ŚCINKA DRZEW. PILARKI SPALINOWE

W mechanizacji prac przy kształtowaniu terenów zieleni pilarki wykorzystywane są często do typowych prac pilarskich, a ich poszczególne odmiany znalazły zastosowanie do pielęgnacji żywopłotów, cięcia materiałów betonowych, żelbetonowych i wielu innych prac. Widok dzisiejszej pilarki przedstawia rysunek 1.

9.1. Historia pilarki.

Pierwsze pilarki powstały w 1917 roku „Sektor” o mocy silnika 3,7 kW. Stihl w 1927 roku przedstawił pilarkę o mocy 5,6 kW i masie . W 1936 roku wprowadzono sprzęgło odśrodkowe, a w 1938 cylinder silnika ze stopów lekkich. Rok 1952 zaowocował wprowadzeniem pilarki o mocy 3,36 kW i wagi z gaźnikiem membranowym. W 1954 wprowadzono pilarkę o mocy 6,7 kW i wagi. Dalsze modele pilarek były wyposażane w układy antywibracyjne, (1965), elektroniczny zapłon (1968), hamulec piły (1972). Obecnie największymi producentami pilarek są: Stihl, Husqwarna, Jonsered, Partner.

9.2. Podział pilarek ze względu na pojemność silnika.

Podziału dokonano na przykładzie pilarek marki Husqvarna. Uwzględniono tu obok pojemności skokowej silników również moc pilarek, poziom hałasu, drgania, ciężar bez prowadnicy oraz zalecaną długość prowadnicy.

     pilarki małe do 40cm³.  Za małe do profesjonalnego ścinania drzewa

Typ	136
Pojemność skokowa cylindra [cm^3]	36,3
Moc [kW/b]	1,6/2,2
Moc akustyczna/poziom hałasu [br]	104/98
Drgania przód/tył [m/s^2]	4,9/7,7
ciężar bez prowadnicy [kg]	4,6
Zalecana długość prowadnicy [cal]	13-15

     pilarki średnie od 40 do 60cm³.

Typ	51
Pojemność skokowa cylindra [cm^3]	50,9
Moc [kW/b]	2,3/3,1
Moc akustyczna/poziom hałasu [br]	106,5/99,5
Drgania przód/tył [m/s^2]	3,6/5,4
ciężar bez prowadnicy [kg]	5,2
Zalecana długość prowadnicy [cal]	13-20

     pilarki duże od 60 do 80cm³.

Typ	61
Pojemność skokowa cylindra [cm^3]	61,5
Moc [kW/b]	2,9/3,9
Moc akustyczna/poziom hałasu [br]	110/101
Drgania przód/tył [m/s^2]	4,7/7,6
ciężar bez prowadnicy [kg]	6,1
Zalecana długość prowadnicy [cal]	15-24

     pilarki bardzo duże powyżej  80cm³.

Typ	288XP
Pojemność skokowa cylindra [cm^3]	87,0
Moc [kW/b]	4,5/6,1
Moc akustyczna/poziom hałasu [br]	110/100
Drgania przód/tył [m/s^2]	6,2/8,0
ciężar bez prowadnicy [kg]	7,5
Zalecana długość prowadnicy [cal]	18-28

9.3. Podział ze względu na przeznaczenie.

     profesjonalne pilarki do ścinki drzew.

Nadają się przede wszystkim do ścinki i cięcia grubych drzew. Mniej przydatne do okrzesywania i ścinki drzew cienkich. Firma Husqwarna stosuje oznaczenie „XP” w pilarkach profesjonalnych. Widok pilarki profesjonalnej przedstawiono na rys.2. 

     pilarki do okrzesywania.

Są one bardzo lekkie i ze względu na kształt korpusu – przeznaczone do szybkiej obróbki obalonego drzewa (rys. 3). Ich moc z powodu niewielkiej wagi, jest mała i mieści się w granicach 1,5-2,3 kW. Urządzenie tnące ma długość 25-30cm. Nie są wyposażane w ostrogi oporowe tak też nie nadają się do ścinki drzew.

     pilarki uniwersalne.

Są wyposażane w silnik o mocy 2,2-4,4 kW i urządzenie tnące o długości 35-50cm. Ważą 5-8kg i mogą być stosowane do ścinki przerzynania i okrzesywania drzew. Posiadają wystarczającą moc do ścinki grubych drzew, materiały użyte do ich budowy cechują się dużą odpornością mechaniczną, lecz nie są stosowane do prac ciągłych-profesjonalnych.

     pilarki amatorskie.

Zastosowanie tych pilarek napędzanych silnikiem o mocy mniej niż 2 kW, jest na dużych powierzchniach ograniczone. Są one lekkie 4-, i nadają się do pielęgnacji drzew i terenów zieleni.

     pilarki farmerskie.

Są odmianą pilarek profesjonalnych średniej wielkości, które z powodu zastosowania tańszych materiałów i gorszego wykonania a także ograniczeń w wyposażeniu technicznym, mają niższą cenę. Ich żywotność jest krótsza.

9.4. Ogólna budowa pilarki.

Typowa pilarka spalinowa składa się z następujących zespołów:

     zespół napędowy: silnik wraz z osprzętem, układ uruchamiający, układ smarowania.

     zespół roboczy: sprzęgło, hamulec, koło napędowe, prowadnica wraz z łańcuchem tnącym.

     zespół sterujący: dźwignie gazu i ssania.

9.4.1. Zespół napędowy.

W skład zespołu napędowego wchodzi silnik pilarki posiada od 40 do 120n cm³ pojemności i moc 2-7 kW, obroty 8- nawet 14,5 tyś. br/min. zapłon elektroniczny. Układ korbowo-tłokowy oraz budowę cylindra i tłoka przedstawiono na rys.5.

W pilarkach spalinowych zastosowano gaźnik bezpływakowy wyposażony w kompensator zapobiegający wzbogacaniu mieszanki paliwowo powietrznej przy wzroście zabrudzenia filtra (rys.6). Dzięki temu urządzeniu stosunek tej mieszanki pozostaje bez zmian do ok. 80% zabrudzonej powierzchni filtra.

Integralną część silnika stanowi zbiornik paliwa o pojemności 0,5- wykonany najczęściej z tworzywa sztucznego.

W celu ochrony środowiska naturalnego dzisiejsze silniki pilarek są wyposażane w katalizatory spalin, które ograniczają do minimum emisję toksycznych związków. Widok katalizatora przedstawia rysunek 7.

Układ smarowania składa się ze zbiornika oleju (0,25-0,5l), pompy olejowej – tłokowej lub przeponowej napędzanej od silnika. Zamiast pompy może być też wykorzystywane ciśnienie w skrzyni korbowej. Olej tłoczony jest przez dyszę na dolną lub górną część prowadnicy rys.8. Smarowanie jest konieczne ze względu na dużą prędkość łańcucha (12- nawet 26-27 m/s) i jego obciążenie. Właściwy naciąg łańcucha uzyskuje się przez przesunięcie prowadnicy względem sprzęgła (rys.9).

Część pilarek szczególnie tych o dużej mocy posiada tzw. zawór dekompresyjny (rys.10), który ułatwia rozruch pilarki poprzez częściowy upust sprężonego powietrza do atmosfery. Uruchomienie silnika powoduje automatyczne zamknięcie zaworu i normalną pracę pilarki.  

9.4.2. Zespół roboczy.

Zasadniczym zespołem roboczym pilarki jest sprzęgło. Samoczynnie włącza i wyłącza napęd na koło zębate piły łańcuchowej, w odpowiednim stanie pracy zapewnia przeniesienie odpowiedniego momentu obrotowego do pokonania oporów skrawania, oraz rozłączenia napędu w wypadku zaprzestania skrawania lub natychmiastowego zatrzymania piły. Najbardziej odpowiednie okazały się sprzęgła odśrodkowe. Czas włączania się sprzęgła zależy od umiejętności operatora i od cech konstrukcyjnych silnika. Na rysunku 11 przedstawiono schemat sprzęgła odśrodkowego bębnowego.

Rys.11. Sprzęgło odśrodkowe bębnowe.1- szczęka, 2-sprężyna, 3-wał korbowy, 4- tarcza, 5- podkładka, 6- bęben, 7- kółko zębate, 8- łożysko, 9- osłona.

Podział sprzęgieł ze względu na kształt prowadnika tarczy:

     z prowadnikiem promieniowym

     z prowadnikiem skośnym,

     z prowadnikiem łukowym.

Innym niezwykle ważnym zespołem pilarki, mającym zdecydowany wpływ na bezpieczeństwo pracy jest hamulec pilarki. Pilarki są wyposażane w sprężynowy hamulec umożliwiający natychmiastowe zatrzymanie łańcucha tnącego w sytuacji zagrożenia operatora. Obecne pilarki są wyposażane w hamulec bezwładnościowy taśmowy zaciskający się na bębnie sprzęgła. Czas jego reakcji wynosi 0,03-0,1 s. Kąt opasania bębna wynosi od 270-360 stopni, a niezbędną siłę dociskową uzyskuje się poprzez sprężynę i mechanizm włączający. Widok pilarki z hamulcem przedstawiono na rysunku schemat hamulca na rysunku 14.

Rys.14. Schemat hamulca w pilarce Stihl. 1- korpus pilarki, 2- sprężyna hamulca, 3- oś dźwigni, 4- otwór mocowania sprężyny dźwigni, 5- dźwignia włączająca, 6- osłona przednia, 7- zaczep górny, 8- dźwignia pośrednia, 9- ogniwo łączące, 10- zapadka, 11- zaczep dolny, 12- oś zapadki, 13- taśma hamulca, 14- bęben sprzęgła.

Elementem pilarki bezpośrednio uczestniczącym w procesie cięcia jest prowadnica i łańcuch tnący. Długość prowadnicy jest bezpośrednio związana z jej mocą. W pilarkach o większych mocach istnieje możliwość stosowania dłuższych prowadnic. Długość prowadnicy wynosi średnio 30-35cm, a w pilarkach profesjonalnych dużych mocy 80, nawet 150cm.

W pilarkach stosowane są najczęściej dwa rodzaje łańcuchów tnących:

     klinowe,

     żłobikowe:

  o zębach, dłutowych,

  półdłutowych

  okrągłych.

    Wydajność piłowania zębami półdłutowymi i okrągłymi jest mniejsza niż dłutowymi lecz są one trwalsze.

9.4.3. Układ sterujący.

Zespół sterujący pilarki skład się z zintegrowanej dźwigni gazu i ssania. Ssanie – urządzenie rozruchowe gaźnika umożliwia uruchomienie silnika pilarki poprzez dostarczenie większej ilości paliwa do komory spalania silnika. Gdy silnik osiągnie normalną temperaturę pracy urządzenie rozruchowe należy wyłączyć. Dźwignia gazu umożliwia płynną regulację obrotów silnika od biegu jałowego (wolne obroty silnika) do obrotów maksymalnych (obroty na których odbywa się cięcie drewna). Umiejscowienie dźwigni gazu zostało tak dobrane, że płynne operowanie nią jest możliwe wówczas, gdy operator obejmuje dłonią uchwyt pilarki. Zabezpiecza to urządzenie tnące przed przypadkowym włączeniem (rys.17).  

9.5. Cechy ergonomiczne pilarek.    

     układ antywibracyjny.

Oddzielenie zbiornika paliwa i uchwytów od części silnikowo-tnącej i zawieszanie zespołu tnącego na amortyzatorach gumowych lub sprężynowo gumowych. Pilarki spalinowe emitują szczególnie duże drgania wynikające z zasady działania silnika spalinowego. Aby nie dochodziło do zmian zwyrodnieniowych stawów kończyn górnych, szczególnie u osób pracujących zawodowo konieczne było zastosowanie prezentowanego na rysunku 18 układu.

     kształt pilarki i rozłożenie mas.

Odpowiednio dobrane gabaryty poszczególnych części pilarki powodują, że środek ciężkości znajduje się po środku pilarki, co ułatwia manewrowanie nią podczas cięcia (rys.19).

     odpowiednio usytuowane uchwyty.

Dotyczy to szczególnie uchwytu przedniego, który jest przesunięty o kąt 7 stopni w stosunku do osi poprzecznej pilarki. Zapewnia to idealne dopasowanie uchwytu do naturalnego położenia kończyny operatora- rysunek 20. Dodatkowo niektóre rozwiązania pilarek, szczególnie tych profesjonalnych posiadają uchwyty podgrzewane zapobiegające przemarznięciu kończyn operatora.

     tłumienie hałasu.

Odpowiednie usytuowanie wylotu spalin, stosowanie filtrów powietrza o dużej powierzchni (rys.21), stosowanie dużej powierzchni wlotu powietrza do wentylatora chłodzącego – rysunek 22.

9.6. Właściwości eksploatacyjne pilarek.

W poniższej tabeli przedstawiono orientacyjne dawki zużycia paliwa pilarki na biegu jałowym, na maksymalnych obrotach oraz na wykonanie cięcia pnia drzewa o różnej średnicy.

Stan pracy pilarki	Zużycie paliwa [cm^3/min]
na biegu jałowym:	4-10
na maksymalnych obrotach:	12-30
na wykonanie ciecia pnia o średnicy [cm]: 10 20 30 40	1,9-2,5 4,5-5,0 8,2-12,4 15,3-25,5

Przedstawiono również orientacyjny czas cięcia drzewa o różnych średnicach.

Średnica pnia [cm]	Czas ciecia [s]
10	2-4
20	5,7
30	8-12
40	15-25
Zużycie oleju smarującego 3-9 cm^3/min.

Eksploatacja:

- wiatr (bezwietrznie)

- temperatura (ani w lecie ani poniżej -20^OC)

- obserwatorzy 2 wysokości od drzewa

- warunki terenowe: ukształtowanie terenu

- naturalne ukształtowanie drzewa, pochylenie, choroby

- otoczenie: linie energetyczne, układ dróg, płoty, domy

Strona tytułowa przewodnika   

Zalecana literatura:

1.Bartosiewicz A. 1998. Urządzanie terenów zieleni. Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne.

2.Rutkowska B. Pawlusiewicz M. 1996. Trawniki. Państwowe Wydawnictwa Rolnicze i Leśne.

3.Kształtowanie Pielęgnacja i Ochrona Zieleni Miejskiej. Materiały konferencyjne "Taragra 99". Wrocław.

4.Czasopisma, materiały reklamowe, prospekty maszyn i urządzeń stosowanych w kształtowaniu terenów zieleni.