RU49485U1

RU49485U1 - PETROL SAW

Info

Publication number: RU49485U1
Application number: RU2005109230/22U
Authority: RU
Inventors: В.И. Петенко; А.Б. Ладыгин; В.Н. Аликин; В.Ф. Ахмадеев; А.К. Дибижев
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Машиностроительный завод имени Ф.Э. Дзержинского"
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2005-11-27

Abstract

Бензиномоторная пила содержит двигатель 1, жестко соединенный с пильным аппаратом 2 и стойкой 3, бензобак 4, рукоятки управления 5, жестко связанные с рамой 6, плоскую пружину 7, шарнир 8 и глушитель 9. Двигатель 1 генерирует пространственную вибрацию, передающуюся через стойку 3 и опорную раму б на рукоятки управления 5. Гашение вибрации в диапазоне частот 30-250 Гц осуществляется при отношении объема камеры глушителя к объему цилиндра двигателя пилы равных 5,5.A gasoline-powered saw contains an engine 1, rigidly connected to a saw apparatus 2 and a stand 3, a gas tank 4, control sticks 5, rigidly connected to a frame 6, a flat spring 7, a hinge 8 and a muffler 9. The engine 1 generates spatial vibration transmitted through the stand 3 and support frame b on the control handles 5. Vibration damping in the frequency range 30-250 Hz is carried out with the ratio of the volume of the muffler chamber to the volume of the cylinder of the saw engine equal to 5.5.

Description

Полезная модель относится к лесной и деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано на предприятиях по проектированию и изготовлению бензиномоторных пил.The utility model relates to the forestry and woodworking industries and can be used in enterprises for the design and manufacture of gasoline-powered saws.

Бензиномоторная пила является мощным источником динамических нагрузок,которые в зависимости от режима работы полностью или частично воспринимаются руками оператора.A gasoline-powered saw is a powerful source of dynamic loads, which, depending on the operating mode, are fully or partially perceived by the operator.

В связи с этим одной из важнейших задач при создании ручных бензиномоторных пил является достижение максимального снижения уровня вибрации на наружных поверхностях рукояток управления, охватываемых руками оператора при работе с пилой.In this regard, one of the most important tasks when creating hand-held gasoline-powered saws is to achieve the maximum reduction in the level of vibration on the outer surfaces of the control handles covered by the operator's hands when working with the saw.

Сложность решения данной проблемы заключается в том, что в зависимости от режима работы (холостой ход на раскряжевке, раскряжевка, валка леса) на руки оператора воздействуют вибрационные нагрузки в широком диапазоне частот (30-1000 Гц).The complexity of solving this problem lies in the fact that, depending on the operating mode (idling on the bucking, bucking, felling), the operator’s hands are affected by vibration loads in a wide frequency range (30-1000 Hz).

Широкий диапазон частот вибрационных нагрузок обусловлен также и присутствием в пиле различных источников вибрации: двигатель внутреннего сгорания; шина и цепь пильного аппарата; зубчатые колеса редуктора.A wide range of frequencies of vibration loads is also due to the presence of various vibration sources in the saw: internal combustion engine; saw bar and chain; gears of a reducer.

Наиболее интенсивным источником вибрации в бензиномоторной пиле является двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр, поршень и кривошипно-шатунный механизм, состоящий из шатуна и коленчатого вала с подшипниками.The most intense source of vibration in a gasoline-powered saw is a two-stroke internal combustion engine containing a cylinder, a piston and a crank mechanism, consisting of a connecting rod and a crankshaft with bearings.

При работе двигателя при возвратно-поступательном движении поршня в полости цилиндра протекают газодинамические процессы с импульсом знакопеременным характером изменения давления от -0,5 до 30 атм. Эти изменения давления вызывают вибрацию поршня двигателя и кривошипно-шатунного механизма, которая через стойку и опорную раму бензиномоторной пилы передается на рукоятки управления. В соответствии с патентно-информационными исследованиями в течение последних лет разработано большое количество механических демфирующих устройств, обеспечивающих частичное гашение вибрации на рукоятках управления бензиномоторных пил.When the engine is operating during reciprocating motion of the piston, gas-dynamic processes occur in the cylinder cavity with an impulse of alternating character of pressure change from -0.5 to 30 atm. These pressure changes cause vibration of the engine piston and the crank mechanism, which is transmitted to the control handles through the strut and the support frame of the gasoline-powered saw. In accordance with patent information research, in recent years a large number of mechanical damping devices have been developed that provide partial damping of vibration on the control handles of gasoline-powered saws.

Известны переносные моторные пилы (см. заявку СССР №2331564 по классу В 27 В 17/00 за 1976 г., патент ФРГ 2043708 по классу В 27 В 17/02 за 1977 г., патент ФРГ 2525116 по классу В 27 В 17/02, патент США 3698455 по классу В 27 В 17/02 за 1972 г., патент США 3945119 по классу В 27 В 17/02 за 1976 г., патент США 4141143 по классу В 27 В 17/02 за 1979 г.) в которых опорная рама с рукоятками управления непосредственно Known portable saws (see application of the USSR No. 2331564 for class B 27 V 17/00 for 1976, patent Germany 2043708 for class B 27 B 17/02 for 1977, patent Germany 2525116 for class B 27 V 17 / 02, US patent 3,698,455 for class B 27 B 17/02 for 1972, US patent 3,945,119 for class B 27 B 17/02 for 1976, US patent 4,141,143 for class B 27 B 17/02 for 1979) in which the support frame with the control levers directly

крепится к корпусу двигателя через эластичные элементы. Крепление опорной рамы с рукоятками управления к двигателю пилы, через податливые эластичные элементы существенно ухудшает управляемость пилой, что небезопасно для оператора при его работе.fastens to the engine case through elastic elements. The fastening of the support frame with control handles to the saw engine through flexible elastic elements significantly impairs the controllability of the saw, which is unsafe for the operator during his work.

Известны также конструкции бензиномоторных пил с жесткими механическими демпферами, где основными виброгасящими элементами являются металлические цилиндрические и плоские пружины.Also known are the designs of gasoline-powered saws with rigid mechanical dampers, where the main vibration damping elements are metal cylindrical and flat springs.

Известна переносная моторная пила (SU, авт. св.№286188, кл. В 27 В 17/00, 1971 г.), принятая авторами за прототип. Она включает двигатель жестко соединенный с пильным аппаратом и стойкой, бензобак и рукоятки управления, жестко соединенные с опорной рамой.Known portable motor saw (SU, ed. St. No. 286188, class B 27 B 17/00, 1971), adopted by the authors for the prototype. It includes an engine rigidly connected to the saw unit and stand, a gas tank and control handles rigidly connected to the support frame.

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 и обеспечивает хорошую управляемость пилой, 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 уровня вибраций. Ограничение диапазона частот по эффективности виброизоляции обусловлено заданной жесткостью плоской пружины и цилиндрическими пружинами шарнира.To reduce the level of vibration in the control handles, the saw has a vibration isolation device between the stand and the support frame, made in the form of a flat spring and a hinge with coil springs. This saw is quite simple in design and provides good controllability of the saw, but does not provide effective vibration isolation of the control handles in the entire range of operating frequencies. The vibration speeds of the control levers measured on the bench in the octave bands of the operating frequencies (31.5; 63; 125; 250 Hz) exceed by 3-5 dB the levels of vibration permissible according to GOST 17770-72. The frequency range is limited in terms of vibration isolation efficiency due to the set stiffness of the flat spring and the hinge coil springs.

Технической задачей настоящей полезной модели является устранение указанных недостатков и создание конструкции пилы, в которой обеспечивается эффективное гашение вибрации в диапазоне низких частот 30-250 Гц. Эти частоты наиболее опасны для здоровья человека.The technical task of this utility model is to eliminate these drawbacks and create a saw design that provides effective damping of vibration in the low frequency range of 30-250 Hz. These frequencies are most dangerous to human health.

Технический результат предлагаемой полезной модели состоит в том, что камера глушителя выполнена с объемом, равным 5,5 объемам цилиндра двигателя внутреннего сгорания пилы.The technical result of the proposed utility model is that the silencer chamber is made with a volume equal to 5.5 volumes of the cylinder of the internal combustion engine of the saw.

На фиг.1 изображена бензиномоторная пила - общий вид.Figure 1 shows a gasoline-powered saw - a General view.

Пила содержит одноцилиндровый двухтактный двигатель внутреннего сгорания 1, жестко соединенный с пильным аппаратом 2 и стойкой 3, бензобак 4, рукоятки управления 5, опорную раму 6, виброизолирующее устройство, выполненное как у прототипа в виде плоской пружины 7 и шарнира 8, глушитель 9.The saw contains a single-cylinder two-stroke internal combustion engine 1, rigidly connected to the saw apparatus 2 and the stand 3, the gas tank 4, the control handle 5, the support frame 6, a vibration isolation device made as a prototype in the form of a flat spring 7 and a hinge 8, a muffler 9.

На фиг.2 представлен двигатель 1,содержащий цилиндр 10 и поршень 11, шатун 12, коленчатый вал 13 с опорными подшипниками 14 и 15, маховик с системой зажигания 16.Figure 2 presents the engine 1, comprising a cylinder 10 and a piston 11, a connecting rod 12, a crankshaft 13 with thrust bearings 14 and 15, a flywheel with an ignition system 16.

Работа бензиномоторной пилы осуществляется следующим образом.The operation of a gasoline-powered saw is as follows.

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 б и стойкой 3 плоской пружины 7 и шарнира 8 с цилиндрическими пружинами (как у прототипа) позволяет исключить прямую передачу вибрационной энергии от двигателя 1 к опорной раме 6, что обеспечивает частичную изоляцию рукояток управления 5. Это механическое демпфирование вибрации.The engine 1 with the saw apparatus 2 generates spatial vibration transmitted through the strut 3 and the support frame 6 to the control handles 5. Placing between the support frame b and the strut 3 of the flat spring 7 and the hinge 8 with coil springs (as in the prototype) eliminates the direct transmission of vibration energy from the engine 1 to the supporting frame 6, which provides partial isolation of the control levers 5. This is a mechanical vibration damping.

Вибрация на низких частотах 30-250 Гц генерируемая двигателем при возвратно-поступательных движениях поршня в полости цилиндра связана с выхлопом отработанных газов из цилиндра через выпускное отверстие в газовую полость глушителя. Выпускное отверстие в цилиндре связующее газовые полости цилиндра и глушителя работает как реактивное сопло, создавая импульсную силу с доминирующими частотами 30-250 Гц.Vibration at low frequencies of 30-250 Hz generated by the engine during reciprocating movements of the piston in the cylinder cavity is associated with the exhaust of exhaust gases from the cylinder through the outlet into the gas cavity of the muffler. The exhaust hole in the cylinder, the connecting gas cavity of the cylinder and the muffler, acts as a jet nozzle, creating a pulsed force with dominant frequencies of 30-250 Hz.

Основное снижение уровня вибрации на рукоятках управления в предложенной авторами конструкции пилы обеспечивается за счет снижения самого уровня генерируемой вибрации основным источником вибрации на пиле - двигателем.The main reduction in the level of vibration on the control handles in the design of the saw proposed by the authors is provided by reducing the level of vibration generated by the main source of vibration on the saw - the engine.

На основе экспериментальных данных (пиление на стенде в режиме холостого хода с замером уровней вибрации на наружной поверхности рукояток) авторами было установлено, что большое значение на уровень вибрации, генерируемой двигателем на частотах 30-250 Гц, в предложенной конструкции пилы оказывает соотношение объемов газовых полостей цилиндра двигателя и глушителя пилы. Изменяя это отношение в экспериментальных запилах было установлено, что при отношении объема камеры глушителя равным 5,5 объемам газовой полости цилиндра двигателя датчики виброускорений на рукоятках управления фиксировали значительное снижение уровня вибрации (3-4 Д6) в диапазоне частот 30-250 Гц.Based on experimental data (sawing at a stand in idle mode with measuring vibration levels on the outer surface of the handles), the authors found that the ratio of the volume of gas cavities is of great importance to the level of vibration generated by the engine at frequencies of 30-250 Hz engine cylinder and saw muffler. Changing this ratio in experimental cuts, it was found that when the silencer chamber volume ratio was 5.5 volumes of the gas cavity of the engine cylinder, vibration acceleration sensors on the control handles recorded a significant decrease in vibration level (3-4 D6) in the frequency range 30-250 Hz.

При выхлопе газов из цилиндра двигателя в газовую полость глушителя поток продуктов сгорания в выпускном отверстии цилиндра сильно поджат (адиабатически недорасширен) и обладает большой энергией, в результате чего создается реактивная импульсная сила, вызывающая существенную вибрацию двигателя на частотах 30- 250Гц.When gases are exhausted from the engine cylinder into the gas cavity of the muffler, the flow of combustion products in the cylinder outlet is strongly compressed (adiabatically underexpanded) and has high energy, resulting in a reactive pulsed force that causes significant engine vibration at frequencies of 30-250 Hz.

При установленных экспериментально авторами соотношениях объема камеры глушителя равных 5,5 объемам цилиндра двигателя пилы продукты сгорания в глушителе, проходя через выпускное отверстие в цилиндре расширяются по адиабатическому процессу, в результате чего обладают малой энергией и реактивная импульсная сила на частотах 30 - 250Гц мала. Тем самым практически исключается источник вибрации от двигателя на низких частотах.When the muffler chamber volume ratios experimentally established by the authors are equal to 5.5 cylinder volumes of the saw engine, the combustion products in the muffler, passing through the outlet in the cylinder, expand according to the adiabatic process, as a result of which they have low energy and a pulsed reactive force at frequencies of 30 - 250 Hz is small. This virtually eliminates the source of vibration from the engine at low frequencies.

Claims

A gasoline-powered saw containing an engine, a saw apparatus and a support frame connected thereto via a strut, vibration means in the form of a hinge fixed to the strut and a flat spring connected to the frame, a silencer, and also a control handle, characterized in that the silencer chamber is made with volume, equal to 5.5 cylinder volumes of the internal combustion engine of the saw.