اره برقی تک سیلندر: طراحی موتور، عملکرد و معیارهای خرید

موتور تک سیلندر در هسته هر اره برقی

هر اره برقی بنزینی موجود در بازار - از سبک ترین اره تریم صاحب خانه گرفته تا سنگین ترین واحد قطع حرفه ای - حول یک موتور تک سیلندر دو زمانه ساخته شده است. این یک سازش یا یک اقدام کاهش هزینه نیست: پیکربندی دو زمانه تک سیلندر نتیجه بیش از هفت دهه اصلاح مهندسی به طور خاص برای ابزارهای برش دستی است و معماری غالب باقی می ماند زیرا هیچ منبع برق دیگری در حال حاضر با ترکیب آن مطابقت ندارد. نسبت توان به وزن، قابلیت اطمینان تحت بار مداوم و توانایی کار در هر زاویه بدون خرابی روغن کاری

یک موتور تک سیلندر دو زمانه در هر دور چرخش میل لنگ یک حرکت قدرتی را تکمیل می کند. موتور بدون میل بادامک، سوپاپ، یا مدار روانکاری جداگانه، قطعات متحرک کمتری نسبت به یک واحد چهار زمانه با جابجایی معادل دارد، که مستقیماً به وزن کمتر و تعمیر و نگهداری میدان ساده تر ترجمه می شود. مبادله بازده سوخت است: موتورهای دو زمانه سوخت بیشتری را در واحد توان خروجی مصرف می کنند و نیاز به روغن مخلوط شده با سوخت دارند، معمولاً بسته به مشخصات سازنده با نسبت های بین 40:1 و 50:1. در کاربردهای اره برقی، که در آن موتور برای دوره های طولانی در طول برش با گاز کامل کار می کند و سپس در بین برش ها بیکار می ماند، این ویژگی به خوبی توسط کاربران درک و پذیرفته شده است.

درک پارامترهای طراحی موتور تک سیلندر - جابجایی، سوراخ و کورس، توان خروجی، و محدوده دور در دقیقه در دور آرام/عملکرد - نقطه شروعی برای انتخاب یک اره برقی است که با حجم کار مورد نظر مطابقت داشته باشد، بدون اینکه به طور غیرضروری سنگین یا کم توان برای کار باشد.

کلاس های جابجایی و معنای آنها در عمل

جابجایی اره برقی - که بر حسب سانتی متر مکعب (سی سی) یا اینچ مکعب (ci) اندازه گیری می شود - تنها قابل اعتمادترین نشانگر کلاس قدرت موتور و کاربرد مورد نظر است. بازار به دسته‌های جابجایی تعریف‌شده کلی تقسیم می‌شود که با تفاوت‌های واقعی در ظرفیت برش، وزن و دوام تحت استفاده پایدار مطابقت دارد.

محدوده 36 تا 50 سی سی نشان دهنده بیشترین سهم از فروش واحدهای جهانی است و جایی است که اکثر مصرف کنندگان با اولین اره برقی قطع کننده هدفمند خود مواجه می شوند. موتورهای این کلاس معمولاً بین 1.8 تا 2.3 کیلو وات در سرعت های کاری 9000 تا 13000 RPM تولید می کنند و با میله های راهنما بین 35 تا 45 سانتی متر مطابقت دارند. آنها قادر به قطع درختان به قطر 35 تا 40 سانتی متر در گونه های چوب نرم و قطرهای کمی کمتر در چوب های سخت هستند، بدون اینکه موتور را تحت بار اضافی قرار دهند.

اپراتورهای حرفه ای جنگلداری که در برداشت چوب تجاری کار می کنند معمولا استفاده می کنند موتورهای 50 تا 70 سی سی به عنوان اره های قطع اولیه آنها. این کلاس تعادل بهینه بین توان خروجی و وزن حمل تمام روز را ارائه می دهد. یک اره 60 سی سی با وزن 5.5 کیلوگرم بدون میله می تواند برای یک تعویض کامل با خستگی قابل کنترل کار کند، در حالی که منحنی گشتاور آن سرعت زنجیره را از طریق برش های چوب سخت حفظ می کند که موتور کوچکتر را متوقف می کند.

معماری موتور: حفره، ضربه، پورتینگ و محدوده دور در دقیقه

در هر کلاس جابجایی معین، رابطه بین قطر سوراخ و طول کورس، ویژگی‌های تحویل قدرت موتور را شکل می‌دهد. موتورهای کوتاه و با سوراخ بزرگ آزادانه تر بچرخید، دور پیک بالاتری را به دست آورید، و قدرت را به عنوان یک موج با سرعت بالا ارائه دهید - مشخصه ای که در برش رقابتی و قطع حرفه ای که در آن سرعت زنجیر از طریق برش بسیار مهم است، مورد علاقه است. موتورهای با زمان طولانی تر با همان جابه‌جایی، گشتاور بیشتری در دورهای پایین‌تر تولید می‌کند، که به معنای قدرت کشش بهتر زمانی است که میله در اعماق یک کنده چوب سخت با قطر بزرگ فرو می‌رود و سرعت زنجیر کاهش می‌یابد.

طرح درگاه انتقال - گذرگاه هایی که از طریق آن مخلوط سوخت و هوا از میل لنگ به محفظه احتراق در طول مرحله مکش حرکت می کند - یکی از تفاوت های اولیه عملکرد بین سطح اولیه و حرفه ای است. اره برقی تک سیلندر موتورها موتورهای حرفه ای مدرن استفاده می کنند طرح های انتقال پنج پورت یا Uniport که باعث بهبود راندمان جمع آوری، کاهش نسبت شارژ تازه از دست رفته از درگاه اگزوز قبل از احتراق می شود. این به طور مستقیم توان خروجی خاص را بهبود می‌بخشد و مصرف سوخت را نسبت به طرح‌های سه پورت ساده‌تر مورد استفاده در اره‌های ارزان‌تر کاهش می‌دهد.

سرعت دور آرام در موتورهای تک سیلندر اره برقی معمولاً بین 2500 تا 3000 دور در دقیقه تنظیم می شود - به اندازه ای بالا که موتور به طور قابل اعتماد کار کند اما کمتر از سرعت درگیری کلاچ تقریباً 3500 تا 4000 RPM است و تضمین می کند که زنجیر در حالت آرام ثابت بماند. حداکثر سرعت بی باری در اکثر موتورهای تولیدی بین 12500 تا 14500 دور در دقیقه تنظیم می شود تا از آسیب بیش از حد پیستون و میل لنگ در هنگام خروج زنجیر از برش جلوگیری شود. تحت بار در حین برش، سرعت کار معمولاً به 8000-11000 RPM کاهش می یابد. ، محدوده ای که موتور حداکثر گشتاور را تولید می کند.

سیستم های جرقه زنی، کاربراتوری و راه اندازی

سیستم جرقه زنی در یک موتور اره برقی تک سیلندر یک واحد احتراق تخلیه خازن (CDI) بدون باتری یا دینام خارجی است. یک آهنربای دائمی روی فلایویل یک سیم پیچ استاتور را در هر چرخش عبور می دهد و باری را ایجاد می کند که شمع را در یک نقطه زمان بندی شده دقیق قبل از نقطه مرگ بالا ایجاد می کند. سیستم های CDI در سرویس های معمولی بدون نیاز به نگهداری هستند. شایع ترین خرابی مربوط به احتراق در میدان، شمع جرقه دار است که به دلیل مخلوط نادرست روغن سوخت و یا بیکاری بیش از حد، به جای خرابی خود ماژول احتراق ایجاد می شود.

کاربراتوری در موتورهای اره برقی تک سیلندر توسط کاربراتور دیافراگمی انجام می شود - طرحی که در هر زاویه عملکردی، از جمله معکوس، به درستی عمل می کند، زیرا از دیافراگم های انعطاف پذیر به جای کاسه شناور برای اندازه گیری سوخت استفاده می کند. کاربراتور دارای سه پیچ تنظیم است: سرعت کم (L)، سرعت بالا (H) و دور آرام (T). اکنون از اره های حرفه ای تولید کنندگان بزرگ استفاده می شود کاربراتور با سوزن های سرعت بالا ثابت یا با تنظیم محدود که در کارخانه از پیش تنظیم شده اند و نمی توان آنها را تا حد آسیب به موتور خم کرد، پاسخی به مقررات آلایندگی و ادعاهای گارانتی ناشی از خم شدن بیش از حد کاربر.

سیستم‌های راه‌اندازی از یک استارت پایه پس‌کشی تا سیستم‌هایی که دریچه‌های آزادسازی فشرده‌سازی، لامپ‌های پرایمر و مکانیسم‌های رفع فشار خودکار را شامل می‌شوند، متغیر است. در موتورهای بالای 50 سی سی، که فشار تراکم آنقدر زیاد است که راه اندازی سرد از نظر فیزیکی سخت می شود. دریچه های تخلیه فشار خودکار فشار خون بر روی ضربه فشاری در هنگام استارت - و سپس در RPM کار می‌کنند - تجهیزات استاندارد در مدل‌های حرفه‌ای هستند. این امر نیروی کششی مورد نیاز برای چرخاندن موتور را تا حدود 40 درصد کاهش می‌دهد و امکان راه‌اندازی مطمئن را بدون خطر آسیب ناشی از ضربه به عقب فراهم می‌کند.

سازگاری زنجیر و میله با خروجی موتور تک سیلندر

ترکیب زنجیر و میله نصب شده بر روی یک اره برقی تک سیلندر باید با خروجی موتور مطابقت داشته باشد تا برش ایمن و کارآمد حاصل شود. کارکردن یک موتور کم حجم با میله‌ای بزرگ، موتور را تحت بار اضافی قرار می‌دهد و باعث تسریع سایش پیستون و آسیب درام کلاچ می‌شود. برعکس، نصب میله ای کوتاهتر از ظرفیت نامی موتور، قدرت قابل استفاده را روی میز باقی می گذارد و سرعت زنجیر را فراتر از محدوده ای که راندمان برش بهینه است افزایش می دهد.

گام زنجیر - فاصله بین حلقه های محرک که به عنوان نصف فاصله بین سه پرچ متوالی اندازه گیری می شود - مشخصات سازگاری اولیه بین زنجیر و چرخ دنده روی درام کلاچ موتور است. سه گام رایج در کاربردهای اره برقی تک سیلندر عبارتند از:

• زمین 1/4 اینچی - برای هرس سبک و اره های دسته بالایی درختکاری در کلاس 25 تا 35 سی سی استفاده می شود. گام خوب اجازه می دهد تا سرعت زنجیر سریع با گشتاور موتور کم باشد
• زمین 3/8 اینچی (پروفایل پایین) - رایج ترین گام برای اره های مصرفی در محدوده 36-55 سی سی. سازش بین پرخاشگری برشی و گشتاور مورد نیاز برای حرکت زنجیر تحت بار
• 3/8 اینچ زمین کامل و 0.404 اینچ - در اره های قطع حرفه ای بالای 55 سی سی استفاده می شود. گام بزرگتر به گشتاور موتور بیشتری نیاز دارد اما حذف سریعتر مواد در هر چرخش زنجیر در چوب با قطر بزرگ تولید می کند.

گیج پیوند درایو - ضخامت پیوندهای درایو که در شیار میله قرار می گیرند - باید دقیقاً با عرض شیار میله مطابقت داشته باشد. عدم تطابق گیج باعث می شود که زنجیر در شیار شل شود یا تحت بار جانبی بچسبد، سایش ریل میله را تسریع کرده و خطر خارج شدن زنجیر از ریل را افزایش می دهد. سه گیج استاندارد 0.043، 0.050، و 0.058 اینچ هستند. ، با 0.050 اینچ رایج ترین در دسته حرفه ای با جابجایی متوسط است.

ویژگی های ایمنی ویژه طراحی اره برقی تک سیلندر

موتورهای اره برقی تک سیلندر با نسبت قدرت به وزن بالا در مجاورت اپراتور کار می کنند و سیستم های ایمنی یکپارچه را به عنوان یک مشخصات اجباری و نه اختیاری تبدیل می کنند. مکانیسم‌های ایمنی کلیدی موجود در تمام اره‌های برقی تولید فعلی که در بازارهای تنظیم‌شده فروخته می‌شوند عبارتند از:

• ترمز زنجیری: یک ترمز مکانیکی یا فعال شده با اینرسی که زنجیر را در عرض 0.12 ثانیه پس از فعال شدن متوقف می کند - زمان پاسخگویی که توسط EN ISO 11681-1 برای اره برقی های فروخته شده در اتحادیه اروپا تعیین شده است. با تماس دست چپ اپراتور با محافظ دست جلو در طی یک رویداد پس زدن، یا توسط حسگر اینرسی که شتاب زاویه ای چرخش پس زدن را تشخیص می دهد، فعال می شود.
• قفل دریچه گاز: یک مکانیسم ماشه دو مرحله ای که نیاز به فشار همزمان ماشه دریچه گاز و یک ماشه محافظ دستی عقب قبل از شتاب گرفتن موتور در بالای دور آرام دارد و از اعمال ناخواسته دریچه گاز در صورت گرفتن نادرست دسته عقب جلوگیری می کند.
• سیستم ضد لرزش: پایه‌های لاستیکی یا فنری بین موتور/واحد سر نیرو و مجموعه دسته، ارتعاشات منتقل شده به دست‌ها و بازوهای اپراتور را کاهش می‌دهند تا با محدودیت‌های مواجهه با ارتعاش دستورالعمل ماشین‌آلات اتحادیه اروپا مطابقت داشته باشند. روی اره های حرفه ای با طراحی خوب، سطح ارتعاش دسته زیر 4 تا 6 متر بر ثانیه نگه داشته می شود در دسته جلو در هنگام برش
• زنجیرگیر: یک محافظ فلزی یا پلیمری در زیر نقطه نصب میله که زنجیره شکسته یا خارج شده از ریل را قبل از رسیدن به دست راست اپراتور قطع می کند.
• سوئیچ توقف: یک سوئیچ کشنده موتور تک‌عملی کاملاً مشخص و قابل دسترسی بدون تغییر موقعیت عقربه‌ها، در صورت آزاد شدن در همه طرح‌های منطبق، لازم است در موقعیت خاموش پیش‌فرض قرار گیرد.

پس زدن - چرخش سریع میله به سمت بالا که هنگام برخورد نوک با مواد در حین برش اتفاق می افتد - علت اصلی صدمات جدی اره برقی است. طرح‌های زنجیره‌ای با پس زدن کاهش‌یافته اکنون استانداردی برای استفاده از اره‌های مصرفی است پروفیل های عمق سنج و هندسه های کاتر که زاویه درگیری نوک را محدود می کند کاهش انرژی پس زدگی تا 40 تا 60 درصد در مقایسه با زنجیرهای حرفه ای تمام اسکنه، با هزینه اندک در عملکرد برش تهاجمی.

فواصل تعمیر و نگهداری و مراقبت طولانی مدت موتور

عمر مفید یک موتور اره برقی تک سیلندر در درجه اول با سه روش نگهداری تعیین می شود: آماده سازی صحیح مخلوط سوخت، تمیزی فیلتر هوا، و روانکاری نوار/زنجیره. نادیده گرفتن هر یک از این موارد به طور قابل توجهی عمر موتور و پیشرانه را کوتاه می کند.

مخلوط سوخت باید با روغن دو زمانه که برای موتورهای هوا خنک درجه بندی شده است - نه فرمولاسیون دریایی یا آب خنک تهیه شود. اکثر سازندگان روغن دو زمانه کاملاً مصنوعی یا نیمه مصنوعی را در نسبت 50:1 با روغن توصیه شده خود مشخص می کنند. برخی از طراحی های قدیمی موتور 40:1 را مشخص می کنند. سوخت باید ظرف 30 روز پس از اختلاط استفاده شود، زیرا بنزین در انبار اکسید شده و فاز جدا می شود و رسوبات آدامس در کاربراتور باقی می ماند که عبور سوزن و جت را محدود می کند. تثبیت کننده سوخت اضافه شده در زمان اختلاط عمر قابل استفاده را تا 90 روز افزایش می دهد و برای کاربران فصلی توصیه می شود.

فیلتر هوا در موتور تک سیلندر اره برقی در یک محیط بسیار گرد و غبار کار می کند - تراشه های چوب، گرد و غبار پوست و خاک اره در عرض چند دقیقه پس از برش روی عنصر فیلتر جمع می شوند. یک فیلتر هوا تا حدی مسدود شده، مخلوط سوخت را تکیه می دهد با کاهش جریان هوا نسبت به تحویل سوخت ثابت، افزایش دمای احتراق و تسریع سایش پیستون. فیلترها باید هر 5 تا 10 ساعت کارکرد در شرایط عادی و روزانه در برش چوب سخت گرد و غبار بررسی و تمیز شوند. اکثر مدل های فعلی از فوم یا عناصر نمدی استفاده می کنند که می توان آنها را با هوای فشرده تمیز کرد یا با آب گرم شستشو داد و قبل از نصب مجدد خشک کرد.

روغن کاری میله و زنجیر توسط یک پمپ روغن اتوماتیک که از میل لنگ خارج می شود، انجام می شود، که در طول کار به طور مداوم روغن میله را به شیار میله راهنما اندازه گیری می کند. ویسکوزیته صحیح روغن میله - معمولاً ISO VG 68-100 در شرایط تابستانی، سبک تر در هوای سرد - مهم است: روغن خیلی سبک با سرعت کار از میله خارج می شود. روغن خیلی چسبناک به چرخ دنده نوک نمی رسد. بررسی سطح روغن میله قبل از هر توقف سوخت‌گیری و اطمینان از پاک بودن دریچه خروجی روغن در قسمت نصب میله از خاک اره، دو مرحله تعمیر و نگهداری است که معمولاً نادیده گرفته می‌شوند که منجر به سایش زودرس میله و زنجیر می‌شود.