыстов, а также при выполнении подготовительных,
вспомогательных и ремонтно-строительных работ.
Бензиномоторная пила МП-5 «Урал-2» (рис. III.1, а) является
специализированной пилой и предназначена главным образом для валки
деревьев в равнинной местности. Благодаря наличию поворотного редуктора
ее используют на раскряжевке хлыстов, обрезке сучьев и других работах.
Устройство бензиномоторных пил. На бензопиле установлен двухтактный
одноцилиндровый двигатель 4, работающий на смеси автомобильного бензина
с маслом (15—20 частей бензина и 1 часть масла по объему) и расходующий
около 6 кг топливной смеси в смену. Между валом двигателя и ведущим
валиком редуктора 2 находится центробежная муфта, которая передает
крутящий момент от двигателя к редуктору. Муфта автоматически отключает
двигатель от пильного аппарата 1 при малой частоте вращения и
перегрузках. Редуктор с коническими шестернями снижает частоту вращения,
передаваемую на ведущую звездочку пильного аппарата. Ведущая шестерня
валиком соединена с муфтой, а ведомая — с ведущей звездочкой пильного
аппарата. Редуктор позволяет поворачивать пильный аппарат на угол равный
2л рад (360°). 1
Пильный аппарат 1 состоит из шины, пильной цепи, ведущей
и ведомой звездочек, амортизирующего и натяжного устройства и зажимного
болта. Пила оснащена гидравлическим клином 5 для направленной валки
деревьев. При нагнетании гидросмеси в цилиндр поршень вместе с клином
выдвигается вперед, разжимает щеки и создает вертикальное сталкивающее
усилие на ствол дерева. Конструкция рамы 3 с высоко расположенными по
отношению к пильному аппарату рукоятками позволяет мотористу работать в
удобной позе при валке деревьев.
Бензиномоторная пила «Тайга-2Н» (рис. III.1,6) безредукторная,
предназначена для валки деревьев со средним диаметром стволов до 70 см в
условиях равнинной и горной местности, для раскряжевки хлыстов, обрезки
сучьев и других работ. Передняя рукоятка 2 охватывает двигатель 3 с двух
сторон, что позволяет перехватывать пилу левой рукой и быстро приводить
ее из положения валки в положение раскряжевки или обрезки сучьев, задняя
рукоятка 4 для правой руки. Пильный аппарат 1 консольного типа.
Упразднение редуктора у пилы «Тайга-214» позволило значительно снизить
ее массу и повысить скорость резания.
Двигатели бензиномоторных пил имеют одинаковую кинематическую схему и
рабочий процесс и отличаются друг от друга размерами и параметрами.
Двигатель пилы МП-5 «Урал-2» внутреннего сгорания, бензиновый,
одноцилиндровый, двухтактный, карбюраторный с кривошипно-камерной
петлевой продувкой, т. е. полость картера двигателя вместе с поршнем
выполняет роль продувочного насоса. Двигатель состоит из цилиндра,
кривошипно-шатунного механизма, поршня, картера, механизма
газораспределения, системы питания, зажигания и охлаждения. Двигатель
пилы МП-5 «Урал-2» заводится при помощи съемного стартера, а двигатель
пилы «Тайга-214» — при помощи несъемного стартера.
Цилиндр двигателя — литой из алюминиевого сплава, выполнен как одно
целое с головкой. Зеркало цилиндра хромировано. С наружной части
цилиндра размещены ребра для увеличения охлаждающей поверхности. На
боковой поверхности цилиндра расположены окна газораспределения, а в
головке <— отверстие для ввертывания свечи зажигания. К выхлопному
патрубку цилиндра крепится глушитель, а к всасывающему — карбюратор.
Цилиндр крепится к картеру шпильками.
Механизм газораспределения состоит из впускного и выхлопного отверстий в
цилиндре двигателя и продувочных каналов. Поршень выполняет роль
золотника. Верхней своей частью он открывает продувочные каналы и
выхлопное устройство, а нижней кромкой производит выпуск рабочей смеси
из карбюратора в картер двигателя.
Система питания двигателя включает бензобак, топливопровод, карбюратор с
рычагом управления. Топливом служит смесь бензина А-72 или А-76 с маслом
АКп-10 или АС-9,5. В первых выпусках пил МП-5 «Урал» топливо из бака
поступало самотеком к карбюратору КМП-100А. Этот карбюратор мембранный,
беспоплавковый, однодиффузорный с горизонтальным потоком рабочей смеси
без топливного подкачивающего насоса.
Карбюратор с подкачивающим насосом (рис. Ш.2, а) в отличие от
карбюратора КМП-100А имеет топливный насос и измененную конструкцию
дросселя и дозирующей системы. В состав карбюратора входят три основные
части: топливный
насос III со штуцером 11 для подсоединения бензинопровода, топливная
камера II с мембранным механизмом и корпус I с системой дозировки
топлива на холостом ходу двигателя и под нагрузкой.
Рис. III.2. Схемы а — карбюратора с подкачивающим
насосом; б — магнето зажигания с механическим контактным прерывателем; в
— тиристорное магнето зажигания (бесконтактное)
Топливный насос включает насосную мембрану 12 с
пружиной 13 и шайбой 14, впускной 10 и выпускной 15 лепестковые клапаны.
Полость, расположенная выше мембраны, каналом 22 соединена с картером
двигателя.
Мембранный механизм состоит из мембраны 17, нажимной пластины 8 и
обогатительной кнопки 9. Под действием мем-
браны и рычага 18 топливный клапан открывается и
топливо по каналу 16 поступает в топливную камеру. Топливный клапан
закрывается под действием пружины 20. Полость, расположенная под
мембраной, сообщается с атмосферой. Мембранный механизм регулирует
подачу топлива в топливную камеру и поддерживает в ней постоянное
давление.
Дозировка топлива при работе двигателя под нагрузкой осуществляется
распылителем 4 через канал с главным регулировочным винтом 5, обратным
клапаном 6 и жиклером 7, предотвращающим проникновение воздуха через
распылитель в топливную камеру при работе двигателя на холостом ходу в
режиме малого газа. При холостом ходе топливо подается через отверстия
23 и подводящие каналы с регулировочным винтом 21 холостого хода. Подача
воздуха регулируется дроссельной заслонкой 25, сидящей на оси 24.
Заслонка поворачивается при помощи рычага 26.
Карбюратор работает по следующему принципу. Давление и разрежение в
картере при работе двигателя по системе отверстий и каналу 22 передается
насосной мембране 12, которая начинает колебаться вверх и вниз. При ее
колебании вверх открывается впускной клапан 10 и топливо всасывается в
полость под диафрагмой. При движении вниз клапан 10 закрывается, ^клапан
15 открывается и топливо по каналу 16 через жиклер 19 нагнетается в
топливную камеру.
Далее количество воздуха, регулируемое заслонкой 3, сидящей на оси 2,
проходит по диффузору 1 и создает разрежение перед распылителем 4 (при
работе под нагрузкой) или перед отверстиями 23 (при работе на холостом
ходу). Топливо из топливной камеры засасывается в диффузор, где
смешивается с воздухом, образуя рабочую смесь. Регулировка холостого
хода двигателя производится винтами 21 и 27. Состав смеси регулируют-
винтом 21, частоту вращения винтом 27. Винтом 5 регулируют расход
топлива при работе двигателя под нагрузкой.
Система зажигания (рис. III.2, б) состоит из магнето махо-вичного типа,
провода высокого напряжения и запальной свечи. Магнето состоит из
маховика с тремя постоянными магнитами, катушки зажигания, прерывателя,
конденсатора и основания магнето. Маховик крепится на конусном конце
коленчатого вала двигателя и вращается вместе с ним. Остальные части
магнето монтируются на его основании, которое крепится с задней стороны
картера таким образом, что все части магнето находятся внутри маховика.
Катушка зажигания магнето состоит из железного сердечника и двух
изолированных обмоток (первичной 1 и вторичной 2).
При вращении маховика с постоянными магнитами магнитное поле пересекает
витки обмоток катушек, в которых наводится электродвижущая сила (ЭДС).
При достижении силы тока максимальной величины в первичной толстой
обмотке 1
(рис. 111.2,6) она размыкается при помощи контактов
прерывателя 4 кулачком 6 коленчатого вала. В результате этого магнитное
поле первичной катушки исчезает и при своем исчезновении пересекает
витки вторичной обмотки, в которой индуктируется ток высокого напряжения
(12—18 кВ). Число витков тонкой вторичной обмотки 2 катушки в несколько
раз больше .числа витков первичной обмотки катушки. Ток величиной 12—
.18 кВ способен пробить воздушный зазор между электродами свечи 5 и
образовать искру, которая воспламеняет .рабочую смесь в цилиндре
двигателя и замыкает тем самым цепь высокого напряжения на массу. В
момент размыкания контактов прерывателя между ними появляется искра, в
результате чего .контакты подгорают. Для поглощения искры (экстратоков)
в1 первичную цепь параллельно включен конденсатор 3, а для быстрой
остановки двигателя в первичную цепь включен тумблер 7.
Номинальные зазоры между разомкнутыми контактами прерывателя равны
0,35±0,05 мм, между электродами свечи 0,6— 0,7 мм.
Магнето с механическим контактным прерывателем имеет целый ряд
недостатков: износ и подгорание контактов, ухудше-яие работы при
повышенной частоте вращения вала, требует защиты от влаги и пыли. В
настоящее время на бензиномоторных пилах начали устанавливать
бесконтактные (электронные) магнето. Однако их схемы еще не совсем
совершенны, они будут претерпевать значительные изменения.
На рис. III.2, в показана электрическая схема тиристорного магнето с
внешним трансформатором. Трансформатор и две вспомогательные обмотки
расположены на выступах общего Ш-образного сердечника 3, образуя
трансформаторный узел. На среднем выступе сердечника намотана
(первичная) низковольтная обмотка 4 и (вторичная) высоковольтная 5.
Вторичная обмотка проводом высокого напряжения 6 соединена со свечой
зажигания 7. На боковых выступах сердечника размещены зарядная 9 и
управляющая 1 обмотки. Зарядная обмотка служит для зарядки конденсатора
10 через диод 8. При вращении маховика и движении его магнитов возле
сердечника в обмотке индуктируется ЭДС (до 400 В), которая через диод 8
заряжает конденсатор 10. Управляющая обмотка 1 соединена с тиристором 2
и аналогичным образом вырабатывает электрический импульс, который
подается на управляющий слой тиристора 2. Кнопка выключения зажигания 11
размещается в цепи зарядной катушки (конденсатора) и в зависимости от
схемы соединения отключает систему при размыкании цепи на массу или при
размыкании цепи.
При вращении маховика в обмотке 9 индуктируется ЭДС, которая через диод
8 заряжает конденсатор 10. Диод не дает конденсатору разряжаться обратно
на зарядную обмотку 9.
Конденсатор 10, первичная обмотка 4 и тиристор 2
соединены последовательно (через массу) в одной цепи. При открытии
тиристора (когда он становится проводником) конденсатор 10 через
первичную цепь разряжается на массу, значительный импульс тока проходит
через первичную обмотку 4 и во вторичной обмотке 5 индуктируется высокое
напряжение (8—16 кВ), дающее искру зажигания на свече 7. Момент
возникновения зажигания, т. е. момент открытия тиристора 2, определяется
моментом подачи электрического импульса определенной величины с
управляющей обмотки 1. Момент подачи этого управляющего импульса зависит
от прохождения магнитов маховика возле сердечников трансформаторного
узла.
Таким образом, управляющая обмотка и тиристор выполняют функции
бесконтактного прерывателя (точнее замыкателя).
Для открытия тиристора требуется электрический импульс определенного
напряжения. В то же время величина и форма потенциала, возникающего в
управляющей обмотке 1, определяются частотой вращения вала. Поэтому
фактический угол опережения зажигания — переменный. Обычно величина
этого угла растет по мере увеличения частоты вращения вала. Номинальный
угол опережения зажигания устанавливают при сборке пилы на заводе. Угол
опережения зажигания регулируется поворотом основания, как и у
контактных магнето.
Система охлаждения двигателя состоит из вентилятора (крыльчатки на
маховике), нагнетающего воздух, направляющей улитки и кожуха,
облегающего ребра цилиндра. Частично двигатель охлаждается рабочей
смесью во время процессов всасывания и продувки.
Муфта сцепления—центробежная автоматическая, фрикционная, состоит из
двух частей — ведущей и ведомой. Ведущая часть закреплена на коленчатом
валу двигателя и состоит из поводка и фрикционных грузов.
Грузы прижимаются к поводку тягами и пружинами. Ведомая часть муфты
представляет собой диск с ободком, к которому прижимаются грузы ведущей
части муфты. Упругость пружины отрегулирована так, что при частоте
вращения вала на холостом ходу двигателя (до 230 рад/с, или 2200 об/мин)
центробежные силы, развиваемые грузами, меньше, чем упругая сила пружин,
и крутящий момент не передается ведомой части муфты. При частоте
вращения вала больше 230 рад/с центробежные силы, преодолев действие сил
пружин, прижмут грузы к ободу ведомой части муфты, и тем самым крутящий
момент будет передаваться ведомой части муфты. По окончании пропила
частота вращения двигателя должна быть снижена и муфта под действием
пружин автоматически отключится от ведомой ее части. При зажиме пильной
шины в пропиле муфта пробуксует, поэтому немедленно следует снизить
частоту вращения двигателя во избежание подгорания трущихся поверхностей
муфты и грузов.
Редуктор (рис. III.3) состоит из ведущей 5 и ведомой 3 конических
шестерен с соответствующими валиками, корпуса 2, в котором размещены
гнезда для подшипников валиков. На входном валу редуктора закреплена
ведомая часть 1 муфты сцепления, а на выходном валу — ведущая звездочка
11 пильной цепи и эксцентрик 12 привода насоса гидроклина. Пильная шина
8 крепится к корпусу редуктора специальным фланцем, редуктор к двигателю
при помощи разрезного хомута, позволяющего поворачивать его вместе с
пильным аппаратом вокруг продольной оси и фиксировать в любом положении.
Этц важно при валке деревьев и раскряжевке хлыстов.
Направляющий паз пильной шины во время работы непрерывно смазывается
маслом, подающимся плунжерным насосом, который приводится в действие от
ведущего вала редуктора через червячную передачу.
Насос состоит из плунжера 7 с червячным колесом, гильзы 10 с входным и
выходным отверстиями и винтового штифта 6. Гильза системой отверстий
связана с баком 4 (входное) и каналом подвода смазки к направляющим
пильной шины (выходное). Входной вал редуктора приводит в движение
плунжер 7, который благодаря перекосу кольцевой канавки совершает
вращательное и поступательное движение. При движении плунжера вверх
масло засасывается в полость 9, при движении вниз — оно нагнетается к
пазу шины 8. Масло для смазки шины заливается в бак 4.
Рама пилы — виброгасящая, типа «руль» с высоким
расположением рукоятки, что обеспечивает мотористу свободную позу во
время работы. Стойка рамы приварена к хомуту редуктора. Верхний контур
рамы через пластинчатую виброгасящую пружину соединен со стойкой. К
контуру прикреплен бензобак. Правая и левая части контура служат
рукоятками рамы. У правой рукоятки расположен рычаг управления дросселем
карбюратора.
Стартер — канатный, съемный, служит для запуска двигателя. Внутри
Корпуса стартера имеются барабан, ленточная
спиральная пружина и подвижный храповик. Один конец
каната закреплен на барабане, другой выходит наружу корпуса и
оканчивается резиновой рукояткой. Стартер подсоединяется к корпусу
крыльчатки двигателя, и храповик стартера при его вращении входит в
зацепление с храповиком коленчатого вала двигателя. Для вращения
стартера моторист вытягивает канат, который проворачивает барабан и
храповик. Обратно канат наматывается на барабан при раскручивании
пружины, которая во время вытягивания каната закручивалась.
Рис. III.4. Цепной пильный аппарат моторных пил
Пильный аппарат (рис. III.4) является основным режущим органом и состоит
из пильной цепи 7, пильной шины 1 и ведущей звездочки 2.
Пильная шина на разных видах пил может иметь различные концевые элементы
(ведомые звездочки, ролики) 6 и различные конструкции приспособлений для
натяжения цепи (винт 4 с гайкой для перемещения шины и гайки с рукояткой
3 для закрепления шины на корпусе редуктора). Направляющие ролики или
звездочки могут крепиться к шине как с амортизатором в виде пружин 5,
так и без него.
Съемные приспособления к бензиномоторным пилам. При использовании
бензиномоторных пил на выполнении вспомогательных работ имеется ряд
различных съемных приспособлений к ним.
Гидроклин КГМ-1А с усилием 4,9 кН предназначен для направленной валки
деревьев диаметром от 20 см и выше (см. рис. III.1,а). Он приводится в
действие от насоса, установленного на корпусе редуктора пилы. При
вращении эксцентрика на выходном валу редуктора толкатель совершает
возвратнопоступательное движение. Вправо толкатель движется под
действием эксцентрика, влево — под действием возвратной пружины
плунжера.
Из бачка жидкость поступает самотеком в гильзу плунжера при его крайнем
левом положении. Далее жидкость нагнетается плунжером через обратный
клапан и шланг в цилиндр клина. Поршень вместе со штоком и клином
перемещаются в рабочем направлении. Клин прижимает щеки к поверхностям
пропила, выдвигается дальше и создает валочное усилие. При увеличении
давления жидкости выше предусмотренного избыток ее через редукционный
клапан возвращается в бачок. В начале падения дерева редукционный клапан
поднимается и в результате усилия пружины клина жидкость, минуя обратный
клапан, выталкивается в бачок. Гидронасос включается и выключается при
помощи фиксатора.
Кусторез К-1 представляет собой гребенку из трех зубьев, служащих
упорами при срезании кустарника. Он крепится к пильной шине двумя
болтами.
Кольцеватель КЛЦ-1—это упор-ограничитель определенного профиля, который
крепится у основания пильной шины и предназначен для кольцевания
деревьев при заготовке леса с биологической сушкой. Кольцеватель
ограничивает глубину внедрения пильной шины в дерево и служит для
перерезания коры, заболони и частично ядра у растущих деревьев на высоте
пня по всей окружности ствола.
Переносная лебедка ПМЛ предназначена для снятия зависших деревьев,
монтажа и демонтажа канатных трелевочно-погрузочных установок и других
работ. Усилие лебедки 9,8 кН.
Сверла, гайковерты, абразивные круги, переносную электростанцию и ряд
других приспособлений можно использовать и прикреплять к бензиномоторной
пиле МП-5 «Урал-2».