Część II. Pilarki przenośne
3. OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA I KLASYFIKACJA PILAREK
Ręczno–mechaniczny poziom techniki pozyskania drewna i innych prac le-śnych oparty jest o narzędzia, w których podstawowy ruch roboczy napędzany jest za pomocą silnika, a ruchy pomocnicze i sterowanie narzędziem wykonywane są ręcznie. Tak jak każda maszyna narzędzie takie składa się z trzech zespołów: silni-ka, zespołu napędowego i roboczego. Silnik dostarcza narzędziom ręczno– maszynowym energii, zespół napędowy przekazuje ruch od silnika do zespołu ro-boczego za pomocą różnych przekładni (mechanicznych, hydraulicznych i innych), a zespół roboczy bezpośrednio oddziaływuje na obiekt pracy.
Główne zalety narzędzi ręczno–maszynowych to znacznie większa wydajność pracy w porównaniu z wydajnością pracy narzędziami ręcznymi, znaczne zmniej-szenie wysiłku robotników leśnych – przy stosunkowo niewielkich początkowo nakładach kapitałowych. W zakresie prac użytkowania lasu prawie wyłącznie wy-korzystuje się silniki jednocylindrowe gaźnikowe dwutaktowe na paliwo bezoło-wiowe. W ograniczonym stopniu (na składnicach manipulacyjnych i składach drewna) używane są narzędzia z silnikami elektrycznymi jednofazowymi na prąd zmienny o częstotliwości 50 Hz i napięciu 230 V.
Z uwagi na konstrukcję i przeznaczenie narzędzia maszynowo–ręczne podzie-lić można na 3 grupy:
− podstawowe – pilarki, okrzesywarki,
− narzędzia na bazie pilarek (tzn. pilarki z zawieszanymi narzędziami nie zmieniającymi konstrukcji pilarek) – wycinarki, wykaszarki, mechaniczne lub hydrauliczne kliny do obalania, podnośniki,
− narzędzia na bazie silników pilarek – mechaniczne karczowniki, świdry do drewna, metalu i glebowe, odgarniacze śniegu, pompy wodne, wciągarki. Podstawowe zastosowanie narzędzi ręczno–maszynowych podano w tabeli 3.1. Wymagania stawiane tym narzędziom podzielić można na ogólne, eksploata-cyjne i dotyczące higieny i bezpieczeństwa pracy. Do wymagań ogólnych zaliczyć można: minimalny ciężar w stanie roboczym, małą cenę, unifikację zespołów i części wymiennych, zwartość budowy, spełnianie wymagań estetyki przemysłowej. Do wymagań eksploatacyjnych zalicza się: wysoką wydajność, niezawodność i trwałość, ekonomiczność w eksploatacji, uniwersalność zastosowania, prostotę obsługi i napraw, łatwość uruchamiania (zwłaszcza w czasie zimy), wygodę w przenoszeniu.
Tabela 3.1 Podstawowe zastosowania narzędzi ręczno–maszynowych w leśnictwie
Nazwa narzędzia Zastosowanie narzędzia Typ urządzenia tnącego Pilarki Podstawowe operacje pozyskania drewna (ścinka,
okrzesywanie, wyrzynka), różne prace budowla-ne, hodowlane i rolne związane z przerzynką
drewna
Piła łańcuchowa
Okrzesywarki, pod-krzesywarki
Okrzesywanie drzew obalonych, podkrzesywanie drzew stojących
Piła łańcuchowa, piła tarczowa Wycinarki Czyszczenie upraw, oczyszczanie powierzchni
pod uprawę itp.
Piła tarczowa, piła łańcuchowa Kliny i podnośniki
hydrauliczne
Obalanie drzew przy ścince Klin, podnośnik Mechaniczne
korow-niki Korowanie strzał i wałków Frez
Mechaniczne świdry Wykonywanie (wiercenie) otworów w drewnie, w
metalu, wykonywanie jamek pod słupki Świder Odgarniacze śniegu Oczyszczenia chodników i stanowisk roboczych
przed ścinką
Dmuchawa Mechaniczne pompy Napełnianie zbiorników, zasilanie wodą
zrasza-czy
Pompa Mechaniczne
wcią-garki bębnowe Przemieszczanie ładunków (w tym drewna) o masie 1000–2000 kg na niewielkie odległości Bęben linowy Podstawowe wymagania stawiane pilarkom związane z higieną i bezpieczeń-stwem pracy [Poliszczuk 1970] to:
− przy każdej operacji wykonywanej przy pomocy narzędzia powinna być za-chowana naturalna pozycja robotnika; bez nadwerężania kręgosłupa, wadli-wych skrętów itp.
− narzędzia powinny być wyposażone w sztywne opory (np. pilarki – w ostrogi), − maksymalne nominalne obciążenie operatora narzędzia na uchwytach po-winno wynosić przy długotrwałej pracy 100 N, a przy krótkotrwałej pracy (do 5 min) – 160 N,
− narzędzia powinny mieć niezawodne osłony części obracających się i na-grzewających do temperatury powyżej 50°C,
− narzędzia napędzane elektrycznością powinny gwarantować bezpieczeństwo przed porażeniem prądem i być wyposażone w uziemienie i automatyczne wyłączniki,
− konstrukcja narzędzia powinna zapewniać automatyczne odłączenie urzą-dzenia roboczego od silnika lub zatrzymanie się silnika przy zdjęciu ręki z uchwytu z urządzeniami sterującymi,
azotu (NOx) – 5 mg/m3, dwutlenku siarki (SO2) – 2 mg/m3, węglowodorów (benzyny) – 100 mg/m3,
− poziom hałasu narzędzia w czasie pracy, dochodzący do uszu obsługującego, oraz poziom drgań na uchwytach nie powinny przekraczać wartości określo-nych normami i rozporządzeniami.
Pilarki – to obrabiarki do piłowania drewna, będącego sposobem obróbki skrawaniem polegającym na dzieleniu drewna na części przy użyciu wieloostrzo-wego narzędzie zwanego piłą, poprzez oddzielanie od piłowanego drewna drob-nych części zwadrob-nych wiórami, w wyniku czego powstaje wąska szczelina zwana rzazem.
Z uwagi na specyfikę pozyskania drewna, w leśnictwie stosowane są pilarki przenośne, głównie z napędem od silnika spalinowego. Podział pilarek, według [Więsik 2002], podano na rys. 3.1. Wielkość pilarek oparto na pojemności skoko-wej silników pilarek spalinowych. Kryterium to jest zwykle skorelowane z innymi parametrami pilarek – ich mocą i masą (tabela 3.2).
Tabela 3.2 Przedziały podstawowych parametrów przenośnych pilarek spalinowych [Więksi 2002] Wielkość Pojemność skokowa
[cm3] Moc [kW] Masa (bez urządzenia tnącego) [kg]
Małe Do 40,0 Do 2,1 Do 4,9
Średnie 40–60 1,8–3,3 4,5–6,0
Duże 60,1–80 3,0–4,5 5,7–7,4
Bardzo duże powyżej 80 powyżej 4,1 powyżej 7,0 Schematy ogólnej budowy pilarek spalinowych i elektrycznych oraz okrzesywa-rek podano na rys. 3.2. Różnice pomiędzy poszczególnymi konstrukcjami polegają głównie na wzajemnym położeniu silnika i zespołu tnącego oraz położeniu uchwy-tów. Podstawowym wymogiem w tym względzie jest możliwość wykorzystania piły w dogodnej pozycji zarówno przy ścince, jak i przy przerzynce na sortymenty. W przypadku układu napędowego bez reduktora (rys. 3.2a) możliwe jest tylko usta-wienie osi wału silnika i kółka napędowego piły pod kątem 90°. Jeżeli w układzie napędowym jest przekładnia redukcyjna (prowadnicy) to przy kołach walcowych (rys. 3.2c) układ jest jak przy napędzie bez redukcji, a przy kołach stożkowych wał silnika i płaszczyzna prowadnicy mogą być do siebie równoległe (rys. 3.2a).
Ogólną budowę pilarki łańcuchowej z silnikiem spalinowym pokazano na rys. 3.3 (na przykładzie pilarki Husqvarna 242). Elementy pilarki zgrupować można w trzy zespoły – napędowy, tnący i sterujący.
Zespół napędowy = silnik składa się z układów: korbowo–tłokowego, zasila-jącego, zapłonowego, wydechowego, rozruchowego i chłodzącego. Zespół napę-dowy może być wyposażony w zębatą przekładnię zwalniającą (reduktor) lub nie.
Zespół tnący składa się ze sprzęgła i jego pokrywy, kółka napędowego, pro-wadnicy, piły łańcuchowej, ostrogi (zębatki oporowej), chwytacza piły (w
przypad-ku jej spadnięcia z prowadnicy lub zerwania), osłony przed wiórami, oraz układów smarowania i hamowania piły. Pilarki dwuosobowe wyposażone są ponadto w uchwyt na końcu prowadnicy.
Zespół sterujący służy do nadawania pilarce właściwego położenia, steruje prędkością obrotową silnika (i tym samym prędkością piły łańcuchowej), służy do nadania pile siły posuwu. Składa się nań podstawa piły wraz z amortyzatorami, uchwyt przedni, uchwyt tylny, elementy sterowania gaźnikiem i hamulcem.
Schematy kinematyczne jednoosobowych pilarek łańcuchowych z silnikiem spalinowym pokazano na rys. 3.4.
Rys. 3.2. Schematy ogólnej budowy pilarek motorowych i okrzesywarek [Poliszczuk 1970]: a – pilarka spalinowa z reduktorem i uchwytami na równym poziomie, b – pilarka spalinowa z reduktorem i uchwytem górnym i dolnym, c – pilarka spalinowa bez reduktora, d, e – pilarki
elektryczne z reduktorami, f – okrzesywarka z silnikiem spalinowym, g – okrzesywarka elek-tryczna: 1 – silnik spalinowy, 2 – sprzęgło odśrodkowe, 3 – reduktor, 4 – urządzenie tnące,
5 – rama, 6 – uchwyt przedni, 7 – uchwyt tylny, 8 – silnik elektryczny, 9 – wał napędowy (wysięgnik), 10 – uchwyt prawy, 11 – uchwyt lewy, 12 – uchwyt wysięgnikowy
Rys. 3.3. Ogólna budowa pilarki łańcuchowej z silnikiem spalinowym (pilarka Husqvarna 242) [Instrukcja obsługi]: 1 – pokrywa cylindra, 2 – uchwyt przedni, 3 – przednia osłona ręki
(dźwi-gnia hamulca piły), 4 – pokrywa dmuchawy i rozrusznika, 5 – korek wlewu oleju, 6 – uchwyt linki rozrusznika, 7 – wkręty do regulacji gaźnika, 8 – przycisk sterowania przesłoną powietrza
(ssaniem), 9 – zapadka blokująca manetkę gazu, 10 – uchwyt tylny, 11 – wyłącznik zapłonu, 12 – wstępny filtr powietrza, 13 – korek wlewu paliwa, 14 – kółko prowadzące, 15 – piła łańcu-chowa, 16 – prowadnica piły, 17 – tłumik, 18 – chwytacz piły, 19 – pokrywa sprzęgła z
Rys. 3.4. Schematy kinematyczne jednoosobowych pilarek łańcuchowych z silnikiem spalino-wym [Donda 1965]: a – z przekładnią redukującą i silnikiem ustawionym wzdłużnie, b – bez reduktora, c – z reduktorem i z silnikiem ustawionym poprzecznie: 1 – prowadnica piły, 2 – kółko
napędowe, 3 – sprzęgło, 4 – bęben sprzęgła, 5 – reduktor, 6 – wał korbowy, 7 – korbowód, 8 – cylinder, 9 – tłok, 10 – iskrownik z wentylatorem, 11 – rozrusznik