Бензопила принцип работы

Устройство бензопилы и важные правила обращения с бензоинструментом

Бензопилы помогают быстро и эффективно очистить пространство от деревьев, возвести срубы или заготовить древесное сырье. Но чтобы правильно и безопасно работать с этим инструментом, полезно знать, что у него внутри.

Как устроена бензопила

Устройство бензопилы не слишком сложное. Основные элементы ее конструкции:

• система зажигания;
• карбюратор;
• топливная система;
• система очистки воздуха.

Поговорим о каждом из них подробнее.

Система зажигания

В системе зажигания современных бензопил есть элементы, которые в зависимости от скорости пилы регулируют импульс. Большинство производителей сегодня оснащают свое оборудование электронным зажиганием вместо контактного.

Система электронного зажигания состоит из следующих элементов:

• магнето;
• свеча;
• электронный блок;
• электропроводка;
• кнопка включения мотора.

Магнето — разновидность генератора переменного тока. Он подает электрическую энергию на свечу зажигания. Любое магнето состоит из катушки с сердечником и высоковольтными обмотками, маховика и магнита постоянного типа. Магнето бывают контактными или бесконтактными.

У контактного магнето есть два вывода обмотки. Первый идет к свече зажигания, второй — к земле. К такой схеме может подключаться конденсатор, чтобы контакты не перегрелись и не окислились.

В бесконтактном магнето регулятор подачи напряжения — катушка. Тиристор, диод и конденсатор регулируют величину тока. Электрическая сеть функционирует в такт с поступательным движением цилиндров и поворотом коленчатого вала. Однако схема соединения всех деталей бесконтактного магнето между собой зависит от модели пилы.

Зажигание работает таким образом:

• магнит, закрепленный на маховике, вращается вместе с ним и индуцирует в системе электродвижущую силу;
• в цепи возникает ток, который преобразуется с помощью электронного блока в электрические сигналы;
• сигналы передаются на свечу;
• между контактами свечи образуется искра, от которой загорается топливно-воздушная смесь.

В любом зажигании искра образуется, когда поршень двигателя не доходит до своей «мертвой точки» примерно 3-4 мм.

Свеча состоит из корпуса, изолятора и электродов: центрального и бокового. По ее состоянию можно зрительно определить неисправности зажигания.

После возгорания топливной смеси мотор начинает работать. Время от времени всю систему зажигания необходимо регулировать.

Карбюратор

На большинстве моделей бензопил карбюраторы устроены одинаково.

Они имеют заслонку в корпусе. С ее помощью регулируются оба винта (главный и холостого хода), диффузор, импульсный канал и входной штуцер. Также заслонка регулирует подачу атмосферного воздуха.

Понимание принципа работы карбюратора помогает правильно выполнять его регулировку. Он работает так:

• двигатель запускается, в нижней части корпуса открывается воздушная заслонка;
• внутри поплавковой камеры и в воздушном канале происходит разряжение, потому что поршень перемещается;
• через диффузор всасывается воздух;
• из бензинового бака через штуцер в поплавковую камеру попадает топливная смесь;
• в диффузоре бензин смешивается с воздухом;
• через впускные каналы топливно-воздушная смесь попадает в камеру сгорания.

С помощью заслонки можно регулировать интенсивность поступления воздуха в топливо, с помощью винтов — настроить обороты мотора, с помощью жиклера — скорость поступления бензина в диффузор.

Топливная система

Состоит из фильтра топлива, карбюратора и топливного насоса ручного типа. При этом насос есть не во всех бензопилах: в некоторых моделях бензин из бака поступает в карбюраторный узел просто по шлангу. Конец шланга с топливным фильтром погружают в бензин, и бензин прекращает поступать в узел карбюратора, когда бачок заполнен воздухом. Чтобы избежать этого, на крышку бака приделывают сапун: когда он загрязняется, мотор глохнет.

Топливный насос ручного типа позволяет заранее заполнять карбюраторный отдел топливом, поэтому мотор запускается быстрее.

Система очистки воздуха

Бензопилы оснащены системой предварительной и тонкой очистки, чтобы газ, используемый для составления топливно-воздушной смеси, был хорошего качества.

Предварительно воздух фильтрует сетчатый фильтр, потом — фильтры тонкой очистки.

Из-за загрязнения фильтров в узел карбюратора поступает меньше воздуха. Как следствие, падает мощность мотора. Чтобы это предотвратить, фильтры необходимо постоянно чистить: продувать или промывать.

Стартер

Стартером запускается мотор бензопилы. Механизм стартера состоит из рукоятки, троса, барабана и возвратной пружины.

Если резко вытянуть рукоятку с торсом, барабан сцепится с валом, вал начнет прокручиваться. Пружина поможет вернуть ручку в первоначальное положение. Чтобы за поворотом вала последовал запуск мотора, нужно будет вытягивать рукоятку не один раз.

Шаг цепи — промежуточное расстояние между тремя заклепками, располагающимися рядом.

Чем больше шаг цепи, тем больше и мощность двигателей, и ее производительность, и прилагаемые усилия для увеличения вращения приводной звездочки.

Зато цепи с малым шагом (больше зубьев и меньше расстояние между ними) меньше вибрируют, их движения более плавные при пропиле, а срез чище.

Шины для бензопил различаются по длине. Длина шины — длина рабочей части, то есть расстояние от передней части пилы до закругленного кончика носа шины. Как правило, длина шины указана в инструкции.

Но надежность пильной шины определяется не только ее собственными характеристиками, а еще и другими деталями. Например, звездочкой. Если звездочка со сменным венцом изготовлена из прочных материалов, шина прослужит долго. Благодаря сменному венцу уровень биения снижается многократно.

Чтобы износ шины был наиболее равномерным, периодически ее нужно переворачивать, тогда срок службы увеличится.

Тормоз

Если цепь в момент вращения случайно прикасается к дереву, происходит обратный удар. В таком случае в целях безопасности должен сработать тормоз.

Тормозная система пилы состоит из тормозного упора и тормозной ленты. Включить систему можно двумя способами: контактным (тормозной упор нажимает на руку рабочего) и инерционным (при резком ударе в шину возникают инерционные силы, которые действуют на тормоз).

Система смазки цепи

В современных бензопилах цепь и шина смазываются автоматически. На холостом ходу подача масла не происходит, так как масляные насосы начинают работать только после вращения звездочки и запуска движения зубчатой передачи. Чем больше оборотов звездочки, тем больше масла поступает из насоса на цепь. Насос устанавливается со стороны цепи, в него масло поступает из масляного бачка по маслопроводу.

Как это все работает

Принцип работы бензопилы прост:

• натягивается трос, раскручивается маховик;
• в карбюраторе готовится топливно-воздушная смесь;
• запускается двигатель;
• после отпускания цепного тормоза цепь освобождается от блокировки;
• одноступенчатая цепная передача приводит цепочку в движение.

Как пользоваться бензопилой

Правильно пользоваться бензопилой важно, чтобы избежать травмоопасных случаев. Лучше всего о правилах работы бензопилы сказано в инструкции к ней. Главное — крепко держать инструмент двумя руками и всеми пальцами.

Как правильно заводить бензопилу

Прежде чем завести мотопилу, нужно включить тормоз цепи и снять защиту шины.

После этого сделать следующее:

• нажать кнопку управления декомпрессионным клапаном, если она есть;
• активировать рычаг переключения режима
• положить пилу на землю, придавив заднюю ручку правой ногой и левой рукой обхватив переднюю ручку;
• тянуть за рукоятку стартера до запуска двигателя;
• нажать на рычаг переключения режима и давить на него до начала работы пилы;
• увеличить частоту вращения холостого хода и отключить тормоз цепи.

Как правильно пилить бензопилой

Чтобы правильно работать бензопилой, нужно следовать основным рекомендациям:

1. Держать пилу ближе к корпусу — это поможет сохранить равновесие.
2. Ноги широко расставить и согнуть в коленях.
3. Спину держать прямо.
4. Прежде чем перейти на новое место, нужно выключить двигатель, активировав тормоз.

Защититься от случайных порезов поможет спецодежда. На голове должен быть защитный шлем с маской, для рук нужны плотные перчатки, для тела — костюм с подкладкой, а для ног — прочная обувь.

Устройство бензопилы

Кроме перечисленных узлов на бензопилах имеется система очистки подаваемого в карбюратор воздуха, шина с пильной цепью, стартер, механизм натяжения цепи, зажигание, глушитель и др.

Двигатель

Двигатель бензопилы имеет максимальные обороты около 13500 об/мин. Это накладывает жесткие требования к маслу добавляемому в топливную смесь.

Муфта сцепления

При малых оборотах элементы с фрикционными накладками (1), имеющие степень свободы в радиальном направлении, притягиваются к центру вала пружинами (2) и не передают вращение на барабан (3), соединенный со звездочкой движущей цепь. Когда обороты двигателя бензопилы достигают значений, при которых центробежная сила превышает усилие пружин, фрикционные сегменты прижимаются к внутренней поверхности барабана и начинают его вращать. В результате начинает вращаться ведущая звездочка, приводящая в движение пильную цепь.

Как видно на фото, звездочка находится за сцеплением.

У других бензопил, звездочка может находиться с внешней стороны сцепления.

Главным достоинством муфт подобного типа является то, что при заклинивании цепи сцепление бензопилы проскальзывает, не глуша двигатель и не вызывая поломки механизмов, передающих движение от двигателя к цепи.

Система зажигания

Электронное зажигание бензопилы включает в себя маховик (1) со встроенными магнитами, модуль зажигания (2) с электронной схемой, свечу (3) и провод высокого напряжения (4). Вращающийся маховик с магнитами индуцирует в модуле э.д.с., преобразующуюся с помощью электронной схемы в электрические сигналы, подаваемые на свечу. В результате между контактами последней проскакивает искра, воспламеняющая воздушно-топливную смесь.

Карбюратор

Ниже изображена схема другого карбюратора бензопилы.

Карбюраторы имеют дроссельную заслонку, позволяющую обеднять или обогащать смесь в зависимости от условий работы. Для тонкой настройки имеется несколько винтов, с помощью которых производится регулировка низких и высоких оборотов двигателя, а также холостого хода. Сверху карбюратора устанавливается воздушный фильтр, очищающий поступающий в него воздух.

Топливная система

Чтобы по мере израсходования топливной смеси, топливный бак заполнялся воздухом и в нем не создавалось отрицательное давление, которое не даст топливу поступать из него в карбюратор, и при этом, чтобы из отверстия для воздуха не вытекало топливо, в крышке, закрывающей заливное отверстие, сделан сапун. И кстати, если сапун забьется грязью, то бензопила заглохнет.

Из бака топливо качается через свободно болтающийся в баке шланг. Благодаря этому, независимо от положения бензопилы, шланг всегда погружен в топливо. На входном конце шланга крепится топливный фильтр. Качается топливо насосом внутри карбюратора.

Для облегчения запуска, часть бензопил оборудовано ручным насосом предварительной подкачки — праймером. При запуске бензопилы с праймером, карбюратор заполняется топливом заранее (излишек топлива стекает обратно в бак). Благодаря этому двигатель запускается быстрее, т.к. уже пройдена стадия заполнения карбюратора топливом, которая без праймера выполняется насосом карбюратора за счет стартера.

Система очистки воздуха

Предварительные фильтры могут иметь различную конструкцию и состоять из нескольких элементов, в частности, из сетчатого (2) и снежного (1) фильтра (см. фото ниже).

Последний препятствует попаданию снега в систему воздухоочистки и используется лишь в зимнее время, при плюсовой температуре его снимают.

В некоторых моделях бензопил на стадии предварительной очистки используют очистку воздуха с помощью центробежных сил. Воздушный поток закручивается крыльчаткой маховика, в результате чего примеси отбрасываются в сторону от всасывающего патрубка, идущего к фильтру тонкой очистки.

Фильтры тонкой очистки изготавливают из диффузионного поролона, нейлоновой сетки и других материалов.

При работе бензопилы, воздух в зоне ее действия бывает сильно загрязненным опилками и древесной пылью. Чрезмерное загрязнение фильтра снижает объем воздуха, поступающего в карбюратор, что приводит к обогащению смеси и падению мощности бензопилы. Поэтому необходима регулярная очистка фильтра. Она должна проводиться не только тогда, когда осуществляется разборка бензопилы с целью ее ремонта, а гораздо чаще, после всякой продолжительной и грязной работы. Чистка производится методом, зависящим от вида материала фильтра — чаще всего продуванием и промывкой.

Стартер

Механизм стартера состоит из барабана (1) с тросиком (2) и ручкой (3), и из каркаса (4) с возвратной пружиной. При резком вытягивании ручки вверх, храповик барабана входит в зацепление с зубьями, имеющимися на валу двигателя, и проворачивает коленчатый вал. При отпускании ручки, возвратная пружина возвращает её в исходное положение.

Чтобы провернуть коленчатый вал со скоростью, при которой запускается двигатель, требуется определенное усилие. Запустить бензопилу с одного рывка часто не удается, приходится дергать несколько раз. Для облегчения запуска используют различные способы — обогащение топливной смеси с помощью заслонки карбюратора, или снижение давления в цилиндре с помощью декомпрессионного клапана (для облегчения прокручивания коленвала). Клапан делают автоматически закрывающимся при повышении давления в цилиндре, происходящем при воспламенении смеси. Иногда в механизме стартера используют дополнительную пружину, которая при вытягивании тросика сначала сжимается, а затем резко разжимается, раскручивая мотор.

Основными и наиболее сложными звеньями цепи являются режущие звенья, которые подразделяются на правосторонние и левосторонние. Верхняя грань зуба — самая широкая из всех элементов. Она обеспечивает широкий пропил, исключающий застревание остальных звеньев.

Форма режущих зубьев может значительно различаться у цепей разных производителей. Выделяют две основные формы — чипперную (а) и чизельную (б). Однако существуют и различные промежуточные контуры резцов.

Режущие кромки зуба — боковая и верхняя — затачиваются под определенным углом. Для цепей продольного пиления он составляет 10°, для поперечного — 30°. Цепи продольного пиления применяются довольно редко. В случае необходимости продольную распиловку можно осуществить и цепью поперечного пиления. Подробнее про углы заточки цепей бензопил читайте в статье Заточка цепи бензопилы.

Основной характеристикой цепи является ее шаг. Для установления шага цепи, измеряется расстояние между серединами первой и третьей соединительных заклепок (см. рисунок ниже), и этот размер делится пополам. Полученный результат — шаг цепи в мм. Однако, в большинстве случаев, шаг цепи задается в дюймах. Расстояние между серединами первой и третьей соединительных заклепок измеряется потому, что расстояния между отверстиями ведущих звеньев и режущих звеньев или соединительных звеньев могут различаться по величине. Наиболее распространены цепи с шагом 0.325 и 3/8 дюйма (8.255 и 9.525 мм соответственно). Цепи с шагом 0.325 используют с двигателями невысокой мощности (объемом до 40-50 см 3 ), в то время как мощные бензопилы обычно комплектуются цепями 0.404 дюйма (у таких цепей более высокая производительность). Распил получается более чистым и аккуратным, если при пилении использовать цепь с меньшей толщиной звена и меньшим шагом.

К важным характеристикам относится толщина хвостовика. Имеется пять стандартных толщин: 1.1, 1.3, 1.5, 1.6 и 2 мм. Самыми распространенными являются цепи с толщиной хвостовика 1.3 мм (0.05″). Они широко применяются как на бытовых, так и профессиональных бензопилах. Толщина ведущих звеньев должна быть согласована с шириной паза направляющей шины, с тем чтобы пильная цепь точно подходила направляющей шине.

Производители цепей применяют различные технологии для их изготовления и используют разные материалы. Определяющей характеристикой последних является не твердость (слишком твердые зубья плохо поддаются ручной заточке), а вязкость и ударопрочность. Именно они определяют долговечность цепи. Поэтому при изготовлении режущих зубьев используются износостойкие легированные стали. Нередко резцы подвергают хромированию для повышения поверхностной твердости. Некоторые фирмы используют дробеструйную обработку для увеличения вязкости зубьев.

Для ведения цепи шина имеет по своей периферии направляющую канавку, в которой перемещаются ведущие звенья цепи. Паз канавки служит одновременно каналом, подающим масло для смазки цепи. К основным параметрам шины относятся:

• Размеры соединительных отверстий (а), зависящие от типа бензопилы.
• Ширина паза (б), которая должна соответствовать толщине хвостовиков используемой цепи. Ширина паза шины лишь на несколько сотых миллиметра больше, чем толщина ведущих звеньев соответствующих пильных цепей. Благодаря этому достигается точное боковое ведение пильной цепи.
• Шаг концевой звездочки (в), также определяющий совместимость используемых цепей с шиной.
• Длина реза (г), определяющая размеры обрабатываемого материала — диаметр ствола дерева и пр.

Тормоз цепи

Включение тормоза цепи может быть контактным и инерционным. Первое происходит при нажатии тормозного упора (1) на руку рабочего, которое самопроизвольно происходит при отбросе пилы. Возникающее при этом смещение упора приводит к затягиванию тормозной ленты (2) на барабане муфты сцепления и его остановке, в результате чего останавливается и пильная цепь.

Инерционное включение тормоза основано на возникающих при резком ударе в шину инерционных силах, воздействующих на элементы тормоза, что приводит к тому же результату, что и в первом случае — затягиванию тормозной ленты и остановке цепи. Инерционное включение тормоза происходит быстрее, чем контактное. Однако второе более надежно. Всякая подготовка к работе, а также сборка бензопилы после ее ремонта или обслуживания должны заканчиваться проверкой работы тормоза цепи. Если он не срабатывает, пилу следует считать неисправной.

Механизм натяжения цепи

Для большего удобства, винт натяжения цепи может располагаться сбоку.

Система смазки цепи

Масляные насосы имеют различную конструкцию (поршневого или мембранного типа) и изготавливаются из разных материалов (металла или пластмассы). Они приводятся в действие с помощью зубчатой передачи, получающей свое движение от ведущей звездочки. Когда двигатель работает на холостом ходу (ведущая звездочка и цепь не вращаются), подача масла не происходит. Производительность насоса зависит от числа оборотов ведущей звездочки, чем они выше, тем больше масла поступает на пильную цепь. Некоторые масляные насосы оснащены ручным механизмом регулировки производительности — с помощью регулировочного винта (1).

Как устроен карбюратор современной бензопилы

Карбюратор на бензопиле выполняет те же функции, что и на любом другом устройстве с двигателем внутреннего сгорания, от мопеда до автомобиля. Отличие в том, что бензопила – ручной инструмент. Поэтому каждый узел, включая карбюратор, должен быть как можно более компактным и легким. Для этого используют наиболее простую конструкцию и облегченные сплавы алюминия с черными металлами или магнием.

Какой тип карбюратора используется в современных бензопилах

На всех современных бензопилах используют карбюраторы мембранного типа. Они были разработаны немецкими конструкторами ведущего мирового производителя бензопил компании Stihl в середине 50-ых годов прошлого века и произвели революцию в конструкции бензопил.

До этого использовались поплавковые карбюраторы, которые могли работать только, когда бензопила находилась в вертикальном положении или под наклоном не более 45-50 градусов. Новые мембранные устройства позволили работать бензопилой даже в перевернутом положении.

Карбюратор мембранного типа с разных ракурсов.

Как работает карбюратор бензопилы мембранного типа

Мембранный карбюратор собирается из 20-30 деталей, в зависимости от модели. В них входят винты крепления и прокладки, а также 17 функциональных элементов. Принципиальное устройство показано на приведенной ниже схеме.

Схема работы карбюратора бензопилы

1. Штуцер под шланг от бензобака для подачи бензина.
2. Канал, по которому подкачивается топливо при нажатии кнопки праймера (подсоса) при запуске холодного двигателя.
3. Клапан впуска, который перекрывается при наполнении камеры.
4. Мембрана подсоса.
5. Клапан выхода топлива из мембранной камеры.
6. Сетчатый фильтр.
7. Поворотная заслонка, регулирующая подачу воздуха от воздушного фильтра.
8. Дроссельная (газовая) заслонка, регулирующая подачу топливной смеси в камеру сгорания.
9. Канал подачи топлива.
10. Винт регулировки холостых оборотов.
11. Игла, регулирующая количество топливо-воздушной смеси.
12. Жиклер холостых оборотов.
13. Мембрана, определяющая положение иглы и количество поступающей смеси.
14. Топливная камера.
15. Основной жиклер.
16. Камера-диффузор, где происходит смешивание бензина с воздухом.
17. Регулировочный винт рабочих оборотов.

Карбюратор обеспечивает работу двигателя в 3 режимах:

1. Холодный запуск.
2. Холостые обороты.
3. Рабочие обороты.

При холодном запуске, вручную нажимается кнопка праймера (подсоса). При этом сжимается и раскрывается мембрана насоса 4. Создается разрежение, и за счет него идет прямая подкачка бензина, из бака в топливный канал карбюратора. Это ускоряет и облегчает запуск холодного двигателя после долгого простоя.

Затем, при работе двигателя разрежение создается уже за счет хода поршня в камере сгорания. Топливо начинает засасываться из бензобака в карбюратор через штуцер 1. Это происходит до тех пор, пока не наполнится камера 14. При наполнении от давления мембрана меняет свое положении и через коромысло давит на иглу 11. Игла поднимается и перекрывает подачу топлива. За счет этого исключается перелив топлива в диффузор и затем в камеру сгорания.

После того, как бензин из камеры 14 уходит в диффузор и затем в камеру сгорания, мембрана изгибается, меняя положение иглы, и подача топлива возобновляется до наполнения камеры 14.

Цикл повторяется. Таким образом, в камере 14 всегда нужное для работы двигателя количество топлива и герметичность, обеспечивающая поступление топлива в камеру сгорания за счет вакуума от хода поршня.

При нажатии ручки газа открывается дроссельная заслонка, увеличивается подача топливной смеси в камеру сгорания и обороты двигателя.

В режиме холостого хода заслонка закрыта, а минимальное количество топлива поступает через прорезь внизу заслонки. Количество поступающего топлива, а следовательно частота холостых оборотов регулируется винтом 10.

Есть модели карбюраторов, где частота холостых оборотов регулируется положением дроссельной заслонки. Регулировочный винт в этом случае регулирует не подачу топлива через канал, а положение заслонки.

Для закрепления прочитанной информации, рекомендуем посмотреть соответствующее видео, автор которого подробно рассказывает и показывает об устройстве и принципе работы мембранного карбюратора бензопилы. По ходу рассказа, автор освещает основные проблемы, неисправности. Довольно-таки полезное видео по данной теме.

Поплавковые карбюраторы

Принцип работы мембранных и поплавковых карбюраторов одинаков. Отличие в том, что в старых карбюраторах вместо мембраны использовали поплавок. Это герметичная легкая ёмкость из медного сплава со стальной осью по центру. Нижняя часть оси входит во втулку на дне камеры и служит для удержания поплавка. Верхняя сделана в виде иглы.

Поплавки выходили из строя из-за потери герметичности и окислов в канале, когда игла в нем начинала застревать.

Мембранный карбюратор подходит для бензопил наилучшим образом. Сам принцип работы остается неизменным более полувека, но качество этих устройств постоянно улучшается. Они становятся легче, компактнее, образуют более качественную топливную смесь. В итоге ДВС бензопил с современными карбюраторами потребляют меньше топлива и выбрасывают меньше вредных выхлопных газов в атмосферу.