Конструкции бензиномоторных цепных пил

↑

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 5Следующая ⇒

В настоящее время ведущими фирмами, производящими универсальные пилы, являются "Штиль" (Германия) (рис. 1) и скандинавский концерн "Электролюкс", в номенклатуре которого более 150 модификаций пил марок "Хускварна", "Партнер", "Джонсеред". Кроме того, применяются специализированные российские пилы с высоким расположением рукояток МП-5"Урал-2 Электрон" безредукторные "Тайга-245" (рис. 2), "Крона-202". В меньших количествах здесь же эксплуатируются универсальные пилы марок "Соло", "Дольмар" (Германия), "Альпина" (Италия), "Мотор Сич" (Украина). Созданное совместное российско-шведское предприятие "Химки-Хускварна" выпускает универсальные пилы марок 257, 254 ХР и с высокими рукоятками марки 262 ХРН. Общий вид пилы МП-5 "Урал" представлен на рис. 3.

Рис. 1. Общий вид бензопилы Stihl:

Рис.2. Общий вид пилы "Тайга-245": 1 – двигатель; 2 – стартер; 3 – крышка маслобака; 4 – крышка бензобака; 5 – рама; 6 – пильный аппарат

Рис. 3. Общий вид бензиномоторной пилы МП-5 "Урал": 1 – рама с рукоятками;2 – крышка маслобака; 3 – редуктор; 4 – валочный гидроклин; 5 - пильный аппарат; 6 – двигатель

Двигатель – бензиновый, одноцилиндровый, двухтактный, карбюраторный с кривошипно-камерной продувкой, то есть картер двигателя с поршнем выполняет роль продувочного насоса. Двигатель состоит из цилиндра, поршня, картера, кривошипно-шатунного механизма и систем: газораспределения, питания, зажигания, смазки и охлаждения. Двигатели безредукторных пил, кроме того, имеют специальные уравнительные механизмы для уменьшения вибрации.

Цилиндр двигателя литой из алюминиевого сплава и выполнен как одно целое с головкой. Снаружи он имеет развитую поверхность охлаждения в виде ребер. Внутренняя (рабочая) поверхность цилиндра износостойкая с гальваническим покрытием толщиной около 0,1 мм. Поршень также отлит из алюминиевого сплава и снабжен двумя компрессионными кольцами (чугунными), утопленными в канавках. С помощью поршня с кольцами герметизируются рабочие полости цилиндра и картера. В цилиндре имеются впускное окно, через которое рабочая смесь поступает в верхнюю его часть и выхлопное окно для выпуска отработанных газов. К патрубку выпускного окна крепится карбюратор, к патрубку выхлопного окна – глушитель. В головке цилиндра имеется резьбовое отверстие, куда ввертывается свеча зажигания.

Картер двигателя – разъемный, литой. На нем крепятся основные узлы двигателя. Он служит камерой для рабочей смеси. Герметичность картера достигается постановкой резиновых сальников в местах выхода коленчатого вала и прокладок между половинками картера и по фланцу цилиндра.

Кривошипно-шатунный механизм состоит из шатуна, поршневого пальца, коленчатого вала и маховика. Все эти детали изготавливаются из легированной стали. Шатун связывает поршень с коленчатым валом. Верхняя головка шатуна соединяется с поршнем через сепаратор игольчатого подшипника посредством запрессованного пальца, который от боковых смещений удерживается двумя кольцевыми пружинными стопорами. Нижняя головка шатуна с шатунными шейками коленчатого вала также соединяется посредством игольчатого подшипника. Коленчатый вал двигателя, выполненный путем объемной штамповки, может состоять из двух или трех частей, соединенных между собой в неразъемный узел. В картере двигателя он устанавливается на двух шариковых подшипниках. На одном конце коленчатого вала крепится ведущая часть муфты сцепления, на другом (хвостовике) – с помощью шпонки маховик. Маховик во время рабочего хода поршня аккумулирует энергию и отдает ее в промежутке между рабочими ходами, чем уменьшает неравномерность вращения коленчатого вала.

Механизм газораспределения осуществляет своевременный впуск в цилиндр двигателя свежей горючей смеси и выпуск отработавших газов. На двигателях бензиномоторных пил открытие и закрытие впускных, выпускных и перепускных окон осуществляется самим поршнем во время его движения внутри цилиндра вверх-вниз.

Принцип работы двигателей пил

При вспышке горючей смеси в цилиндре освобождается энергия, преобразуемая поршнем и коленчатым валом в движение. Из карбюратора бензиновоздушная смесь попадает в нагнетатель (картер), а оттуда – в камеру сгорания. Свеча зажигания воспламеняет смесь. Под давлением рабочих газов поршень движется вниз. Во время движения вниз поршень приводит в действие коленчатый вал. Одновременно он управляет открыванием и закрыванием впускного и выпускного окон и перепускных каналов.

Основные элементы, обеспечивающие работу механизма газораспределения, представлены на рис. 4.

Поршень выполняет роль золотника. При движении поршня вверх из крайнего нижнего положения, называемого нижней мертвой точкой (н.м.т.), закрываются выхлопное и продувочное окна. В цилиндре происходит сжатие рабочей смеси, а под поршнем в картере создается разрежение. При приближении к крайнему верхнему положению, называемому верхней мертвой точкой (в.м.т.), открывается впускное окно и рабочая смесь, приготовленная в карбюраторе, засасывается в картер (рис. 4, а). Когда головка поршня находится на расстоянии 1,8…3,4 мм от в.м.т., рабочая смесь воспламеняется. За это время поршень проходит в.м.т. и под действием резко возрастающего давления в результате сгорания рабочей смеси движется вниз, совершая рабочий ход. При этом перекрывается впускное окно и сжимается рабочая смесь в картере. По мере приближения к н.м.т. поршень открывает сначала выхлопное окно, через которое отработавшие газы выбрасываются наружу, а затем продувочный канал (рис. 4, б). Свежая рабочая смесь, находящаяся в картере под давлением, поступает в цилиндр, одновременно удаляя остатки отработавших газов. Поршень, пройдя н.м.т., под действием энергии маховика начинает двигаться вверх и весь процесс повторяется. Таким образом, цикл рабочего процесса в двигателе совершается за два хода поршня или один оборот коленчатого вала и такой двигатель называется двухтактным.

Различают два такта:

1. Впуск и сжатие.

2. Сгорание и выпуск (с одновременным сжатием горючей смеси в картере).

Во время первого такта поршень (2) движется вверх (рис. 4, а), сжимая горючую смесь в камере сгорания (1). Впускное окно (4) открывается, свежая горючая смесь поступает в картер (5).

а

б

Рис. 4. Конструкция и принцип действиядвухтактного двигателя: а – впуск и сжатие; б – сгорание и выпуск; 1 - камера сгорания; 2 - поршень; 3 - выпускное окно; 4 - впускное окно; 5 - картер; 6 - коленчатый вал; 7 - перепускной канал; 8 - свеча зажигания

Во время второго такта поршень при движении вверх закрывает выпускное окно (3) (рис. 4, б) и перепускной канал (7). Смесь сжимается и воспламеняется при нахождении поршня в верхней мертвой точке (в.м.т.). Поршень (2) под действием расширяющихся отработавших газов перемещается вниз.

При движении вниз поршень совершает работу и поворачивает коленчатый вал (6). Одновременно он сжимает смесь в картере (5). Выпускное окно (3) и перепускной канал (7) открываются. Возникающие отработавшие газы выходят из камеры сгорания через выпускное окно. Предварительно сжатая свежая смесь поступает через перепускной канал в камеру сгорания и вытесняет оставшиеся отработавшие газы. В заключение поршень перемещается снова вверх.

У двухтактного двигателя каждый второй такт является рабочим. Одноцилиндровый двухтактный двигатель работает сравнительно спокойно. Так как поршень при движении вверх и вниз открывает или перекрывает впускное и выпускное окно, а также перепускной канал, то газораспределительный механизм не требуется.

Вследствие незначительного смешивания свежей смеси с отработавшим газом в камере сгорания (потеря заряда горючей смеси при продувке) коэффициент полезного действия этого двигателя несколько уменьшается. Подвижные детали в цилиндре (поршень, шатун и коленчатый вал) непрерывно обтекаются горючей смесью. Для непрерывного обеспечения достаточной смазки в бензин должно добавляться моторное масло.

Система питания двигателя состоит из бензобака, карбюратора, фильтров (топливного и воздушного), топливопроводов и рычага управления.

Топливо для российских пил представляет собой смесь 12…25 объемных частей бензина А-72 или неэтилированного А-76 с одной частью автомобильного масла М-8А, для зарубежных – смесь 25…40 частей бензина АИ-92 (АИ-93) с одной частью масла для двухтактных двигателей MOBIL SUPER-2T, VALVOLINE-2T или АЗМОЛ СТАРТ-2Т и др. В случае применения фирменного бензина и масла на соответствующей пиле это отношение может составить 50:1.

Бензобаки пил МП-5"Урал-2Э" изготовлены из листового металла и расположены на раме пилы. Бензобаки у безредукторных пил располагаются на корпусе пилы. Поступление топлива из бензобака к карбюратору осуществляется по топливопроводу. Топливо от механических примесей очищается с помощью сетчатого фильтра, установленного: на отстойнике (пилы МП-5"Урал-2Э", "Дружба-4"); на заборнике топлива (пилы "Тайга-245", М-228 и др.); в карбюраторе (пилы концерна "Электролюкс" и др.). Для устранения вакуума в бензобаках при расходе топлива, в них ставятся специальные сапунные устройства.

Практически на всех пилах устанавливаются беспоплавковые карбюраторы мембранного типа. Карбюратор служит для приготовления рабочей смеси и обеспечения нормальной работы двигателя на холостом ходу и под нагрузкой. Для обеспечения работы пилы в любом положении применяются карбюраторы с подкачивающим насосом.

Карбюратор КМП-100, устанавливаемый на пиле МП-5 "Урал", "Тайга-245", с подкачивающим насосом (рис. 5). Состоит из трех основных частей: топливного насоса / со штуцером топливопровода; топливной камеры // с мембранным механизмом и корпуса III с системой дозировки топлива, обеспечивающей нормальную работу двигателя на всех режимах.

Топливный насос имеет мембрану 17, штуцер подвода топлива /, клапаны 2 и 16. При работе двигателя или вращении коленчатого вала при его заводке переменное давление в картере передается по каналам в цилиндре и каналу 10 карбюратора в полость насоса над мембраной, вызывая ее движения вверх и вниз, при этом движение вниз усиливается пружиной. При движении мембраны вверх (разрежение в картере) под действием разрежения в нижнюю полость насоса засасывается топливо через открывающийся клапан 2. При движении мембраны вниз (увеличение давления в картере) клапан 2 закрывается, открывается клапан 16 и топливо подается к клапану топливной камеры //.

Рис. 5. Принципиальная схема карбюратора с подкачивающимся насосом

Мембранный механизм топливной камеры состоит из мембраны 14, пластины 4 и нажимной обогатительной кнопки 3.

При помощи мембраны 14, воздействующей на рычаг 13, откры­вается топливный клапан, и топливо из подкачивающего насоса по каналу 15 поступает в топливную камеру. Топливный клапан закрывается под действием пружины 12. Полости ниже мембраны сообщаются с атмосферой, а выше — с диффузором. При уменьшении давления в диффузоре оно распространяется на полость топливной камеры над мембраной, которая прогибается вверх, открывая топливный канал. Чем больше разрежение в диффузоре, тем больше открывается клапан и больше топлива поступает в топливную камеру.

Дозировка топлива при работе двигателя под нагрузкой производится распылителем 6, топливо к распылителю поступает по каналу, сечение которого регулируется регулировочным винтом 5. В полости канала имеется обратный клапан, препятствующий попаданию атмосферного воздуха по каналу в полость топливной камеры при работе двигателя на холостом ходу. Эта система дозировки топлива является главной. При работе на холостом ходу подача топлива в диффузор 7 производится через отверстия 9 и подводящие каналы с регулировочным винтом // холостого хода.

При запуске двигателя после продолжительного перерыва полость топливной камеры заполняется топливом, для этого надо нажать на обогатительную кнопку 3 или с помощью стартера несколько раз провернуть коленчатый вал двигателя при закрытой дроссельной заслонке карбюратора.

Рабочая смесь образуется в диффузоре 7 в результате смешивания воздуха, проходящего через фильтр с всасываемым из жиклеров топливом. Частота вращения вала двигателя (количества смеси) регулируется винтом 8, а качество рабочей смеси винтом 11. Для очистки воздуха, поступающего через диффузор карбюратора в двигатель, имеются воздушные фильтры, фильтрующие элементы которых состоят из нескольких слоев металлической сетки.

Карбюратор, устанавливаемый на пилах Stihl, состоит из корпуса (рис. 6), внутренняя часть которого выполнена в виде воздушного сопла (сопло Вентури) (8). Через это воздушное сопло протекает всасываемый от двигателя воздух. Чем меньше поперечное сечение, тем больше скорость воздушного потока, тем больше разряжение. К различным местам воздушного сопла (диффузора) подведены топливные жиклеры (11, 12), из которых воздушным потоком засасывается топливо.

Рис. 6. Мембранный карбюратор: 1 - импульсный канал; 2 - топливный патрубок; 3 - впускной клапан; 4 - диафрагма насоса; 5 - выпускной клапан; 6 - сетчатый топливный фильтр; 7 - воздушная заслонка; 8 - сопло Вентури (диффузор); 9 - дроссельная заслонка; 10 - топливный канал; 11 - главный топливный жиклер (клапанный жиклер); 12 - жиклеры системы холостого хода; 13 - главный регулировочный винт; 14 - впускной регулировочный клапан; 15 - винт регулирования горючей смеси при холостом ходе; 16 - регулировочная мембранная камера; 17 - впускной регулировочный рычаг; 18 - регулирующая мембрана; 19 - отверстие (связь с атмосферой)

Топливный насос, система форсунок и регулировочные устройства для оптимального приготовления топливовоздушной смеси интегрированы, или встроены, в корпус.

Расход топлива, а поэтому и мощность двигателя регулируются с помощью дроссельной заслонки (9).

Импульсная полость топливного насоса соединена через импульсный канал (1) с картером приводного механизма. В результате перемещения поршня в картере происходит быстрое последовательное изменение давления. Это переменное пониженное или повышенное давление управляет диафрагмой насоса (4). Таким образом, топливный насос работает в зависимости от частоты вращения двигателя.

Для сгорания топливовоздушной смеси необходим кислород, который поступает вместе с впускаемым воздухом. С тем чтобы в приводной механизм и карбюратор при этом не попала пыль и грязь, перед последним установлен воздушный фильтр (не изображен).

Топливо подается насосной диафрагмой (4) из топливного бака через топливопровод, всасывающую головку, всасывающий патрубок (2) карбюратора, впускной и выпускной клапаны (3, 5) насоса и сетчатый топливный фильтр (6) к впускной игле (14), и впускным клапаном – к мембранной регулировочной камере (16).

Впускная игла (14) соединена с регулирующей мембраной (18) посредством впускного регулировочного рычага (17). Полость под регулирующей мембраной соединена с атмосферой через отверстие (19) в крышке. Изменение давления в цилиндре и картере оказывает влияние также на работу карбюратора. При впуске в сопле Вентури (8) возникает разряжение, и в результате этого, в зависимости от положения дроссельной заслонки (9), возникает воздушный поток. При этом всасывается топливо из жиклеров (11, 12) и примешивается к проходящему воздуху.

Топливо распыляется в диффузоре (сопле Вентури), в результате чего образуется необходимая для сгорания в цилиндре топливовоздушная смесь.

Смесь подводится в цилиндр. Здесь отдельные капли смеси вследствие высокой температуры испаряются.

Полость под регулирующей мембраной (18) соединена с атмосферой, поэтому мембрана отжимается наверх. Одновременно посредством впускного регулировочного рычага (17) приподнимается из седла впускная игла (14) (на рис. 2 изображено движение вниз), и в мембранную камеру поступает новое топливо. Таким образом, регулирующая мембрана устанавливается так, что постоянно поступает некоторое количество топлива, всасываемое из жиклеров.

Количество топлива, поступающее из жиклеров в диффузор, может регулироваться главным регулировочным винтом (13) и винтом регулирования рабочей смеси при холостом ходе (15).

При вывинчивании регулировочных винтов происходит обогащение, при ввинчивании – обеднение рабочей смеси. Частота вращения при холостом ходе может дополнительно регулироваться расположенным вне картера карбюратора упорным винтом управления подачей топлива при холостом ходе, воздействующим на рычаг оси дроссельной заслонки.

С помощью регулировочных винтов может постоянно настраиваться оптимальная мощность двигателя при различных внешних условиях эксплуатации (например, в горах или на уровне моря).

Устройство и принцип работы встроенного топливного насоса

При различных режимах эксплуатации бензиномоторной пилы карбюратор и топливный насос должны работать бесперебойно в любом положении бензопилы. Поэтому в бензопилах применяются беспоплавковые мембранные карбюраторы со встроенным топливным насосом.

Топливный насос хотя и встроен в корпус карбюратора, однако работает независимо от него. Топливный насос приводится в действие посредством изменения давления в цилиндре и картере.

Во время процесса всасывания (рис. 7) импульсная полость (4) соединена с картером через импульсный канал (1). При движении поршня вверх в картере создается разряжение, в результате чего притягивается диафрагма насоса (6). Одновременно возникает разряжение в топливной камере (5) насоса.

а

б

Рис. 7. Встроенный топливный насос: а – процесс всасывания; б – процесс сжатия; 1 - импульсный канал; 2 - топливный патрубок; 3 - впускной клапан; 4 - импульсная полость; 5 - топливная камера; 6 - диафрагма насоса; 7 - выпускной клапан; 8 - топливный канал

Под действием атмосферного давления топливо через топливный патрубок (2) и впускной клапан (3) нагнетается в топливную камеру (5) топливного бака.

Выпускной клапан (7) прижимается к опорной поверхности и закрывает доступ к топливному каналу (8).

При движении поршня вниз возникает разряжение, которое прижимает насосную диафрагму (6) к топливной камере (5). В результате этого уменьшается объем топливной камеры. Впускной клапан (3) прижимается к опорной поверхности и закрывает доступ к топливному патрубку (2). Выпускной клапан (7) приподнимается над опорной поверхностью и пропускает определенное количество топлива в топливный канал (8), ведущий к впускному клапану карбюратора.

Следует отметить, что при каждом полном ходе нагнетания подается топливо в количестве, получаемом из разности объемов между обеими мертвыми точками насосной диафрагмы в топливной камере.

У большинства бензопил топливный бак расположен ниже карбюратора. В этом случае карбюратор после длительной остановки необходимо сначала заправить топливом, для чего следует протянуть пусковой тросик стартера несколько раз.

Отработанные газы выбрасываются в атмосферу через глушитель, представляющий собой камеру, разделенную перегородками. При прохождении газов через отверстия в перегородках их давление постепенно снижается, благодаря чему газы выходят в атмосферу с уменьшенным шумом. Шум выхлопных газов можно глушить значительно эффективней, но при этом снижается мощность двигателя благодаря противодавлению, создаваемому на выходе отработанных газов из цилиндра.

Загрязнение в процессе работы воздушного фильтра приводит к уменьшению давления в диффузоре и, следовательно, к обогащению смеси и снижению мощности двигателя. Поэтому для поддержания постоянной доли топлива независимо от степени загрязнения воздушного фильтра более новые карбюраторы имеют компенсатор. Компенсатор соединяет чистую сторону воздушного фильтра через уравнительный канал с верхней полостью над мембраной. Вследствие этого давление над мембраной всегда равно давлению на входе в диффузор.

Система зажигания. Для воспламенения рабочей смеси в камере сгорания двигателя между электродами свечи должна проскочить электрическая искра. Чтобы преодолеть электрическое сопротивление сжатой рабочей смеси и обеспечить надежную работу свечи зажигания, требуется напряжение 12...18 кВ. В систему зажигания входят: магнето, провод высокого напряжения, запальная свеча и выключатель зажигания.

На бензиномоторных пилах устанавливаются магнето маховичного типа, у которых постоянные магниты монтируются на маховике. Маховик устанавливается на конусном конце коленчатого вала на шпонке и закрепляется гайкой. К ступице маховика на резьбе крепится храповик, через который двигатель запускается стартером.

Их масса, по отношению к массе всего магнето, значительна и используется как масса маховика. Магнето представляет собой источник тока и преобразовывает низкое напряжение в высокое. Магнето может быть контактным и бесконтактным.

Контактное магнето состоит из постоянных магнитов, индукционной катушки, прерывателя, конденсатора и основания. Индукционная катушка состоит из первичной 1 и вторичной 2 обмоток и имеет сердечник. Электрическая схема магнето показана на рис. 8, а.

В цепи первичной обмотки последовательно включен прерыватель 4 (с подвижным и неподвижным контактами). Неподвижный контакт соединен с массой, а подвижный изолирован от нее и расположен на рычаге прерывателя с текстолитовой пятой, опирающейся на кулачок 5, специально изго­товленный на выступающем конце вала двигателя. Замыкание контактов осуществляется пружиной, а размыкание — воздействием кулачка на пяту. Поверхность кулачка смазывается маслом, которым пропитан фильц. Параллельно прерывателю включен конденсатор 7, он снимает искрение в контактах прерывателя, конденсируя ток самоиндукции. Конденсатор способствует резкому изменению тока в первичной обмотке и тем самым увеличивает напряжение во вторичной обмотке. Вторичная обмотка имеет большее число витков, одним концом она соединена с первичной обмоткой, а через нее с массой, второй конец при помощи провода высокого напряжения соединен со средним (изолированным от массы) стержнем свечи 3.

При работе двигателя (вращении маховика, а следовательно, и постоянных магнитов) магнитные силовые линии, пересекая первичную обмотку индукционной катушки, возбуждают в ней ЭДС. В момент, когда сила тока достигает максимума, происходит размыкание контактов прерывателя кулачком 5. Ток в первичной обмотке и магнитное поле исчезают. В момент исчезновения магнитного поля во вторичной обмотке индуктируется высокое напряжение, ток поступает к запальной свече и между контактами свечи 3 проскакивает искра, воспламеняющая рабочую смесь в цилиндре двигателя.

Рис. 8. Схема систем зажигания: а – с контактным магнето; б – с бесконтактным магнето

На основании магнето (см. рис. 9, б) монтируется катушка зажигания 2 и прерыватель тока. Катушка зажигания состоит из первичной и вторичной обмоток и имеет внутри сердечник, набранный из листов стали. Прерыватель тока состоит из неповижного контакта 10 (наковальня), подвижного контакта 9 (молоточек) с рычажком 7 с текстолитовой пятой 8 и плоской пружиной 6. Рычажок 7 с контактом 9 может поворачиваться вокруг оси 13 на небольшой угол. Пята 8 на конце рычажка опирается на кулачок коленчатого вала.

 Рис. 9. Система зажигания: б — основание магнето; 1 — винты крепления сердечника; 2 — катушки; 3 — вывод вторичной обмотки; 4 — диск; 5 — метка; 6—пружина рычажка; 7 — рычажок прерывателя; 8 — текстолитовая пята; 9 — молоточек; 10 — наковальня; // — пазик; 12—кулачок прерывателя; 13 — ось рычажка; 14—щетка фетровая; 15 — шпилька крепления основания; 16 - конденсатор

Зазор контактов прерывателя в разомкнутом положении рекомендуется устанавливать в пределах 0,35±0,05 мм, а на электродах свечи 0,6...0,7 мм. В трущейся паре кулачок — текстолитовая пята заметному износу подвергается пята, что нарушает величину зазора прерывателя. Кроме того, несмотря на наличие конденсатора, между контактами прерывателя имеет место незначительное искрение, поэтому они со временем подгорают; через 50... 70 ч работы двигателя контакты прерывателя надо зачищать и производить регулировку его зазора.

Остановка работающего двигателя производится нажатием на кнопку выключателя зажигания 6, у пилы МП-5 «Урал-2 Электрон» он кнопочного типа, у пилы «Тайга-214» двухпозиционный.

Наличие механического контакта прерывателя снижает надежность работы магнето: контакты подгорают, пята изнашивается, нарушая размеры зазора, ухудшается работа магнето на высоких частотах вращения коленчатого вала, поэтому на двигателях бензиномоторных пил стали применять бесконтактную систему зажигания с бесконтактным магнето маховичного типа, электрическая схема которого представлена на рис. 8,б.

Бесконтактное магнето состоит из магнитной системы, монтируемой на маховике, и трансформаторного узла. Маховик / двигателя отличается от маховика контактного магнето тем, что на нем монтируется большое число полюсов, поэтому он не взаимозаменяем с теми, которые устанавливаются на пилах с контактными магнето.

Трансформаторный узел имеет индукционную катушку 4, конденсатор 9 большой емкости, зарядную обмотку 7 и обмотку управления 3, диод 8 и тиристор 2. Индукционная катушка аналогична той, которая устанавливается в контактных магнето. Диод пропускает ток только в одном направлении (к трансформатору), в другом направлении он является изолятором. Тиристор открывается для пропуска тока только тогда, когда на его управляющий электрод подан определенный электрический потенциал.

При вращении постоянных магнитов (маховика двигателя) в обмотке 7 индуктируется ЭДС и происходит зарядка конденсатора 9 через диод 8. Первичная обмотка индукционной катушки, конденсатор и тиристор соединены последовательно через массу и образуют первичную цепь. Когда наступает момент воспламенения сжатой рабочей смеси в цилиндре двигателя, на тиристор автоматически подается электрический импульс из обмотки управления 3, он открывается и конденсатор 9 через первичную цепь разряжается на массу. В результате этого во вторичной обмотке катушки индуктируется высокое напряжение, которое по проводу 5 поступает на центральный контакт запальной свечи 6. Момент подачи электрического импульса на тиристор определяется положением постоянных магнитов относительно сердечника катушки управления. Для остановки двигателя пилы выключают зажигание, замыкая зарядную обмотку и обмотку управления на массу.

Бесконтактные магнето не требуют регулировок, имеют высокую надежность, но при выходе из строя трансформаторный узел подлежит замене.

Моторные пилы Jonsered (Швеция), пил Solo (Германия), Husqvarna (Швеция) и STIHL (Германия) оборудованы системой зажигания от магнето, работающей независимо от батареи и генератора. Вторичное напряжение, необходимое для образования воспламеняющей искры, должно генерироваться самой системой зажигания от магнето. Система зажигания состоит из маховика (1) с залитым постоянным магнитом (2) и полюсными башмаками (3), а также якоря магнето (4), контакта прерывателя (7), конденсатора (9), провода высокого напряжения, свечи зажигания (10), провода короткого замыкания и закорачивающего переключателя (11) (рис. 10).

Рис. 10. Система зажигания от маховичного магнето: 1 - маховик; 2 - постоянный магнит; 3 - полюсные башмаки; 4 - якорь магнето; 5 - первичная обмотка; 6 - вторичная обмотка; 7 - прерыватель; 8 - кулачок; 9 - конденсатор; 10 - свеча зажигания; 11 - закорачивающий переключатель; 12 - разрыв магнита; 13 - зазор

Принцип действия системы зажигания от магнето основан на принципе магнитной индукции. Электрический проводник (первичная обмотка якоря магнето) расположен так, чтобы при движении в магнитном поле он пересекал силовые линии поля. В результате этого в проводнике индуктируется (генерируется) электрическое напряжение. Естественно, можно поступать и наоборот (подобно зажиганию от магнето), а именно перемещать магнит вдоль электрического проводника - эффект получается тот же самый.

Залитый во вращающемся маховике (1) постоянный магнит (2) с полюсными башмаками (3) создает магнитное поле. Силовые линии поля магнита (2) движутся от одного полюса к другому. В результате этого магнитное поле вокруг магнита имеет различную индукцию.

При вращении маховика (1) витки первичной обмотки (5) пересекаются силовыми линиями поля постоянного магнита (2). Итак, в первичной обмотке при замкнутом прерывателе (7) течет индуктированный ток низкого напряжения. В результате этого в сердечнике якоря возникает магнитный поток, который также генерирует магнитное поле.

Цепь тока при достижении первичным током своего максимального значения прерывается прерывателем (7). Вследствие этого магнитный поток в сердечнике якоря молниеносно теряет силу и меняет направление. В результате этого во вторичной обмотке (6) индуктируется необходимое высокое напряжение, которое передается дальше на электроды свечи зажигания (10) для создания искры.

Конденсатор (9), подключенный параллельно к прерывателю (7), подавляет и предотвращает искрообразование (электрическую дугу) при размыкании прерывателя, благодаря чему значительно уменьшается износ, вызываемый обгоранием контактных поверхностей.

Прерыватель размыкается кулачком (8), расположенным на ступице маховика, и замыкается снова пружиной. Для остановки работающего двигателя первичная обмотка закорачивается на массу посредством закорачивающего переключателя (11).

Для безотказной работы системы зажигания и двигателя чрезвычайно важно, чтобы установка зажигания производилась точно в соответствии с предписаниями изготовителя двигателя. Свеча зажигания должна соответствовать заданным значениям, кроме того, должны быть точно настроены опережение зажигания или момент зажигания, а также расстояние между контактами прерывателя (7), разрыв магнита (12) и зазор (13). Только после этого двигатель работает с оптимальной мощностью.

В последнее время моторные пилы оборудуются все в большей степени электронными системами зажигания без механического прерывателя. Благодаря этому отсутствуют неисправности, вызываемые этой чувствительной к износу деталью. Кроме того, электронная система зажигания нечувствительна к влаге, грязи и колебаниям температуры.

В соответствии с конструкцией различают два типа систем зажигания: система зажигания от магнето с накоплением энергии в емкости и разрядом на свечу через высоковольтный трансформатор (МКУ) и система зажигания от магнето с бесконтактным управлением (МБУ).

Система зажигания МКУ состоит из маховика (1) с постоянным магнитом (2), а также деталей, закрепленных на якорной пластине (рис. 11). На якорной пластине находятся зарядный якорь (3), зарядный диод (4), конденсатор-накопитель (5), тиристор (6), якорь датчика (7), диод (8), а также якорь магнето (9). Для работы системы зажигания требуются также провод высокого напряжения, свеча зажигания (12), провод короткого замыкания и закорачивающий переключатель (13). Обратное вращение двигателя предотвращается несимметричным намагничиванием постоянных магнитов (один N–полюс и три S–полюса).

Принцип действия электронной системы зажигания основан также на принципе магнитной индукции. Силовые линии поля постоянного магнита (2) маховика (1) при прохождении его северного (N) полюса мимо зарядного якоря (3) пересекают витки якорной обмотки. В результате этого в зарядном якоре индуцируется (генерируется) переменное напряжение, выпрямляемое зарядным диодом (4). Этим переменным напряжением заряжается конденсатор-накопитель (5), аккумулирующий необходимую для зажигания энергию.

Так как тиристор (6), а также зарядный диод (4) блокируют, то в этом рабочем состоянии отвод электрического заряда из конденсатора-накопителя (5) невозможен.

Рис. 11. Схема электронного зажигания от магнето: 1 - маховик; 2 - постоянный магнит; 3 - зарядный якорь; 4 - зарядный диод; 5 - конденсатор–накопитель; 6 - тиристор; 7 - якорь датчика; 8 - диод; 9 - якорь магнето; 10 - первичная обмотка; 11 - вторичная обмотка; 12 - свеча зажигания; 13 - закорачивающий переключатель

При дальнейшем повороте маховика (1) на следующие 180° вследствие изменения направления потока индуктируется напряжение в обмотке якоря датчика (7). Это переменное напряжение выпрямляется диодом (8) и подводится к управляющей решетке (G) тиристора (6).

Если поток при определенной частоте вращения двигателя достигнет требуемой величины, то происходит последовательное переключение тиристора (6). Его участок А – С (анод – катод) вследствие этого становится проводящим.

После последовательного переключения тиристора (6) освобождается путь для разряда компенсатора-накопителя (5). Создается цепь тока, проходящая от конденсатора (5) через участок А – С тиристора (6), массу и первичную обмотку (10) якоря магнето (9) назад к конденсатору-накопителю.

Происходящий очень быстро разряд конденсатора вызывает в первичной обмотке (10) якоря магнето нарастание тока. В результате этого во вторичной обмотке (11) индуктируется высокое напряжение, которое через провод высокого напряжения подводится к свече зажигания (12). На электродах свечи зажигания проскакивает воспламеняющая искра, необходимая для зажигания топливовоздушной смеси.

Таким образом, аналогично системе зажигания от магнето с механическим прерывателем за один оборот коленчатого вала генерируется одна воспламеняющая искра.

Отключение системы зажигания и двигателя производится посредством закорачивающего переключателя (13). Первичная обмотка (10) закорачивается при этом через провод короткого замыкания на массу.

Обе рассмотренные системы зажигания относятся к аналоговым, у которых управляющий сигнал генерируется в зависимости от величины напряжения в катушке зажигания в определенный момент времени. Так как величина этого напряжения колеблется в определенных пределах, имеет место незначительное отклонение и управляющих сигналов. Поэтому в конструкциях ряда новейших бензиномоторных пил фирмы "Штиль" с целью точного управления моментом зажигания (уровень точности кварцевых часов) начинают применяться цифровые системы зажигания. В них управляющие сигналы жестко связаны с частотой вращения. Встроенный микрочип, "мозг" цифровой системы зажигания, мгновенно распознает каждое изменение данных двигателя и рассчитывает правильные управляющие команды. Благодаря этому для каждого рабочего состояния двигателя производится соответствующая установка зажигания, что способствует оптимальным использованию топлива и развитию мощности.

Кроме того, цифровая система зажигания обеспечивает включение зажигания лишь начиная с заданной минимальной частоты вращения, при которой инерция массы больше чем давление в цилиндре в момент первой вспышки. Это обеспечивает отсутствие отдачи при запуске двигателя. При достижении же максимальной частоты вращения микрочип пропускает несколько искрообразований и за счет компрессии в цилиндре двигатель тормозится. При этом исключается недостаток смазки в двигателе, уменьшается его перегрев и опасность повреждения (например, вследствие задира поршня).

Система смазки в двигателе мотопилы отсутствует. Подшипники кривошипно-шатунного механизма и стенка цилиндра смазываются маслом, добавляемым в топливо. Масло вместе с рабочей смесью засасывается в картер двигателя и, находясь во взвешенном состоянии, соприкасается с движущимися деталями, оседает на них. Через отверстия и щели в обоймах подшипников оно подводится к ним. Избыток масла частично сгорает вместе с рабочей смесью, а частично выбрасывается из подшипников и испаряется.

Охлаждение двигателя проводится воздушной системой, состоящей из центробежного вентилятора, крыльчатка которого находится на маховике (рис. 12) и кожуха, направляющих поток воздуха через защитную сетку на ребристую поверхность цилиндра (рис. 12). Отвод излишнего тепла от стенок цилиндра и соприкасающихся с ним деталей происходит во время процессов всасывания и продувки. Степень охлаждения двигателя зависит от температуры окружающего воздуха, загрязнения ребер цилиндра и защитной сетки, а также от качества рабочей смеси. Обогащение рабочей смеси приводит к снижению температуры двигателя, а обеднение – к повышению.

Рис. 12. Двигатель бензиномоторной пилы МП-5 «Урал-2» (продольный разрез): 1 — картер; 2 — коленчатый вал; 3, 17 — уплотнители; 4 - маховик; 5 — крыльчатка вентилятора; 6 — крышка картера; 7 — ведомый храповик; 8 — защитная сетка; 9 — кнопка выключения зажигания; 10 — дефлектор; 11 — провод высокого напряжения; 12 — контактный колпачек; 13 — свеча зажигания; 14 — цилиндр; 15 — поршень; 16 —поводок фрикционной муфты; 18 — пружина; 19 — груз фрикционной муфты

Муфта сцепления – автоматическая, фрикционная, состоит из ведущей и ведомой частей. Ведущая часть муфты жестко закреплена на коленчатом валу двигателя и состоит из поводка и грузов в виде кольцевых секторов. Грузы прижимаются к поводку пружинами. Ведомая часть муфты (соединительный барабан) представляет собой стальную чашку, которая жестко закреплена на хвостовике ведущего валика редуктора (пила МП-5"Урал-2Э") или же вместе с ведущей звездочкой устанавливается на хвостовике коленчатого вала на игольчатом подшипнике (безредукторные пилы). Муфтой сцепления передается крутящий момент от двигателя к редуктору и (или) пильному аппарату, а также ограничивается передаваемый крутящий момент. Включение и выключение муфты происходит в результате изменения частоты вращения коленчатого вала двигателя и регулируется затяжкой пружин. Упругость этих пружин устанавливают такой, чтобы при работе двигателя на холостых оборотах (1800…2000 мин^-1) центробежная сила грузов была меньше усилия пружин и ведущая часть муфты не передавала крутящий момент ведомой (грузы не прижимаются к ободу ведомой части муфты). При резких возрастаниях нагрузок (зажим пильной цепи в пропиле) муфта сцепления пробуксовывает и тем самым предохраняет двигатель и пильный аппарат от поломок.

Редуктор в бензопилах МП-5"Урал-2Э" (рис. 13) конический и состоит из ведущей 5 и ведомой 3 шестерен, изготовленных как одно целое с соответствующими валами, и корпуса 2.

Рис. 13. Редуктор пилы МП-5 "Урал-2"

На конце вала ведущей шестерни закреплена ведомая часть 1 муфты сцепления, а на конце вала ведомой шестерни – ведущая звездочка 11 пильной цепи. На валу ведомой шестерни на шпонке установлен также эксцентрик 12 привода насоса гидроклина, а на корпусе редуктора имеется выступ с отверстием для установки привода насоса. В корпусе редуктора расположен насос для смазки пильного аппарата и бачок для масла. Для крепления пильной шины на корпусе редуктора имеется специальный фланец. Редуктор крепится к двигателю разрезным хомутом, что позволяет поворачивать пильный аппарат вокруг продольной оси и фиксировать в положении "валка", "раскряжевка". В универсальных пилах редуктор отсутствует.

Пильный аппарат – консольного типа, состоит из пильной цепи, пильной шины и ведущей звездочки.

Смазка направляющего паза пильной шины в процессе работы – непрерывная, автоматическая при помощи плунжерного бесклапанного насоса золотникового типа.

Смазка направляющего паза пильной тины в процессе работы — непрерывная, автоматическая при помощи плунжерного бесклапанного насоса золотникового типа. В пиле МП-5 «Урал-2» насос приводится в действие от ведущего валка редуктора через червячную передачу. Насос и масляный бак расположены в корпусе редуктора. В пиле «Тайга-214» масляный бак и насос расположены на корпусе двигателя. Привод насоса осуществляется от ведущей звездочки через червячную пару.

Летом для смазки применяется то же масло, какое используется и для приготовления рабочей смеси для двигателя, зимой масло разбавляется бензином в пропорции 3:1. Насос (см. рис. 13) состоит из плунжера 7 с червячным колесом на верхнем конце, гильзы 10 и винтового штифта 6.

Гильза системой сверления отверстий связана с маслобаком (входное) и каналом подвода смазки к направляющим пильной шины (входное). Подача масла на трущиеся поверхности пильной шины производится следующим образом. Вращаясь, первичный вал редуктора, приводит в движение плунжер 7, который благодаря перекосу кольцевой канавки совершает вращательное и поступательное движения. При движении плунжера вверх происходит засасывание масла в полость 9, а при движении вниз — нагне­тание к шине 8. Для этого кольцевой паз и лыску на плунжере размещают так, чтобы при его движении вверх было открыто входное отверстие гильзы, а при движении вниз — выходное.

Познавательные статьи:



Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Рынок недвижимости. Сущность недвижимости

Решение задач с использованием генеалогического метода

История происхождения и развития детской игры