MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Lesnická a dřevařská fakulta Ústav lesnické a dřevařské techniky

MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Lesnická a dřevařská fakulta Ústav lesnické a dřevařské techniky

Rozbor vlivu snížení omezovací patky na úroveň vibrací motorové řetězové pily BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

2012

Lukáš Šlechta

Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma: Rozbor vlivu snížení omezovací patky na úroveň vibrací motorové řetězové pily zpracoval sám a uvedl všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje bakalářská práce byla zveřejněna v souladu s § 47b Zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora MENDELU o archivaci elektronické podoby závěrečných prací. Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využitích autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace. V Brně, dne 21. 5. 2012

Podpis studenta: …………………

Poděkování Dovolil bych si zde poděkovat Ing. Pavlovi Nevrklovi a také celému Ústavu lesnické a dřevařské techniky na LDF, za poskytnuté rady, pomoc, poskytnuté zázemí a trpělivost při tvorbě této bakalářské práce.

Jméno: Lukáš Šlechta

Název: Rozbor vlivu snížení omezovací patky na úroveň vibrací motorové řetězové pily

Abstrakt: Tato bakalářská práce se zabývá vlivem snížení omezovací patky na úroveň vibrací motorové řetězové pily. První část práce se zabývá teoretickým přístupem k problematice vibrací řetězové motorové pily, příčinám vibrací a jejich následkům, především z literárních a internetových zdrojů. V druhé části se práce věnuje praktickému ověření vlivu snížení omezovací patky na vibrace motorové řetězové pily. Měření vibrací bylo provedeno při řezání různých druhů dřevin pomocí čtyř testovaných řezacích řetězů, výrobce STIHL, které měly rozdílně sníženou omezovací patku hoblovacího zubu. V poslední části práce vyhodnocuji a komentuji naměřené hodnoty testovaných řezacích řetězů při praktické zkoušce provedené v dílnách ústavu lesnické a dřevařské techniky na LDF v Brně za dohledu odborných pracovníků.

Klíčová slova: Vibrace motorové řetězové pily, řezací pilový řetěz, hoblovací zub, omezovací patka, sníženi omezovací patky, motorová pila, řezací část motorové pily.

Author: Lukáš Šlechta

Title: The analysis of cutting down influence of limiting flange to a vibraton level of a chainsaw.

Abstract: The intention of this work is to occupy with cutting down influence of limiting flange to a vibraton level of a chainsaw. The first part of this work occupies with a theoretical approach to a vibration problem of a chainsaw, the causes of the vibration and their results , especially from the literary and internet sources. In the second part of this work it is dealed with a practical certification cutting down influence of limiting flange to a vibraton level of a chainsaw. The vibration measurement was made by the cutting different kinds of woody plants with four tested chainsaw chains, STIHL maker, which had cutted down the limiting flange of a plane tooth differently. In the last part of this work I evaluate and make a remark of registered values of tested chainsaw chains. It was made during the practical exam in workshops of the Institute of Forestry and Wood Technology in Brno the experts supervision.

Keywords: The chainsaw vibration, chainsaw chain, plane tooth, limiting flange, cutting down the limmitin flange, chainsaw, cutting part of chainsaw.

Obsah 1

Úvod ...................................................................................................................................... 7

2

Cíl práce ................................................................................................................................ 8

3

Teoretická východiska .......................................................................................................... 9 3.1

Historický vývoj motorových řetězových pil ................................................................ 9

3.2

Konstrukce řezací části motorové pily ........................................................................ 11

3.2.1

Řezací část obecně .............................................................................................. 11

3.2.2

Vodící lišta .......................................................................................................... 11

3.2.3

Historie vodících lišt ........................................................................................... 13

3.2.4

Účinná délka lišty................................................................................................ 14

3.2.5

Pilový řezací řetěz ............................................................................................... 14

3.2.6

Zpětný vrh ........................................................................................................... 19 Negativní vliv motorové řetězové pily na lidský organismus ..................................... 22

3.3

4

3.3.1

Vibrace ................................................................................................................ 22

3.3.2

Hluk ..................................................................................................................... 25

Metodika ............................................................................................................................. 26 Použité přístroje, nástroje a pomůcky při měření ........................................................ 26

4.1 4.1.1

Motorová pila ...................................................................................................... 26

4.1.2

Pilový řetěz.......................................................................................................... 26

4.1.3

Snížení omezovací patky hoblovacího zubu ....................................................... 29

4.1.4

Řezané vzorky dříví ............................................................................................ 31

4.1.5

Měřící soustava ................................................................................................... 31

4.1.6

Měřící skupina..................................................................................................... 32

4.2

Vlastní měření ............................................................................................................. 32

Naměřené výsledky a vyhodnocení..................................................................................... 34

5

5.1

Naměřené výsledky na dřevině SM ............................................................................ 34

5.2

Naměřené výsledky na dřevině BK............................................................................. 36

5.3

Naměřené výsledky na dřevině HB............................................................................. 38

5.4

Celkové vyhodnocení výsledků .................................................................................. 40

6

Diskuze................................................................................................................................ 43

7

Závěr ................................................................................................................................... 45

8

Summary ............................................................................................................................. 46

9

Zdroje .................................................................................................................................. 47

10

Seznam obrázků, tabulek a grafů .................................................................................... 48

1 Úvod S podivem lze říci, že v dnešní přetechnizované době platí v našem oboru lesnictví, že „lidská síla je nenahraditelný zdroj energie“. Stejně tak dřevo je nenahraditelná a nezastupitelná surovina s výbornými fyzikálními vlastnostmi. Lidé ho potřebují stále a ve všech možných oborech. Jedním z důvodů je minimální potřeba energie dodávaná člověkem k růstu stromů a jednodušší a méně energeticky náročné zpracování dříví, například oproti výrobě oceli. Ve prospěch lidstva hovoří, že dřevo je jedna z mála obnovitelných surovin. I když od zasazení po smýcení uplyne dlouhá doba podobná délce jednoho lidského života, v které se o les musíme starat. Zde platí stará lesnická pravda, že „les se vychovává motorovou pilou“. Vývoj jde dopředu ve všech odvětvích, a proto i motorové pily se stále vyvíjejí. Zmenšují se, zlehčují se, mají větší výkon. Díky tomu však pohlcují méně vibrací a tím pádem přenášejí více vibrací na obsluhu motorové pily, která musí čelit velikému riziku onemocnění následkem vibrací. Výrobci se sice snaží zdokonalit antivibrační systém pomocí různých inovačních prvků na motorové pile a jejím příslušenství (silentbloky, řezací řetěz, antivibrační pracovní rukavice, atd.), ale největším rizikem při práci s motorovou pilou, když pomineme úrazy, jsou stále vibrace a hluk. Z tohoto důvodu jsem se zaměřil na posouzení vibrací a jejich změn v závislosti na velikosti snížení omezovací patky hoblovacího zubu na řetězové motorové pile. Toto téma je mi velice blízké, protože během studia je práce s motorovou řetězovou pilou mým vedlejším příjmem.

7

2 Cíl práce Cílem této bakalářské práce je zjištění, jak velký význam má velikost snížení omezovací patky hoblovacího zubu řezacího řetězu na vibrace řetězové motorové pily. V laboratorních podmínkách bude provedeno měření vibrací na rukojeti motorové pily se čtyřmi řezacími řetězy, které mají rozdílně sníženou omezovací patku hoblovacího zubu. Měření bude realizováno na našich hlavních dřevinách. Zástupce měkkých jehličnanů bude smrk ztepilý a z listnatých tvrdých dřevin to bude buk lesní a habr obecný.

8

3 Teoretická východiska 3.1 Historický vývoj motorových řetězových pil První relativně úspěšné pokusy náhrady ručních pil při kácení stromů byly uskutečněny již koncem 19. století, kdy byly v USA vyvinuty první mobilní listové pily. Nejprve to byly pily s manuálním pohonem (pila Hamilton, vyrobena v roce 1861) a posléze pily s parním pohonem (pila Rausome, vyrobena v roce 1870). Následně byly ověřovány principy oddělování stromu od pařezu pohybujícím se drátem, přepalováním pomocí odporového drátu napájeným motoricky poháněným dynamem, či energií tlakového vzduchu. Dalším zmiňovaným typem byla např. motoricky poháněna listová pila Wade z roku 1920. První motorová pila typu Sector, s pilovým řetězem obíhajícím po trojúhelníkové dráze a poháněna spalovacím motorem, byla v Německu experimentálně zkoušena pro použití v lesním hospodářství (zejména krácení kmenů) již v roce 1917 a po technických zlepšeních byla od roku 1924 nasazována do provozní praxe. V počátcích své existence byly motorové pily poháněny převážně elektromotorem (např. dvoumužná řetězová pila Stihl z roku 1926). Již v tomto roce 1926 však byla firmou Stihl zkoušena pila poháněna spalovacím motorem (Stihl, 1996). V roce 1929 byla zahájena výroba prvních řetězových dvoumužných pil Stihl s benzinovým motorem. Jednalo se o pily převodové, použitelné pro kácení a přeřezávání stromů. S těmito pilami bylo možno, po přestavení polohy lišty vůči nosné části, provádět vodorovné, svislé i šikmé řezy. Jednomužná motorová pila typu Woodboss, která byla koncepčně podobná dnešním motorovým pilám, se objevila v roce 1940 v Kanadě (Schlaghamersky, 1990). Prudký rozvoj jednomužných provozně použitelných řetězových pil však nastal až po ukončení druhé světové války, a to u několika firem. První sériově vyráběné jednomužné pily byly v Evropě vyráběny od roku 1950 firmou Stihl. Impulsem k tomu byly zejména nové výrobní technologie odlévání lehkých slitin, umožňující výrobu lehkého výkonného, rychloběžného motoru a tím i bezpřevodový přenos točivého momentu na hnací řetězku a dosažení zvýšení řezné rychlosti. Významné a z hlediska možností rozvoje a způsobů použití motorových pil byly doslova přelomové taktéž vynálezy hoblovacího řetězu a membránového karburátoru a rozvoj jejich využití v motorových pilách koncem 50. let, jakož i elektronického zapalovaní v polovině 60. let 20. Století (Neruda, Černý, 2006).

9

Zajímavostí je, že dvoumužné motorové řetězové pily značek Erco a Rinco byly vyráběny i na našem území, a to již ve 40. letech. V 50. letech to např. byly na svou dobu velmi kvalitní dvoumužné pily MP 50, MRP, DMP 80 a v roce 1954 převodová jednomužná pila JMP 54 se sekacím řetězem, která se příliš neosvědčila. Koncem 50. let

proběhl

vývoj

bezpřevodové

jednomužné

motorové

pily

JMP

40

s membránovým karburátorem a hoblovacím řetězem. V etapě 1981-1985 proběhl v ČZ Strakonice vývoj moderní motorové pily a pilových řetězů s velmi dobrými výsledky, sériová výroba pil se však neuskutečnila (Neruda, Černý, 2006). Potřeba motorových pil pro naše podniky byla do konce 50. let z větší části a od 60. let až dosud zcela řešena dovozy motorových pil ze zahraničí. Byly a jsou dováženy pily známých výrobců, jako je Stihl, Husqvarna, Homelite, Jonsered, Dolmar, Solo aj. Z nejvýznamnějších historických motorových pil, které se u nás uplatnily, je možno jmenovat např. typy Homelite 17A (r. 1957), Stihl BLK (r. 1959), legendární Stihl Contra (r. 1964), které byly používány pro technologii předkacování stromů. Po roce 1968 to byly např. Homelite XL 900, Stihl 040, Stihl 041 AV, Husqvarna 160 S, Husqvarna 180 S a další, které již umožňovaly provádět těžbu dříví dnes obvyklými postupy.

Obrázek č. 1: Starší typy motorových řetězových pil (Neruda, Černý, 2006). a - dvoumužná elektrická řetězová pila Rinco, b - dvoumužná řetězová pila se spalovacím motorem MP-50, c – jednomužná motorová řetězová pila JMP 40, d - jednomužná řetězová pila Stihl Contra.

10

3.2 Konstrukce řezací části motorové pily 3.2.1 Řezací část obecně Řezací část je tvořena vodicí lištou a pilovým řetězem. Obě části řezacího ústrojí musí svými rozměry i provedením sobě vzájemně odpovídat. Danému typu řetězu musí odpovídat i řetězová kola (hnací řetězka a vodicí řetězka na liště). Řezací část i hnací řetězka jsou extrémně namáhanými částmi pily, při správné péči je životnost lišty cca 800 h, hnací řetězky cca 400 h, řetězu cca 200 h (Neruda, Simanov, 2006). 3.2.2 Vodící lišta Vodící lišta vede ve své drážce vodicí články řetězu a udržuje řetěz dostatečně napjatý. Lišta je bodově svařena ze tří výlisků ocelových plechů nebo je vytvořena z jednoho kusu plechu s vyfrézovanou drážkou. Na jednom konci je lišta tvarově upravena pro připevnění k motorické části, přičemž je opatřena podélným otvorem, jimž prochází upevňovací šroub(y), zapuštěný(é) do skříně motoru. Na tomto konci lišty jsou dále otvory pro její nasazení na trn napínacího ústrojí a rovněž jednostranné otvory procházející stěnou drážky, jimiž se do ní přivádí olej k mazání řetězu, neboť přiléhají ke kanálu, jímž vytéká mazací olej čerpaný olejovým čerpadlem. K motorové části je lišta připevněna šroubovými spoji, tj. maticemi přitlačujícími boční kryt pily, pod nějž je vložena lišta, k tělesu motoru. U slabších pil je zpravidla použito jednoho, u silnějších pil pak dvou upevňovacích šroubů s maticemi.

11

Obrázek č. 2: Vodicí lišty, jejich funkce a varianty provedení (Schlaghamersky, 1990). A - lišta s pevnou špičkou, B - lišta s vodícím kolečkem, C - lišta s vodící řetězkou, D - lišta s výměnnou špičkou a vodící řetězkou. Vodící článek řetězu musí být v drážce lišty uložen dostatečně těsně; vůle uložení nového řetězu v nové liště nesmí přesahovat 0,05 mm. Příliš velká šířka drážky vzhledem k tloušťce vodícího článku způsobuje nekolmost vedení řetězu k řezu (tzv. podřezávání) i poškozování řetězu a samotné lišty. Šířka drážky v liště činí u běžných typů pil cca 1,5 mm. Drážka lišty musí být na svém začátku, tedy u hnací řetězky, mírně nálevkovitě rozšířena, aby do ní vodící zuby nabíhajícího řetězu bezproblémově vnikaly (Neruda, Černý, 2006).

12

Hrany lišty se jejím provozem opotřebovávají. Tím je snižována hloubka drážky, jejíž minimální hodnota však musí zůstat vždy větší, než kolik činí délka činné části (ozuby) vodících zubů řetězu. Opotřebení lišty v podélném smyslu není rovnoměrné, nejvíce se opotřebovává část lišty v místě, kde řetěz po přechodu špičky, kdy změnil směr pohybu o 180°, a kde na něj působí silná odstředivá sila, oddalující jej od hran lišty, dosedá zpět na lištu. Zde dochází k tzv. vytloukání lišty, které může mít v kombinaci s nedostatečným mazáním doslova erozivní důsledky na materiál lišty. Konstrukce soudobých lišt jsou symetrické, jejich tvar je podobný protáhlé elipse, což umožňuje lištu pravidelné stranově obracet a tak docílit jejího rovnoměrnějšího opotřebení. Nadměrné opotřebovanou lištu nutno vyřadit, protože je neopravitelná. Rozlišujeme dvě základní koncepce vodících lišt: • lišty s pevnou špičkou - provedeni Hard-Top, • lišty s vodicí řetězkou (kolečkem) - provedeni Roll-Top (Neruda, Černý, 2006). Nejvíce namáhaná je přední část (špička) lišty; je zde největší tření i opotřebení. K většímu opotřebení a ztrátám výkonu, až 0,3 kW, dochází u lišty s pevnou špičkou Hard-Top, jejíž přední část je proto zušlechtěna vrstvou tvrdokovu. V zájmu snížení ztrátového výkonu je špička lišty běžně (tj. i u hobby pil) opatřena vodicí řetězkou, uloženou na ložisku, která přenáší řetěz bez tření o lištu (tzv. lišta s úpravou Roll-Top). Rádius špičky s řetězkou je menší, než u pevné špičky, proto lze snáze s touto lištou vytvářet řez zápichem a rovněž nižší je riziko zpětného vrhu. Vodicí řetězku lze vyměňovat. Vyrábějí se i lišty, u kterých lze vyměnit celou opotřebovanou špičku včetně vodicí řetězky (Neruda, Simanov, 2006). 3.2.3 Historie vodících lišt V průběhu historie byly vyvinuty vodicí lišty i jiných tvarů, než jsou nyní obvyklé. Například otevřená lišta byla tvořena jen subtilním ocelovým profilem zformovaným do tvaru elipsy a opatřeným vodicí drážkou pro vedení řetězu. Tzv. banánová lišta firmy Oregon se podobala běžné liště, byla však v přední části asymetrická a byla opatřena malou vodící řetězkou. Princip sice snížil riziko zpětného vrhu o cca 40 %, lištu však nelze stranově otáčet, její opotřebení je nerovnoměrné a v praxi se neujala. Objevila se i řešení lišt s dvěma vodícími řetězkami, jež měla vedle

13

snížení rizika zpětného vrhu snížit energetické ztráty, spotřebu oleje i opotřebení řetězu. Ani tato provedení lišt se neosvědčila a nepoužívají se (Neruda, Černý, 2006). 3.2.4 Účinná délka lišty Užitečná řezná délka (účinná délka lišty), tj. část lišty vyčnívající z pily neopatřené zubovou opěrkou nebo část lišty přečnívající zubovou opěrku, je důležitou hodnotou pro uživatele, neboť určuje délku jednoho řezu dřeva. Maximální délka použité lišty závisí na výkonu daného motoru pily. Středně výkonné pily (cca 2,5 kW) by měly mít lištu o délce max. 40 cm, silné pily (cca 5 kW) až 80 i vice cm (Neruda, Černý, 2006). 3.2.5 Pilový řezací řetěz Řezací řetěz řetězové pily je mnohobřitý řezný nástroj, tvořený vodícími, spojovacími a pracovními články s různými tvary pracovních břitů. Všechny tyto články jsou k sobě spojeny spojovacími nýty. Rozeznáváme dva typy řezacích řetězů (Neruda, Černý, 2006): řetěz s řezacím ozubením a řetěz s hoblovacím ozubením. Řetězy s řezacím ozubením se v této době na přenosných řetězových pilách již nepoužívají. Patří k dřevorubecké minulosti. V našich podmínkách se používaly na dvoumužných motorových pilách (MP – 50 a Stihl), ale také na některých elektrických jednomužných pilách (EP – K6). Ostření a úprava řetězů s řezacím ozubením byla poměrně složitá a vyžadovala zručnost a zkušenost (Andrys, 2009). U přenosných řetězových pil převládají v celosvětovém měřítku hoblovací řetězy. Řetěz se skládá z pravých a levých hoblovacích článků, spojovacích a vodících článků a ze spojovacích nýtů (Andrys, 2009). Pilový řetěz je nekonečný a tvoří jej vodící, spojovací a pracovní články s různě tvarovanými břity. Články jsou vzájemně spojeny nýty. Pracovní články využívají principu hoblovacího zubu. Řezací články řetězu rozeznáváme pravé a levé a jsou střídavě v pravidelných rozestupech rozmístěny na obvodu řetězu.

14

Obrázek č. 3: Základní části pilového řetězu (Neruda, Černý, 2006). 1 - řezací (hoblovací) článek pravý, 2 - řezací článek levý, 3 - vodicí článek, 4 spojovací článek, 5,6- spojovací článek s nýty, 7,8 - spojovací článek s bezpečnostní úpravou. „Hoblovací řetěz vynalezl na základě svých pozorování kousacího ústrojí larvy dřevokazného hmyzu kanadský dřevorubec Joseph B. Cox v roce 1946 a v roce 1947 byla zahájena jeho sériová výroba v nově založené firmě Oregon. Charakteristické je, že hoblovací zub odebírá při řezu přesně stanovenou tloušťku hobliny, která je dána výškovým rozdílem mezi hřbetním břitem a omezovací patkou. Přednostmi hoblovacího ozubení je zejména vysoká řeznost, schopnost řezu dřevních vláken ve všech směrech a snadné ostření přímo na pracovišti“ (Neruda, Černý, 2006, str. 20).

15

Obrázek č. 4: Princip odřezávání třísky hoblovacím článkem (Neruda, Černý, 2006). Geometrický tvar hoblovacího článku (zubu) je poměrně složitý. Hoblovací článek je tvořen částí řezací a omezovací patkou. Svou spodní hranou klouže hoblovací článek po hraně vodicí lišty. Omezovací patka se při řezu pohybuje před břitem, je proto nižší než hřbetní břit asi o 0,6 mm (podle typu řetězu). Při řezu se omezovací patka opírá o dno řezné spáry vytvořené předchozím zubem a řezací část hoblovacího článku odřezává bočním (čelním) a hřbetním břitem třísku, která přechází za zub a v prostoru mezi hoblovacími zuby je vynášena ze spáry ven. Omezovací patka vymezuje tloušťku odebírané třísky (Neruda, Černý, 2006). Geometrii břitu hoblovacího článku stanovují především hodnoty několika úhlů, které vymezují jeho tvar. Rozeznáváme zejména tyto úhly: úhel hřbetu, úhel hřbetního břitu, úhel břitu čela a úhel ostření. Úhel hřbetu je určen z výroby a má hodnotu cca 8°. Sklon hřbetu je nutný pro zaříznutí hřbetního břitu do dřeva. Obdobnou funkci plní podélný odklon řezací části od osy řezu. Při ostření řetězu je třeba dodržovat úhel ostření, což je úhel mezi hranou hřbetního břitu a kolmicí spuštěnou k podélné ose řetězu. Úhel ostření činí zpravidla 30° pro hranaté zuby a 35° pro oble zuby – musí se však respektovat doporučení výrobce daného řetězu. Úhel čela je úhel sevřený bočním břitem a kolmicí k podélné ose řetězu (jeho velikost je 5-15°). Úhel hřbetního břitu je sevřen stranami hřbetního břitu. Velikost obou úhlu je závislá na konkrétním 16

typu řetězu. Součet úhlu hřbetu a úhlu hřbetního břitu dává úhel řezu hřbetního břitu. Při ostření řetězu pilníkem je třeba používat válcovitý (kulatý) pilník předepsaného průměru, nejlépe uložený ve vodítku a je nutno dodržovat stanovený úhel ostření. Nedodržení úhlu čela, hřbetního břitu a ostření zhoršuje řezné vlastnosti řetězu a řetěz i lišta se nadměrně opotřebovávají (Neruda, Černý, 2006). Jednotlivé

řetězy

jsou

charakteristické

zejména

tvarem

hoblovacích

článků: zaoblené, hranaté nebo dlátovité, dále pak roztečí a šířkou vodících článků.

Obrázek č. 5: Základní tvary profilu hoblovacích článků (Schlaghamersky 1990). A - oblý, B - polodlátovitý, C – dlátovitý

17

Obrázek č. 6: Princip mazání řetězu systému Oilomatic (Neruda, Černý, 2006). 1 - usměrňování oleje drážkou na ozubu vodícího článku, 2 - mazání nýtu, 3 – mazání kluzné hrany, 4 - drážka v liště. Pilové řetězy se zaoblenými hoblovacími články vyžadují větší příkon než řetězy s články hranatými, mají oproti nim poněkud menší řeznost (cca o 15 %), lépe však drží ostří, jsou odolnější proti poškození při styku např. s kamenem a snáze se napraví vzniklé poškození. Při profesním použití, kdy např. při kácení je nutno pracovat často se znečistěným dřevem a v blízkosti povrchu půdy a zároveň je k dispozici dostatečně výkonný motor pily, jsou doporučovány hlavně řetězy se zaoblenými články. Při použití méně výkonných pil (např. při odvětvování, hobby pily apod.) jsou vhodné řetězy s hranatými články (Neruda, Černý, 2006). Materiálem řezacích článků je ocel svými parametry odpovídající zpravidla oceli třídy 12, méně často až třídy 15. Povrch hřbetu a boční strany řezacích článků je u moderních řetězů pokryt vrstvou tvrdokovu - chrómu pro snížení jejich opotřebení. Řezný výkon pilového řetězu závisí na řadě faktorů: velikost a tvar hoblovacích článků, jejich stav (naostření, opotřebování, velikost snížení omezovací patky), disponibilní příkon motoru pily a rychlost oběhu řetězu, druh a stav dřeva (tvrdé, měkké, čerstvé, suché, zmrzlé), pracovní dovednost obsluhy pily (Neruda, Černý, 2006). 18

Vodicí články svými ozuby zapadají do hnací řetězky, která takto předává řetězu točivý moment motoru. Ozuby jsou též vedeny v drážce lišty a tvar jejich přední části umožňuje čistit drážku od pilin a nečistot. Pro řetězy Stihl je typické opatření ozubu drážkami pro zlepšení roznosu mazacího oleje k nýtům. Spojovací články kloužou po své spodní hraně po hraně vodící lišty, přenášejí hnací sílu mezi ostatními články. Rozteč řetězu je dána polovinou vzdálenosti mezi třemi sousedními nýty. Rozteč se udává v palcích (1" = 25,4 mm). Rozteči řetězu musí vždy odpovídat rozteč hnacího i vodícího řetězového kola pily. Nejčastěji se v našich podmínkách používají řetězy s roztečí 0,325" a 3/8". Rozteč 0,404" je používána na nejsilnějších přenosných pilách s dlouhými lištami nebo na stacionerních pilách na manipulačních linkách na dřevoskladech (Neruda, Černý, 2006).

. Obrázek č. 7: Rozteč pilového řetězu (Stihl, 2006). Délka řetězu se udává počtem vodících článků, případně účinnou délkou použité vodicí lišty. 3.2.6 Zpětný vrh Nebezpečným jevem při práci s motorovou pilou je tzv. zpětný vrh (kick-back), je to rychlý nekontrolovatelný pohyb pily směrem k pracovníkovi, který nastává při náhodném styku běžícího řetězu v místě horní čtvrtiny špičky lišty se dřevem nebo jiným tvrdým materiálem (např. při odvětvování - náhodný dotyk špičky lišty o jinou větev). Přitom vznikají velké reakční síly způsobené nárazy čelní a horní strany omezovací patky do přeřezávaného materiálu. Zpětný vrh může nastat i při úmyslném 19

přiložení ke dřevu v nevhodném úhlu (např. radiální pohyb pily s cílem vytvoření zápichu). Všechny tři druhy článků pilového řetězu mohou mít tzv. bezpečnostní úpravu, která riziko zpětného vrhu pily snižuje. Úprava spočívá ve vytvoření pozvolného náběhu omezovací patky, čímž se zamezí nárazu omezovací patky do dřeva v případě styku řetězu se dřevem na špičce lišty, kdy se řetěz začíná obracet do protisměru. Náběh může být vytvořen buď vytvarováním přední části omezovací patky (tedy hoblovacího zubu), nebo horních hran spojovacího nebo vodícího článku (Neruda, Černý, 2006). Jinou úpravou pilových řetězů směřující ke snížení rizika zpětného vrhu jsou tzv. řetězy s plochým profilem (např. provedení Picco, Topic Super aj.). Existuje i řada dalších speciálních provedení pilových řetězů, např. řetězy Power-Sharp (firma Oregon), které umožňují ostření přímo v pile, poskytují velmi hladký řez a jsou určeny pro zájmové pily nebo pro dřevovýrobu. Řetězy s tvrdokovovými řeznými břity (Stihl Rapid Duro) prodlužují intervaly ostření až na 20násobek, vyžadují však speciální ostřící zařízení. Řetězy s diamantovými břity umožňují prořezávání plechu např. u karosérií automobilů při záchranných akcích aj. V běžné praxi se tyto řetězy nevyužívají (Neruda, Černý, 2006).

20

Obrázek č. 8: Úprava náběhu omezovací patky. A - standardní řetěz B - řetěz s bezpečnostní úpravou C - princip působení náběhové linie u bezpečnostního řetězu (Oregon).

21

3.3 Negativní vliv motorové řetězové pily na lidský organismus 3.3.1 Vibrace Vibrace jsou mechanické kmitání s vysokou frekvencí. Pod pojmem vibrace si lze představit kmitání neboli oscilaci mechanické soustavy. Vibrace představují pohyb pružného tělesa nebo prostředí, jehož jednotlivé body kmitají kolem své rovnovážné polohy. Z hlediska časového průběhu se vibrace dělí na: -

deterministické – okamžitá hodnota v daném čase se určí podle dosavadního průběhu,

-

náhodné - mění se nepředvídatelným způsobem.

Podle způsobu přenosu se vibrace dělí na: -

celkové vibrace – přenos na sedící nebo stojící osobu z vibrujícího sedadla, plošiny, podlahy, intenzivní vibrace celého organismu – pásmo 0,5 až 80 Hz,

-

celkové vertikální vibrace – frekvence nižší než 0,5 Hz (kinetózy),

-

vibrace přenášené na ruce – při práci s vibrujícími nástroji, z rukojeti na ruce – frekvence 8 až 1000 Hz,

-

vibrace přenášené zvláštním způsobem – ani celkové ani lokální, intenzivní kmitání horní části páteře i hlavy. I činnost motoru pily a křovinořezu a narážení pilového řetězu či řezného nástroje

křovinořezu na dřevo při řezání způsobují kmitání (chvění) - vibrace. Největší přenos vibrací nastává na spodní části rukou, ve kterých se nachází četná nervová zakončení související se značnou citlivostí rukou. Vliv vibrací na pracovníka se zvyšuje zejména v chladném prostředí, kdy dochází k prochlazení rukou, což následně způsobuje nedostatečné prokrvení rukou a prstů. Člověk je mechanická soustava s řadou rezonančních oblastí (celkové vertikální vibrace 4 až 8 Hz, horizontální vibrace 1 až 2 Hz), působení vibrací na rezonančních frekvencích je subjektivně nepříjemné, při vyšších intenzitách nebezpečné (vznik velkých dynamických sil uvnitř organismu). Člověk vnímá vibrace jako sled opakujících se tlakových změn na receptory povrchového čití (na prstech, rtech) i na receptory hlubokého čití ve svalových 22

vláknech, šlachách a kloubních pouzdrech. Odtud jsou vedeny podněty nervovými vlákny

do

centra

v míše,

mozkovém

kmeni

a

mozkové

kůře

(http://ovz.ic.cz/hygpac/VIBRACE.doc ). Výrobci motorových pil i křovinořezů dlouhodobě věnují škodlivosti vibrací velkou pozornost ve snaze minimalizovat úroveň vibrací na rukojetích. Proto u většiny vyráběných pil a křovinořezu, zejména profesních, dochází k jejich vybavovaní účinným antivibračním systémem (Neruda, Černý, 2006). Intenzivní působení vibrací na člověka vyvolává: pocit nepohody, celkovou únavu, snížení pozornosti, pokles motivace, snížení pracovní výkonnosti, zpomalené a zhoršené vnímání, nadměrné vibrace mohou ovlivnit i celkové vnímání. Vazoneuróza Vibrace přenášené na ruce ovlivňují zdraví nejzávažněji. Oproti přenosu celkových vibrací je rozdíl v tom, že jejich přenos je spojen s aktivní svalovou prací horních končetin. Zvýšené napětí svalů snižuje schopnost systému ruka-paže tlumit vibrace a ty se pak snáze šíří horní končetinou vzhůru. Přenos vibrací na ruce pracovníka může zapříčinit vznik jeho onemocnění tzv. vazoneurózu. Toto onemocnění se subjektivně projevuje nejprve trnutím a zmrtvením prstů. V tomto stádiu je onemocnění ještě reverzibilní a po dočasném přeřazení pracovníka na jinou pracovní pozici může vymizet. Po určité době (její délka je individuální) vzniká riziko další fáze - tj. zbělení a znecitlivění prstů při chladném počasí. V konečné fázi může být trvale poškozen hmatový smysl, snížena schopnost uchopování, trvalé brnění v rukou a bolesti kloubů (Rada, 1988). Profesionální traumatická vazoneuróza vzniká z vibrací o frekvenci 20 až 400 Hz. Pro diagnostiku se používá chladový test, pletysmografie (http://ovz.ic.cz/hygpac/VIBRACE.doc ).

23

Zásady ochrany proti vzniku vazoneurózy: používání ostrého řetězu, protože ztupený řetěz způsobuje vyšší vibrace pily, využívat severský způsob odvětvování, kde se využívá opírání a vedení pily po kmeni, pravidelné přerušení práce s motorovou pilou během směny desetiminutovými přestávkami, během kterých nesmí být pracovník vystaven účinkům vibrací a hluku a provádí jinou práci, ochrana těla proti podchlazení vhodným oblečením a doplňky, zajištění možnosti ohřátí či usušení oblečení a doplňků během pracovní směny, používání antivibračních rukavic, výměnu mokrých rukavic za suché, protože vlhká látka přenáší vibrace silněji, povinné každoroční lékařské prohlídky, při nichž se na základě lékařských vyšetření

stanovují

předpoklady

pro

náchylnost

k nemocem

z vibrací

a popřípadě se pracovník převede na jinou práci (Rada, 1998). Postižení kloubů, kostí, šlach a svalů rukou Způsobují jej vibrace o nižší frekvenci asi do 30 Hz. Nejčastěji jsou postiženy klouby ruky, loket, méně kloub ramenní. Dochází i k zánětlivým změnám kolem kloubního vaziva, k tvorbě kostní tkáně ve šlachách a jejich úponech, k tvorbě volných tělísek uvnitř kloubů. Bývají postiženy i přilehlé části kosti předloktí a zápěstní kůstky. Postižení kostí, klubů a šlach bývá někdy provázeno i onemocněním svalů. Změny mají degenerativní charakter, jsou nevratné, mohou se rozvíjet i po přeřazení pracovníka na jinou práci. Syndrom karpálního tunelu Dlouhodobým působením vibrací dochází k postižení nervů - syndrom karpálního tunelu. Jde o tzv. útlakový syndrom - v tomto případě postižením až poškozením středního nervu (nervus medianus) v oblasti zápěstí, kde nervy, cévy a šlachy procházejí zúženým místem pod zápěstními vazy. Pokud je v tomto prostoru z nějakého důvodu málo místa, vzniká útlak, který se nejdříve projeví postižením nervu. Útlak může 24

vzniknout např. po úrazech a zánětech v oblasti zápěstí, zmnožením kloubní výstelky v zápěstí při revmatismu, ale i po přetížení, respektive chronickým přetížením právě při práci s motorovou pilou (http://www.dostry.cz/podrobne/potize_karpalni_tunel.htm). Pro úlevu od bolesti se doporučuje v pravidelných intervalech přikládat na zápěstí led. Ten tlumí bolest a urychluje hojení zánětu. Při pravidelné činnosti rukou je vhodné činit pravidelné přestávky, často ohýbat prsty a třepat rukama. Z výživového hlediska se doporučuje zvýšení příjmu vitamínu B6. (http://cs.wikipedia.org/wiki/Syndrom_karp%C3%A1ln%C3%ADho_tunelu). 3.3.2 Hluk Zdrojem hluku u motorové pily a křovinořezu je hlavně motor, avšak i samotná řezací část vyvozuje poměrně silnou hladinu hluku. Za hraniční hodnotu hladiny hluku, nad kterou při jeho trvalém působení již dochází k poškození organismu člověka, je hodnota 80 dB. Škodlivý hluk může způsobit nejen poruchu sluchového ústrojí (neléčitelnou nedoslýchavost způsobenou porušením buněk vnitřního ucha), ale i pocity hučení a zvonění v uších i jiná onemocnění. Sekundární vliv působení hluku se může projevit ve zvýšení úrazovosti. Běžné dosahované hodnoty hladin akustického výkonu hluku u soudobých motorů pil a křovinořezů se při pracovních otáčkách pohybují okolo 105 až 115 dB. Konstrukčními úpravami se tedy dosud výrobcům nezdařilo snížit hlučnost motoru i řezací části tak, aby byla její hodnota při pracovním nasazení pod povolenou mezí. Proto je dosud naprosto nezbytné, aby pracovníci s motorovou pilou a křovinořezem používali vhodné chrániče sluchu: bud mušlové, které jsou zpravidla součástí příslušenství ochranné přilby (tzv. sluchátka), nebo speciální ucpávky do uší. Přitom je nezbytné volit chrániče sluchu účinné ve frekvenčním rozsahu hluku motorových pil a křovinořezu (Neruda, Černý, 2006).

25

4 Metodika 4.1 Použité přístroje, nástroje a pomůcky při měření 4.1.1 Motorová pila Pro měření byla použita motorová elektrická pila od německého, celosvětového výrobce STIHL s označením MSE 20. Pro elektřinou poháněnou motorovou pilu jsem se rozhodl z důvodu eliminace vibrací vznikajících chodem spalovacího dvoutaktního motoru. Výše uvedená pila disponuje příkonem 2 kW při napětí 230 V, její hmotnost činí 4,4

kg

s lištou

i

řetězem

(http://www.stihl.cz/Produkty-STIHL/Motorové-

pily/Elektrické-pily/2211-150/MSE-200-C-BQ.aspx). Pila byla použita v kombinaci s doporučenou vodící lištou STIHL, s šířkou vodící drážky 1,6 mm a délkou 40 cm neboli 16 palců. 4.1.2 Pilový řetěz Jako zkušební pilový řetěz byla použita tak trochu novinka posledních pár let, a to pilový řetěz Rapid Super C (RSC) s roztečí 3/8“ a šířkou vodících článku 1.6 mm. Nový pilový řetěz s plně dlátovými zuby a se silně zredukovanými vibracemi Rapid

Super

C

je

vysokovýkonným

pilovým

řetězem

pro

profesionální

a poloprofesionální použití. Používá se pro kácení a rozřezávání na motorových pilách s výkonem vyšším než 2,5 kW. Pilový řetěz Rapid Super C přenáší méně vibrací z pilového řetězu na vodící lištu, motorovou pilu a tím i na osobu vedoucí pilu – je zde dána velmi nízká úroveň vibrací při maximálním řezném výkonu. Omezovač hloubky a břity (čela a hřbetu zubu) nových řezných zubů jsou identické s řeznými zuby pilového řetězu Rapid Super.

26

Obrázek č. 9: Řezný zub STIHL RSC (STIHL, 2003). Řezné zuby a spojovací články jsou v zadní části kluzné plochy snížené – volný prostor mezi řezným zubem a vodící lištou umožňuje sklopení řezného zubu vzad, což má tlumicí účinek (obr. č. 10). Nové pilové řetězy se dodávají s roztečí 3/8“ a s tloušťkou vodících článků 1,6 mm, 1,5 mm a 1,3 mm.

Obrázek č. 10: Sklopení řezného zubu (STIHL, 2003). 27

Jakmile se břit dotkne dřeva, skloní se řezný zub mírně dozadu a většina nárazové energie je absorbována pilovým řetězem – podle typu používané motorové pily dochází při řezání k redukování vibrací až o 70%. Přednosti tohoto řetězu jsou nízké vibrace, „měkké“ řezání (minimální sklon k chvění při řezu), dobré chování při vsazení do řezu, maximální řezný výkon, nejlepší zápichový výkon. (technická dokumentace k řetězu RSC STIHL 382003, 2004) Pro měření byly použity čtyři zcela nové řetězy STIHL RSC s upravenou velikostí snížení omezovací patky hoblovacího zubu. Úprava velikosti omezovací patky byla prováděna odborným pracovníkem ÚLDT pomocí speciálních měrek pro snížení omezovací patky. První řetěz měl tedy velikost snížení omezovací patky 0,25 mm. U tohoto řetězu jsem předpokládal nejmenší naměřenou hodnotu vibrací. Druhý řetěz měl snížení 0,45 mm. Třetímu řetězu jsme nechali téměř originální doporučné snížení a to 0,75 mm. A čtvrtý zkoumaný řetěz měl největší snížení omezovací patky 1,00 mm. U tohoto řetězu jsem počítal s největšími vibracemi.

28

Obrázek č. 11: Měrka pro kontrolu úhlu řezacího zubu a výšky omezovací patky. 4.1.3 Snížení omezovací patky hoblovacího zubu Omezovač hloubky určuje ponor řetězu do dřeva a tím i tloušťku třísky. Předepsaná vzdálenost mezi omezovačem hloubky a ostřím = a. Při řezání měkkého dřeva v obdobích bez mrazu může být tento rozdíl zvětšen až o 0,2 mm (0.008“).

29

Obrázek č. 12: Velikost snížení omezovací patky. Při ostření zubu dochází ke zmenšování rozdílu mezi omezovačem hloubky a řezacím zubem. Vzdálenost omezovače hloubky je nutno kontrolovat po každém ostření.

Obrázek č. 13: Snížení omezovací patky. Omezovací patku je nutno opracovat tak, aby byla v rovině s měrkou.

Obrázek č. 14: Zbroušení omezovací patky podle přiložené měrky.

30

Poté zpilujeme paralelně k značce, šikmo k omezovací patce – při tom zachováme nejvyšší bod omezovací patky.

Obrázek č. 15: Zpilování omezovací patky podle vyražené rysky (STIHL, 2006).

4.1.4 Řezané vzorky dříví Jako vzorky dřeva, do kterých se řezalo, byly použity domácí dřeviny a to v čele s naší nejrozšířenější a nejpopulárnější dřevinou Picea abies (smrk ztepilý) a za zástupce listnáčů jsem zvolil Fagus sylvatica (buk lesní) a Carpinus betulus (habr obecný). Všechny tyto vzorky pocházejí z okolních lesů a byly vybírány na základě pravidelnosti struktury dřeva a bez suků, abych docílil co nejvíce objektivních výsledků. Tyto vzorky (špalky) měli průměr 20 cm a jejich vlhkost se pohybovala okolo 25%. Ale i tak dřevo je přírodní hmota a v každé své části má jiné vlastnosti, i když jsou řezy provedeny těsně za sebou jen několik centimetrů, tak podmínky už nejsou naprosto stejné a musíme to brát v potaz. 4.1.5 Měřící soustava Měřící soustava se skládala ze speciálně upraveného přenosného počítače a plochého monitoru. V počítači byl nahrán software DEWEsoft od výrobce DEWETRON. Software je velice důmyslně vymyšlen, zpracovává mnoho informací a hodnot a převádí je do srozumitelných grafů a tabulek, které usnadní obsluze práci a ušetří mnoho času stráveného u složitých výpočtů. Software je plně automatický a nevyžaduje po obsluze přehnaně odbornou znalost DEWEsoftwaru. K počítači je připojeno čidlo (snímač) akcelerometru, který je připevněn na rukojeti motorové pily a snímá vibrace ve třech osách x, y, z. Tyto informace jsou ukládány na hardware počítače do cílené složky.

31

Motorová pila je uchycena na otočném ramenu stolice, na které je připevněn pomocí dvou textilních kurtů špalek. Na otočném ramenu je připevněna miska na závaží, v našem případě jsme umístili 5 kg závaží, abychom docílili při každém měření stejného přítlaku pily, respektive řezací lišty na špalek. Obě krajní polohy otočného ramena, na kterém je připevněna pila, jsme opatřili koncovými spínači. 4.1.6 Měřící skupina Měření jsme prováděli ve třech lidech. Jeden člověk obsluhuje počítač, spouští a ukončuje měření, dále pak ukládá data do příslušných složek. Druhý člověk obsluhuje motorovou elektrickou pilu, přidržuje jí v horní pozici a vyčkává na pokyn obsluhy počítače k zahájení měření a poté pilu pustí. Ta díky závaží provede testovaný řez. Třetí pracovník má na starosti vypínání a zapínaní elektrické motorové pily do elektrické sítě na 230 V a dohlíží na bezpečnost při měření.

4.2 Vlastní měření Měření probíhalo v dílnách ústavu ÚLDT. Před vlastním měřením bylo potřeba umístit a zkontrolovat zkušební stolici, upevnit do ní řetězovou motorovou elektrickou pilu, zkontrolovat chod otočného ramene, připevnit na rukojeť a propojit s počítačem snímač akcelometru. Dále zapnout a připravit počítač, propojit kabely. Spustit software a kalibrovat měřící zařízení. Poté vytvořit a pojmenovat složku kam se ukládají výsledky. Na pilu bylo nutné namontovat příslušný řetěz s daným snížením omezovací patky a také důsledně napnout řetěz na vodící liště, tak aby se nedal rukou vytáhnout vodící článek z drážky vodící lišty, ale aby se dalo řetězem volně pohybovat rukou, protože kdyby byl příliš volný tak by znehodnotil výsledky měření. V dalším kroku bylo potřeba na stolici pevně upnout kurtou špalek dané dřeviny. A když bylo vše připravené, tak z důvodu bezpečnosti dbát na to, aby byla v nebezpečném prostoru jen osoba, která obsluhuje motorovou pilu. Obsluha počítače se připravila na zahájení měření, první dal pokyn pomocníkovi, aby zapojil motorovou pilu do elektrické sítě a poté dal pokyn obsluze motorové pily, která jí držela v horní poloze, aby zahájil vložení pily do řezu a v současnou dobu obsluha počítače odstartovala měření. To ukončí až v momentě úplného přeříznutí řezaného špalku. Zjištěné informace se uloží a připraví se další měření.

32

Na každé dřevině bylo provedeno minimálně šest reprezentativních řezů, kde jsme největší a nejmenší hodnotu vyškrtli a dále jsme pracovali jen se čtyřmi hodnotami, které byly využity k dalšímu zpracování.

33

5 Naměřené výsledky a vyhodnocení 5.1

Naměřené výsledky na dřevině SM

Tabulka č. 1: Hodnoty vibrací pilového řetězu se snížením omezovací patky 0,25 mm na dřevině SM. číslo řezu

osa x (m.s-2)

osa y (m.s-2)

osa z (m.s-2)

1

0,63

0,96

0,96

2

1,22

1,30

1,51

3

1,42

1,52

1,93

4

1,20

1,23

1,54

střední hodnota

1,12

1,25

1,49

směrodatná odchylka

0,34

0,23

0,40

rozptyl výběru

0,12

0,05

0,16

variabilita

30,41

18,43

26,86

Tabulka č. 2: Hodnoty vibrací pilového řetězu se snížením omezovací patky 0,45 mm na dřevině SM. číslo řezu

osa x (m.s-2)

osa y (m.s-2)

osa z (m.s-2)

1

1,89

2,30

2,91

2

1,91

2,41

2,98

3

2,13

2,55

3,20

4

1,83

2,26

2,85

střední hodnota

1,94

2,38

2,99

směrodatná odchylka

0,13

0,13

0,15

rozptyl výběru

0,02

0,02

0,02

variabilita

6,76

5,46

5,12

34

Tabulka č. 3: Hodnoty vibrací pilového řetězu se snížením omezovací patky 0,75 mm na dřevině SM. číslo řezu

osa x (m.s-2)

osa y (m.s-2)

osa z (m.s-2)

1

1,06

0,84

1,63

2

1,47

1,70

2,29

3

1,71

1,98

2,71

4

1,83

2,31

2,81

střední hodnota

1,52

1,71

2,21

směrodatná odchylka

0,34

0,63

0,54

rozptyl výběru

0,12

0,40

0,30

variabilita

22,39

36,88

24,63

Tabulka č. 4: Hodnoty vibrací pilového řetězu se snížením omezovací patky 1,00 mm na dřevině SM.

číslo řezu

osa x (m.s-2)

osa y (m.s-2)

osa z (m.s-2)

1

2,03

2,28

2,63

2

2,87

2,76

3,45

3

2,78

2,75

3,49

4

3,13

3,56

4,05

střední hodnota

2,70

2,84

3,41

směrodatná odchylka

0,47

0,53

0,58

rozptyl výběru

0,22

0,28

0,34

variabilita

17,47

18,72

17,17

35

5.2 Naměřené výsledky na dřevině BK Tabulka č. 5: Hodnoty vibrací pilového řetězu se snížením omezovací patky 0,25 mm na dřevině BK. číslo řezu

osa x (m.s-2)

osa y (m.s-2)

osa z (m.s-2)

1

1,17

2,22

2,39

2

1,32

1,88

2,51

3

1,20

1,33

2,26

4

1,37

2,19

2,40

střední hodnota

1,27

1,91

2,39

směrodatná odchylka

0,10

0,41

0,10

rozptyl výběru

0,01

0,17

0,01

variabilita

7,54

21,68

4,28

Tabulka č. 6: Hodnoty vibrací pilového řetězu se snížením omezovací patky 0,45 mm na dřevině BK. číslo řezu

osa x (m.s-2)

osa y (m.s-2)

osa z (m.s-2)

1

2,20

2,59

3,88

2

2,12

2,60

3,93

3

2,10

2,70

4,34

4

2,51

2,90

4,28

střední hodnota

2,23

2,70

4,11

směrodatná odchylka

0,19

0,14

0,24

rozptyl výběru

0,04

0,02

0,06

variabilita

8,51

5,33

5,75

36

Tabulka č. 7: Hodnoty vibrací pilového řetězu se snížením omezovací patky 0,75 mm na dřevině BK. číslo řezu

osa x (m.s-2)

osa y (m.s-2)

osa z (m.s-2)

1

1,71

2,27

3,50

2

1,83

2,29

3,03

3

2,09

2,65

3,36

4

1,81

2,24

3,76

střední hodnota

1,86

2,36

3,41

směrodatná odchylka

0,16

0,19

0,30

rozptyl výběru

0,03

0,04

0,09

variabilita

8,71

8,16

8,91

Tabulka č. 8: Hodnoty vibrací pilového řetězu se snížením omezovací patky 1,00 mm na dřevině BK. číslo řezu

osa x (m.s-2)

osa y (m.s-2)

osa z (m.s-2)

1

1,69

1,95

2,91

2

2,07

2,37

3,53

3

2,12

2,47

3,51

4

2,15

2,39

3,55

střední hodnota

2,01

2,30

3,38

směrodatná odchylka

0,21

0,23

0,31

rozptyl výběru

0,05

0,05

0,10

variabilita

10,67

10,20

9,20

37

5.3

Naměřené výsledky na dřevině HB

Tabulka č. 9: Hodnoty vibrací pilového řetězu se snížením omezovací patky 0,25 mm na dřevině HB. číslo řezu

osa x (m.s-2)

osa y (m.s-2)

osa z (m.s-2)

1

2,01

1,93

2,30

2

1,82

1,89

2,22

3

1,31

2,74

2,30

4

1,92

2,37

3,61

střední hodnota

1,77

2,23

2,61

směrodatná odchylka

0,31

0,40

0,67

rozptyl výběru

0,10

0,16

0,45

variabilita

17,74

18,02

25,67

Tabulka č. 10: Hodnoty vibrací pilového řetězu se snížením omezovací patky 0,45 mm na dřevině HB. číslo řezu

osa x (m.s-2)

osa y (m.s-2)

osa z (m.s-2)

1

3,10

2,42

3,71

2

2,21

2,39

3,37

3

3,42

2,02

4,33

4

3,68

1,87

3,52

střední hodnota

3,10

2,18

3,73

směrodatná odchylka

0,64

0,27

0,42

rozptyl výběru

0,41

0,07

0,18

variabilita

20,65

12,54

11,30

38

Tabulka č. 11: Hodnoty vibrací pilového řetězu se snížením omezovací patky 0,75 mm na dřevině HB. číslo řezu

osa x (m.s-2)

osa y (m.s-2)

osa z (m.s-2)

1

2,00

2,38

3,41

2

1,80

2,24

3,47

3

1,83

2,43

3,83

4

2,00

2,38

3,68

střední hodnota

1,91

2,36

3,60

směrodatná odchylka

0,11

0,08

0,19

rozptyl výběru

0,01

0,01

0,04

variabilita

5,64

3,47

5,38

Tabulka č. 12: Hodnoty vibrací pilového řetězu se snížením omezovací patky 1,00 mm na dřevině HB. číslo řezu

osa x (m.s-2)

osa y (m.s-2)

osa z (m.s-2)

1

2,66

3,08

3,59

2

2,28

2,67

3,25

3

2,94

3,11

3,91

4

3,00

2,97

3,85

střední hodnota

2,72

2,96

3,65

směrodatná odchylka

0,33

0,20

0,30

rozptyl výběru

0,11

0,04

0,09

variabilita

12,08

6,79

8,24

39

5.4

Celkové vyhodnocení výsledků Tabulka č. 13 ukazuje celkové vyhodnocení naměřených výsledků a následně

graf č. 1 znázorňuje trend reakce naměřených vibrací v závislosti na snížení omezovací patky řetězu, vše na dřevině SM. Tabulka č. 13: Naměřené vibrace dle snížení omezovací patky na dřevině SM. snížení omezovací patky (mm)

osa x (m.s-2)

osa y (m.s-2)

osa z (m.s-2)

střední hodnota (m.s-2)

0,25

1,12

1,25

1,49

1,29

0,45

1,94

2,38

2,99

2,44

0,75

1,52

1,71

2,21

1,81

1,00

2,70

2,84

3,41

2,98

Z tabulky č. 13 je jasné, že nejmenší naměřená hodnota je při řezání s řetězem, který má sníženou omezovací patku na hodnotu 0,25 mm, a naopak největší naměřená hodnota vibrací je na řetězu se snížením omezovací patky 1,00 mm, ostatní dva řetězy se pohybují hodnotou vibrací mezi nimi.

Průběh vibrací vlivem rozdílného snížení omezovací patky řetězu na SM 3,5 3,0 2,5 2,0

Vibrace

(m.s-2) 1,5 1,0 0,5 0,0 0,25

0,45

0,75

Snížení omezovací patky (mm)

Graf č. 1: Průběh vibrací dle změny snížení omezovací patky na dřevině SM.

40

1

V tabulce č. 14 je znázorněno celkové vyhodnocení naměřených výsledků a v grafu č. 2 pak trend reakce naměřených vibrací v závislosti na snížení omezovací patky řetězu na dřevině BK. Tabulka č. 14: Naměřené vibrace dle snížení omezovací patky na dřevině BK. snížení omezovací patky (mm)

osa x (m.s-2)

osa y (m.s-2)

osa z (m.s-2)

0,25

1,27

1,91

2,39

střední hodnota (m.s-2) 1,86

0,45

2,23

2,70

4,11

3,01

0,75

1,86

2,36

3,41

2,54

1,00

2,01

2,30

3,38

2,56

Z tabulky č. 14 je patrno, že nejmenší naměřená hodnota je při řezání s řetězem, který má sníženou omezovací patku na hodnotu 0,25 mm, a naopak největší naměřená hodnota vibrací je na řetězu se snížením omezovací patky 0,45 mm a zbývající dva řetězy (snížení 0,75 mm a 1,00 mm) jsou si hodnotou vibrací téměř totožné.

Průběh vibrací vlivem rozdílného snížení omezovací patky řetězu na BK 3,5

3,0

2,5

Vibrace (m.s-2) 2,0

1,5

1,0 0,25

0,45

0,75

Snížení omezovací patky (mm)

Graf č. 2: Průběh vibrací dle změny snížení omezovací patky na dřevině BK. 41

1

Další tabulka ukazuje celkové vyhodnocení naměřených výsledků a v grafu je opět zachycen trend reakce naměřených vibrací v závislosti na snížení omezovací patky řetězu, tentokrát na dřevině HB. Tabulka č. 15: Naměřené vibrace dle snížení omezovací patky na dřevině HB snížení omezovací patky (mm)

osa x (m.s-2)

osa y (m.s-2)

osa z (m.s-2)

0,25

1,77

2,23

2,61

střední hodnota (m.s-2) 2,20

0,45

3,10

2,18

3,73

3,00

0,75

1,91

2,36

3,60

2,62

1,00

2,72

2,96

3,65

3,11

Z tabulky č. 15 je jasné, že nejmenší naměřená hodnota je při řezání s řetězem, který má sníženou omezovací patku na hodnotu 0,25 mm, a naopak největší naměřená hodnota vibrací je na řetězu se snížením omezovací patky 1,00 mm. Řetěz se snížením 0,45 mm se blíží hodnotou vibrací k řetězu, s naměřenými maximálními vibracemi. Naopak řetěz se snížením 0,75 mm je přibližně uprostřed mezi řetězy s maximálními a minimálními hodnotami vibrací.

Průběh vibrací vlivem rozdílného snížení omezovací patky řetězu na HB 3,5 3,0 2,5

Vibrace (m.s-2) 2,0 1,5 1,0

0,25

0,45

0,75

1

Snížení omezovací patky (mm) Graf č. 3: Průběh vibrací dle změny snížení omezovací patky na dřevině HB.

42

6 Diskuze Zvolené téma bakalářské práce je dosti specifické. Zaměřuje se na úzký okruh lidí. Tento okruh je tvořen zejména těžaři v lesní výrobě a dále pak výrobci řetězů, potažmo motorových pil. Porovnávat výsledky s jinými pracemi zabývajícími stejnou problematikou je téměř nemožné. Jako určité vodítko může posloužit doporučené snížení omezovací patky uváděné výrobcem řetězu. Lze se domnívat, že k této hodnotě dospěli vývojáři pilových řetězů jistými zkouškami, avšak je otázkou, zda je jimi prezentovaná hodnota zaměřena převážně na zvýšení řezného výkonu nebo na míru vibrací. K teorii existuje velmi skromný výčet odborné literatury, a proto mi byly k dispozici dosti omezené možnosti čerpat informace z odborné literatury. Vibracemi jako takovými u řetězových motorových pil se u nás zabývá česká technická norma: ČSN EN ISO 22867 Lesnické stroje – zkušební předpis pro vibrace přenosných ručních lesnických strojů se spalovacím motorem – vibrace na rukojetích. Podotýkám, že měření a výsledky se nevytvářely v souladu s touto normou a to z důvodu větší technické náročnosti. Přesto se domnívám, že naměřené výsledky nejsou bezcenné, a to z důvodu, že předkládaná měření jsou spíše poměrová a porovnávají změnu velikosti hodnoty vibrací motorové pily v závislosti na změně velikosti snížení omezovací patky. Velikost hodnot naměřených vibrací, i když byla snaha vytvořit stejné podmínky, je ovlivněna několika vnějšími faktory, které mohou naměřené výsledky negativně ovlivnit a znehodnotit. Prvním faktorem je dřevo, které jako přírodní hmota není v celém svém objemu homogenní a nemá stejné fyzikální vlastnosti. Řezy při měření byly prováděny několik centimetrů za sebou, ale i tak měření mohly ovlivnit některé vady dřeva (suky, nepravidelnost letokruhů, hniloba nebo jiné skryté vady). Další faktor, který se nedal zcela odstranit, byla určitě míra napnutí řezacího řetězu na liště motorové řetězové pily. Napnutí řetězu se provádělo dle obecných pokynů výrobce, ale nelze docílit totožného napnutí všech čtyř testovaných řetězů. V poslední řadě nutno zmínit všudypřítomné riziko, a to je selhání lidského faktoru. Všechny negativní faktory (především nepravidelnost dřeva), které ovlivňují výsledky, by se částečně daly eliminovat počtem testovaných řezů s jednotlivými

43

řezacími řetězy, a tím jejich navýšení na větší počet z nynějších šesti řezů, alespoň na dvojnásobek (čím více, tím lépe). Pro globální využití výsledků, ale i pro další práci s výsledky, by bylo vhodné měření provést v souladu s technickou normou ČSN EN ISO 22867. Velký význam na množství naměřených vibrací má zcela jistě i oběhová rychlost řezacího řetězu, proto by bylo vhodné ji při každém řezu změřit a následně dopočítat.

44

7 Závěr Hlavním cílem této práce bylo zjištění vlivu snížení omezovací patky hoblovacího zubu na úroveň vibrací motorové řetězové pily. K práci byla vytvořena metodika pro měření vibrací motorové řetězové pily. Při měření byly použity čtyři testovací řetězy, světové značky STIHL, s hranatým řezacím zubem RSC (Rapid Super Comfort). Řetězy měly rozdílné snížení omezovací patky řezacího zubu pilového řetězu a to na 0,25 mm, 0,45 mm, 0,75 mm a 1,00 mm. Mnou navržená metoda byla použita při laboratorním měření na půdě ústavu lesnické a dřevařské techniky na LDF v Brně. V teoretické části se objevuje literární přehled dané problematiky. Zejména problematika přenosné řetězové pily a její řezací části, problematika vibrací motorové pily a jejich nepříznivý vliv na zdravotní stav pracovníků pracujících s motorovou pilou. Praktická část popisuje navrženou metodiku pro měření vibrací motorové pily dle rozdílného snížení omezovací patky řezacího zubu. Detailně je popsán i postup samotného praktického měření vibrací. Jsou zde zpracovány výsledky a jejich vyhodnocení v přehledných tabulkách a v názorných grafech. Diskuze se zabývá správností a objektivností měření vibrací a jejich výsledků. Myslím si, že mnou navržená metodika pro měření vibrací motorové řetězové pily v závislosti na snížení omezovací patky hoblovacího zubu řezacího řetězu byla dostatečná a ukázala na očekávaný fakt, že nejmenší hodnota naměřených vibrací byla na testovaném řetězu s nejmenším snížením omezovací patky řezacího zubu. Naopak mne překvapily naměřené výsledky testovaného řetězu se snížením 0,45 mm, které dokonce u buku byly úplně největší a u ostatních dřevin byly na druhém místě. Při testování třetího řetězu se snížením 0,75 mm, které se nejvíce podobá doporučenému snížení od výrobce (0,65 mm), se vibrace držely na velice nízké úrovni. U čtvrtého řetězu, se snížením 1,00 mm, byly podle očekávání hodnoty naměřených vibrací bezkonkurenčně nejvyšší, kromě měření při řezání buku. Z vlastní zkušenosti vím, že spousta dřevařů má špatný zlozvyk. S vidinou větší řeznosti řetězu, snižují hodnotu omezovací patky i více než je 1,00 mm. Zde potom můžeme předpokládat veliký nárůst vibrací řezacího řetězu motorové pily a tím bohužel i zvýšené riziko onemocnění z vibrací vasoneurózou nebo syndromem karpálního tunelu.

45

8 Summary The main aim of this work was to analysis of cutting down influence of limiting flange to a vibraton level of a chainsaw. It was created a method for the vibration motor chainsaw for this work. During the measurements there were used four test chains, global brands STIHL, with an angular cutting teeth RSC (Rapid Super Comfort). The chains have different reduction limiting bead chain saw cutting tooth on the 0.25 mm, 0.45 mm, 0.75 mm and 1.00 mm. My proposed method was used for laboratory measurements at the Institute of Forestry and Technology in Brno. In the theoretical part of the literature review it appears the issue. In particular, the issue of portable chainsaws and cutting its parts, chainsaw vibration problems and their adverse impact on health workers working with a chainsaw. It also describes the proposed methodology for measuring vibration chainsaw according to different reduction limiting bead cutting tooth. Detailed procedure is described as very practical vibration measurement. Are processed and their evaluation results in tables and illustrative charts.

The discussion deals

with objectivity and accuracy

of measurement of vibration and their results. I think that my proposed methodology for measuring the vibration motor chainsaw according to the reduction in limiting foot planer cutting tooth chain was adequate and showed the expected fact that the smallest value of the measured vibration was tested on a chain with the smallest reduction in limiting foot cutting tooth. On the contrary, I am surprised by the measured results of the test chain with a reduction in 0.45 mm, which even at the very largest beech and other trees were in second place. When the chain is reduced to 0.75 mm, which is the most similar to that recommended by the manufacturer of the reduction (0.65 mm), the vibration remained at very low levels. For the fourth chain, with a reduction in 1.00 mm, the measured values were expectations unprecedented level of vibration, in addition to measuring the cutting beech. From my own experience I know that many loggers have a bad habit. With the prospect of greater chain, reduce the value of restraint feet or more than 1.00 mm.Then we can expect a great increase in vibration cutting chainsaws and motor and increased risk of vibration or vasoneurosis and syndrom of canalis carpi.

46

9 Zdroje Literární zdroje ANDRYS, P., 2009. DP- Analýza technických a hygienických parametrů řetězů přenosných řetězových pil. Brno: MZLU. NERUDA, J., ČERNÝ, Z., 2006. Motorová řetězová pila a křovinořez. Praha, Ústav zemědělských a potravinářských informací, 90 s. ISBN 80-7271-175-X. NERUDA, J., SIMANOV, V., 2006. Technika a technologie v lesnictví. Brno, Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 324 s. ISBN 80-7157-988-2. RADA, O., 1998. Práce s motorovou pilou. Olomouc, 192 s. ISBN 80-209-0225-2. SCHLAGHAMERSKY, A., 1990. Motorsägen. Göttingen, Fachhochschule Hildesheim Holzminden. Fachbereich Forstwirtschaft, 151 s. ISBN neuvedeno. STIHL - Technická dokumentace – MS 361. 2006. STIHL - Technická dokumentace – RSC. 2003.

Internetové zdroje Syndrom karpálního tunelu. [online] citováno 21.listopadu 2011. Dostupné na WWW: . Karpální tunel. [online] citováno 22. listopadu 2011. Dostupné na WWW: . Vibrace. [online] citováno 5. prosince 2011. Dostupné na WWW: .

47

10 Seznam obrázků, tabulek a grafů Obrázek č. 1: Starší typy motorových řetězových pil (Neruda, Černý, 2006). Obrázek č. 2: Vodicí lišty, jejich funkce a varianty provedení (Schlaghamersky, 1990). Obrázek č. 3: Základní části pilového řetězu (Neruda, Černý, 2006). Obrázek č. 4: princip odřezávání třísky hoblovacím článkem (Neruda, Černý, 2006). Obrázek č. 5: Základní tvary profilu hoblovacích článků (Schlaghamersky 1990). Obrázek č. 6: Princip mazání řetězu systému Oilomatic (Neruda, Černý, 2006). Obrázek č. 7: Rozteč pilového řetězu (Stihl) Obrázek č. 8: Úprava náběhu omezovací patky. Obrázek č. 9: Řezný zub STIHL RSC (STIHL 2003). Obrázek č. 10: Sklopení řezného zubu (STIHL 2003). Obrázek č. 11: Měrka pro kontrolu úhlu řezacího zubu a výšky omezovací patky. Obrázek č. 12: Velikost snížení omezovací patky. Obrázek č. 13: Snížení omezovací patky. Obrázek č. 14: Zbroušení omezovací patky podle přiložené měrky. Obrázek č. 15: Zpilování omezovací patky podle vyražené rysky.

Tabulka č. 1: Hodnoty vibrací pilového řetězu se snížením omezovací patky 0,25 mm na dřevině SM. Tabulka č. 2: Hodnoty vibrací pilového řetězu se snížením omezovací patky 0,45 mm na dřevině SM. Tabulka č. 3: Hodnoty vibrací pilového řetězu se snížením omezovací patky 0,75 mm na dřevině SM. 48

Tabulka č. 4: Hodnoty vibrací pilového řetězu se snížením omezovací patky 1,00 mm na dřevině SM. Tabulka č. 5: Hodnoty vibrací pilového řetězu se snížením omezovací patky 0,25 mm na dřevině BK. Tabulka č. 6: Hodnoty vibrací pilového řetězu se snížením omezovací patky 0,45 mm na dřevině BK. Tabulka č. 7: Hodnoty vibrací pilového řetězu se snížením omezovací patky 0,75 mm na dřevině BK. Tabulka č. 8: Hodnoty vibrací pilového řetězu se snížením omezovací patky 1,00 mm na dřevině BK. Tabulka č. 9: Hodnoty vibrací pilového řetězu se snížením omezovací patky 0,25 mm na dřevině HB. Tabulka č. 10: Hodnoty vibrací pilového řetězu se snížením omezovací patky 0,45 mm na dřevině HB. Tabulka č. 11: Hodnoty vibrací pilového řetězu se snížením omezovací patky 0,75 mm na dřevině HB. Tabulka č. 12: Hodnoty vibrací pilového řetězu se snížením omezovací patky 1,00 mm na dřevině HB. Tabulka č. 13: Naměřené vibrace dle snížení omezovací patky na dřevině SM. Tabulka č. 14: Naměřené vibrace dle snížení omezovací patky na dřevině BK. Tabulka č. 15: Naměřené vibrace dle snížení omezovací patky na dřevině HB

Graf č. 1: Průběh vibrací dle změny snížení omezovací patky na dřevině SM. Graf č. 2: Průběh vibrací dle změny snížení omezovací patky na dřevině BK. Graf č. 3: Průběh vibrací dle změny snížení omezovací patky na dřevině HB.

49