Как устроена бензопила и ее механизмы | Мои инструменты

Устройство и принцип работы бензопилы и ее отдельных механизмов

Бензопилы работают за счет однопоршневого двигателя внутреннего сгорания, который функционирует за счет сжигания топлива, состоящего из бензина и масла. При эксплуатации инструмента не возникает необходимости разбираться с его конструкцией. Другое дело, когда возникают поломки. Отремонтировать этот инструмент можно, если знать устройство бензопилы и принцип ее работы. Именно в этом поможет разобраться новичкам и опытным пильщикам представленный материал.

Бензопила в разрезе

Общее устройство инструмента

Бензопилы или их второе название мотопилы применяются активно не только для заготовки дров, но еще и при выполнении строительных работ, а также с целью обрезки сада. Сегодня этот инструмент выпускается разными производителями — от известных, как например, Stihl, Husqvarna, Makita, Partner, Чемпион, и менее известных — Foresta, Старт, Limex и другие. Несмотря на отличия по названию, все эти инструменты имеют схожую конструкцию. Отличие лишь заключается в качестве деталей, из которых собираются отдельные и механизмы.

Чтобы разобраться с тем, как устроена бензопила внутри, нужно изначально узнать основные составляющие инструмента. Ниже представлена схема бензопилы, по которой можно узнать, какое устройство имеет этот инструмент.

Конструктивные узлы

Коротко выясним, для чего нужны все составляющие детали бензоинструмента:

  1. Задняя рукоятка — играет роль опоры для удерживания инструмента пильщиком. На этой рукоятке располагается курок газа, посредством которого происходит открытие дроссельной заслонки
  2. Топливный бак — емкость, в которую заливается приготовленная смесь, состоящая из бензина с маслом. На такой смеси работают бензопилы, оснащенные двухтактным двигателем
  3. Зажигание — механизм, отвечающий за подачу искры на свечу зажигания
  4. Ручка стартера — служит для ручного запуска ДВС. Стартер соединен с коленчатым валом, который нужно прокрутить, чтобы запустить мотор
  5. Масляный бак — это емкость, в которую заливается цепное масло. Это масло расходуется в процессе работы инструмента на смазку цепи, звездочки и шины
  6. Передняя рукоятка — главная ручка, посредством которой удерживается инструмент при выполнении пильных манипуляций
  7. Тормоз цепи — это блокиратор, который позволяет мгновенно осуществить остановку цепи в случае ее заедания в древесине или в случае возникновения опасности контакта человека с вращающейся частью инструмента
  8. Направляющая шина — деталь, по которой происходит перемещение цепи бензопилы
  9. Цепь — главный элемент, обеспечивающий распиливание древесины

Это основные составляющие рассматриваемого инструмента, с назначением которых нужно разобраться перед тем, как впервые приступать к работе. Если бензопила выходит из строя, то ее поломки преимущественно связаны с внутренними механизмами. Именно о том, как устроена бензопила внутри, и какой принцип работы она имеет, рассмотрим более детально.

Устройство и принцип работы двигателя бензопилы

Самый главный механизм бензопилы — это мотор. На рассматриваемых агрегатах применяются двигатели внутреннего сгорания бензинового типа. Такие ДВС состоят из одного цилиндра, и имеют двухтактную систему функционирования. Более подробно о том, как устроен и работает двухтактный двигатель бензопилы, описано в этом материале.

Именно к двигателю подсоединяются дополнительные механизмы, за счет которых получается готовый бензоинструмент. Устройство двухтактного двигателя бензопилы состоит из следующих элементов:

  1. Цилиндр — корпус, внутри него располагается круглое отверстие, по которому перемещается поршень. Цилиндр имеет ребристую конструкцию, что сделано для обеспечения отвода тепла
  2. Поршень — деталь, которая движется вверх и вниз, осуществляя при этом перемещение коленчатого вала
  3. Шатун — это часть, за счет которой соединяется поршень с коленвалом
  4. Коленчатый вал — деталь, которая при вращении создает полезную работу. Это вращательная энергия, использующаяся для привода в действие цепи бензопилы

Двухтактный мотор пилы

В конструкции цилиндра имеются каналы, по которым осуществляется подача топливно-воздушной смеси для ее воспламенения, а также отведение образовавшихся выхлопных газов. Двигатель бензопилы работает на смеси бензина с маслом. Это нужно для того, чтобы обеспечить смазку кривошипно-шатунного механизма, а также стенок поршня и цилиндра. Для этого топливная смесь поступает сразу не в камеру сгорания, а в емкость кривошипно-шатунного механизма. Осуществив смазку деталей, смесь выталкивается в камеру сгорания, где и осуществляется ее сжатие с последующим сжиганием.

Работа двухтактного двигателя бензопилы

К двигателю подключены следующие механизмы:

  1. Маховик — располагается на одной части коленчатого вала, а служит он для обеспечения центробежной силы
  2. Муфта сцепления — это механизм, посредством которого происходит вращение цепи в зависимости от количества оборотов двигателя
  3. Глушитель — эта деталь, которая осуществляет не только уменьшение звука работы мотора, но еще и направляет выводимые выхлопные газы в направлении от пильщика
  4. Модуль зажигания и свеча — это устройства, отвечающие за сжигание ТВС
  5. Карбюратор с проставочной втулкой — отдельный элемент, который обеспечивает смешивание бензиномаслянной смеси с воздухом, и подачей готовой ТВС в цилиндр. Проставка является соединительной часть между карбюратором и цилиндром, исключающая перегрев первого механизма

Двигатель с дополнительными механизмами бензопилы

Мощность двигателя бензопилы зависит от объема топливной камеры. Чем больше объем, тем выше мощность. На бензопилах используются не только двухтактные двигатели, но еще и моторы 2-mix.

Это интересно! Главная особенность ДВС бензопилы в том, что скорость движения вала достигает максимального значения в 13600 оборотов в минуту. Развитие такой скорости коленчатым валом исключает необходимость использования редуктора на бензопиле. Редуктор понижающего типа используется преимущественно на электрических пилах.
Электрическая бензопила в разрезе
Электрическая бензопила в разрезе

Двигатель бензопилы в разрезе представлен на фото ниже.

Бензопила в разрезанном виде

Далее рассмотрим устройство и принцип действия составляющих деталей и механизмов бензопил, что обязательно будет полезно в поиске разного рода неисправностей инструмента.

Устройство муфты сцепления и как она работает

Бензопилы оснащаются такими механизмами, как муфты сцепления. Главное назначение этой детали в том, чтобы обеспечивать передачу крутящего момента от коленчатого вала на цепь инструмента. На бензопилах используются муфты, относящиеся к фрикционным. Они работают в автоматическом режиме, и не требуют использования дополнительных рычагов управления.

Устройство муфты бензопилы

При запуске двигателя бензопилы происходит вращение коленчатого вала. Отсутствие фрикционной муфты способствовало постоянному вращению режущей цепи. Это не только бы осложняло запуск двигателя за счет дополнительной нагрузки, но еще и приводило к ряду негативных последствий:

  • Увеличение расхода топлива
  • Небезопасная эксплуатация инструмента, так как на холостых оборотах цепь будет вращаться, что повышает риск получения травм пильщиком
  • Сниженный ресурс электромотора, так как муфта является своего рода предохранителем, исключающим чрезмерную перегрузку ДВС

Конструкция муфты сцепления достаточно простая, и включает в себя ряд следующих деталей:

  1. Барабан — передаточный механизм, который соединяется со звездочкой бензопилы, передавая усилие вращения на цепь
  2. Фрикционные накладки или разновесы — имеют свойство перемещаться в радиальном направлении при увеличении центробежной силы
  3. Пружины — они представлены разными видами, но выполняют функцию прижимания фрикционных накладок к валу мотора

Как работает один из ключевых механизмов бензопильного инструмента? При запуске мотора, когда он работает на холостых оборотах с частотой до 2700 оборотов в секунду, цепь не движется. Для ее движения нужна центробежная сила. Эта сила развивается двигателем при увеличении количества оборотов. Как только пильщик нажимает на газ, начинает вращаться с большей скоростью коленчатый вал. При этом под воздействием центробежных сил в зацепление с внутренними стенками барабана входят накладки или разновесы, заставляя его двигаться с одинаковой скоростью. Чем сильнее нажимать на курок акселератора, тем выше скорость вращения цепи. Максимальная частота вращения достигает 13600 оборотов в минуту.

Фрикционная муфта бензопилы

Фрикционные муфты автоматического типа, которые используются на бензопилах, имеют простое устройство, что положительно отражается на их стоимости. Если из строя выходит муфта, то чаще всего это случается по причине повреждения пружинного элемента. Вышедшую из строя деталь можно заменить или же купить новую муфту для конкретной модели бензопилы. Чаще всего причиной выхода из строя этого механизма является частое заклинивание цепи в распиливаемой заготовке. Однако при таком заклинивании весь удар берет на себя именно муфта, исключая выход из строя ДВС.

Муфта бензопилы с внутренней звездочкой

Это интересно! Барабан муфты бензопилы соединяется со звездочкой, к которой крепится цепь. Звездочки на рассматриваемых инструментах имеют разное расположение — с внешней или внутренней стороны, что зависит от модели бензопилы. Звездочки также бывают разборные и неразборные, то есть, литые с барабаном или съемные.
Наружная разборная звездочка бензопилы
Наружная разборная звездочка бензопилы

Устройство системы зажигания бензопилы и принцип работы механизма

Для работы бензинового двигателя требуется создание искры, при помощи которой происходит сжигание порции топливно-воздушной смеси. Искра создается при помощи свечи зажигания, на которую подается напряжение. За подачу напряжения отвечает модуль зажигания, который на современных бензопилах представлен в виде бесконтактной электронной системы.

Система зажигания бензопилы

Контактные системы зажигания использовались ранее на старых бензопилах, а современные производители исключают необходимость регулирования зазоров в контактах, а также их периодической очистки. За сжигание топлива в определенный момент времени отвечают следующие составляющие системы зажигания бензопилы:

  1. Маховик или маховичный генератор, который оснащен в конструкции магнитами. Именно магниты оказывают влияние на создание электрического заряда, поступающего на свечу зажигания. Маховик также служит для воздушного охлаждения ДВС, для чего в конструкции он оснащен ребристыми гранями
  2. Модуль зажигания или коммутатор, состоящий из электронной платы
  3. Высоковольтный провод — специальный кабель, который обеспечивает передачу высокого напряжения от модуля к контакту свечи зажигания
  4. Свеча зажигания — расходная деталь, посредством которой создается искра

Модуль зажигания бензопилы регулировка

Принцип работы системы зажигания бензопилы следующий:

  • Магниты на маховике при его вращении создают ЭДС, которая представляет собой напряжение
  • Это напряжение создается в модуле, и усиливается за счет электронной схемы
  • Импульс высокого напряжения с платы по высоковольтному проводу поступает на свечу зажигания, тем самым создается искра

Электрическая схема устройства системы зажигания представлена на фото ниже.

Схема электрическая системы зажигания бензопилы

Одним из важных параметров системы зажигания является величина зазора между модулем и маховиком. Величина этого зазора составляет 0,25 мм, но на разных моделях производителей это значение может отличаться, поэтому рекомендуется уточнить в инструкции. Если зазор большой, то искра будет слабая, что приведет к нестабильной работе мотора или вовсе невозможности его запуска.

Конструкция бензопильного карбюратора и особенности его функционирования

Если система зажигания отвечает за воспламенение горючей смеси, то карбюратор нужен для того, чтобы приготовить эту сжигаемую в цилиндре консистенцию. По важности, карбюратор бензопилы занимает второе место после двигателя внутреннего сгорания. Сложность рассматриваемого механизма в том, что он состоит из множества мелких элементов, поэтому очень часто вместо того, чтобы произвести диагностику, очистку и замену деталей, многие предпочитают приобрести новый карбюратор. Ремонт и очистка карбюратора подробно рассмотрена в этом материале (ссылка).

Карбюратор бензопилы устройство

На бензопилах используются карбюраторы мембранного типа. Их называют мембранными, так как они не только смешивают топливо с воздухом, и подают его в камеру сгорания, но еще и самостоятельно закачивают бензино-масляную смесь из бензобака. За выполнение этого процесса отвечает мембрана, являющаяся насосом.

Составные части карбюратора бензопилы

Принцип работы карбюратора и его устройство подробно описано в этом материале. В конструкции карбюратора имеются регулировочные винты, что позволяет произвести самостоятельную настройку состава смеси. Это три винта, которыми можно отрегулировать смесь на холостом ходу, а также на малых и больших оборотах.

Схема карбюратора бензопилы в работе

Карбюраторы бензопил старого производства таких фирм, как Дружба, Урал и другие, отличаются по конструкции и принципу работы от современных. Их основное отличие в том, что они не имеют мембранного механизма, а топливо в них подается самотеком из бензобака, располагающегося преимущественно в верхней части бензоинструмента. Использование таких карбюраторов способствовало тому, что бензопила использовалась только в прямом положении, и ее нельзя наклонять. Для горизонтального и вертикального распиливания бензопилами Дружба и Урал, необходимо изменить положение шины.

Карбюратор бензопилы дружба

Это интересно! Производством мембранных карбюраторов для бензопил занимаются специальные компании. Наиболее известные производители карбюраторов для бензопил, мотокос и прочих бензоинструментов — Zama, Walbro. Внешне эти механизмы могут отличаться, однако принцип работы их одинаковый.

Конструкция топливной системы бензопил

Топливная система бензопилы — это не только бензобак, в который заливается свежеприготовленная смесь, состоящая из бензина и специального масла. В устройство топливной системы входят следующие элементы:

  1. Бензобак, объем которого составляет до пол литра
  2. Топливный фильтр, располагающийся непосредственно внутри бензобака
  3. Топливопровод или шланг, по которому осуществляется поступление бензино-масляной смеси в карбюратор
  4. Крышка бензобака с сапуном. Мало кто знает о том, что такое сапун, однако это важная деталь в конструкции бензоинструмента, которая отвечает за уравновешивание давления внутри бака

Чем мощнее двигатель бензопилы, тем больше объем бензобака. Однако слишком большой объем бака способствует увеличению веса инструмента, поэтому бензопилы с объемом бака свыше 0,6-0,8 литра не выпускаются. В среднем полной заправки бака хватает на работу инструментом продолжительностью до 50 минут. Это среднее значение, так как все зависит не только от мощности двигателя, но еще и от размера распиливаемых бревен. Чем дольше бензопила эксплуатируется под максимальной нагрузкой, тем соответственно чаще понадобится совершать дозаправку.

Топливная система бензопилы

Что такое сапун на бензопиле, и какое устройство он имеет? Сапуном называется уравнитель давления или обратный клапан, который исключает создание вакуума внутри бензобака. Вакуум или разрежение в баке создается при снижении количества топлива. Сапун представляет собой клапан, который пропускает воздух только в одном направлении. Этот клапан также не позволяет вытекать бензину из бака. Такой клапан применяется в конструкции бензобака пилы с мембранным карбюратором. Создаваемое разрежение в конструкции бензобака является препятствием для закачивания бензино-масляной смеси, поэтому наличие и исправность сапуна является обязательным.

Отверстие сапуна на бензопиле Штиль

Сапун может находиться в конструкции крышки бензобака (в виде маленького отверстия) или в устройстве самого бака. Где находится сапун на бензопиле, можно выяснить самостоятельно, осмотрев емкость инструмента. Если отверстие сапуна засоряется, то это способствует невозможности запуска двигателя бензопилы. Чтобы исправить ситуацию, необходимо очистить отверстие сапуна бензопилы.

В баке находится топливный фильтр, назначение которого известно всем. Он представлен в виде цилиндрического бочонка, подключенного к топливному шлангу. Проходя через фильтр, топливо поступает в шланг и направляется к карбюратору.

Топливный фильтр

Для быстрого запуска двигателя бензопилы, в конструкции топливной системы определенных производителей устанавливаются ручные подсосы или праймеры предварительной подкачки. Этот элемент позволяет вручную закачать топливо в карбюратор, ускорив тем самым запуск мотора. Если на бензопиле праймера нет, то топливо в карбюратор закачивается путем дергания ручки стартера.

Праймер или ручной подсос

После остановки двигателя, топливо из трубки стекает обратно в бак. Зная конструкцию и принцип работы топливной системы бензопилы, не составит выявить поломки с последующим их самостоятельным устранением.

Конструктивные особенности ручного стартера

Чтобы завести двигатель бензопилы, нужно осуществить прокручивание коленчатого вала. Делается это вручную при помощи отдельного механизма, именуемого стартером. Конструкция этого механизма простая, и основывается на следующих составляющих:

  1. Барабан — деталь, которая соединяется с коленчатым валом бензопилы
  2. Тросик или шнур, который наматывается на барабан
  3. Возвратная пружина — обеспечивает наматывание троса на барабан
  4. Рукоятка — крепится к концу тросика
  5. Каркас — основа механизма

Стартер пилы Паулан

Принцип работы этого устройства основывается на том, что зубья барабана входят в зацепление с зубьями на валу двигателя. Причем зацепление происходит при резком вытягивании троса из барабана. Чтобы запустить двигатель, недостаточно просто дергать за ручку стартера. Запуск мотора предусматривает выполнение предварительной подкачки топлива в карбюратор, закрытия заслонки и включения зажигания. Только после этого можно приступать к резкому вытягиванию рукоятки стартера.

О конструкции системы очистки воздуха пилы

Двигатели внутреннего сгорания работают не просто на бензине или смеси бензина с маслом, а на воздушно-топливном составе. За приготовление такого состава отвечает карбюратор. Топливо в него подается из бензобака, а воздух берется из окружающей среды. Чтобы воздух, поступающий в карбюратор был чистым, на входе устанавливается специальный очистительный элемент — фильтр. Он исключает попадание в карбюратор и цилиндр инструмента разных загрязнений, которые очень быстро привели бы к поломкам механизмов.

Воздушный фильтр

Некоторые производители бензопил оснащают свои инструменты не одним фильтром, а несколькими — для грубой и тонкой очистки воздуха. Есть также дополнительные фильтры, использующиеся в конструкции профессиональных бензопил. Это очистители, препятствующие попаданию снега и воды внутрь карбюратора. Такие фильтры устанавливаются при эксплуатации пилы зимой, а на лето они снимаются.

Фильтр защищает карбюратор от попадания в его конструкцию пыли и опилок. Защита обеспечивается при должном состоянии фильтрующего элемента. Как только очистительный элемент засоряется, начинают возникать перебои в работе мотора. В зависимости от типа фильтра, при их засорении требуется произвести очистку, продувку или промывку.

Конструкция и принцип работы тормоза бензопилы

Механизм тормоза цепи — это предохранитель, позволяющий мгновенно прекратить перемещение цепи по шине без остановки двигателя. Тормозной механизм бывает двух видов — контактный и инерционный. Работа блокировочного механизма напрямую связана с муфтой сцепления. Для начала рассмотрим, как происходит срабатывание контактного тормоза цепи бензопилы.

Ручка тормоза цепи бензопилы

Контактный тормоз цепи бензопилы срабатывает при перемещении упорной рукоятки вперед путем ее нажатия вручную. Смещение рукоятки воздействует на зажимной механизм в виде ленты, которая мгновенно затягивается, воздействуя на барабан сцепления. Барабан сцепления зажимается лентой сверху, тем самым осуществляя остановку движения цепи, разъединяя барабан с вращающимся валом двигателя. 

Конструкция и принцип работы тормоза цепи бензопилы

Инерционный тормоз работает по аналогичному принципу, только включение происходит автоматически. При возникновении обратного удара наблюдается отбрасывание бензопилы вверх или в сторону. Чтобы исключить получение травм, при отбрасывании инструмента происходит воздействие рукой на рукоятку тормозного механизма. Инерционный способ срабатывает быстрее, чем контактный, но последний вариант является более надежным и эффективным.

Это интересно! Эксплуатация бензопилы с неисправным механизмом блокировки движения цепи противопоказана. Перед началом работ следует удостовериться в исправности этого механизма и при необходимости починить.

Устройство смазывающего механизма бензопилы и как он работает

Шина является направляющей для цепи, но оба этих устройства изготовлены из металла. Вращение цепи на большой скорости способствует нагреванию металла за счет трения. Если не охлаждать движущуюся цепь при работе бензопилы, то это приведет не только к ее практически мгновенному износу, но еще и выходу из строя шины. Для исключения негативных последствий, во всех видах и моделях пил (не только бензиновых, но и электрических), применяются механизмы смазки цепи. Они не только охлаждают металл при его нагреве, но еще и снижают трение цепи о поверхность шины.

Механизм смазки цепи бензопилы

Смазывающий механизм цепи бензопилы представлен в виде масляного насоса, работающего в автоматическом режиме. Подача масла происходит только при работающем двигателе, и чем больше оборотов, тем чаще осуществляется смазка. На бензопилах используют плунжерные насосы, которые также называют поршневыми.

Масляный насос бензопилы устройство

С вопросом принципа работы масляного насоса бензопилы разберемся подробно, предварительно выяснив его конструкцию:

  1. Корпус маслонасоса, который изготавливается не только из алюминия, но и пластика. Пластиковые варианты маслонасосов используются преимущественно на бытовых бензопилах
  2. Плунжер — цилиндрическая деталь, посредством которой происходит перекачивание масла. Плунжер состоит из червячной передачи, посредством которой приводится в движение
  3. Подающий и выпускной каналы, которые соединяются с маслопроводами

Теперь рассмотрим принцип работы плунжерного маслонасоса бензопилы. В действие плунжерный вал насоса приводится за счет вращения ведущей звездочки цепи. Для обеспечения передачи крутящего момента, маслонасос бензопилы имеет зубчатую передачу. Вращательный момент на ведомую шестерню насоса передается только при движении цепи, поэтому на х.х. двигателя масло насосом не качается.

  1. С торцевой стороны вал плунжера упирается в шток. Этот шток на некоторых моделях маслонасосов является регулируемым. Вал плунжера при этом имеет конструкцию с волнообразной стенкой, как показано на фото нижеУстройство плунжерного насоса1
  2. Обратная сторона плунжера, которая называется рабочей, имеет конструкцию в виде сегментного выступа или выреза, как показано на фото нижеУстройство плунжерного насоса2
  3. Плунжерная часть вращается, тем самым открывая подающий канал для впуска порции масла из масляного бака. Далее открывается выпускной канал, откуда выходит порция масла, поступая на шину для смазки цепи. Схема работы плунжерного механизма представлена нижеПринцип работы плунжерного насоса

Принцип работы масляного насоса бензопилы достаточно простой, что положительно влияет на его стоимость. Маслонасос подлежит ремонту, но при износе торцевого выступа в виде волны, деталь или механизм рекомендуется заменить.

Это интересно! Маслонасосы в конструкции могут иметь регулировочный винт, посредством которого можно настроить производительность механизма. Если маслонасос бензопилы выходит из строя, то эксплуатировать инструмент запрещено.

После запуска бензопилы проверить исправность работы маслонасоса можно следующим способом — расположить чистый лист бумаги перед шиной, и погазовать. На листе при этом должны появиться маслянистые пятна.

Устройство механизма натяжения цепи

Одним из самых простейших механизмов бензопилы является натяжитель цепи. Состоит он из штифта, соединенного с винтом. Винт приводится в действие посредством специального инструмента — отвертки или шестигранного ключа. Вращение винта способствует перемещению штифта в специальном пазу инструмента. Вместе с перемещающимся штифтом происходит смещение шины, вызывая при этом натягивание цепи.

Механизм натяжения цепи

Регулировочный винт на бензопилах разных производителей может находится в разных местах — сбоку, снизу или с торцевой стороны инструмента. Контролировать качество натяжения цепи нужно регулярно, так как ослабленная цепь может сойти с паза шины, что приведет к трагическим последствиям для пильщика. Нельзя также допускать сильной затяжки цепи, так как она будет работать под нагрузкой, и в один момент порвется, что также чревато получением серьезной травмы. Более подробно о цепях для бензопил и шинах можно узнать здесь.

Рассмотрев подробную конструкцию бензопилы, не составит большого труда произвести ее ремонт своими руками. Нужно понимать, что бензопила является тем инструментом, который используется не только для распиливания древесины. Использование разных насадок позволяет значительно расширить функционал инструмента. При этом не забывайте, что даже самые дорогие и качественные модели инструментов тоже ломаются, поэтому они нуждаются в регулярной диагностике, техническом обслуживании и ремонте.