Szymon Milewski

Temat pracy magisterskiej: Projekt konstrukcyjny stanowiska do badań amortyzatorów w pilarkach spalinowych.

Wójcik K. Wpływ wielkości pilarki spalinowej i długości jej prowadnicy na wielkość drgań emitowanych podczas okrzesywania. Nauka Przyroda Technologie, tom 6, zeszyt 2, 2012.

W opracowaniu przedstawiono zagadnienia związane z wpływem wielkości pilarki

(głównie pojemności skokowej, ale też mocy i masy) i długości jej prowadnicy na drgania emitowane

podczas okrzesywania drzew na stanowisku testowym. Otrzymane wielkości drgań

w znacznym stopniu różnią się od danych podawanych przez producentów i w większości przypadków

nie pozwalają pilarzowi na 8-godzinny czas pracy. Stwierdzono również, że drgania

o większej wartości występują podczas okrzesywania zazwyczaj na przednim uchwycie pilarki.

W przypadku parametrów wielkościowych charakteryzujących pilarki stwierdzono, że nie wpływają

one w znacznym stopniu na wielkość emitowanych przez nie drgań podczas okrzesywania,

natomiast w przypadku długości prowadnicy można stwierdzić duży wpływ tego parametru na

drgania występujące na uchwytach pilarki. Najlepszymi parametrami drganiowymi podczas

okrzesywania charakteryzują się modele większe z grupy pilarek średnich wyposażone w prowadnice

o średniej długości.

Skarżyński J. Wpływ średnicy drewna na wielkość drgań na uchwycie pilarki podczas przerzynki. Technika Rolnicza Ogrodnicza Leśna, nr 5, 2007.

W artykule przedstawiono zagadnienie wpływu techniki przerzynki drewna oraz jego średnicy na poziom drgań rejestrowanych na uchwytach pilarki spalinowej. Autor próbuje również znaleźć zależności funkcyjne pomiędzy średnią ciętego drewna, a wielkością drgań mierzonych na uchwytach pilarki. Ciągłe dążenie konstruktorów do zmniejszania masy oraz rozmiarów maszyny narzuca znaczne ograniczenia w budowie elementów odpowiedzialnych za ograniczenie emisji drgań, hałasu i spalin(tłumik, amortyzatory). Ten kierunek nie zawsze sprzyja trwałości elementów, a ich stan techniczny ma istotny wpływ na emisję drgań i hałasu przez pilarkę spalinową. Inną z przyczyn drgań są też zmienne siły skrawania w czasie przecinania poszczególnych słoi drewna. Również czynniki związane z techniką pracy pilarką, mają istotny wpływ na wartość emisji drgań. Do tych czynników zaliczyć można między innymi: wartość siły posuwu prowadnicy w rzazie, zniżenie ogranicznika grubości wióra ogniwa tnącego, prędkość obrotową wału korbowego silnika, rodzaj operacji technologicznej wykonywanej za pomocą pilarki spalinowej, a także używanie podczas cięcia ostrogi, czy samo cięcie górną lub dolną stroną prowadnicy. Przedstawione badania mogą przyczynić się do poznania czynników intensyfikujących drgania podczas przerzynki drewna o różnej średnicy i różnymi technikami oraz mogą być źródłem praktycznych wskazówek dla drwali operatorów pilarek spalinowych w kwestii zmniejszenia ich narażenia na drgania mechaniczne.

Skarżyński J, Wójcik K. Analysis of influence of technical condition parameters of the petrol chain saw and wood cutting on the magnitude of emitted vibrations. Acta Scientarium Polonarium, 5 (1) 2006.

Wibracje są zjawiskiem powszechnym w otaczającym świecie. Maszyny, zwłaszcza zawierające elementy obrotowe są źródłem drgań o różnym pochodzeniu i sile. Drgania generowane przez maszyny są związane z ich stanem technicznym, a zatem obserwacja procesów wibroakustycznych maszyn zapewnia informację o poziomie ich zużycia i stanie technicznym.

Pilarki spalinowe wyposażone w piły łańcuchowe zaczęły być stosowane w polskich lasach w latach 50-tych. Wzrost efektywności cięcia drewna, w porównaniu do pił ręcznych oraz odpowiedni system gratyfikacji spowodował, że w 1960 roku były one używane w każdym lesie. Wprowadzenie tych pilarek nie było ograniczone nawet poprzez początkowo wysokie ceny i ogromne koszty eksploatacji, oraz ujawnienie w późniejszym czasie chorób zawodowych. Podczas pracą z pilarką, operator jest poddany zagrożeniom związanymi z hałasem, wibracjami i gazami spalinowymi. W dzisiejszych czasach, gdy popularność pilarek jest ogromna często wykorzystywane są przez operatorów nieposiadających dostatecznej wiedzy na temat ich obsługi, co stwarza realne zagrożenie zdrowia i życia. Podejmowane badania obejmujące różne modele pilarek są próbą określenia ich stanu technicznego przez pomiar drgań na uchwytach. Droga do tego celu jest znalezienie powiązań między stanem technicznym silnika piły (wibracje ciała) oraz wielkość drgań występujących na uchwytach podczas cięcia drewna, a także maksymalnego czasu pracy operatora w ciągu jednej zmiany.

Drgania mechaniczne zagrożenia i profilaktyka. Materiały szkoleniowe CIOP-PIB.

Podstawowymi parametrami charakteryzującymi drgania są: amplituda i 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. Wielkość ta charakteryzuje stronę energetyczną ruchu drgającego; 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. Przebieg sygnału drganiowego w czasie może mieć różny charakter. Gdy ruch drgający odbywa się z jedną częstotliwością (drgania sinusoidalne) ma wtedy jedną składową drgań. Najczęściej sygnał drganiowy złożony jest z wielu składowych drgań o różnych częstotliwościach przebiegających jednocześnie. Spośród parametrów charakteryzujących przyspieszenie drgań występujących na stanowisku pracy wykorzystywana jest wartość skuteczna przyspieszenia drgań a_RMS, w m/s2 , która uwzględnia zarówno historię czasową przebiegu drgań, jak i informacje o wielkości amplitudy. Do analizy drgań złożonych stosowany jest także ich opis w funkcji częstotliwości. Rozkładanie drgań złożonych na drgania składowe o poszczególnych częstotliwościach nazywane jest analizą widmową. Analiza widmowa prowadzi do określenia widma drgań, definiowanego jako zbiór wartości wielkości zmiennej (np. przyspieszenia) odpowiadających poszczególnym częstotliwościom.

Maciak A. Pilarki: zdrowie ponad wszystko. Wirtualne lasy. http://www.lasy.pl/article.php?sid=1418

Dzięki odpowiednim rozwiązaniom konstrukcyjnym, można ograniczać drgania nawet w znacznym stopniu. Stosuje się w tym celu zabiegi dwojakiego rodzaju: można zapobiegać powstawaniu wibracji, zarówno w silniku, jak i w układzie tnącym lub ograniczać przenoszenie powstałych drgań na organizm pilarza. Sposobem na zapobieganie powstawaniu wibracji w silniku jest odpowiednia konstrukcja układu korbowo-tłokowego. Ogólnie mówiąc chodzi o to, by elementy wywołujące drgania były jak najlżejsze. Drgania można także zmniejszyć dzięki odpowiedniej konstrukcji piły łańcuchowej. Większość firm wyróżnia modele z takimi rozwiązaniami opisem: "piła o zmniejszonym poziomie drgań". Niektóre firmy stosują specjalne nazwy. Stihl na przykład przedłuża starą nazwę piły dodając słowo Comfort.

Innym sposobem na ograniczenie oddziaływania drgań na organizm pilarza jest stosowanie amortyzatorów. Powodują one, że drgania powstające w silniku i układzie tnącym pilarki nie są w całości przenoszone na uchwyty trzymane przez operatora. 
Pomiędzy silnikiem i piłą (tzw. masą wibrującą) a pozostałymi elementami pilarki (tzw. masą tłumiącą) zamontowane są specjalne amortyzatory z gumy lub stali. Im większa masa tłumiąca, tym lepiej. Dlatego często to właśnie w jej obrębie montuje się zbiorniki paliwa i oleju. System ten jest o wiele bardziej skuteczny niż amortyzowanie samych uchwytów, co spotyka się niekiedy w pilarkach gorszej klasy. Systemy antywibracyjne poszczególnych firm różnią się między sobą szczegółami konstrukcyjnymi, co powoduje, że jedne są bardziej, a inne mniej skuteczne - jak wiadomo diabeł tkwi w szczegółach.

Więsik J, Wójcik K. Drgania pilarki – jak je zmniejszyć ? Drwal nr. 5/2008.

Autorzy opisują podstawowe parametry pilarek takie jak masa elementów napędowych oraz roboczych i to jaki wpływ wywiera na drgania wielkość pilarki (im większa objętość skokowa silnika pilarki - tym wyższy poziom drgań), jej rodzaj. Również stan techniczny urządzenia ma ogromny wpływ na poziom generowanych drgań. Wielkości drgań na uchwytach przednim i tylnym pilarki są różne i zależą od parametrów konstrukcyjnych danego modelu urządzenia. Drgania zmierzone na uchwycie tylnym są z reguły większe niż na przednim. Przyspieszenia drgań na korpusie silnika pilarki mogą dochodzić do 100-120 $\frac{m}{s^{2}}$ , w wyniku zastosowania elementów amortyzujących można zmniejszyć wartość przyspieszenia drgań do poziomu kilku $\frac{m}{s^{2}}$. Na wielkość drgań przenoszonych na kończyny pilarza wpływa także siła z jaką naciska na uchwyty pilarki. Do powstawania drgań w warunkach rzeczywistej pracy przyczynia się także umiejętność prowadzenia piły w rzazie przez operatora. Szczególnie ważny jest właściwy nacisk na uchwyty. W przypadku wykonywania rzazu lepiej jest korzystać z ostrogi pod warunkiem, że pilarka obraca się w wyniku działania siły pionowej. Wywieranie nawet niewielkiej siły na uchwyt przedni pilarki pogarsza warunki jej pracy.

Fayzi M, Jafari A, Ahmadi H. Investigation the vibration of chain saw by simulating cutting tree. Technical Journal of Engineering and Applied Sciences.

Jedną z maszyn, która naraża operatora na szeroki zakres wibracji przenoszonych przez ramiona jest pilarka spalinowa. Niewielka część społeczeństwa narażona jest na działanie wibracji codziennie. Codzienne oddziaływanie drgań na ciało człowieka może prowadzić do chorób centralnego układu nerwowego, dlatego bardzo ważne jest zbadanie wpływu drgań ręcznych urządzeń mechanicznych na zdrowie obsługujących je osób. Wielu badaczy zajmowało się tym zjawiskiem pod kątem wpływu elementów amortyzujących na zmniejszenie wartości przyspieszeń drgań przenoszonych z silnika i elementów roboczych na uchwyty i dalej na operatora. W opisywanej pozycji literatury badaniom poddana została pilarka marki Stihl 070, która jest szeroko stosowana w Iranie, skąd pochodzą autorzy. Do badań przyjęto trzy różne prędkości obrotowe silnika pilarki - prędkość maksymalna silnika 6000 obr/min oraz prędkość z puszczonym przyciskiem przyspieszenia oraz z tym przyciskiem wciśniętym w połowie. Do badań wybrano trzy popularnie rosnące w Iranie gatunki drzew (kłody 25x25x200 cm). Dokonywano rzazów pilarką w pozycji poziomej. Wyniki badań wykazały wpływ rodzajów drewna na wielkość drgań emitowanych przez pilarkę. Opisano wielkości drgań rozłożone na trzy kierunki (X,Y,Z) w układzie współrzędnych.

Suzuki H. Improvement of chain saw and changes of symptoms in the operators. Nagoya J. Med. Sci. 57 (Suppl.), 1994.

W opracowaniu porównano częstość występowania zespołu wibracyjnego między dwoma grupami mężczyzn, pracowników użytkujących piły łańcuchowe, z czego 285 zaczęło używać piły łańcuchowe przed 1976 rokiem, zbadanych w latach 1975/76. Drugą grupę stanowili mężczyźni (230), którzy rozpoczęli pracę pilarką po 1976 roku i byli badani w okresie 1985-1988. Wszyscy pracownicy byli zatrudnieni w przedsiębiorstwach prywatnych w prefekturze Fukushima, Japonia. Raz w roku przeprowadzano badania wpływu drgań na zdrowie grupy badawczej, poprzez ankiety oraz rozmowy z respondentami na temat zdrowia oraz warunków wykonywania prac związanych z pilarkami. W wyniku badań okazało się, że ilość dni roboczych, podczas których badani pracowali pilarkami zmniejszyła się w grupie, która zaczęła pracę pilarką po roku 1976 w stosunku do grupy rozpoczynającej pracę pilarką przed tym rokiem. Również podobnie zmieniła się ilość godzin oddziaływania drgań na operatora na dzień roboczy - podobnie jak w przypadku poprzednim po roku 1976 zmalała ekspozycja na drgania. Zbadane zostały także symptomy choroby wibracyjnej takie jak: bladość palców rąk, drętwienie palców rąk, oziębłość palców, ból dłoni i ramion, oraz zaburzenia czucia w ramionach w zależności od ilości lat przepracowanych w warunkach narażenia na drgania.

Pitts P. Hand-arm vibration emission of chainsaws - comparison with vibration exposure. Health and Safety Laboratory, HSL/2004/13.

W opracowaniu przedstawiono metodę badania drgań na uchwytach pilarek podczas pracy. Zadeklarowane przez producenta emisje wibracji ręcznych narzędzi powinny być związane z wartością przyspieszeń drgań . Niestety, dla wielu typów pilarek dane producenta nie mogą być stosowane jako substytut wartości drgań w trakcie pracy pilarką. Jednak dowody z poprzednich badań HSL wskazują na to, że ​​dla pił łańcuchowych jest użyteczny związek pomiędzy emisją drgań i ekspozycją na nie operatora. Badanie obejmowało zmierzenie emisji drgań zgodnie z normą EN 12096, oraz zmierzenie drgań podczas testów w czasie pracy w lesie oraz porównanie wyników obydwu testów. Wyniki testów wykazały, że nie wszyscy producenci pilarek podają informacje dotyczące drgań umieszczane na pilarkach/opakowaniach zgodnie z ich faktycznym poziomem podczas prac w lesie, jednak większość producentów informuje użytkowników zgodnie ze stanem faktycznym. Część badanych urządzeń posiadało informacje zgodne z wynikami uzyskanymi podczas testów stacjonarnych. Dla wszystkich badanych operacji (przerzynka, okrzesywanie) podczas testów terenowych została przekroczona dzienna wartość przyspieszeń drgań. Jedna z pilarek przekroczyła tę wartość aż dwukrotnie.

Skarżyński J. Wpływ średnicy drewna na wielkość drgań na uchwytach pilarki podczas przerzynki. Technika Rolnicza Ogrodnicza Leśna, 5/2007.

Do badań użyto pilarki półprofesjonalnej Stihl MS 250 o małej mocy. Pomiary drgań na uchwytach przeprowadzono zgodnie z normą ISO 7505 przy pomocy mierników renomowanej marki z zespołem do pomiarów wpływu drgań na człowieka. Zbadano drgania dla przerzynki drewna górną oraz dolną stroną prowadnicy bez użycia ostrogi na obydwu uchwytach pilarki trzymanej podczas pomiarów przez operatora. Badanie twardości drewna przeprowadzono metodą Brinella przy wilgotności 3%. Podczas przerzynki najcieńszego wałka, który wykazał się największą twardością uzyskano relatywnie najniższe wartości przyspieszeń drgań (mniejsze wartości dla uchwytu tylnego). Pomiary podczas przerzynki średniej grubości wałka wykazały najwyższy poziom drgań (w tym przypadku wyższa wartość została zmierzona na uchwycie tylnym). Dla wałka najgrubszego przyspieszenia drgań miały wartości pośrednie w porównaniu do poprzednich wałków. Dla obydwu uchwytów większe wartości drgań zanotowano podczas cięcia górną stroną prowadnicy dla wałka średniej grubości i grubego, natomiast w przypadku wałka cienkiego uzyskano nieznacznie wyższe wartości podczas cięcia dolną częścią prowadnicy.