Бензиномоторная пила

 

Изобретение относится к переносным моторным инструментам. Рукоятки управления бензиномоторной пилы выполнены из эластичного полимерного материала, например полиуретана, и имеют неравномерно распределенные по толщине рукоятки с убывающей плотностью от внутренней к наружной поверхности изолированные одна от другой газовые ячейки сферической формы. Суммарный объем ячеек составляет 0,4 - 0,6 от общего объема рукоятки. Внутренняя поверхность рукоятки выполнена с открытыми газовыми ячейками, а наружный диаметр рукоятки составляет 1,4 - 1,6 диаметра трубки опорной рамы пилы. 2 ил.

Изобретение относится к лесной и деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано на предприятиях по проектированию и изготовлению бензиномоторных пил.

Известна бензиномоторная пила, включающая двигатель, жестко соединенный с пильным аппаратом, стойкой, бензобак и рукоятки управления, жестко соединенные в опорную раму (SU, авт. св. N 286188, кл. B 27 B 17/00, 1971).

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, но не обеспечивает эффективной виброизоляции рукояток управления во всем диапазоне рабочих частот. Замеряемые на стенде виброскорости рукояток управления в октавных полосах рабочих частот (31,5; 63; 125; 250 Гц) превышают на 3 - 5 дБ допустимые согласно ГОСТ 17770-72 уровни вибраций. Ограничение диапазона частот по эффективной виброизоляции обусловлено заданной жесткостью плоской пружины и цилиндрическими пружинами шарнира.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является бензиномоторная пила, включающая двигатель, жестко соединенный с пильным аппаратом и стойкой бензобак, рукоятки управления, опорную раму, виброизолирующее устройство между стойкой и опорной рамой, выполненное в виде плоской пружины и шарнира, упругие шарниры между рукоятками управления и опорной рамой, состоящие из жесткой втулки и эластичных вставок на торцах. Между втулкой шарнира и опорной рамой размещен сыпучий вибропоглощающий материал (SU, авт. св. N 1773719, кл. B 27 B 17/00, 1992).

Основное гашение вибрации на рукоятках управления в данной конструкции пилы осуществляется за счет соединения рукояток управления с опорной рамой через упругий шарнир и размещения между втулкой шарнира и опорной рамой сыпучего вибропоглощающего материала. Благодаря малой инерции сыпучий материал приходит в движение от вибрации опорной рамы на всех режимах работы пилы, в результате обеспечивается эффективное снижение уровня вибрации в рукоятках управления в широком диапазоне частот.

В отличие от серийно изготавливаемой пилы МП-5 "Урал-2 Эл" данная конструкция пилы имеет дополнительно две жесткие втулки (для каждой рукоятки управления), четыре эластичные вставки (по две для каждой рукоятки управления) и сыпучий вибропоглощающий материал (для каждой рукоятки управления). Все это существенно усложняет конструкцию пилы в целом, делает ее нетехнологичной. Кроме того, вышеназванные дополнительные конструктивные элементы существенно увеличивают общую массу пилы.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков и создание конструкции бензиномоторной пилы, в котором также как и в прототипе осуществляется эффективное снижение уровня вибрации в рукоятках управления в широком диапазоне частот, но при этом пила имеет простую конструкцию и ее масса меньше массы пилы - прототипа и пилы - аналога.

На фиг. 1 изображена бензиномоторная пила, общий вид; на фиг 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Пила содержит двигатель 1, жестко соединенный с пильным аппаратом 2 и стойкой 3, бензобак 4, рукоятки управления 5, опорную раму 6, виброизолирующее устройство между стойкой 3 и опорной рамой 6, выполненное как у прототипа и аналога в виде плоской пружины 7 и шарнира 8. Внутренняя поверхность, по которой рукоятка жестко скрепляется с опорной рамой 6, выполнена с открытыми газовыми ячейками.

Работа бензиномоторной пилы осуществляется следующим образом.

Двигатель 1 с пильным аппаратом 2 генерирует 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 частичную виброизоляцию рукояток управления 5.

Основное гашение вибрации в предложенной авторами конструкции осуществляется в самой рукоятке за счет внутреннего трения в полимерной основе (матрице) вязкоупругого материала рукоятки и за счет совершения работы деформирования оболочек внутренних газовых ячеек при воздействии вибрационной нагрузки. Наличие открытых газовых ячеек на внутренней поверхности рукоятки дополнительно обеспечивает виброизоляцию между рукояткой и опорной рамой пилы. Таким образом в предложенной конструкции бензиномоторной пилы совмещаются несколько механизмов рассеивания вибрационной энергии на рукоятках управления. Это - виброизоляция и вибропоглощение, т.е. рассеивание значительной доли механической энергии в виде тепла, в результате чего обеспечивается эффективное снижение уровня вибрации в рукоятках управления в широком диапазоне частот.

На основе многочисленных экспериментальных данных (пиления на стенде в режиме хода, раскряжевки и валки с замером уровней вибрации на наружной поверхности рукояток) авторами было установлено, что большое значение на уровни вибрации в предложенной конструкции оказывает соотношение диаметров трубки опорной рамы пилы 6 и наружного диаметра рукоятки 5. При наружном диаметре рукоятки dн более 1,6 диаметра трубки dт опорной рамы сильно возрастают вибрационные нагрузки на руки оператора в режиме холостого хода и эти нагрузки превышают уровни вибрации на рукоятках управления серийной пилы - аналога. 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 эластичные рукоятки управления и удерживающие пилу, представляют собой некую присоединенную массу к пиле через эластичные рукоятки. При dн > 1,6 dт эластичные рукоятки представляют собой упругие элементы (типа пружины), и таким образом образуется динамическая система, в которой присоединенная масса (руки оператора) и упругий элемент (эластичные рукоятки) становятся динамическим демпфером для бензопилы, в результате чего идет мощный отбор энергии от виброисточника (двигателя пилы) и передача ее на руки оператора. Кроме того, при наружном диаметре рукоятки более 1,6 диаметра трубки опорной рамы пилы оператору при работе (пилении) трудно удерживать пилу в руках, в результате чего ухудшается управляемость пильным аппаратом 2. При наружном диаметре рукоятки менее 1,4 диаметра трубки опорной рамы пилы резко снижается эффективность гашения вибрации в режиме валки и раскряжевки. Это связано с тем, что в режиме пиления за счет создания оператором надвигающего усилия пильным аппаратом 2 на древесину, руки оператора сжимают эластичные рукоятки и при их малой толщине происходит продавливание (смыкание) оболочек газовых ячеек, в результате чего исключается работа их деформирования от воздействия вибрационной нагрузки. Диссипация вибрационной энергии в данном случае происходит только за счет внутреннего трения в полимерной основе (матрице) вязкоупругого материала рукоятки и уровень вибрации на ее наружной поверхности резко возрастает.

Экспериментально установлено также, что на эффективность виброгашения решающее значение оказывает соотношение суммарного объема газовых ячеек к общему объему рукоятки.

При суммарном объеме газовых ячеек Vг менее 0,4 от общего объема рукоятки Vр резко падают вибропоглощающие свойства рукояток, так как малое количество газовых ячеек приводит к снижению величины рассеивания вибрационной энергии за счет работы деформирования их оболочек от воздействия вибрационной нагрузки. В данном случае вибропоглощение осуществляется только за счет внутреннего трения в полимерной основе (матрице) вязкоупругого материала рукоятки. При суммарном объеме газовых ячеек более 0,6 от общего объема рукоятки существенно ухудшаются вязкоупругие свойства полимерной основы (матрицы) материала рукоятки. Уменьшение вязкостных свойств матрицы полимерного материала рукоятки связано с общим уменьшением ее массы при Vг > 0,6 Vр, в результате чего происходит снижение величины рассеивания вибрационной энергии за счет внутреннего трения в матрице полимерного материала рукоятки. Кроме того, при Vг > 0,6 Vр уменьшаются существенно толщины перегородок в матрице между газовыми ячейками, что проводит к ухудшению упругих свойств полимерной основы (матрицы) материала рукоятки.

В результате этого в режиме пиления за счет силового обжатия руками оператора рукояток происходит продавливание полимерной основы (матрицы) материала рукоятки, смыкание оболочек газовых ячеек и, как следствие, снижение величины рассеивания вибрационной энергии за счет работы деформирования оболочек от воздействия вибрационной нагрузки.

При найденных экспериментально оптимальных соотношениях диаметров рукоятки и опорной рамы пилы, а также суммарного объема газовых ячеек к общему объему рукоятки на эффективность виброгашения оказывает также характер распределения газовых ячеек по толщине рукояток. Например, равномерное их распределение по толщине между внутренней и наружной поверхностью рукоятки приводит к не эффективному использованию упругих свойств оболочек газовых ячеек по диссипации вибрационной энергии за счет работы их дефомирования от воздействия вибрационной нагрузки от пильного аппарата 2. Это связано с тем, что газовые ячейки, непосредственно расположенные вблизи наружной поверхности рукоятки, от силового воздействия рук оператора неизбежно продавливаются и не участвуют в работе по диссипации вибрационной энергии. Поэтому целесообразно с целью повышения эффективности виброгашения наибольшее количество газовых ячеек сконцентрировать у внутренней поверхности рукоятки 5, которая и воспринимает основной поток вибрационной энергии от пильного аппарата 2 через жесткую связь с опорной рамой пилы 6.

Таким образом, только при наружном диаметре рукоятки 5, равном 1,4 - 1,6 от диаметра трубки опорной рамы 6 в сочетании с заданным суммарным объемом газовых ячеек, равном 0,4 - 0,6 от общего объема рукоятки, и при условии убывающей концентрации газовых ячеек по толщине рукоятки от ее внутренней поверхности и наружной поверхности обеспечивается высокая эффективность виброгашения на наружной поверхности рукоятки, предлагаемой авторами изобретения конструкции бензиномоторной пилы.

В качестве вариантов исполнения в предложенной авторами конструкции бензиномоторной пилы рукоятки управления могут быть выполнены по наружной и внутренней поверхности соосно (с одинаковой толщиной по поперечному сечению рукоятки, фиг. 2,а, б). С целью более эффективного гашения вибрации на низких частотах (холостой ход на раскряжевке) рукоятки могут быть выполнены по наружной и внутренней поверхности со смещенными относительно друг друга осями симметрии.

При этом смещение осей должно быть таковым, чтобы неравномерная по поперечному сечению толщина рукоятки не выходила за пределы, обозначенные соотношением 1,4 - 1,6 наружного диаметра рукоятки dн опорной рамы пилы. Сами рукоятки располагаются так, что снизу опорной рамы пилы толщина рукоятки наименьшая, сверху - наибольшая.

Наружная поверхность рукояток может быть как рефленой (фиг. 2,а), так и гладкой (фиг. 2, б, в).

В настоящее время проведены стендовые и натурные (в леспромхозах России) испытания предложенной конструкции пилы. Достигнуто двухкратное гашение вибрации на рукоятках управления по сравнению с серийной пилой МП-5 "Урал-2 Эл" в октавных голосах рабочих частот 31,5; 63; 125; 250; 500 и 1000 Гц.

Формула изобретения

Бензиномоторная пила, содержащая двигатель, пильный аппарат и связанную с ним через стойку опорную раму с рукоятками управления, а также средства виброизоляции в виде закрепленных на стойке шарнира и плоской пружины, соединенные с рамой, отличающаяся тем, что рукоятки управления выполнены из эластичного полимерного материала, например полиуретана, и имеют неравномерно расположенные по толщине рукоятки с убывающей плотностью от внутренней к наружной поверхности изолированные одна от другой газовые ячейки сферической формы, суммарный объем которых составляет 0,4 - 0,6 общего объема рукоятки, внутренняя поверхность выполнена с открытыми газовыми ячейками, а наружный диаметр рукоятки составляет 1,4 - 1,6 диаметра трубы опорной рамы пилы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к лесной и деревообрабатывающей промышленности, в частности к переносным моторным инструментам

Изобретение относится к механизации сельского хозяйства, а именно к режущим устройствам с ножами на бесконечных цепях, преимущественно для резки силоса и сенажа

Изобретение относится к лесному машиностроению и может быть использовано в бензиномоторном переносном инструменте, предназначенном, преимущественно, для валки и раскряжевки деревьев

Изобретение относится к нагреваемой рукоятке для ручного инструмента типа мотопилы

Изобретение относится к лесной и деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано на переносных моторных пилах

Изобретение относится к переработке лесоматериалов на пилопродукцию (брусья, доски и т.п.) посредством легко разборных и легко транспортируемых к местам переработки (вырубки, дачные участки и т.п.) устройств

Изобретение относится к деревораспиловочному оборудованию и в частности, к цепным пилам

Изобретение относится к устройствам для продольной распиловки бревен на пиломатериалы преимущественно в условиях малых частных предприятий

Изобретение относится к лесной и деревообрабатывающей промышленности, в частности, к устройству для торможения пильного аппарата переносного моторного инструмента

Изобретение относится к лесной и деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано в устройствах натяжения пильной цепи режущецепного аппарата моторной пилы

Изобретение относится к лесной и деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано в устройствах натяжения пильной цепи режущецепного аппарата моторной пилы

Изобретение относится к деревораспиловочному оборудованию, в частности к цепным пилам

Изобретение относится к деревораспиловочному оборудованию, в частности к цепным пилам

Изобретение относится к устройствам для продольной распиловки бревен на пиломатериалы, преимущественно в условиях малых частных предприятий

Изобретение относится к устройствам для продольной распиловки бревен на пиломатериалы, преимущественно в условиях малых частных предприятий
Наверх