李增芳1,
卢云峰2，陈
建3，严爱芳1
(1.浙江水利水电高等专科学校，浙江杭州310018;2.浙江三锋工具制造有限公司，浙江永康321300;
3.特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室(浙江工业大学)，浙江杭州310014)
摘要：油锯使用过程中产生的振动和噪声对操作工的身体健康影响很大，因此减振降噪是油锯性能改进设 计的一个重要目标。阐述了油锯振动和噪声的成因及危害性，对油锯发动机、机体与手把连接装置的减振降噪技术进行了比较分析，指出了油锯减振降噪技术的发展趋势。 关键词：油锯；振动；噪声；隔振技术中图分类号:S 776.036
文献标识码:Ａ
文章编号:1001-4462(2010)12-0031-03
Research and Application of Chainsaw Vibration and
Noise Reduction Technologies
LI Zeng-fang 1,LU Yun-feng 2,
CHEN Jian 3,
YAN Ai-fang 1
(1.Zhejiang Water Conservancy and Hydropower College,Hangzhou Zhejiang 310018,China;2.Zhejiang Sanfeng Tools Manufacturing Co.,Ltd.Yongkang Zhejiang 321300,China;3.Department of Special Equipment Manufacturing
and Advanced Manufacturing Technology Education/Key Laboratory of Zhejiang Province
(Zhejiang University of Technology),Hangzhou Zhejiang 310014,China )
Abstract :The vibra tion a nd nois e g e ne ra te d by chains a wsa re harm ful too pe ra to r ’she alth ,
小区自动售水机s o re ducingvibra tio n a nd no is eis a n im porta nt de s ig n o bjective to im pro ve the pe rfo rm a nce o f cha ins aw s .Firs tly,the ca us e s and ha z a rds o f cha ins a w vibration a nd nois e a re pre s e nte d.The n the m e tho dsfo r re ducing vibra tio n a nd nois e o f e ng inesa nd the de vice s fo r co nne ctingthe bo dy a nd ha ndle s a re com pa re d a nd a na lyz e d,a nd the de ve lo pm e nt tre nd of cha ins a w vibra tio n a nd nois e re ductio n te chno lo g ie s is po inte d o ut.
Key words :cha ins a w ;vibra tio n;no is e ;vibra tio n is ola tio n technique
油锯作为森林采伐、造材和打枝等作业不可缺少的优良器械，在园林绿化、森林防火、木材加工、家具制造以及建筑工程中也得到了广泛应用。然而油锯在使用过程中产生的噪声和振动会对操作者的身体造成危害，甚至使操作者患上严重职业病，因此必须对油锯进行性能改进设计，以减少振动和噪声对人体的伤害。减少振动的思路主要包括两个方面：一是通过改进发动机结构、减轻发动机质量和提高油锯发动机动平衡来达到减振的目的；二是在对振动源及振动传递路线分析的基础上，通过在发动机机体和前后手把连接装置
上采用隔离技术来达到减轻振动的目的。本文通过介绍油锯振动和噪声的成因及危害，分析比较了油锯减振降噪的基本思路、常用方法以及应用现状，并指出了油锯减振降噪技术的发展趋势。1油锯的振动和噪声
油锯一般由动力源、传动机构、执行机构和操作手把等部分组成。作业时动力通过传动机构驱动锯链，使锯链沿导板做连续运动以锯切木材，其结构如图1所示。
研究油锯振动的主要目的是进一步降低操作手把的振动强度。振动主要是通过三个途径产生的:①发动机产生振动;②锯切执行机构产生振动;③动力传动机
收稿日期:2010-09-24
基金项目：浙江省科技厅面上项目(2009C32109)
第38卷第12期
林业机械与木工设备
Vo138No.122010年12月
FORESTRY MACHINERY &WOODWORKING EQUIPMENT
Dec.2010
试验与研究
覆盖膜
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构产生振动。这几种振动通过连接装置都传到前后手把上，其中发动机产生的振动影响最大。油锯采用的发动机一般为单缸二冲程汽油发动机，其振动大小主要由发动机工作过程中未被平衡的曲柄连杆机构往复运动质量的惯性力、旋转质量的惯性力和反转矩的大小决定，其可用频率、振幅、加速度、速度和波形等参数表示。锯切执行机构和动力传动机构也会产生一定的振动，但在保证锯链润滑、锯架安装合理等情况下对振动强度的影响较小。连接装置主要是起连接和隔振的作用，其设计是否合理将直接影响前后手把的振动。油锯运行时的噪声是一种多声源噪声，它不仅含有发动机本体噪声、进排气噪声、冷却风扇噪声、附件噪声和传动系噪声，同时还包括锯切噪声。2油锯减振降噪技术的应用分析
目前油锯减振降噪的研究主要集中在油锯发动机的性能改进、机体和前后手把连接装置的隔振技术、锯切执行机构改进以及操作工的应用技术等几个方面。2.1油锯发动机的性能改进
油锯发动机的减振降噪研究主要是在采用新技术、新材料的基础上，通过改进发动机结构、减轻发动机质量，引入微电脑控制技术和空气净化技术等方面来提高发动机的工作性能，达到减振降噪的目的。在改进发动机结构、减轻发动机质量方面，日本研制出采用水平对置式二冲程汽油机装配的双缸油锯，其通过合理设计制造，可使两缸的振动与噪声能够相互抵消一部分，取得了良好效果，这种伐
木、打枝、造材用的65cc 双缸油锯净重7.2kg ，振动为0.63g ，噪声为97.2dB (A )。国产YD-65型油锯曲轴箱选用密度低、强度高、耐冲击的镁合金，在保证轴承座、缸体结合面以及导板螺栓强度的情况下，其余部分壁厚均为2.5m m ，同时使用质量轻、工作可靠的内转子磁电机一体化点火器，使该油锯的比质量达2.5kg /kW 。
分液罐应用微电脑控制技术和空气净化技术可进一步优化发动机的工作性能。如瑞典的J ons e re d 公司和Hus qva rna 公司采用的微电脑控制发动机点火系统，可根据发动机的转速实现对点火定时的最佳调整，同时
具备保证怠速稳定、限制发动机超速运转等多项功能。另外,Hus qva rna 公司利用离心空气净化原理开发了一种高效空气净化技术，这项技术的应用减少了发动机进气中所含的杂质，改进了发动机的性能。国产YD-65型油锯在设计中采用了空气喷射技术，可使洁净的压
多功能制水机缩空气通过喷射管到达空气滤清器，这样也延长了发动机的使用寿命。
降低发动机噪声的直接措施是加装消音器，目前国内油锯均安装了结构紧凑、质量轻、耐高温、耐腐蚀和耐冲击的消音器，取得了良好的消音效果。2.2
机体和前后手把连接装置的隔振技术
在油锯发动机已选定的情况下，机体和前后手把连接装置的隔振技术会起到决定性的作用。理想的隔振技术可使手把的振动值降低到发动机振动值的1/3～2/5，因此国内外许多机构都对隔振技术开展了深入研究。国外比较典型的有：瑞典Hus qva rna 公司推出的世界上首台具有整体式减振系统的180型号油锯，其采用的双级减振系统把橡胶减振垫与减振弹簧合理组合起来，有效地隔离了发动机传给手把的振动；西德Do um a r 油锯采用的防振结构则是在曲轴箱、油箱与前后手柄间通过9个防振橡胶元件连接。
国内研究比较典型的有：中国专利CN2305844，其为实用新型专利，特征在于锯架由垂直设置并保持相互平行的两根立柱、由连板固接的两只套管、四只减振弹簧、八个弹簧座及手柄组成，在空盒式消音器内设有消音隔板，与已有油锯相比，其振动小、噪声低，减少了对人体的危害。在不改变YH-4A 防振型油锯结构的情况下，通过隔振器将振源与手把隔离，可减小振源的振动向手把传递，经振动性能测试与1/3倍频程频谱分析表明，手把处振动加速值由原YH-4型油锯的10.29g 降低到4.74g ，减振效果显著。YD-65型油锯后手把与油箱一起注塑成型，前后两组钢制弹簧与机体相连，前手把与油箱用4只自攻螺钉联成一体，在缸体上还有一组弹簧与前手把相连，这样机体悬浮在前后手把之间，有效地缓冲了振动。国产G J -85(YG -5)和051(051A )型油锯则是通过在锯架与机体之间添加减振垫进行减振，减振效果良好。国产YD-KW-43油锯通过曲轴箱减振器、前后手把减振器组件及减振套进行减振，使用后效果也良好。
钱桦等学者对国产油锯橡胶把套的振动特性以及不同硬度的橡胶对隔振性能的影响进行了实验和分析，并得出了橡胶把套隔振性能方面的初步结论，为合理选用油锯橡胶把套的技术参数提供了理论依据，同
时陈守谦等学者对锯架与机体之间所加橡胶垫的隔振
图1
油锯产品示意图
林业机械与木工设备
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第38卷
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效果也进行了较为系统的振动台架试验。
2.3锯切执行机构改进和应用技术拍痧棒
锯切执行机构由锯链、导板、驱动链轮等部分组成。若锯链使用的材料耐磨损、质量轻、易于润滑，则可以较好地降低锯链在工作中产生的振动强度。对于高把油锯，若锯架安装方向与锯切运动方向设计成适当的角度，则可使锯切时的切削力加强而振动相互抵消或减弱，在安装锯架及手把处采用减振胶套也可以减少振动。如林石等学者设计了一种轻型链锯，其由连接片、切齿链片和传动链片组成，在传动链片上开有至少一个通孔，通孔的设计一方面减轻了链锯的质量，同时也改善了锯链及导板的润滑条件，因此能较好地降低锯链和导板的磨损及发热，从而降低锯切的振动强度。马钱庄学者对油锯锯链的左右切齿片、驱动片、连接片和铆钉均进行了改进设计，使锯链具备高效率、低磨损、低噪声等特点。
油锯使用过程中，若操作规范合理也可以减少手把的振动。如使用中提高油锯工作时产生振动的频率，就可以达到减少振动传递和降低手把振动强度的目的，而提高油锯工作频率的方法之一是提高油锯转速。另外，减少手握持油锯的力量以及工作时带防振手套也可以达到减少振动传递的目的。发动机产生爆燃时的振动强度和噪声均很大，因此使用中要严格按照规范操作并认真做好技术保养工作，以防止爆燃现象的发生。
3结束语
随着新材料技术、微电脑控制技术以及绿先进制造技术的发展，油锯的减振降噪技术也有了很大的进展。目前油锯的减振降噪技术研究主要有:①不断完善和改进发动机的工作性能。即如何将新材料、微电脑控制、空气净化以及先进制造技术等成功地运用到油锯发动机设计制造中，提高发动机工作性能，这将是油
锯开发研究的重点。②隔振技术的深化研究。如延长减振弹簧和橡胶减振垫的使用寿命，隔振效果以及油锯刚性结构的合理匹配研究等。③锯链及应用技术的进一步研究。
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第一作者简介：李增芳(1971-)，男，浙江桐庐人，副教授，主要从事机械电子产品设计及教学管理工作。
李增芳，等：油锯减振降噪技术的研究和应用33第12期
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“多功能农业装备与设施研制”课题通过验收2010年8月26~27日,“十一五”国家科技支撑计划重大项目“多功能农业装备与设施研制”课题验收总结会在哈尔滨召开。
“多功能农业装备与设施研制”项目是“十一五”国家科技支撑计划重大项目。项目实施年限为2007年1月至2009年12月，共设置17项课题。哈尔滨林机所参加了第十一项课题“生物质集储和加工利用技术装备研究与开发”和第十五项课题“多功能林木采育作业关键技术装备研究与开发”的研究工作，圆满完成了课题任务书规定的全部内容
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