Бензопила (или цепная пила [1] ) — это переносная ручная электрическая пила , которая режет с помощью набора зубьев, прикрепленных к вращающейся цепи , движущейся по направляющей шине.
Современные бензопилы обычно бывают бензиновыми или электрическими и используются в таких видах деятельности, как валка деревьев , обрезка сучьев , раскряжевка , обрезка , прорубка противопожарных полос при тушении лесных пожаров , заготовка дров , для использования в бензопильном искусстве и на бензопилах , для резки бетона и резки льда. Предшественники современных бензопил впервые использовались в хирургии, а патенты на бензопилы для древесины появились в конце 19 века.
Бензопила состоит из двигателя, приводного механизма, направляющей шины, режущей цепи, натяжного механизма и предохранительных устройств. При работе с бензопилами применяются различные меры безопасности и рабочие приемы.
Происхождение цепных пил в хирургии является предметом споров. «Гибкая пила», состоящая из тонкой зубчатой звеньевой цепи, удерживаемой между двумя деревянными ручками, была впервые использована в конце 18 века ( ок. 1783–1785 ) двумя шотландскими врачами, Джоном Эйткеном и Джеймсом Джеффреем , для симфизиотомии и иссечения больной кости соответственно. [2] Она была проиллюстрирована во втором издании «Принципов акушерства или послеродовой медицины» Эйткена (1785) в контексте пельвиотомии . [ 3] В 1806 году Джеффрей опубликовал «Случаи иссечения кариозных суставов» , в которых собраны статья, ранее опубликованная Х. Парком в 1782 году, и перевод статьи 1803 года французского врача П. Ф. Моро с дополнительными наблюдениями Парка и Джеффрея. [4] В ней Джеффри сообщил, что придумал идею пилы «с соединениями, похожими на цепочку часов» самостоятельно вскоре после оригинальной публикации Парка в 1782 году, но что он не мог произвести ее до 1790 года, после чего она использовалась в анатомической лаборатории и иногда выдавалась хирургам. Парк и Моро описали успешное иссечение больных суставов, особенно колена и локтя, а Джеффри объяснил, что цепная пила позволит сделать меньшую рану и защитить прилегающие мышцы, нервы и вены. [5] Хотя симфизиотомия имела слишком много осложнений для большинства акушеров, идеи Джеффри об иссечении концов костей стали более общепринятыми, особенно после широкого внедрения анестезии. На протяжении большей части XIX века бензопила была полезным хирургическим инструментом, но в 1894 году ее заменила витая проволочная пила Джильи , которая была значительно дешевле в производстве и обеспечивала более быстрый и узкий разрез без риска поломки и застревания в кости. [6]
Предшественником бензопилы, знакомой сегодня в лесной промышленности, был другой медицинский инструмент, разработанный около 1830 года немецким точным механиком и ортопедом Бернхардом Гейне . Этот инструмент, остеотом , имел звенья цепи, несущие небольшие режущие зубья с краями, установленными под углом; цепь перемещалась вокруг направляющего лезвия путем поворота ручки зубчатого колеса. Как следует из названия, это использовалось для резки кости. [7]
Один из самых ранних патентов на «бесконечную цепную пилу», состоящую из цепи звеньев, несущих зубья пилы, был выдан Фредерику Л. Магау из Флэтлендса, штат Нью-Йорк, в 1883 году, по-видимому, с целью производства досок путем растяжения цепи между канавчатыми барабанами. [8] [9] Более поздний патент, включающий направляющую раму, был выдан Сэмюэлю Дж. Бенсу из Сан-Франциско 17 января 1905 года, его намерением было валить гигантские секвойи. [10] Первая переносная цепная пила была разработана и запатентована в 1918 году канадским слесарем-сборщиком Джеймсом Шандом. [11] [12] После того, как он позволил своим правам истечь в 1930 году, его изобретение было дополнительно разработано тем, что стало немецкой компанией Festo в 1933 году. Компания, которая сейчас работает как Festool , производит переносные электроинструменты. Другими важными участниками современной цепной пилы являются Джозеф Буфорд Кокс и Андреас Штиль ; последний запатентовал и разработал электрическую цепную пилу для использования на участках раскряжевки в 1926 году [13] и бензиновую цепную пилу в 1929 году и основал компанию по их массовому производству. В 1927 году Эмиль Лерп , основатель Dolmar , разработал первую в мире бензиновую цепную пилу и начал ее массовое производство. [ необходима цитата ]
Вторая мировая война прервала поставки немецких бензопил в Северную Америку, поэтому появились новые производители, включая Industrial Engineering Ltd (IEL) в 1939 году, предшественника Pioneer Saws Ltd и часть Outboard Marine Corporation , старейшего производителя бензопил в Северной Америке. [14]
В 1944 году Клод Пулан руководил работой немецких заключенных по рубке балансовой древесины в Восточном Техасе. Пулан использовал старое крыло грузовика и превратил его в изогнутую деталь, которая использовалась для направления цепи. «Направляющая дуга» теперь позволяла одному оператору использовать бензопилу. [ необходима цитата ]
McCulloch в Северной Америке начал производить бензопилы в 1948 году. Ранние модели были тяжелыми, двухместными устройствами с длинными стержнями. Часто бензопилы были настолько тяжелыми, что у них были колеса, как у волокуш . Другие предприятия использовали приводные линии от колесного силового агрегата для привода режущего стержня. [ необходима цитата ]
После Второй мировой войны усовершенствования в конструкции алюминия и двигателя облегчили бензопилы до такой степени, что их мог переносить один человек. В некоторых районах бригады бензопил и трелевщиков были заменены валочно -пакетирующими и харвестерными . [ необходима цитата ]
Бензопилы почти полностью заменили простые пилы с ручным приводом в лесном хозяйстве. Они производятся во многих размерах, от небольших электрических пил, предназначенных для домашнего и садового использования, до больших пил «лесорубов». Военнослужащие инженерных подразделений обучаются использованию бензопил, как и пожарные, чтобы бороться с лесными пожарами и проветривать пожары в зданиях. [ необходима цитата ]
Используются три основных типа заточек для цепных пил: ручные напильники, электрические цепные пилы и устанавливаемые на шину. [ необходима цитата ]
Первая электрическая цепная пила была изобретена компанией Stihl в 1926 году. [15] Проводные цепные пилы стали доступны для продажи населению с 1960-х годов, [16] но они никогда не были столь же успешными в коммерческом плане, как старые бензиновые типы из-за ограниченного диапазона, зависимости от наличия электрической розетки , а также риска для здоровья и безопасности из-за близости лезвия к кабелю. [17]
На протяжении большей части начала 21-го века бензопилы оставались наиболее распространенным типом, но с конца 2010-х годов они столкнулись с конкуренцией со стороны беспроводных бензопил, работающих на литиевых батареях . [18] Хотя большинство беспроводных бензопил небольшие и подходят только для подрезки живой изгороди и обработки деревьев , [19] Husqvarna и Stihl начали производство полноразмерных бензопил для резки бревен в начале 2020-х годов. [20] Аккумуляторные бензопилы в конечном итоге должны увеличить свою долю рынка в Калифорнии из-за государственных ограничений, которые планируется ввести в действие в 2024 году на садовое оборудование, работающее на бензине. [21] [22]
Бензопила состоит из нескольких частей:
Двигатели бензопил традиционно представляют собой либо двухтактный одноцилиндровый бензиновый (бензиновый) двигатель внутреннего сгорания (обычно с объемом цилиндра от 30 до 120 см 3 ), либо электродвигатель, работающий от аккумулятора или электрошнура. В бензиновой бензопиле топливо обычно подается в двигатель карбюратором на впуске. Двухтактные двигатели были предпочтительны для бензопил из-за их более высокого соотношения мощности к весу и простоты. [23]
Гидравлическая энергия может использоваться для бензопил, используемых под водой. [24]
Чтобы обеспечить возможность использования в любой ориентации, современные бензиновые цепные пилы используют диафрагменный карбюратор, который забирает топливо из бака, используя переменный перепад давления в картере. Ранние двигатели использовали карбюраторы с поплавковыми камерами с гравитационной подачей , что приводило к остановке двигателя при наклоне. Карбюратор может потребоваться отрегулировать для поддержания соответствующей скорости холостого хода и соотношения воздух-топливо , например, при перемещении на большую/меньшую высоту или при засорении воздушного фильтра. Карбюраторы регулируются либо оператором, либо, в некоторых пилах, автоматически с помощью электронного блока управления . [ требуется цитата ]
Чтобы предотвратить травмы, вызванные вибрацией , и снизить утомляемость пользователя, пилы обычно имеют антивибрационную систему, чтобы физически отделить ручки от двигателя и шины. [25] Это достигается путем создания пилы из двух частей, соединенных пружинами или резиной таким же образом, как автомобильная подвеска изолирует шасси от колес и дороги. [26] В холодную погоду может произойти обледенение карбюратора, поэтому многие пилы имеют вентиляционное отверстие между цилиндрами и карбюратором, которое может быть открыто для пропускания горячего воздуха. Низкая температура также может способствовать травмам, вызванным вибрацией, [27] а некоторые пилы имеют небольшой генератор переменного тока , подключенный к резистивным нагревательным элементам в ручках и/или карбюраторе. [ необходима цитата ]
Обычно используются центробежная муфта и звездочка . Центробежная муфта расширяется с увеличением скорости, зацепляя барабан. На этом барабане сидит либо фиксированная звездочка, либо сменная. Муфта выполняет три функции: когда двигатель работает на холостом ходу (обычно 2500-2700 об/мин), цепь не движется. Когда муфта включена и цепь останавливается в древесине по другой причине, она защищает двигатель. Самое главное, она защищает оператора в случае отдачи. Здесь тормоз цепи останавливает барабан, и муфта немедленно отключается. [ необходима цитата ]
Используется направляющая планка, обычно удлиненная планка с круглым концом из износостойкой легированной стали длиной от 40 до 90 см (от 16 до 36 дюймов). Крайний паз направляет режущую цепь. Специализированные планки в виде петли, называемые дуговыми планками, также использовались в свое время для раскряжевки бревен и расчистки кустарника, хотя сейчас они встречаются редко из-за возросшей опасности эксплуатации.
Все направляющие планки имеют некоторые элементы для работы:
Нижняя часть цепи проходит в калибре. Здесь смазочное масло тянется цепью к носу. Это, по сути, толщина приводных звеньев.
На конце силовой головки пилы есть два отверстия для масла, по одному с каждой стороны. Эти отверстия должны совпадать с выходом масляного насоса. Насос подает масло через отверстие в нижней части манометра. [ необходима цитата ]
Производители пильных полотен предлагают широкий ассортимент полотен, подходящих для различных пил. [ необходима ссылка ]
Через это отверстие закачивается смазка, как правило, при каждом заполнении бака, чтобы носовая звездочка была хорошо смазана. [ необходима цитата ]
Здесь один или два болта от пилы проходят насквозь. Крышка сцепления надевается на верхнюю часть шины и крепится этими болтами. Количество болтов определяется размером пилы. [ необходима цитата ]
Доступны различные типы стержней: [ необходима ссылка ]
Обычно каждый сегмент цепи (которая состоит из заклепочных металлических секций, похожих на велосипедную цепь , но без роликов ) имеет небольшие острые режущие зубья. Каждый зуб имеет форму сложенного язычка из хромированной стали с острым угловатым или изогнутым углом и двумя скошенными режущими кромками, одной на верхней пластине и одной на боковой пластине. Левосторонние и правосторонние зубья чередуются в цепи. Цепи изготавливаются с различным шагом и калибром; шаг цепи определяется как половина длины, охватываемой любыми тремя последовательными заклепками (например, 8 мм, 0,325 дюйма), в то время как калибр - это толщина ведущего звена, где оно вставляется в направляющую шину (например, 1,5 мм, 0,05 дюйма). Обычная цепь «полного комплекта» имеет один зуб на каждые два ведущих звена. Цепь «полного пропуска» имеет один зуб на каждые три ведущих звена. В каждый зуб встроен глубиномер или «граблин», который движется впереди зуба и ограничивает глубину реза, как правило, около 0,5 мм (0,025 дюйма). Глубиномеры имеют решающее значение для безопасной работы цепи. Если они слишком высокие, они вызывают очень медленную резку; если они слишком низкие, цепь становится более склонной к отскоку. Низкие глубиномеры также вызывают чрезмерную вибрацию пилы. Вибрация неудобна для оператора и вредна для пилы. [ необходима цитата ]
Натяжение режущей цепи регулируется таким образом, чтобы она не застревала и не отрывалась от направляющей шины. Натяжитель для этого приводится в действие либо поворотом винта, либо ручным колесом. Натяжитель либо находится в боковом положении под выхлопной трубой, либо встроен в крышку сцепления. [ необходима цитата ]
Боковые натяжители имеют преимущество в том, что крышку сцепления легче монтировать, но недостаток в том, что к ним сложнее добраться около стержня. Натяжители через крышку сцепления легче в эксплуатации, но крышку сцепления сложнее прикрепить. [ необходима цитата ]
При повороте винта крючок в отверстии шины перемещает шину либо наружу (натяжение), либо внутрь, ослабляя цепь. Натяжение правильное, когда цепь можно легко двигать рукой и она не болтается на шине. При натяжении держите нос шины вверх и затяните гайки шины. В противном случае цепь может сойти с рельсов. [ необходима цитата ]
Нижняя часть каждого звена имеет небольшой металлический палец, называемый «приводным звеном», который фиксирует цепь на шине, помогает переносить смазочное масло вокруг шины и входит в зацепление с приводной звездочкой двигателя внутри корпуса пилы. Двигатель приводит цепь в движение по гусенице с помощью центробежной муфты, которая включает цепь, когда скорость двигателя увеличивается под нагрузкой, но позволяет ей останавливаться, когда скорость двигателя снижается до скорости холостого хода. [ необходима цитата ]
Последовательное улучшение общей конструкции бензопилы, включая добавление функций безопасности , происходило на протяжении многих лет. К ним относятся системы цепного тормоза, улучшенная конструкция цепи и более легкие, более эргономичные пилы, включая антивибрационные системы, снижающие усталость. [ необходима цитата ]
Поскольку резьба бензопилой становится все более популярной, производители изготавливают специальные короткие, узкие стержни (называемые «четверть-наконечник», «никель-наконечник» или «десятицентовый наконечник» стержни, в зависимости от размера их кончиков). Некоторые бензопилы созданы специально для резьбы. [28] Echo спонсирует серию резьбы. [29]
.jpg/1280px-Moving_the_2016_Tree_to_the_West_Lawn_(31363813072).jpg)
Современные бензопилы имеют множество функций безопасности для защиты оператора. К ним относятся: [ необходимая цитата ]
Двухтактным бензопилам требуется около 2–5% масла в топливе для смазки двигателя, в то время как двигатель в электрических бензопилах обычно смазывается на весь срок службы. Большинству современных бензиновых пил сегодня требуется топливная смесь 2% (1:50). Бензин, содержащий этанол, может привести к проблемам для оборудования, поскольку этанол растворяет пластик, резину и другие материалы. [30] Это приводит к проблемам, особенно на старом оборудовании. Обходной путь для этой проблемы — использовать только свежее топливо и работать пилой всухую в конце работы. [ требуется цитата ]
Для смазки шины и цепи на всех типах цепных пил используется отдельное масло для цепи или масло для шины. Масло для цепи быстро истощается, поскольку оно имеет тенденцию выбрасываться центробежной силой цепи и впитываться опилками. На двухтактных цепных пилах резервуар для масла цепи обычно заполняется одновременно с заправкой. Резервуар обычно достаточно большой, чтобы обеспечить достаточное количество масла цепи между заправками. Недостаток масла цепи или использование масла неправильной вязкости является распространенной причиной повреждения цепных пил и имеет тенденцию приводить к быстрому износу шины или заеданию или сходу цепи с шины. Помимо того, что оно довольно густое, масло для цепи особенно липкое (из-за присадок « клейкости »), что уменьшает количество масла, выбрасываемого с цепи. Хотя моторное масло является распространенной аварийной заменой, оно теряется еще быстрее, поэтому цепь остается недостаточно смазанной. [ требуется цитата ]
Масло подается из небольшого насоса в отверстие в шине. Оттуда нижние концы каждого звена привода цепи забирают часть масла в манометр по направлению к носу шины. Выпускное отверстие насоса и отверстие шины должны быть совмещены. Поскольку шина движется наружу и внутрь в зависимости от длины цепи, выпускное отверстие для масла со стороны пилы имеет длинную форму банана. [ требуется цитата ]
Цепи должны быть острыми, чтобы хорошо работать. Они быстро тупятся, если соприкасаются с почвой, металлом или камнями. При туплении они, как правило, производят порошкообразные опилки, а не более длинные, чистые стружки, характерные для острой цепи; острая пила также требует от оператора очень небольшого усилия, чтобы вставить ее в разрез. Специально закаленные цепи (изготовленные из карбида вольфрама ) используются в случаях, когда почва может загрязнить разрез, например, для резки корней . [ требуется цитата ]
Явный признак тупой цепи — вибрации пилы. Острая цепь втягивается в древесину, не надавливая на пилу. [ необходима цитата ]
Поскольку фильтр воздухозаборника имеет тенденцию засоряться опилками, его необходимо время от времени чистить, но при нормальной эксплуатации это не является проблемой. [ необходима цитата ]
Защитная одежда предназначена для защиты операторов в случае соприкосновения движущейся цепи с одеждой путем запутывания цепи и звездочки, с использованием специальных синтетических волокон, вплетенных в одежду. Несмотря на защитные функции и защитную одежду, травмы все равно могут возникнуть из-за использования бензопилы, от больших усилий, задействованных в работе, от быстро движущейся, острой цепи или вибрации и шума оборудования. [31]
Распространенная авария возникает из-за «отдачи», когда зуб цепи на конце направляющей шины цепляется за дерево, не разрезая его. [32] Это отбрасывает шину (вместе с движущейся цепью) по дуге вверх в сторону оператора, что может привести к серьезным травмам или даже смерти. [ необходима цитата ]
Другая опасная ситуация возникает, когда тяжелая древесина начинает падать или сдвигаться до завершения резки. Оператор бензопилы может оказаться в ловушке или раздавленным. [33] Аналогично, древесина, падающая в непредусмотренном направлении, может нанести вред оператору или другим рабочим, или оператор, работающий на высоте, может упасть или получить травму от падающей древесины. [ необходима цитата ]
Как и другие ручные машины, работа бензопил может вызвать вибрацию, белый палец , [34] шум в ушах или промышленную глухоту . Эти симптомы были очень распространены до того, как была введена виброизоляция с использованием резиновых или стальных пружин. Подогреваемые ручки являются дополнительной помощью. Новые, более легкие и простые в использовании беспроводные электрические бензопилы используют бесщеточные двигатели, которые еще больше снижают шум и вибрацию по сравнению с традиционными моделями, работающими на бензине. [ требуется ссылка ]
Риски, связанные с использованием бензопилы, означают, что при работе с ними обычно надевают защитную одежду, такую как сапоги для бензопилы , защитные щитки и наушники, а во многих юрисдикциях требуется, чтобы операторы имели сертификат или лицензию на работу с бензопилами. [ где? ] Травма также может возникнуть, если цепь порвется во время работы из-за плохого обслуживания или попытки разрезать неподходящие материалы. [ необходима цитата ]
Бензиновые цепные пилы подвергают операторов воздействию вредного угарного газа, особенно в закрытых помещениях или на частично закрытых открытых площадках. [35]
Запуск двигателя с откидыванием бензопилы или включение бензопилы путем ее падения одной рукой и одновременного натягивания шнура стартера другой является нарушением правил безопасности в большинстве штатов США [36]. Для безопасного использования бензопилы необходимо держать обе руки на пиле для обеспечения устойчивости. [ необходима ссылка ]
Безопасное и эффективное использование бензопилы и поперечной резки на федерально управляемых государственных землях в Соединенных Штатах было кодифицировано с 2016 года в Окончательной директиве по Национальной программе по пилению [37], выпущенной Лесной службой США , которая определяет процесс обучения, тестирования и сертификации для сотрудников и неоплачиваемых волонтеров, которые работают с бензопилами на государственных землях. [ необходима ссылка ]
Обучение работе с бензопилой направлено на предоставление практических технических знаний и навыков для безопасной эксплуатации оборудования. [38]
Цепные пилы со специально разработанными комбинациями шины и цепи были разработаны как инструменты для использования в искусстве цепной пилы и на цепных пилорамах . Специализированные цепные пилы используются для резки бетона во время строительных работ. Цепные пилы иногда используются для резки льда; например, для ледяных скульптур и зимнего плавания в Финляндии. [ необходима цитата ]
При закреплении в специальной направляющей раме цепная пила может использоваться как переносная пилорама для резки массива древесины на доски или брусья. Такое использование называется цепной пилорамой или аляскинской пилорамой. [ необходима цитата ]
Специальные бензопилы могут резать бетон, кирпич и натуральный камень . Они используют цепи, похожие на цепи обычных бензопил, но с режущими кромками, вставленными в алмазную крошку . Они могут использовать бензин или гидравлическую энергию, а цепь смазывается водой из-за высокого трения и для удаления каменной пыли. Машина используется в строительстве, например, для вырезания глубоких квадратных отверстий в стенах или полах, в каменной скульптуре для удаления больших кусков камня во время предварительной резьбы, пожарными для получения доступа к зданиям и при реставрации зданий и памятников для удаления частей с минимальным повреждением окружающей конструкции. Совсем недавно были разработаны также бензопилы для бетона с электродвигателями на 230 вольт. [41]
Поскольку разрезаемый материал не волокнистый, отдача возникает гораздо меньше. Поэтому наиболее используемый метод резки — это врезание, когда кончик лезвия вдавливается в материал. С помощью этого метода можно получить квадратные разрезы размером с ширину лезвия. Отдача может возникнуть, если блок смещается при почти полном разрезе и защемляет лезвие, но в целом машина менее опасна, чем бензопила для резки дерева. [ требуется цитата ]
Бензопилы используются для подводной резки профессиональными водолазами. Они обычно приводятся в действие гидравлической энергией, подаваемой с поверхности, и эксплуатируются коммерческими водолазами, использующими водолазное снаряжение, поставляемое с поверхности. Подводная резка бензопилой может также использоваться водолазами общественной безопасности. [24]
Гидравлические цепные пилы можно использовать для резки дерева, бетона, кирпича и стали, если использовать соответствующую цепь. Подводная резка может выполняться в условиях движущейся воды и плохой видимости, что может увеличить риск, и для обеспечения безопасности требуются соответствующие меры предосторожности и подходящие процедуры. [24]
Подводные деревянные конструкции могут включать сваи моста, пирсы и доковые балки. Цепные пилы обычно включают блокирующий предохранительный триггер с защитой для руки. [24]
