Projekt konstrukcyjny

stanowiska

do badań amortyzatorów

w pilarkach spalinowych

Promotor: dr hab. Inż. Jacek

Brzózko

Wykonał: Szymon Milewski

Łańcuchowe pilarki spalinowe to podstawowe
urządzenia wykorzystywane przy pracach w
leśnictwie. Pomimo wzrostu udziału
samobieżnych maszyn ścinkowych, nadal 90%
pozyskania drewna następuje przy pomocy
pilarek. Praca pilarką naraża operatora na
szereg zagrożeń takich jak: hałas, kontakt z
trującymi gazami, oraz wibracje.
Długotrwała ekspozycja na wibracje wpływa
negatywnie na zdrowie operatora powodując
„zespół wibracyjny” objawiający się zmianami
chorobowymi w układzie kostno-stawowym,
krążenia, a także nerwowym.

Definicja drgań mechanicznych

Drgania mechaniczne (wibracje)  -
niskoczęstotliwościowe drgania
akustyczne rozprzestrzeniające się w
ośrodkach stałych i przekazywane do
organizmu pracownika przez
określoną część jego ciała będącą w
bezpośrednim kontakcie z drgającym
ośrodkiem ( źródłem drgań).   

Podstawowymi parametrami charakteryzującymi drgania
są:

• amplituda
• częstotliwość

Amplituda drgań mechanicznych może być opisana przez
jedną z następujących wielkości:

• przemieszczenie (wychylenie)
• prędkość
• przyspieszenie.

Przy ocenie wpływu drgań mechanicznych na organizm
człowieka na stanowisku pracy wykorzystywaną zazwyczaj
miarą amplitudy jest przyspieszenie drgań. Do tego
parametru odnosi się większość obowiązujących obecnie
norm krajowych, europejskich i międzynarodowych,
podających metody pomiaru drgań na stanowiskach pracy,
a także przepisów ustalających wartości kryterialne
(dopuszczalne) dla drgań mechanicznych ze względu na
ochronę zdrowia pracowników.

W nowoczesnych pilarkach około 75% masy
urządzenia stanowi silnik z zespołem tnącym,
zespół sterujący to 25% masy. Najprostszym i
najtańszym sposobem tłumienia drgań jest
umieszczenie pomiędzy uchwytami pilarki a
silnikiem sprężystych amortyzatorów. Te sprężyste
elementy nie powinny utrudniać sterowania pilarką,
lecz umożliwiać pracę i zminimalizowanie wydatku
energetycznego pilarza przy sprężystych
przemieszczeniach uchwytów. Z tego względu
amortyzatory muszą mieć odpowiednią sztywność,
ale poziom drgań powinien być obniżony do
normatywnie dopuszczalnego. Dzięki nim
przyspieszenia drgań osiągające na korpusie pilarki
100 – 120 m/s^2 udaje się zmniejszyć na
uchwytach do kilku m/s^2 (drgania na uchwytach
nie powinny przekraczać 11,2 m/s^2).

Wielkość emitowanych przez pilarkę drgań jest cechą
charakterystyczną wynikającą zarówno z jej cech
konstrukcyjnych (układ, rodzaj i liczba zastosowanych
amortyzatorów, masa, ustawienie silnika, długość
prowadnicy), jak i z przynależności do określonej
grupy przeznaczenia (profesjonalna,
półprofesjonalna, nieprofesjonalna, uniwersalna,
specjalna). W dużym stopniu również zależy od
innych czynników zewnętrznych (rodzaj operacji,
gatunek i średnica obrabianego drewna, warunki
pracy czy doświadczenie operatora). Na przykład
wielkość drgań rośnie wraz ze wzrostem grubości
przerzynanego drewna, cięcie górną stroną
prowadnicy powoduje większe drgania niż cięcie
dolną stroną. Mniejsze wartości drgań
zaobserwowano na uchwycie tylnym pilarki,
natomiast wyższe na uchwycie przednim.

Rozmieszczenie amortyzatorów w

pilarce

1

2

Rodzaje amortyzatorów

• Amortyzatory sprężynowe

Rodzaje amortyzatorów

• Amortyzatory gumowe

Pomiary drgań

Najczęściej stosowanym

przetwornikiem do pomiaru drgań
jest przetwornik piezoelektryczny,
przedstawiony na rysunku poniżej:

Masa sejsmiczna jest zamocowana na
sprężynie o liniowej charakterystyce,
która z kolei mocowana jest do
obudowy przetwornika. Masa
sejsmiczna pod wpływem drgań bazy
wywiera siłę na kryształ
piezoelektryczny, pracujący w granicach
sprężystości. Siła ta skierowana jest
równolegle do jego osi elektrycznej lub
mechanicznej, powoduje powstanie
ładunku elektrycznego na ścianach
prostopadłych do osi elektrycznej.

Przetwornik piezoelektryczny do pomiaru przyspieszeń
mocowany jest do elementu mechanicznego, który badamy.
Pasmo przenoszenia przetwornika zależy między innymi od
sposobu jego zamocowania. Charakterystyka
częstotliwościowa przetwornika podana na jego karcie
kalibracyjnej uzyskiwana jest dla najsztywniejszego
mocowania (przetwornik przymocowany śrubą do
polerowanej powierzchni metalowej).
Zalety przetworników piezoelektrycznych:
- eliminacja źródeł zasilania,
- szerokie pasmo przenoszenia,
- prosta konstrukcja i wytrzymałość mechaniczna,
- duży zakres dynamiki (80 dB),
- duża stabilność parametrów i niezawodność działania,
- brak części ruchomych,
- łatwość cechowania,
- niewielka wrażliwość na zmiany warunków otoczenia.

Źródła

1. Drgania mechaniczne. Archiwum CIOP.

http://archiwum.ciop.pl/1351.html

2. Pomiary drgań. Skrypt do ćwiczeń. Wydział Transportu. Politechnika Śląska.
3. Stempski W, Jabłoński K, Wegner J. Effect of the edge geometry in a

cutting chain on the saw vibration level. Acta Sci. Pol. Silv. Colendar. Rat.
Ind. Lignar 9(1) 2010. Poznań University of Live Sciences.

4. Skarżyński J, Wójcik K. Wpływ twardości drewna na poziom drgań

uchwytów pilarki spalinowej podczas przerzynki. Inżynieria Rolnicza
1(99)/2008.

5. Skarżyński J. Wpływ średnicy drewna na wielkość drgań na uchwytach

pilarki podczas przerzynki. Technika Rolnicza Ogrodnicza Leśna. 5/2007.

6. Wibracje i wstrząsy. Broszura informacyjna.
7. Więsik J, Wójcik K. Drgania pilarki – jak je zmniejszyć ? Drwal nr. 5/2008.
8. Wójcik K. Wpływ wielkości pilarki spalinowej i długości jej prowadnicy na

wielkość drgań emitowanych podczas okrzesywania. Nauka Przyroda
Technologie. Tom 6, zeszyt 2, 2012.

9. Wójcik K, Skarżyński J. Wpływ techniki pracy przy przerzynce drewna na

drgania i siły na uchwytach pilarki spalinowej. Inżynieria Rolnicza .
1(99)/2008.

Dziękuję za uwagę.