Содержание страницы
1. Назначение и история создания бензопил
Бензомоторная пила (бензопила, мотопила) – ручная цепная пила, снабженная двигателем внутреннего сгорания. Это универсальный инструмент, необходимый рабочим самых разных профессий:
- для лесозаготовителей бензопила – главное орудие труда. Применяются бензопилы для валки деревьев, обрезки сучьев, распиливания бревен, заготовки дров и др.;
- строителям, работающим с древесиной, бензопила заменила ручные пилы и топоры;
- для работников служб городского озеленения и парковых хозяйств выпускаются бензопилы для ухода за кронами деревьев. Ими можно работать одной рукой, а второй – держаться за лестницу;
- для спасателей выпускают специальные бензопилы, способные пилить металл и бетон.
В последнее время весьма популярны деревянные или ледяные скульптуры, и бензопила в этом случае также оказывается необходимой для скульптора. Трудно обойтись без цепной пилы и владельцу загородного дома или дачи.
Многие компании оспаривают первенство создания бензопилы. Заглянем в прошлое и обратим внимание на некоторые исторические факты.
Даже в начале XX в. рубка деревьев представляла собой довольно серьезную проблему. Мало кто из лесозаготовителей мог похвастаться каким-либо техническим приспособлением для этого. В основном применялись ручные пилы и топоры, которые, несмотря на некоторые усовершенствования, не сильно облегчали задачу по рубке и обработке деревьев.
Технический прогресс заставил человека задуматься о том, как сделать работу лесорубов менее трудоемкой. Сложно сказать, кто именно первый придумал цепную пилу, но известен один исторический факт, что подобный инструмент был создан в 1830 году немецким врачом-протезистом Бернардом Хайном. Он изобрел хирургический инструмент для разрезания кости.
Работал инструмент таким образом: цепь из скрепленных между собой звеньев с поставленными под углом режущими зубьями приводилась в движение ручкой звездочки, которая крутила цепь по небольшой шине. Это ускоряло работу хирургов при операциях, ведь время для проведения подобных действий с пациентом было ограниченным. Так, медицина получила остеоскоп, а мы, простые люди, – первую цепную пилу. Однако применить ее в лесу смогли только через сотню лет.
За это время было совершено много попыток сделать цепные пилы для валки леса, но они получались большими, тяжелыми и не нашли ни коммерческого, ни практического применения.
Основной вклад в создание современной цепной пилы внесли несколько человек – Андреас Штиль, Джозеф Бафорд Кокс и братья Эммерик.
Андреас Штиль, немецкий механик, запатентовал в 1926 году первую электрическую цепную пилу и запустил ее в массовое производство под маркой Stihl. Позднее, в 1929 году, электромотор был заменен на бензиновый двигатель. Так в инструменте появилось самое главное – автономность. Но по-прежнему инструмент оставался достаточно громоздким и тяжелым. Управлять и работать им на протяжении нескольких часов было довольно тяжело даже физически сильному лесорубу, так как масса двигателя составляла 16 кг.
Перед конструкторами стояла задача усовершенствовать бензомотор и сделать бензопилу более легкой. Решение было найдено только через 20 лет, в 1948 году немецкими изобретателями братьями Эммерик – основателями компании SOLO (Германия). Они придумали и создали двухтактный двигатель, который позволил серьезно облегчить инструмент без потери мощности. Масса двигателя составляла всего 6 кг. На базе своего мотора они создали сначала ранцевый мотоопрыскиватель, а позднее, в 1958 году, этот двигатель нашел применение и в бензопиле Solo.
Братьям Эммерик удалось развернуть двигатель приводным валом напрямую к пильной гарнитуре. Это была настоящая революция в инструментальном мире. Бензопила получила компактный и мощный двигатель и избавилась от громоздкого редуктора, значительно снизив свою массу. До этой модернизации у бензопил коленчатый вал двигателя располагался вдоль оси инструмента и требовал наличия угловой передачи на привод цепи. Первой такой серийной пилой, в конструкции которой отсутствовал редуктор, была бензопила REX фирмы SOLO. Именно она стала прообразом всех безредукторных бензопил, производящихся до настоящего времени.
В 1959 году компания Stihl разрабатывает свою, такую же по конструкции бензопилу Stihl Contra, которая становится конкурентом популярной пилы Solo REX.
В 1947 году профессиональный американский лесоруб Джозеф Бафорд Кокс модернизировал цепь для цепной пилы, которая доставляла до этого много хлопот, требовала постоянных заточки и правки. Наблюдая во время перерыва в работе за личинкой жука-короеда, Джозеф Кокс обратил внимание на легкость, с которой маленькая личинка древесного жука прогрызает себе путь в древесине крепкого пня, двигаясь при этом в любую сторону, какую пожелает, независимо от направления волокон. Повторив из стали С-образные челюсти личинки, лесоруб сделал новую цепь. Потом он с женой создал компанию Oregon по производству цепей, которые применяются сейчас в большинстве цепных пил.
Новые технологии в области сплавов металлов и моторостроения позволяют постоянно совершенствовать бензопилы. Сегодня производители предлагают цепные пилы мощные, безопасные, легкие для выполнения самых разнообразных работ.
2. Классификация бензопил
В настоящее время фирмами-производителями бензопил на рынке представлено множество различных моделей. Для лучшего ориентирования во всем многообразии бензопил их принято классифицировать по различным признакам.
По типу бензопилы подразделяются на специализированные и универсальные.
К специализированным бензопилам (рис. 1) относятся те, которые используются без переналадки только на одной операции, например на валке деревьев. Они выполняются с высоким расположением рукояток.
Рис. 1. Внешний вид специализированной бензопилы
Универсальные бензопилы (рис. 2), как правило, применяются без переналадки на нескольких операциях, например на валке деревьев, обрезке сучьев, раскряжевке хлыстов.
Рис. 2. Внешний вид универсальной бензопилы
По назначению существует разделение бензопил на три основные категории: бытовые, полупрофессиональные и профессиональные.
Бытовые бензопилы предназначены для работы «от случая к случаю», в некоммерческих целях. Как правило, это сравнительно маломощные инструменты (обычно 1,3–1,6 кВт), с помощью которых можно заготавливать дрова (например, для камина), производить обрезку сада. Они обладают минимумом функциональных возможностей, рассчитаны в среднем на использование до 20 ч в месяц (около 40 мин в день), а их невысокая мощность компенсируется малой массой и удобством в обращении с пилой.
Полупрофессиональные модели способны выполнять любые работы – от ремонтно-строительных до валки деревьев. По своим характеристикам и качеству они приближены к профессиональным, но по производительности больше похожи на бытовые. Полупрофессиональные бензопилы уже требуют определенного ухода. При некоторых ограничениях по времени непрерывной эксплуатации они могут использоваться в коммерческих целях. Такие пилы часто применяются в качестве сучкорезок на очистке деревьев от сучьев. В течение суток могут работать с перерывами до 10 ч.
Профессиональные бензопилы обладают высокой мощностью (как правило, более 2,5 кВт). Они отличаются большой производительностью, максимальным ресурсом, а также виброзащитой самого высокого уровня и отлично сбалансированным корпусом с удобными ручками. Применяются в основном в качестве «вальных» пил. Могут работать день за днем в течение года по 10–16 ч в сутки. Главная особенность профессионального инструмента – возможность работы до 8 ч без перерыва. Такие пилы изготовляют из прочных и износостойких материалов. Их ресурс колеблется в пределах 1300–2000 моточасов (у бытовых моделей моторесурс в 2–3 раза меньше).
Среди профессиональных бензопил иногда выделяют группу валочных пил. Как следует из названия, они предназначены в первую очередь для валки деревьев. Это самые мощные и тяжелые бензопилы. Они оснащаются шинами метровой длины и цепями повышенной производительности. Некоторые валочные бензопилы оборудованы длинными ручками и поворотной шиной, позволяющими делать валочные пропилы стоя, что особо актуально в условиях глубокого снега.
К профессиональным пилам относятся и так называемые «одноручные» – пилы для ухода за кронами деревьев, что абсолютно точно характеризует их основное назначение (рис. 3). При кронировании и аккуратном удалении поврежденных ветвей деревьев работать приходится не на земле, а на лестнице или даже вися на веревке. При этом пилу приходится держать одной рукой – второй нужно держаться самому. Для подобных случаев «одноручные» пилы и разработаны. На самом деле ручки у них две, просто в отличие от классической компоновки рукоятка для правой руки расположена не сзади, а сверху пилы так, что центр тяжести проходит под ручкой.
«Одноручные» пилы – рекордсмены по компактности и массе, поэтому они представляют интерес для охотников, рыбаков и туристов.
Рис. 3. Внешний вид «одноручной» пилы
Мощность бензопилы определяет ее способность протаскивать цепь через пропил. Это в свою очередь влияет как на глубину пропила, так и на скорость пиления. На бензопилах устанавливаются двигатели внутреннего сгорания мощностью от 1,3 до 8,6 кВт. Пилы мощностью до 2,1 кВт относятся к легкому классу. Это, как правило, бытовые и полупрофессиональные бензопилы. Профессиональные пилы отличаются большим разбросом мощности. Выбор зависит от условий эксплуатации и назначения пилы. При мощности двигателя от 2,1 до 4,0 кВт бензопилы относятся к среднему классу, а свыше 4,0 кВт – к тяжелому. Тяжелые пилы рекомендуются для валки крупномерного леса и деревьев твердых пород.
Рабочий объем двигателя – показатель мощности пилы. Он характеризует топливную эффективность: расход топлива на одну единицу работы. Необходимо правильно выбирать соотношение мощности пилы и рабочего объема. Большой объем двигателя при маленькой мощности приводит к неэффективному использованию пилы: ресурс работы не используется до конца, в то время как деньги за это заплачены. И наоборот, маленький объем двигателя при высокой мощности повышает нагрузку на двигатель и значительно снижает износостойкость пилы.
В этом случае стоит обратить внимание и на обороты двигателя. Двигатель меньшего объема, но при более высоких оборотах будет работать с той же топливной эффективностью, что и двигатель большего рабочего объема, работающий на низких оборотах двигателя.
Длина шины – показатель, характеризующий, какой диаметр бревна или дерева может спилить данная пила. Лучше всего выбирать длину шины, способствующую свободному пропилу. Из технических характеристик можно самостоятельно определить максимальную длину пропила. Из указанной цифры в сантиметрах необходимо вычесть 5. Таким образом, получится максимальный диаметр свободного пропила. Например, шина Stihl Rollomatic E 2-3/8-1.6 мм имеет длину 63 см. Максимальная длина пропила составит 63 – 5 = 58 см.
Длина шины должна быть согласована с мощностью инструмента и шагом цепи. Узнать длину шины можно в технической документации, где прописываются оптимальные и максимальные значения: для обычных, бытовых пил – в пределах 40 см, для профессиональных бензопил – до 75 см, а в отдельных случаях и более. Шины меньшей длины ставить можно, а вот большей – нежелательно.
Шаг цепи – основной показатель качества цепи. Под этим понятием понимают расстояние между двумя соседними зубьями цепи.
При небольшой мощности пилы большой шаг цепи приводит к тому, что она сильно врезается в древесину, а пила не может ее протащить. Кроме того, при недостаточной мощности двигателя приходится прилагать дополнительные усилия при пилении, что ведет к преждевременной изнашиваемости пильной гарнитуры и двигателя, а также к увеличению расхода топлива.
Мощные пилы с малым шагом цепи не успевают задеть древесину и лишь протаскивают цепь.
Вместимость топливного бака и бака для смазки цепи указывает, сколько топлива можно залить в пилу. В бытовых пилах эти резервуары поменьше, в профессиональных – максимальные. Покупать бытовую пилу с большими баками не имеет смысла: для использования не каждый день это очень неудобно. Лучше перед каждой работой заливать новую порцию топлива. Чем больше резервуары, тем тяжелее становится пила при их заполнении.
Некоторые классификационные характеристики бензопил будут рассмотрены в соответствующих разделах.
3. Ручные инструменты
Из ручных инструментов на лесозаготовках находят применение топоры, сучкорезы, крюки захватные.
Топоры известны с глубокой древности. Это одно из самых полезных изобретений человечества. Изобретение очень простое и функциональное. Издревле делали топоры нескольких видов, каждый для своего рода работы. Размеры топора и размеры топорища становились главными отличиями топоров.
В настоящее время топоры применяются в быту для очистки садовых участков, мелких столярных работ и колки дров.
На лесозаготовках и при выполнении различных лесохозяйственных работ топоры используются для подруба деревьев перед валкой, обрубки сучьев с поваленных деревьев, окорки бревен (при отсутствии специальных инструментов), расколки и тески древесины. В соответствии с этим они называются лесорубными, сучкорубными, колунами и топорами для тески.
Топор состоит из собственно топора и рукоятки, называемой топорищем 1 (рис. 4). Он имеет обух 6, полотно 5 и лезвие 3. Передний угол лезвия называют носком 4, задний – пяткой 2. Линия, идущая от угла носка до основания обуха, называется линией носка; линия, идущая от угла пятки, – линией пятки; боковые поверхности полотна – щеками. Топор насаживается на топорище.
Рис. 4. Основные части топора
Материалом для изготовления топоров служат инструментальные качественные среднелегированные, прошедшие термообработку стали.
Для изготовления топорища используется древесина березы, ясеня, клена, граба, бука, яблони. Из плохого материала не стоит делать топорище по соображениям безопасности.
Размеры топорища зависят от типа топора. Для работ, требующих особой силы удара, нужен топор с формой удлиненного топорища. Для чистых точных работ, не требующих большой силы удара, топоры делают с формой короткого топорища. Для лесорубных топоров следует применять правильные топорища длиной 700–900 мм, для сучкорубных – 600–800 мм, для колуна – 750–930 мм. Наименьшую длину топорища имеют топоры для тески – около 500 мм.
Средней и захватной (за которую удерживают топор руками) части топорища придают несколько изогнутую форму и тщательно обрабатывают поверхность. Хвост топорища делают уширенным. Закрепительная часть плотно пригоняется к отверстию обуха. Угол насадки должен соответствовать типу топора: для лесорубного 86–88°, сучкорубного 70–80°, колуна 80–90°.
Ось топорища и топора должны располагаться в одной плоскости. После насадки топорище расклинивают, вбивая один или два клина.
Сила удара, прилагаемая при работе топором, обусловливает форму топора. Так, лесорубный топор, применяемый для подруба ствола и обрубки толстых сучьев на крупных деревьях, должен глубоко проникать в древесину, не застревать в ней, давать крупную щепу, т. е. требует значительной силы удара. В соответствии с этим форма его клиновидная, выпуклая (рис. 5, а).
Сучкорубный топор используется главным образом для обрубки сучьев и иногда для подруба тонкомерных деревьев. При обрубке сучьев требуется меньшая сила удара, но большая частота работы, поэтому лезвие сучкорубного топора длинное (рис. 5, б).
Рис. 5. Формы топоров: а – лесорубный; б – сучкорубный; в – колун; г – для тески древесины
Колун используется для раскалывания (расщепления) древесины. Форма лезвия у него короткая, клиновидная, тяжелая, с толстыми щеками, с углом заострения порядка 35° (рис. 5, в).
Топоры для тески древесины и подобных работ имеют широкое лезвие и короткое топорище (рис. 5, г).
При очистке деревьев от многочисленных мелких сучьев возможно применение ручных сучкорезных приспособлений различной конструкции. Изображенный на рисунке 6 топор-секач (сучкорез) может использоваться для прореживания кустарника, срезания сучьев и даже срубания некрупных деревьев.
Рис. 6. Общий вид сучкореза
Закругленная форма лезвия создана специально для удобной и быстрой работы. Лезвие изготовлено из прочной нержавеющей стали. Удобная для захвата ручка выполнена из прочного, не скользящего, матового, армированного стекловолокном полиамида.
Для подъема, перемещения и укладки в небольшие пачки или штабеля тонкомерных лесоматериалов и дров рекомендуется использовать крюки ручные захватные различной конструкции (рис. 7).
Рис. 7. Крюки захватные
Изготовляют крюки захватные ковкой из прочной стали. Они имеют заостренные острия и высококачественную эргономичную комбинированную рукоятку.