Motosserra monocilíndrica: design do motor, desempenho e critérios de compra

O motor monocilíndrico no centro de cada motosserra

Cada motosserra movida a gasolina no mercado - desde a serra de aparar doméstica mais leve até a unidade de corte profissional mais pesada - é construída em torno de um motor monocilíndrico de dois tempos. Isto não é um compromisso ou uma medida de redução de custos: a configuração monocilíndrica de dois tempos é o resultado de mais de sete décadas de refinamento de engenharia especificamente para ferramentas de corte manuais e continua sendo a arquitetura dominante porque nenhuma outra fonte de energia atualmente corresponde à sua combinação de relação potência-peso, confiabilidade sob carga contínua e capacidade de operar em qualquer ângulo sem falha de lubrificação.

Um motor monocilíndrico de dois tempos completa um golpe de potência por rotação do virabrequim. Sem árvore de cames, trem de válvulas ou circuito de lubrificação separado, o motor tem menos peças móveis do que uma unidade de quatro tempos de cilindrada equivalente, o que se traduz diretamente em menor peso e manutenção de campo mais simples. A compensação é a eficiência de combustível: os motores de dois tempos consomem mais combustível por unidade de potência e requerem óleo misturado ao combustível, normalmente em proporções entre 40:1 e 50:1, dependendo das especificações do fabricante. Em aplicações de motosserra, onde o motor funciona a toda velocidade por períodos prolongados durante o corte e depois fica em marcha lenta entre os cortes, essa característica é bem compreendida e aceita pelos usuários.

Compreender os parâmetros de projeto do motor monocilíndrico – cilindrada, diâmetro interno e curso, potência e faixa de RPM de marcha lenta/operacional – é o ponto de partida para selecionar uma motosserra que corresponda à carga de trabalho pretendida sem ser desnecessariamente pesada ou com pouca potência para a tarefa.

Aulas de deslocamento e o que significam na prática

O deslocamento da motosserra – medido em centímetros cúbicos (cc) ou polegadas cúbicas (ci) – é o indicador mais confiável da classe de potência do motor e da aplicação pretendida. O mercado é segmentado em categorias de deslocamento amplamente definidas que correspondem a diferenças reais na capacidade de corte, peso e durabilidade sob uso sustentado.

A linha de 36 a 50 cc representa a maior parcela das vendas unitárias globais e é onde a maioria dos consumidores encontra sua primeira motosserra de corte especialmente desenvolvida. Os motores desta classe normalmente produzem entre 1,8 e 2,3 kW em velocidades operacionais de 9.000 a 13.000 RPM e são combinados com barras guia entre 35 e 45 cm. Eles são capazes de derrubar árvores de até 35–40 cm de diâmetro em espécies de madeira macia e diâmetros um pouco menores em madeira dura, sem colocar o motor sob sobrecarga sustentada.

Operadores florestais profissionais que trabalham na colheita comercial de madeira normalmente usam Motores de 50 a 70 cc como suas principais serras de corte. Esta classe oferece o equilíbrio ideal entre potência e peso de transporte durante todo o dia; uma serra de 60 cc pesando 5,5 kg sem barra pode ser operada durante um turno completo com fadiga controlável, enquanto sua curva de torque sustenta a velocidade da corrente durante cortes em madeira dura que paralisariam um motor menor.

Arquitetura do motor: diâmetro, curso, portabilidade e faixa de RPM

Dentro de qualquer classe de cilindrada, a relação entre o diâmetro do furo e o comprimento do curso molda as características de entrega de potência do motor. Motores de curso curto e grande diâmetro gire com mais liberdade, alcance RPM de pico mais alto e forneça potência como um aumento de alta velocidade - uma característica favorecida no corte de competição e no corte profissional, onde a velocidade da corrente durante o corte é fundamental. Motores de curso mais longo do mesmo deslocamento produzem mais torque em RPM mais baixas, o que se traduz em melhor potência de tração quando a barra está enterrada profundamente em um tronco de madeira de lei de grande diâmetro e a velocidade da corrente caiu.

O layout das portas de transferência – as passagens através das quais a mistura ar-combustível se move do cárter para a câmara de combustão durante a fase de admissão – é um dos principais diferenciadores de desempenho entre o nível básico e o nível profissional. motosserra monocilíndrica motores. Motores profissionais modernos usam projetos de transferência de cinco portas ou Uniport que melhoram a eficiência de eliminação, reduzindo a proporção de carga nova perdida pela porta de exaustão antes da combustão. Isto melhora diretamente a potência específica e reduz o consumo de combustível em relação aos designs mais simples de três portas usados ​​em serras de baixo custo.

A velocidade de marcha lenta em um motor monocilíndrico de motosserra é normalmente definida entre 2.500 e 3.000 RPM – alta o suficiente para manter o motor funcionando de maneira confiável, mas abaixo da velocidade de engate da embreagem de aproximadamente 3.500–4.000 RPM, garantindo que a corrente permaneça estacionária em marcha lenta. A velocidade máxima sem carga é regulada entre 12.500 e 14.500 RPM na maioria dos motores de produção para evitar danos ao pistão e ao virabrequim devido à rotação excessiva quando a corrente sai do corte. Sob carga durante o corte, a velocidade operacional normalmente cai para 8.000–11.000 RPM , a faixa em que o motor produz o torque máximo.

Sistemas de ignição, carburação e partida

O sistema de ignição em um motor de motosserra monocilíndrico é uma unidade de ignição por descarga de capacitor (CDI) sem bateria externa ou alternador. Um ímã permanente no volante passa por uma bobina do estator a cada rotação, gerando a carga que dispara a vela de ignição em um ponto precisamente sincronizado antes do ponto morto superior. Os sistemas CDI dispensam manutenção em serviço normal; a falha relacionada à ignição mais comum em campo é uma vela de ignição suja causada por mistura incorreta de óleo combustível ou marcha lenta excessiva, em vez de uma falha do próprio módulo de ignição.

A carburação em motores de motosserra monocilíndricos é feita por um carburador de diafragma - um projeto que funciona corretamente em qualquer ângulo de operação, inclusive invertido, porque usa diafragmas flexíveis em vez de uma tigela flutuante para medir o combustível. O carburador possui três parafusos de ajuste: baixa velocidade (L), alta velocidade (H) e marcha lenta (T). Serras de nível profissional dos principais fabricantes agora usam carburadores com agulhas de alta velocidade de ajuste fixo ou limitado que são predefinidos na fábrica e não podem ser inclinados a ponto de danificar o motor, uma resposta às regulamentações de emissões e reclamações de garantia causadas pela inclinação excessiva do usuário.

Os sistemas de partida variam desde um arranque básico de recuo até sistemas que incorporam válvulas de liberação de compressão, bulbos de escorva e mecanismos de descompressão automática. Em motores acima de 50 cc, onde as pressões de compressão são altas o suficiente para tornar a partida a frio fisicamente exigente, válvulas de descompressão automáticas que a pressão de sangria no curso de compressão durante a partida - e depois se ajusta às RPM operacionais - são equipamentos padrão em modelos profissionais. Isto reduz a força de tração necessária para dar partida no motor em aproximadamente 40%, permitindo uma partida confiável sem o risco de lesões por coice.

Compatibilidade de corrente e barra com saída de motor monocilíndrico

A combinação de corrente e barra instalada em uma motosserra monocilíndrica deve ser compatível com a potência do motor para obter um corte seguro e eficiente. Operar um motor subdimensionado com uma barra superdimensionada coloca o motor sob sobrecarga sustentada, acelerando o desgaste do pistão e danos ao tambor da embreagem. Por outro lado, instalar uma barra mais curta do que a capacidade nominal do motor deixa a potência utilizável na mesa e aumenta a velocidade da corrente além da faixa onde a eficiência de corte é ideal.

O passo da corrente – a distância entre os elos de transmissão, medida como metade da distância entre três rebites consecutivos – é a principal especificação de compatibilidade entre a corrente e a roda dentada no tambor da embreagem do motor. Os três passos mais comuns em aplicações de motosserra monocilíndrica são:

• Passo de 1/4" — usado em serras de poda leve e de cabo superior para arboristas na classe de 25–35 cc; passo fino permite velocidade rápida da corrente com baixo torque do motor
• Passo de 3/8" (perfil baixo) — o passo mais comum para serras de consumo na faixa de 36–55 cc; um compromisso entre a agressividade do corte e o torque necessário para acionar a corrente sob carga
• Passo total de 3/8" e 0,404" — utilizado em serras de corte profissionais acima de 55 cc; passo maior requer mais torque do motor, mas produz remoção de material mais rápida por rotação da corrente em madeira de grande diâmetro

O medidor do elo de acionamento — a espessura dos elos de acionamento que se encaixam na ranhura da barra — deve corresponder exatamente à largura da ranhura da barra. A bitola incompatível faz com que a corrente se solte na ranhura ou fique presa sob carga lateral, acelerando o desgaste do trilho da barra e aumentando o risco de descarrilamento da corrente. Os três medidores padrão são 0,043", 0,050" e 0,058" , sendo 0,050" o mais prevalente na categoria profissional de médio deslocamento.

Recursos de segurança específicos para projetos de motosserra de cilindro único

Os motores de motosserra monocilíndricos operam com altas relações potência/peso, próximos ao operador, tornando os sistemas de segurança integrados uma especificação obrigatória e não opcional. Os principais mecanismos de segurança presentes em todas as motosserras de produção atuais vendidas em mercados regulamentados incluem:

• Freio de corrente: um freio mecânico ou ativado por inércia que para a corrente em 0,12 segundos após a ativação — o tempo de resposta exigido pela EN ISO 11681-1 para motosserras vendidas na UE. Ativado pela mão esquerda do operador em contato com o protetor de mão dianteiro durante um evento de contragolpe ou pelo sensor de inércia detectando a aceleração angular de uma rotação de contragolpe
• Bloqueio do acelerador: um mecanismo de gatilho de duas etapas que requer a pressão simultânea do gatilho do acelerador e um gatilho do protetor de mão traseiro antes que o motor acelere acima da marcha lenta, evitando a aplicação involuntária do acelerador se a alavanca traseira for segurada incorretamente
• Sistema antivibração: suportes de borracha ou amortecidos por mola entre a unidade do motor/cabeçote motorizado e o conjunto da alça, reduzindo a vibração transmitida às mãos e braços do operador para cumprir os limites de exposição à vibração da Diretiva de Máquinas da UE. Em serras profissionais bem projetadas, os níveis de vibração do cabo são mantidos abaixo de 4–6 m/s² na alça frontal durante o corte
• Apanhador de corrente: uma proteção de metal ou polímero abaixo do ponto de montagem da barra que intercepta uma corrente quebrada ou descarrilada antes que ela alcance a mão direita do operador
• Interruptor de parada: um interruptor de desligamento do motor de ação única claramente marcado, acessível sem reposicionamento dos ponteiros, necessário para retornar à posição desligada quando liberado em todos os projetos compatíveis

O contragolpe – a rápida rotação ascendente da barra que ocorre quando a ponta entra em contato com o material durante um corte – é a principal causa de ferimentos graves com motosserra. Os designs de corrente com contragolpe reduzido agora são padrão no uso de serras de consumo perfis de medidor de profundidade e geometrias de fresa que limitam o ângulo de engate da ponta , reduzindo a energia de retrocesso em 40–60% em comparação com correntes profissionais de cinzel completo, a um custo modesto em desempenho de corte agressivo.

Intervalos de manutenção e cuidados de longo prazo com o motor

A vida útil de um motor de motosserra monocilíndrico é determinada principalmente por três práticas de manutenção: preparação correta da mistura de combustível, limpeza do filtro de ar e lubrificação da barra/corrente. Negligenciar qualquer um deles reduz significativamente a vida útil do motor e do sistema de transmissão.

Mistura de combustível deve ser preparado com um óleo de dois tempos classificado para motores refrigerados a ar – e não formulações marítimas ou refrigeradas a água. A maioria dos fabricantes especifica óleo para dois tempos totalmente sintético ou semissintético na proporção de 50:1 com o óleo recomendado; alguns projetos de motores mais antigos especificam 40:1. O combustível deve ser utilizado dentro de 30 dias após a mistura, pois a gasolina oxida e separa as fases durante o armazenamento, deixando depósitos de goma no carburador que restringem as passagens da agulha e do jato. O estabilizador de combustível adicionado na mistura prolonga a vida útil para 90 dias e é recomendado para usuários sazonais.

O filtro de ar em um motor monocilíndrico de motosserra opera em um ambiente extremamente empoeirado - lascas de madeira, pó de casca e serragem se acumulam no elemento do filtro poucos minutos após o corte. Um filtro de ar parcialmente bloqueado empobrece a mistura de combustível reduzindo o fluxo de ar em relação ao fornecimento fixo de combustível, aumentando a temperatura de combustão e acelerando o desgaste do pistão. Os filtros devem ser verificados e limpos a cada 5–10 horas de operação em condições normais e diariamente em cortes de madeira empoeirada. A maioria dos modelos atuais utiliza elementos de espuma ou feltro que podem ser limpos com ar comprimido ou enxaguados com água morna e secos antes da reinstalação.

A lubrificação da barra e da corrente é feita por uma bomba de óleo automática acionada pelo virabrequim, que dosa o óleo da barra até a ranhura da barra guia continuamente durante a operação. A viscosidade correta do óleo da barra — normalmente ISO VG 68–100 em condições de verão, mais leve em climas frios — é importante: um óleo muito leve é ​​arremessado da barra na velocidade de operação; um óleo muito viscoso não alcança a roda dentada da ponta. Verificar o nível de óleo da barra antes de cada parada de reabastecimento e garantir que a porta de saída de óleo na área de montagem da barra esteja livre de serragem são as duas etapas de manutenção mais comumente negligenciadas que levam ao desgaste prematuro da barra e da corrente.