Hlučnost pilových kotoučů

Transkript

1 Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta Ústav lesnické a dřevařské techniky BAKALÁŘSKÁ PRÁCE Hlučnost pilových kotoučů 2008/2009 Stanislav Polášek

2 - 2 -

3 Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma: Hlučnost pilových kotoučů zpracoval sám a uvedl jsem 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 zemědělské a lesnické univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora MZLU o archivaci elektronické podoby závěrečných prací. Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využití 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: podpis - 3 -

4 Poděkování Děkuji vedoucímu své bakalářské práce doc. Ing. Zdeňku Kopeckému, CSc. za pomoc při řešení této práce. Dále bych chtěl poděkovat všem, kteří mě ve studiu podporovali

5 Jméno: Stanislav Polášek Název práce: Hlučnost pilových kotoučů Title of work: Noise level of circular saw blades Abstrakt: Práce se zabývá analýzou hluku v pracovním prostředí a možností jeho snižování u pilových kotoučů na velkoplošné formátování aglomerovaných materiálů. Popisuje charakteristiku problematiky hlučnosti strojů. Porovnává hluk dvou parametrově téměř shodných kotoučů při stoupajících otáčkách a při řezu. Dalším aspektem je tedy navrhnout vhodné metody pro posuzování optimálních provozních podmínek. Klíčová slova: hlučnost, formátovací kotouč, kotoučová pila, Keywords: noise level, formatting blade, circular saw, Abstract: In my thesis I analyze the influence of noise in an working environment and possibilities of its reducing on circular-saw blade formatting agglomerate materials. Secondly, the thesis describes the character of noisiness of machines. It compares noise of two almost equivalent saw blades at increasing speed of rotating and when cutting. Next aspect to deal with is thus suggest possible methods of setting optimal conditions when operating

6 Obsah: 1. ÚVOD CÍL PRÁCE ZKUŠEBNÍ ZAŘÍZENÍ A NÁSTROJE ZKUŠEBNÍ STEND CHARAKTERISTIKA MĚŘENÝCH NÁSTROJŮ HLUKOMĚR CHAUVIN ARNOUX C.A CHARAKTERISTIKA HLUKU ZVUK HLUK V PRACOVNÍM PROSTŘEDÍ PREVENTIVNÍ OPATŘENÍ PROTI HLUKU HLUKOVÁ EXPOZICE MOŽNOSTI SNIŽOVÁNÍ HLUKU PILOVÝCH KOTOUČŮ MOŽNOSTI SNIŽOVÁNÍ HLUKU HLUK PILOVÝCH KOTOUČŮ ZMĚNA KONSTRUKCE PILOVÉHO KOTOUČE ZA ÚČELEM SNÍŽENÍ HLUČNOSTI Radiální drážky Lepené desky a fólie Teflonové povlaky Sendvičové kotouče Děrování kotoučů Vliv drážek a měděných nýtů v těle pilových kotoučů Vliv průměru upínacích přírub Vliv otáček kotouče na hluk METODIKA PRÁCE VÝSLEDKY MĚŘENÍ STATICKÁ HÁZIVOST KOTOUČŮ: ZÁVISLOST HLUKU NA VIBRACÍCH PŘI ZVYŠOVÁNÍ OTÁČEK MĚŘENÍ HLUKU A VIBRACI PŘI ŘEZU FREKVENČNÍ ANALÝZA PILANA K FREKVENČNÍ ANALÝZA FLURY K DISKUSE A ZÁVĚR SHRNUTÍ SUMMARY LITERATURA: SEZNAM OBRÁZKŮ SEZNAM GRAFŮ SEZNAM TABULEK

7 1. ÚVOD V dnešním nábytkářském průmyslu se z velké části používají aglomerované materiály na bázi dřeva. Proto se klade velký důraz na vývoj pilových kotoučů nejen z hlediska kvality řezné spáry, ale i z důvodu snižování emisí hluku. V dřevařském průmyslu je hlučnost pracovního prostředí jeden z nejzávažnějších problémů, protože dlouhodobé vystavení člověka nadměrným hladinám hluku způsobuje spoustu závažných problémů. Klesá produktivita práce, mohou se dostavit pocity tísně, strachu, člověk má vyšší sklon k únavě mohou se dostavit poruchy soustředěnosti. Nadměrným hlukem je nejvíce zatěžováno sluchové ustrojí, méně pak vnitřní orgány. Vhodné umístění stroje nebo použití materiálu na stěny, které snižují odraz zvuku mohou do jisté míry snížit jeho účinky. Správná volba ochranných pomůcek je důležitým faktorem při ochraně sluchu. Proto je při řešení této problematiky nutno věnovat největší pozornost zdroji hluku, kterým je v našem případě pilový kotouč. Upravovat kotouč můžeme různým způsoby jako například válcováním, vkládáním měděných nýtů, vypalování drážek laserem po celém obvodu. Správná volba parametrů a konstrukce pilového kotouče muže snížit hluk i velmi významně

8 2. CÍL PRÁCE Hlavním cílem mé bakalářské práce je posoudit hlučnost pilových kotoučů v laboratorních podmínkách na zkušebním stendu. Porovnávány jsou dva téměř konstrukčně totožné kotouče od jiných výrobců a cílem je popsat vliv konstrukčních opatření na jejich hlučnost. Dílčím cílem je vytvořit pro testované kotouče frekvenční analýzu v celém spektru použitelných otáček

9 3. ZKUŠEBNÍ ZAŘÍZENÍ A NÁSTROJE 3.1. Zkušební stend Jedná se o zařízení, které dokáže simulovat podmínky kotoučové pily. Veškeré ovládací prvky jsou umístěny ve vedlejší místnosti. Zde můžeme měřit různé parametry jako jsou otáčky hřídele (nástroje) a vibrace, podávací sílu a dokonce kroutící moment na hřídeli. Na tomto zařízení můžeme plynule měnit otáčky pilového kotouče, protože je poháněno stejnosměrným motorem dynamometru, jehož otáčky jsou plynule měněny Leonardovým ústrojím v rozsahu n = min -1 při dosahovaném max. momentu 14 Nm. Vozík, na kterém je upínán obrobek, je veden v lineárním vedení a jeho posuv je realizován kuličkovým šroubem. Díky pohonu šroubu asynchronním elektromotorem s frekvenčním měničem je možné rychlost posuvu měnit v rozsahu v f = 3 až 25 m/min. 1 vřeteno, 2 a 8 elektromotor, 3 - snímač momentu a otáček T34 FN - HBM, 4 snímač vibrací EPRO, 5 - roštový stůl, 6 - Hlukoměr Chauvin Arnoux, 7 - vozík, 9 - kuličkový šroub, 10 vedení posuvu, 11 - snímač síly S2 HBM, 12 - frekvenční měnič, SPIDER 8 měřící ústředna, LS - Leonardovo ústrojí, PC - počítač Obrázek 1 Schéma zkušebního stendu (KOPECKÝ, 2009) - 9 -

10 Měření otáček a momentu na pilovém kotouči je realizováno bezkontaktním snímačem T34 FN HBM. Síla pro posuv obrobku je měřena tenzometricky pomocí snímače S2 HBM. Pro měření vibrací kotouče byl na zkušební stend aplikován snímač vibrací EPRO PR6423/ , který pracuje na principu vířivých proudů. Obrázek 2 Snímač vibrací pilového kotouče Signály ze snímačů jsou zpracovány v měřící ústředně Spider 8 (obr.3), dále jsou transferovány do PC a zde v programu Conmes Spider mohou být zobrazeny ve formě grafů. Z hlediska požadavku statistického zpracování dat je vhodnější naměřená data exportovat do programu MS Excel a tam je dále vyhodnotit (KOPECKÝ, 2007)

11 Obrázek 3 Měřící ústředna Spider Charakteristika měřených nástrojů Tabulka 1 Technické parametry měřených kotoučů Parametry pilových kotoučů FLURY PILANA Průměr pilového kotouče D [mm] Počet zubů z Průměr upínací díry du [mm] Tloušťka těla kotouče s l [mm] 2,5 2,5 Šířka zubů b [mm] 3,5 3,6 Výška zubů h [mm] 7,7 7,7 Rozteč zubů t [mm] 10,18 9,97 Radiální kompenzační drážky Měděné nýty v ukončení radiálních drážek ANO NE Odhlučňovaní drážky NE ANO Kompenzační válcování 0,67R 0,66R Úhel hřbetu α [ ] Úhel břitu β [ ] Úhel čela γ [ ] 10 6 Tvar zubů TFZ TFZL Poloměr zaoblení ostří ρ0 [µm] 10 8 Katalogové číslo

12 Rozdílnost pilových kotoučů je znázorněna na obrázku radiální drážka s měděným nýtem válcová stopa Obrázek 4 Formátovací kotouč FLURY K4 radiální dilatační drážka odhlučňovací drážka válcová stopa Obrázek 5 Formátovací kotouč PILANA K5 Obrázek 6 Geometrie ostří a tvary zubů pilového kotouče K5 - (katalog Pilana)

13 Obrázek 7 Geometrie zubů pilového kotouče (KOPECKÝ, 2007) Tabulka 2 Rezonanční, kritické, doporučené a optimální otáčky měřených kotoučů Typ kotouče, počet uzlových průměrů První rezonanční nr1 [min-1] Druhé rezonanční nr2 [min-1] Kritické otáčky nk [min-1] Doporučené 60% z nk nd [min-1] Optim. otáčky nopt [min-1] K4 - Flury k = z108tfz k = D = 350 mm k = K5 - Pilana k = z108tfzl k = D = 350 mm k = Otáčkové diagramy se určují z předešlé tabulky. Obecným předpokladem je výskyt zvýšených vibrací kotouče v pásmech ±10% pro každé rezonanční i kritické otáčky. (KOPECKÝ - SVOREŇ - HRIC - PERŠIN, 2007). Uvedené otáčkové diagramy jsou na obr. 8 a

14 Obrázek 8 Diagram kotouče FLURY 108 TFZ (KOPECKÝ, 2007) Obrázek 9 Otáčkový diagram kotouče PILANA 108 TFZL (KOPECKÝ, 2007)

15 3.3. Hlukoměr Chauvin Arnoux C.A 834 Hlukoměr se záznamem připojitelný k PC,přesnost ±1,5%. Umístění hlukoměru ve vzdálenosti 150 cm od pilového kotouče v výšce 150cm. Obrázek 10 Hlukoměr a zkušební stend

16 4. CHARAKTERISTIKA HLUKU 4.1. zvuk Teorie zvuku je rozsáhlá. Pro naše účely použijme tedy jen hrubé základy této teorie. V podstatě jde o základy fyziky a matematiky. Co slyšíme: Zvuk je mechanické vlnění, které lze popsat rovnicí λ=c/f, kde c je rychlost zvuku (ve vzduchu 345m * s -1 ), f frekvence a λ délka vlny. Člověk v podstatě sluchem analyzuje rychlé změny tlaku vzduchu a je schopen vnímat tyto změny v rozsahu frekvencí 20 Hz Hz, tedy dle výpočtu délky vlny od 17 m do 1,7 cm. Kromě základní vlnové rovnice popisuje zvuk i mnoho dalších, nás ale bude zajímat už jen jedna. Tou je ta, která popisuje hlasitost, resp. hladinu akustického tlaku: SLP= 20log (p a /p 0 ), kde SLP je hladina akustického tlaku, p a akustický tlak a p 0 akustický tlak, který už naše uši nedokážou rozpoznat a je ticho. Je to hodnota cca 20 µpa. Uši mají úžasný rozsah a dokážou poznávat akustický tlak od 20 µpa do 10 Pa, což jsou podle rovnice hladiny od 0 db do 120 db. Samozřejmě ne na všech slyšitelných frekvencích, nejcitlivější je sluch na středních kmitočtech. Citlivost sluchu pro jednotlivé frekvence je uvedena na grafu, tzv. křivek stejné hlasitosti. Kde rozlišujeme fyzikální intenzitu hluku kterou měříme v decibelech (db), a zvuk člověkem subjektivně vnímaný, který měříme v fónech (Ph) (Jakub Minář 2008). Obrázek 11 Křivek stejné hlasitosti

17 4.2. Hluk v pracovním prostředí Hluk, škodlivý nebo rušivý zvuk, vzniká jako vedlejší produkt lidské činnosti při provozu strojních zařízení používaných v řadě průmyslových oborů. Je dobře známo, že dlouhodobá expozice nadměrnému hluku vede k trvalému poškození sluchu. Závažné však jsou i mimosluchové účinky hluku. Ochrana před nepříznivým působením hluku a vibrací je upravena zákonem a zákoníkem práce. Za hluk označujeme jakýkoliv škodlivý, rušivý nebo pro člověka nepříjemný zvuk. Z fyzikálního hlediska představuje zvuk mechanické vlnění pružného prostředí. Zvuk se šíří od zdroje prostřednictvím vln přenášejících akustickou energii. Zvuk v pásmu kmitočtů od 20 Hz do 40 Hz považujeme za nízkofrekvenční a od 8 do 16 khz za vysokofrekvenční. Akustické kmitání o kmitočtu nižším než 20 Hz označujeme za infrazvuk a zvuk o kmitočtu nad 20 khz za ultrazvuk. Obrázek 12 Prahové křivky slyšitelnosti (Mišun 2005) Při posuzování hluku se nejčastěji zabýváme hlukem, který se šíří vzduchem od zdroje. Subjektivně rozeznáváme hlasitost, výšku a barvu zvuku. Podle časového průběhu rozdělujeme zvuk na ustálený, proměnný, přerušovaný nebo impulsní. Před nadměrnými účinky hluku, stejně jako před účinky mimosluchovými, je třeba se v pracovním prostředí chránit

18 Obrázek 13 Mimosluchové účinky hluku (Mišun 2005) Hluk vzniká jako vedlejší produkt lidské činnosti při provozu jakéhokoliv stacionárního nebo mobilního strojního zařízení používaného v řadě průmyslových oborů (např. strojírenství, hutnictví, dřevařství), dopravě, zemědělství atd. Vhodným příkladem zdrojů hluku mohou být strojní zařízení (kotoučové pily) a ruční nářadí s pneumatickým, hydraulickým nebo elektrickým pohonem, nebo stroje či dopravní prostředky vybavené vlastním spalovacím motorem. Přitom je nutné rozlišovat hluk daný provozem pohonné jednotky a hluk z vlastní technologie pracovní činnosti. Například při práci s bouracím kladivem, pilou či nastřelovací pistolí můžeme rozlišit technologický hluk vyplývající z interakce nástroje a opracovávaného materiálu od samotného hluku pohonného agregátu, který bývá deklarován na štítku zařízení na základě výsledků typové zkoušky. Je také zřejmé, že při obsluze shodného strojního zařízení můžeme v závislosti na podmínkách prostředí zjistit podstatné rozdíly v expozici hluku. Při posuzování hluku na pracovištích se rozlišují měření hluku na pracovním místě, měření hluku v pracovním prostoru, měření hlukové zátěže jednotlivce. Měření na pracovním místě se provádí v případech, kdy se pracovník zdržuje převážně na jednom pracovním místě a zbývající expozice hluku je nepodstatná. Měření hluku v pracovním prostoru se uskutečňuje v případech, kdy v pracovním prostoru je rozmístěno větší množství obdobných zdrojů hluku a lidé při práci mění

19 pracovní místa. Přímé měření hlukové zátěže jednotlivce se provádí v případech, kdy pracovník mění často pracovní místo a hluk na jednotlivých místech je značně rozdílný. Pro přímé měření hlukové zátěže se používají osobní hlukové expozimetry. Základním deskriptorem pro popis hluku v pracovním prostředí je hladina akustického tlaku L p [db], vztažená k referenčnímu akustickému tlaku 20 µpa, který odpovídá prahu slyšení na kmitočtu 1000 Hz. Vyjádření úrovně hluku v decibelech jednak vystihuje fyziologii slyšení, kdy lineární přírůstek sluchového vjemu odpovídá relativní změně podnětu (Fechner-Weberův zákon), jednak umožňuje přehlednější třídění hlukových údajů, neboť dynamický rozsah od prahu slyšení 20 µpa do prahu bolesti 200 Pa, tj. 7 řádů, je pokryt rozsahem 140 db. Je však třeba mít na paměti, že hladina akustického tlaku je energetická veličina a že lineární přírůstky hladin odpovídají kvadratickému nárůstu akustického tlaku. Například těsně nad prahem slyšení je nárůst hladiny akustického tlaku o 2 db nevýznamný, na 100 db však stejný nárůst znamená podstatné zvýšení expozice zaměstnance. Citlivost sluchu není v závislosti na kmitočtu slyšitelného zvuku konstantní. Nejvyšší citlivost je v rozsahu kmitočtů 1 khz až 4 khz. Směrem ke krajním slyšitelným kmitočtům vně tohoto rozsahu pak citlivost sluchu výrazně klesá. Proto byly stanoveny kmitočtové váhové funkce označené A a C, které odpovídají kmitočtové závislosti fyziologie slyšení při středních a vysokých úrovních zvuku. Do měřicího řetězce zvukoměru se vždy zařazuje váhový filtr A nebo C a výsledkem měření je pak hladina akustického tlaku A nebo C označená L pa resp. L pc [db]. Poněvadž odečítání okamžitých hladin akustického tlaku a jejich průměrování v čase není v reálných podmínkách praktické, byla definována ekvivalentní hladina akustického tlaku L AeqT. Ta odpovídá energeticky shodné hladině akustického tlaku, která by byla konstantní po celou dobu trvání dobu expozice T

20 Obrázek 14 Váhový filtr A, B, C, D (Bruel & Kjaer) Při působení ustáleného, proměnného nebo přerušovaného hluku a impulsního hluku v průmyslových prostorech s vysokou úrovní hluku pozadí je míra nepříznivého působení na sluch úměrná celkové akustické energii v místě hlavy pracovníka. V takových případech se expozice vyjadřuje ekvivalentní hladinou akustického tlaku A L AeqT. Pokud expozice hluku T netrvá po celou pracovní dobu T 0 = 8 h, je třeba ji normovat korekcí K podle vztahu K = 10.log T/T 0 db Přípustný expoziční limit L Aeq8h činí při fyzické práci pro osmihodinovou pracovní dobu 85 db. Na duševní práci se vztahuje hygienický limit 50 db. Ve velínech a na řídicích pracovištích může být L AeqT nejvýše 60 db. Hluková zátěž pracovníka se vyjadřuje expozicí zvuku A E A,Te. Základní limitní hodnota expozice zvuku A 3640 Pa 2 s odpovídá ekvivalentní hladině akustického tlaku A 85 db. V případě expozice impulsnímu hluku jednotlivými ostrými impulsy (např. mechanické opracování plechových dílů, kování za studena, nastřelování hřebů pistolí, pracoviště zkušebních střelců) s dobou trvání do 200 ms a klidovými intervaly mezi impulsy déle než 10 ms v prostředí s nízkou úrovní pozadí je pro posouzení expozice rozhodující špičková hladina akustického tlaku C. Při takové expozici hluku může dojít

21 při silném impulsu k akutnímu poškození sluchu. Hladina špičkového akustického tlaku C nesmí v takových případech překročit 140 db. Pro přesné posouzení expozice infrazvuku, nízkofrekvenčnímu hluku, vysokofrekvenčnímu hluku a ultrazvuku je nezbytná kmitočtová analýza akustického signálu v třetinooktávových pásmech. Limitní hodnoty jsou v případě infrazvuku a ultrazvuku stanoveny s ohledem na práh vnímání daného akustického děje a mírou jeho rušivých vlivů při práci. Standardní metody měření hluku v pracovním prostředí se řadí do tří tříd přesnosti, přičemž výsledky měření se uvádějí včetně přidružených nejistot. Přesnost měření hluku vyplývá z třídy přístrojů a přesnosti použitých metod. Nejpřesnější jsou referenční měření hluku v 1. třídě přesnosti, kdy je celková nejistota do 1,6 db včetně. V 2. třídě přesnosti se nejistota nachází v pásmu od 1,6 db do 3 db včetně. Nejméně přesná provozní měření hluku ve 3. třídě přesnosti pak vykazují nejistotu v pásmu od 3 db do 8 db včetně. Pro hygienické posouzení expozice jsou nejvhodnější referenční a technická měření hluku. Ochrana před nepříznivým působením hluku a vibrací je obecně upravena zákonem č. 258/2000 Sb. a zákoníkem práce, oba v platném znění. Nejvyšší přípustné hodnoty hluku a vibrací jsou stanoveny v navazujícím nařízení vlády č. 148/2006 Sb. Vlastní metody měření a hodnocení hluku a vibrací jsou ve smyslu par. 21 nařízení vlády č. 148/2006 Sb. obsaženy v českých technických normách ČSN ISO 1999, ČSN ISO 9612 a ČSN ISO Požadavky na zvukoměry, které podle zákona č. 505/1990 Sb. v platném znění spadají do skupiny tzv. stanovených měřidel podléhajících typové zkoušce a pravidelnému ověření jednou za dva roky, jsou upraveny českými technickými normami ČSN EN , -2 a Preventivní opatření proti hluku Základem prevence je vyloučení nebo podstatné omezení emise hluku přímo na zdroji. Nákup strojního zařízení či ručního nářadí s nižší deklarovanou hodnotou hluku je hlavním předpokladem nízké expozice obsluhy. Originální protihlukové kryty zařízení a další cílená opatření na zdrojích hluku jsou zpravidla nejúčinnější. V souhrnu všech dopadů na pracovní prostředí jsou vynaložené prostředky nejefektivněji využity, neboť taková opatření nesnižují produktivitu práce. Důležitou součástí prevence je také izolace zvuku nebo další cílené omezení cest šíření hluku. Tato opatření vycházejí z podrobné akustické studie daného prostředí. V

22 souhrnu zahrnují pružné ukládání strojů, krytování agregátů, zřízení protihlukových zástěn aj. Tato opatření omezí vyzařování hluku, šíření zvuku konstrukcí a následné vyzáření hluku do chráněného pracovního prostoru. Součástí cíleného snižování hluku v pracovním prostředí je rovněž zlepšení akustických vlastností výrobních hal a pracovních prostorů v budovách pomocí akustických obkladů stěn a stropu. Takovými nákladnými opatření lze obecně zlepšit akustické prostředí v hale, ale v místech obsluhy nejhlučnějších strojů je jejich dopad nevýrazný. V kombinaci s opatřeními uvedenými v bodu 2) lze však zajistit zlepšení akustického prostředí na místech obsluhy méně hlučných strojů. Součástí prevence proti hluku jsou rovněž organizační a technologická opatření na snížení expozice hluku. Tato opatření jsou nejčastěji založena na střídání pracovníků obsluhy hlučných strojů, stanovení povinných přestávek spojených s prací nebo pobytem v klidových prostorech, stanovením přípustného počtu pracovních směn nebo ve změně technologie výroby aj. Posledním, nikoliv však nejméně důležitým prvkem, cílené prevence je použití osobních ochranných pracovních prostředků proti hluku. Chrániče sluchu je nutné používat, pokud hladina akustického tlaku A překračuje 85 db. Jejich vložný útlum byl měl takový, aby za chrániči sluchu ve zvukovodu byla hladina hluku nižší než 85 db. Při překročení expozice hluku do 10 db se doporučují zátkové chrániče vkládané do zvukovodu. Při expozici nad 95 db se doporučují sluchátkové chrániče a nad 100 db se zpravidla nasazují protihlukové přilby, které omezují rovněž kostní vedení zvuku. Použití chráničů sluchu může vést ke snížení bezpečnosti práce a může omezit její produktivitu. Je-li použití chráničů sluchu nezbytné, je třeba umožnit pracovníkům výběr z více typů tak, aby se neomezovalo pohodlí při práci například nadměrným tlakem náhlavní spony, pocením ucha atp.( Zdeněk Jandák 2007) Obrázek 15 Zátky z měkké PU Obrázek 16 Mušlový chránič sluchu

23 4.4. Hluková expozice Stačí krátká doba, po kterou je sluch atakován nebezpečným hlukem, aby představovala pro náš sluch výrazné nebezpečí. Pokud jsme vystaveni působení hluku v konkrétní hladině a při odpovídajícím čase a průnik obou hodnot leží v červeně označené oblasti, musíme se chránit ochrannými prostředky. Nenechme se ale oklamat falešným pocitem bezpečí, pokud hodnoty leží v zeleném pásu měly bychom se také vybavit ochrannými prostředky. Obrázek 17 Doba hlukové expozice (Kazda J.) Velice důležitým aspektem je také doba expozice, kdy je člověk trvale ohrožován hlukem.v tabulce (3) jsou některé činnosti, které mohou způsobit poškození sluchu. Hodnota 85 db je v současnosti maximální hladina hluku, které bychom mohli být vystaveni v průběhu pracovního dne bez ochrany. Doporučuje se, aby s ohledem na garanci zdravotní nezávadnosti pro všechny pracovníky byla průměrná hladina hluku utlumena na 75 db (A). Nebezpečí ztráty sluchu závisí na množství zvukové energie vstupující do uší. Velikost hlukové energie je závislá na průměrné úrovni hluku a době expozice. Stále

24 však platí, že působení vysoké hladiny hluku po krátkou dobu na nás působí mnohem hůře, než nižší hladina hluku po dlouhou dobu. (Jiří Kazda 2009) Tabulka 3 Některé činnosti, které mohou způsobit poškození sluchu a doba maximální expozice (Jiří Kazda 2009) Řízení vozidla po dálnici 80 db (A) cca 8 hod. Nastřelování hřebíků db (A) cca 5 min. Vrtání do dřeva 98 db (A) cca 7 min. Řezání motorovou pilou 103 db (A) cca 2 min. Vrtání do kovu 103 db (A) cca 2 min. Řezání okružní pilou 104 db (A) cca 1,5 min Řezání kotoučovou pilou(cirkulárka) 107 db (A) cca 45 s Úhlová bruska (rozbrušovačka) 110 db (A) cca 20s

25 5. MOŽNOSTI SNIŽOVÁNÍ HLUKU PILOVÝCH KOTOUČŮ 5.1. Možnosti snižování hluku Podle toho, jak hluk vzniká, rozlišuje se hluk mechanický a aerodynamický. Mechanický hluk je způsoben chvěním nástroje nebo chvěním části stroje (např. krycích plechů, pláště stroje) vyvolaným nevyvážeností rotujících částí stroje, vůlemi a jinými vadami ložisek nebo chodem ozubených převodů. Aerodynamický hluk je vyvolán vířením vzduchu (např. kolem ozubení otáčejícího se pilového kotouče) nebo pravidelně a velmi rychle se opakujícími změnami tlaku vzduchu (např. u frézovacích hřídelů a hlav při průchodu nože kolem nepohyblivé hrany apod.). (PROKEŠ, 1985) 5.2. Hluk pilových kotoučů Hladina hluku kotoučových pil je určována téměř výlučně hladinou hluku vyvolanou samotným pilovým kotoučem, i když v některých případech je hluk hnacího elektromotoru, umístěného vně stroje natolik závažný, že je nutno použít akustické technické prostředky pro jeho snížení. Při pracovních otáčkách pilového kotouče je hladina hluku při chodu naprázdno vyvolána především axiálními výchylkami kotouče. Přitom rozlišujeme axiální výchylky dvojího druhu: házivost kotouče (způsobenou nekolmostí upínacích přírub a popřípadě i křivostí kotouče) a chvění kotouče určitých rezonančních kmitočtech. Impulsem pro chvění kotouče může být pravidelně se opakující vychylování kotouče v otáčkové frekvenci, chvění hřídele, víření kolem ozubení, změny tlaků při průchodu zubů v úzké mezeře stolu. Každý kotouč má celou řadu vlastních rezonančních kmitočtů o vysokých frekvencích, při kterých prudce vzroste amplituda chvění kotouče, a tím i jeho hluk. Nízké rezonanční kmitočty mají pro hluk podřadný význam, vedou však ke ztrátě tuhosti kotouče; v takových případech je někdy zcela znemožněno řezání a je nebezpečí havárie kotouče. Chvění kotouče při vysokých frekvencích a dostatečné amplitudě chvění se projevuje velmi nepříjemným zvukovým efektem, tzv. pískáním kotouče. Zatímco nízkofrekvenční chvění zasahuje až k upínacím obrubám, při vysokých frekvencích kmitá kotouč pouze ve své obvodové

26 části. K tomu je třeba přihlédnout při aplikaci některých opatření(např. tlumičů kmitů apod.). Při řezání se kotouč dotýká svými bočními plochami řezné spáry, v mezerách zubů se hromadí piliny, které částečně vnikají i do mezer mezi kotoučem a řeznou plochou. Samotný břit je při odebírání třísky sevřen v řezaném materiálu. Všechny tyto okolnosti způsobují, že dochází k útlumu amplitud chvění u pískajícího kotouče, takže pískání ustává a zmenšuje se i hladina hluku v některých případech byl zjištěn pokles až o 21 db. Jinak je tomu u kotoučů nepískajících: při odebírání třísky dochází k vynucenému chvění kotouče v zubové nebo harmonické frekvenci a to tím intenzivnějšímu, čím větší posuv na zub je použit. U nepískajících kotoučů se vyvolává při řezání větší hladina hluku než při chodu naprázdno. (PROKEŠ, 1985)

27 5.3. Změna konstrukce pilového kotouče za účelem snížení hlučnosti Radiální drážky Obvodových radiální drážky se běžně používají u pilových kotoučů SK, kde umožňují roztahování obvodové části kotouče vlivem zahřívání při těžších řezných podmínkách, čímž se tedy zachovává rovinnost kotouče. Radiální obvodové drážky však snižují i hladinu hluku při chodu na prázdno u těch kotoučů, které by bez drážek intenzivně pískají. Tyto drážky totiž přerušují obvodovou část kotouče, která by při pískání kmitala v pravidelných tvarech chvění s vysokou amplitudou. Podmínkou však je, aby délka drážek byla nejméně 0,1 průměru kotouče D. Jako příklad je možno uvést (obr. 18), kde u průměru kotouče 400mm můžeme zjistit při 3000 otáčkách za minutu snížení hladiny hluku o 8 db při chodu naprázdno. Při řezání došlo v tomto případě pouze ke snížení do 5 db (PROKEŠ, 1985). Obrázek 18 Vliv obvodových radiálních drážek na hladinu hluku (PROKEŠ, 1985) : 1 původní stav kotouče 2 drážky 60 mm dlouhé Počet zářezů se předpokládá týž jako u SK kotoučů, tedy 3 až 4 zářezy. Zářezy lze doporučit u kotoučů, které při chodu naprázdno pískají, tj. u kotoučů s menšími

28 roztečemi zubů a u kotoučů tlustších. U kotoučů z nástrojové oceli se předpokládá sklon zářezů přibližně pod úhlem ε γ + β/3, aby odpovídal přibližně velikosti úběru ze hřbetu a čela při ostření; umístění konce drážky v mezeře zubu pak zůstane stále stejné. Je samozřejmé, že úhel sklonu zářezů ε bude nutno přizpůsobit podmínkám a zvyklostem při ostření v daném provozu, tj. velikosti úběru na hřbetu a čele zubů. U kotoučů z nástrojové oceli by měla být drážka ukončena zaoblením o průměru rovnajícím se šířce drážky, aby při postupném přemísťování drážky ke středu kotouče (při ubývání průměru ostřením) nebyly boky drážek narušeny zbytky kruhových otvorů. U SK kotouči se pro odstranění pískání rovněž doporučuje prodloužit obvodové drážky na délku 0,1 D. Snížení hlučnosti kotouče se také dosahuje speciálně laserem vypálenými tenkými radiálními odhlučňovacími drážkami do tělesa kotouče (obr. 5). Zpravidla každý výrobce používá jiný tvar a počet odhlučňovacích drážek v tělese kotouče. U asymetrických pilových kotoučů, určených pro řezání aglomerovaných materiálů, bylo experimentálním měřením zjištěno snížení kmitání kotouče a pokles hladiny hluku až o 8 db (SIKLIENKA SVOREŇ,1997) Lepené desky a fólie Dalším opatřením měnícím konstrukci kotouče, jsou nalepené desky tloušťky 2,2 až 3 mm(obr. 19), které snižují hladinu hluku u pískajícího kotouče při chodu na prázdno až o 10 db, při řezání 0 6 až 8 db, a to při průměru kotouče 400 mm. U nepískajících kotoučů je vliv nalepených tlumících desek při chodu naprázdno nevýrazný. Vzhledem k tomu, že nalepené části zmenšují využitelný poloměr kotouče a musí mít během životnosti kotouče konstantní průměr, je možno toto opatření využít pouze u pilových kotoučů opatřených destičkami ze slinutých karbidů. Zde se totiž během životnosti mění průměr řezné kružnice jen nepatrně a mimo to jsou tyto kotouče určeny převážně pro řezání abrazívních obrobků malých řezných výšek (obvykle do 30 mm), takže průměr nalepené části může být dost velký. S přihlédnutím k nutnému přesahu kotouče nad obrobkem (15 mm), vzdálenosti tlumící desky os obrobku (5 mm) a maximální tloušťce obrobku (30 mm) bude vnější průměr desky D1 u kotoučů o průměru: D = 500 mm D1 = 400 mm D = 400 mm D1 = 300 mm

29 Obrázek 19 Pilový kotouč s jednostranně nalepenými tlumícími deskami (PROKEŠ, 1985): 1 pilový kotouč 2 korek 3 ocelový plech 4 upínací příruby Poněvadž by se tlakem upínacích přírub mohl porušit lepený spoj, je účelné provést lepené desky ve tvaru mezikruží (těsně mimo příruby). Pro lepení se doporučuje dvousložkové epoxidové lepidlo. Při použití tlumících desek by nebylo nutné zvětšovat dosavadní délku dilatačních obvodových drážek, o kterých bylo pojednáno výše. Fólie byly nalepeny epoxidovým lepidlem a dosahovaly 15 mm pod paty zubů. Za předpokladu trvanlivého slepení by mohl být tento způsob použit pouze u SK kotoučů. Šířku břitů by bylo nutno zvětšit o tloušťku fólie. Kotoučem s nalepenou fólií se dosahovalo snížení hladiny hluku při řezání 2 až 6 db, při chodu naprázdno o 8 db. Pískaní kotouče se tímto opatřením rovněž vyloučilo. (PROKEŠ, 1985) Teflonové povlaky Po určité době řezání pryskyřičnatého dřeva lze u pískajícího pilového kotouče nasazeného nově do stroje pozorovat, že při chodu naprázdno pískání ustává. Nánosem pryskyřice se tedy může utlumit chvění kotouče, čímž značně poklesne hladina hluku. Poněvadž jde o náhodný jev, závislý na řezných podmínkách, nelze s touto okolností počítat pro provozní využití; vedla však k myšlence užít obdobným způsobem z plastů (např. na bázi epoxidových pryskyřic). Plastické povlaky (např. teflon) v tloušťce asi 0,02 mm použili někteří výrobci nástrojů, aby se snížilo tření kotoučů v řezné spáře a vyloučilo se zanášení jejich ploch pryskyřicí. Povlaky v tloušťce 0,15 až 0,2 mm přinesly snížení hladiny hluku při chodu naprázdno v oblasti provozních otáček až o

30 db, při řezání až o 7 db. Zatím se však nepodařilo získat vyhovující otěruvzdornost povlaku při řezání (PROKEŠ, 1985) Sendvičové kotouče Slepením dvou pilových kotoučů na celkovou tloušťku 4,4 mm bylo dosaženo snížení hladiny hluku při chodu naprázdno asi o 6 db a při řezání o 3 až 8 db v porovnání s neslepeným kotoučem tloušťky 3,9 mm, takže v porovnání s běžným kotoučem tloušťky 4,4 mm by byl efekt. Kterého se dosáhlo slepením, ještě mírně vyšší. Tohoto principu je v podstatě ve zdokonalené formě využito u tzv. sendvičových konstrukcí pilových kotoučů (obr. 20). Obrázek 20 Typy sendvičových pilových kotoučů (PROKEŠ, 1985): 1 tlumící vrstva 2 nosná konstrukce 3 krycí plášť Např. fa Gomex zaručuje u kotoučů typu Minibel snížení hladiny hluku při řezání i chodu naprázdno o 5 až 10 db. Tato konstrukce se může použít pouze u SK pilových kotoučů, protože SK destičky jsou spojovacím prvkem kotouče v místě ozubení a zajišťují, že hlavní břit nebude narušen spárou mezi slepenými kotouči. Podle výsledků ověřovacích zkoušek je údajně výhodná konstrukce podle obr. (20C), protože chvění vzniklé na zubu a šířící se do nosného materiálu musí projít tlumící vrstvou lepidla, než pronikne na vnější plochu, a tím dojde k útlumu. Fólie 0,2 mm snižuje hladinu hluku o 1 až 2 db více než fólie tloušťky 0,1 mm; fólie tloušťky 0,3 mm již nevykazuje znatelné zlepšení útlumu. Cena sendvičových kotoučů je vyšší než kotoučů běžných (PROKEŠ, 1985)

31 Děrování kotoučů Děrováním kotoučů se při obvyklém počtu otáček sníží hladina hluku při chodu naprázdno i při řezání o 3 až 5 db. Je nutno však poznamenat, že při postupném zvyšování počtu otáček od 1500 do 5100 za minutu se při některých otáčkách při chodu naprázdno zjistil pokles hladiny hluku v porovnání s pískajícím kotoučem bez děrování o 10 až 19 db. To zřejmě souvisí se způsobem narušení kmitající obvodové části kotouče. V zahraničí tento typ kotouče vyrábí např. firma Felde s podélnými otvory probíhajícími spirálovitě (obr. 21) nebo firma Oertli s kruhovými otvory a radiálními obvodovými drážkami - obr. 22 (PROKEŠ,1985) Obrázek 21 Spirálovité drážky(prokeš, 1985) Obrázek 22 Kruhové otvory (PROKEŠ, 1985) Válcování drážek Důležitou podmínkou správného řezání je dostatečná axiální tuhost kotouče. Výsledné napětí v tlaku na okraji kotouče, které je hlavním zdrojem nestability, způsobuje ztrátu tuhosti a kotouč při řezání zabíhá. Nepříznivý vliv výsledného napětí v tlaku v okrajové části kotouče se odstraňuje buď vyklepáváním nebo častěji válcováním proužku v jedné stopě vzdálené od středu kotouče. Válcování pilových kotoučů je mechanický proces prováděný na válcovacích strojích, při kterém se pilový kotouč lokálně stlačuje mezi dvěma otáčejícími tlačnými kladkami válcovací silou Fv (obr.23). Pilový kotouč se přitom otáčí, čímž vzniká v úzké kruhové stopě poloměru rv (0,6 až 0,8R) plastické tenčení materiálu. V důsledku toho vznikají na obou stranách pilového kotouče mělké proužky, které mají za úkol příznivě měnit napětí kotouče

32 Obrázek 23 Válcování drážek na pilovém kotouči (STACHIEV, 1989) Vliv drážek a měděných nýtů v těle pilových kotoučů U kotoučů opatřených zuby ze slinutých karbidů se válcování ještě doplňuje minimálně třemi radiálními dilatačními drážkami, dlouhými 0,1D (obr. 5). Tyto drážky přerušují okrajovou část kotouče a dále eliminují napětí v tlaku. Do určité míry je snižována i hlučnost kotouče, která se projevuje intenzivním pískáním zvláště při chodu naprázdno (PROKEŠ, 1985). Hladinu hluku při řezání ovšem tyto zářezy ovlivňují minimálně, protože pískání kotouče je utlumeno řezaným materiálem. Snížení vibrací a zejména hlučnosti kotouče se také dosahuje speciálně laserem vypálenými tenkými radiálními odhlučňovacími drážkami do tělesa kotouče (obr. 5). Zpravidla každý výrobce používá jiný tvar a počet odhlučňovacích drážek v tělese kotouče. U asymetrických pilových kotoučů, určených pro řezání aglomerovaných materiálů, bylo experimentálním měřením zjištěno snížení kmitání kotouče a pokles hladiny hluku až o 8 db (SIKLIENKA SVOREŇ, 1997)

33 Vliv průměru upínacích přírub Snížení hladiny hluku až o 10dB (Svoreň 1995) Obrázek 24 Vliv průměru upínacích přírub (Svoreň 1995) Vliv otáček kotouče na hluk Obrázek 25 Intenzita hluku pilového kotouče o tloušťce 2,8mm v závislosti na počtu otáček a průměru kotouče (podle Kotěšovce)

34 6. METODIKA PRÁCE V první, teoretické, části bakalářské práce byly popisovány možnosti snižování hluku pilových kotoučů, vliv hluku na pracovní prostředí, způsoby a podmínky měření hluku zařízení a také hluk při řezání. V druhé části práce, která je věnována experimentu, budou vyhodnocovány údaje naměřené na zkušebním stendu, kde byly testovány dva téměř konstrukčně shodné kotouče od různých výrobců - PILANA a FLURY. U obou kotoučů byla zjišťována statická házivost bezkontaktním měřením v minimálních otáčkách. Další měření probíhalo při lineárně stoupajících otáčkách od 2000 min -1 do 6000 min -1, s cílem zjistit průběh vibrací a hlučnosti kotouče. Ze získaných dat byla zjištěna pásma, ve kterých dochází ke zvýšeným vibracím a ve kterých má kotouč minimální rozkmit. Řez materiálem DTD-L-18 byl proveden u obou kotoučů jednak v rezonančních a optimálních otáčkách. Při všech měřeních byl navíc zaznamenán probíhající hluk. Naměřené hodnoty jsou převedeny do.txt souborů a následně jsou vloženy do grafů v programu Microsoft Excel. Následně všechny informace porovnávám a vyhodnocuji. Dalším experimentem bylo vytvoření frekvenční analýzy. Hlukoměr tuto možnost měřeni neumožňuje. Proto byl stanoven postup, že zvuk nejprve nahrajeme do programu Audacity, k nahrání zvukové stopy je použit mikrofon, umístěn ve vzdálenosti 100 cm od kotouče. Záznam zachycuje zvýšení otáček od cca 2000 min -1 do cca 6000 min -1. Současně zaznamenávám hlukoměrem hluk a otáčky kotouče

35 7. VÝSLEDKY MĚŘENÍ 7.1. Statická házivost kotoučů: Před měřením vibraci je třeba změřit statickou házivost kotouče. Zjistíme maximální odchylky kotouče od roviny. Toto měření se provádí v podstatě stejnou metodou jako měření vibrací, ale za nízkých otáček. Výrobce udává maximální statickou házivost do 0,1 mm. Oba tyto kotouče podmínku splnily.. vibrace(m m ) 0,06 0,04 0,02 0,00-0,02-0,04-0,06-0, čas (s) pilana flury Graf 1 Statická házivost (FLURY K4, PILANA K5) 7.2. Závislost hluku na vibracích při zvyšování otáček Tímto měřením jsou hledány pásma zvýšených vibrací. V rozmezí otáček od (min -1 ). Snímač vibrací je umístěn 25 mm od věnce. Na grafu (2) je vidět závislost hluku na vibracích pilového kotouče při vzrůstajících otáčkách. Toto měření bylo provedeno s oběma kotouči. Na grafech je vidět téměř lineární nárůst hluku se vzrůstem otáček. U kotoučů se kupodivu nezvýšil hluk v pásmu zvýšených vibrací a to v rozmezí otáček od 3600 až 3800 (min -1 ). Nárůst hluku o 2db se projevil rozmezí (min -1 )

36 vibrace(mm) 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00-0,02-0,04-0,06-0,08-0, otáčky(1/min) 4560 (min -1 ) hluk db(a) Vibrace [mm] hluk (db) Graf 2 Vibrace a hluk na prázdno (PILANA K5) Stejné měření bylo provedeno s kotoučem FLURY graf(3). Na první pohled je zřetelná podobnost v chování obou kotoučů. Nárůst hluku o 2db se projevil rozmezí (min -1 ). vibrace (mm) 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00-0,02-0,04-0,06-0,08-0, hluk db(a) otáčky 1/min (min -1 ) Vibrace [mm] hluk(db) Graf 3Vibrace a hluk na prázdno (FLURY K4) 7.3. Měření hluku a vibraci při řezu Předchozím měřením byly zjišťovány vibrace a hluk pilového kotouče Pilana a FLURY. Změna oproti předcházejícímu měření je ta, že snímač vibrací kvůli řezu bylo

37 nutno posunut o 15mm směrem dolů. Řez byl prováděn v důležitých pásmech a to v rezonančních a optimálních otáčkách. Na grafu (4) je vidět závislost vibrací na hluku při konstantních otáčkách. Řez materiálem je prováděn v rezonančních otáčkách kotouče. Zvýšený hluk se projeví vstupem materiálu do řezu až o 4dB. Poslední výkmit hladiny hluku je způsobený uvolnění kotouče z řezné spáry. Vibrace(mm) 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00-0,02-0,04-0,06-0,08 konst. otáčky 4200 (1/min) (min -1 ) vibrace hluk(db) Graf 4Vibrace a hluk při řezání v rezonančních otáčkách (PILANA K5) hluk db(a) Na grafu (5) je vidět moment síly podle kterého lze snadno určit počátek a konec řezu. Pilový kotouč vykazuje při řezu lepší vlastnosti. Vibrace se nezvyšují, ale naopak dochází k jejich mírnému útlumu. vibrace (mm) 0,08 0,06 0,04 0,02 0-0,02-0,04-0,06-0,08 (min -1 ) konst. otáčky /min moment (Nm) vibrace (mm) moment Nm Graf 5 Vibrace a moment při řezání v rezonančních otáčkách (PILANA K5)

38 Na grafu (6) je vidět závislost vibrací na hluku při konstantních otáčkách. Řez je prováděn v optimálních otáčkách kotouče. Zvýšený hluk a vibrace se projeví vstupem materiálu do řezu až o 4dB. U kotouče byla zjištěna dvě pásma optimálních otáček, ve kterých byl proveden řez. vibrace(mm) 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,00-0,01-0,02-0,03-0,04-0,05 konst. otáčky 3800(1/min) (min -1 ) Vibrace [mm] hluk(db) Graf 6 Vibrace a hluk při řezání v optimálních otáčkách (PILANA K5) 93,5 92,5 91,5 90,5 89,5 88,5 87,5 hluk db(a) Na grafu (7) je vidět druhé pásmo optimálních otáček. Hluk se zde zvýšil o 4dB a to díky vstupu materiálu do řezu. vibrace(mm) 0,04 0,03 0,02 0,01 0,00-0,01-0,02-0,03 95, , , , ,5 hluk db(a) -0,04 konst. otáčky 4600(1/min) (min -1 ) 91 Vibrace [mm] hluk(db) Graf 7 Vibrace a hluk při řezání v optimálních otáčkách (PILANA K5) Srovnáním všech tří grafů (4,6,7) jsem došel k závěru, že na hluk neměly vliv ani rezonanční ani optimální otáčky. Hluk se zvyšoval významně pouze ze vzrůstem otáček

39 Podstatě shodné měření jsme prováděli z kotoučem FLURY. Řez materiálem je prováděn v rezonančních otáčkách kotouče. Na grafu (8) si můžeme všimnout, že hluk mimo řez je téměř shodný s druhým měřeným kotoučem. Při řezu dosahuje naměřený hluk vyšších hodnot o 2dB. vibrace(mm) 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00-0,02-0,04-0, hluk db(a) -0,08 konst. otáčky 4200 (1/min) (min -1 ) Vibrace [mm] hluk(db) Graf 8 Vibrace a hluk při řezání v rezonančních otáčkách (FLURY K4) 88 Měření je prováděno v optimálních otáčkách graf (9), je zde vidět nárůst vibrací a hluku. Nárůst hladiny hluku o 4dB je způsoben řezem materiálu. vibrace(mm) 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,00-0,01-0,02-0,03-0,04-0,05 konst. otáčky 4900(1/min) (min -1 ) 96,5 95,5 94,5 93,5 92,5 91,5 90,5 hluk db(a) Vibrace [mm] hluk(db) Graf 9 Vibrace a hluk při řezání v optimálních otáčkách (FLURY K4)

40 Na grafu (10) je vidět moment síly, podle kterého lze snadno určit počátek a konec řezu. Pilový kotouč vykazuje při řezu horší vlastnosti. Vibrace se zvyšují. vibrace(mm) 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0-0,01-0,02-0,03-0,04-0,05 konst.otáčky 4900 (1/min) (min -1 ) moment (Nm) vibrace(mm) moment(nm) Graf 10 Vibrace a moment při řezání v optimálních otáčkách (FLURY K4) 7.4. Frekvenční analýza PILANA K5 Tento experiment byl prováděn za účelem zjištění dominantních frekvencí hluku v celém slyšitelném spektru. Na grafu 11. a.) můžeme vidět barevné znázornění dominantních frekvenci hluku, při zvyšujících se otáčkách kde největší intenzity dané frekvence se jeví jako bílé tečky. Na grafu 11. b) je záznam hluku v (db) kde vidíme pouze jeho změnu. Měření bylo prováděno mikrofonem, který nelze nakalibrovat, proto zde můžeme pozorovat pouze změnu hluku v (db) nikoliv jeho absolutní hodnoty db(a). Také musím dodat, že mikrofon je citlivější a při měření nebyl nastaven váhový filtr (A), proto se zaznamenávaný průběh liší. Na grafu 11. c) pozorujeme závislost hluku v db (A) při zvyšujících se otáčkách. Graf 11. a.) b) c) se časově shoduje, proto zde můžeme zhruba odhadnout, jaké dominantní frekvence má kotouč při různých otáčkách. Pásmo dominantních frekvencí od 2500 do 6000 Hz se projevilo v rozsahu otáček kotouče (1/min). Na grafu 11.a) a b) můžeme pozorovat jaký vliv má dominantní frekvence na nárůst hluku

41 čas (s) a) frekvence (Hz) b) hluk (db) Graf 11a) frekvenční spektrum Graf 12 b) hluk C) (db)a Graf 13c) hluk závislý na otáčkách otáčky (min -1 ) hluk(db) 7.5. Frekvenční analýza FLURY K4 Na grafu 12. a) je vidět dominantní nárůst frekvencí od 2500 do 6000 Hz v časového úseku (4s - 9s). Tento nárůst je způsoben vibrováním kotouče. Dále pozorujeme dominantní frekvenci při 300 Hz v čase 14s způsobenou poháněcí soustavou stendu

42 čas (s) a) frekvence (Hz) b) hluk (db) Graf 14 a) frekvenční spektrum Graf 15 b) hluk C) (db)a Otáčky (min -1 ) Hluk(dB) Graf 16 c) hluk závislý na otáčkách Z vyhodnocení obou poběhů frekvencí jsem dospěl k závěru, že kotouče mají zvýšené dominantní frekvence v rozsahu 3100 až 4200 otáček (min -1 ), Proto těchto otáčkách není vhodné kotouče provozovat

43 8. DISKUSE A ZÁVĚR Ve své práci jsem nastínil problematiku týkající se hlučnosti pilových kotoučů a její dopad na pracovní prostředí. Jednak teoreticky, ale hlavně podložit své tvrzení naměřenými údaji. Měl jsem možnost srovnat dva téměř konstrukčně shodné kotouče od fy Flury Systems a Pilana s cílem posoudit vliv konstrukčních opatření na jejich hlučnost. Při porovnání obou kotoučů jsem dospěl k závěru, že se jedná o nepískající kotouče, kde hladina hluku, kterou vydávají roste za zvyšujícími se otáčkami téměř lineárně a jejich průběh je velmi podobný a liší se pouze výchylkami hluku způsobenými rezonancemi kotouče. Dalo by se očekávat, že při nejvyšších vibracích kotouče dojde k největšímu hluku. Nicméně tomu tak úplně nebylo, protože jsme zjistili, že kotouč má rozdílné vibrace na těle a na věnci. A díky tomu se rezonanční otáčky vůči sobě posouvají a z toho vyplývá, že kotouč má mírně rozdílné rezonanční otáčky na těle a věnci. Tyto rozdílné rezonance těla a věnce se nemusí přímo úměrně projevit na hluku kotouče. Bohužel se mi nepodařilo prokázat, že zvýšený hluk způsobují rezonance těla nebo věnce kotouče. Dále jsem zkoumal hlučnost kotoučů při řezání (DTD-L-18) a to jak při rezonančních tak při optimálních otáčkách. Dospěli jsme k závěru, že provoz kotoučů v rezonančních otáčkách, neměl podstatný vliv na změnu hluku. Pozorovali jsem pouze nárůst hluku při vstupu materiálu do řezu a to až o 6dB což odpovídá zdvojnásobnění akustického tlaku. Zajímavé proto bylo také srovnaní kotouče FLURY K4 s kotoučem PILANA K5 z nichž první má radiální drážky s měděným nýtem zatímco druhý pouze drážku odhlučňovací. Obě tyto úpravy by měly snižovat hlučnost kotouče, při chodu na prázdno dosahované hodnoty hluku byly téměř totožné. Ale při řezu měl kotouč FLURY větší hluk až o 2-3 db než kotouč PILANA. Také se podařilo zjistit, že oba kotouče mají dominantní frekvence hluku od 2500 do 6000 Hz v intervalu 3100 až 4200 otáček (min -1 ). V těchto otáčkách není vhodné kotouče provozovat. Podle otáčkových diagramů (obr. 8 a 9) se nachází optimální otáčky u kotouče PILANA K min -1 a u kotouče FLURY K min -1. Tyto otáčky byly z hlediska hluku velice vhodné, avšak v praxi se mnohdy nevyužívají z důvodů malé produktivity práce. Proto byly zjišťovány optimální otáčky ve vyšších pásmech a u kotouče PILANA K5 byly naměřeny 4600min -1 a u kotouče FLURY K min

44 SHRNUTÍ Obrábění aglomerovaných materiálu na bázi dřeva pilovými kotouči je jedna z nejpoužívanějších technologických operací a hluk v tomto pracovním prostředí je velký problém. Proto zabývat se přímo zdrojem hluku, kterým je v našem případě pilový kotouč, je velice důležité. Při hodnocení hluku jsme vycházeli z provedených měření. Měli jsme možnost porovnat vliv radiální drážky s měděným nýtem s odhlučňovací drážkou. Obě tyto úpravy by měly snižovat hlučnost kotouče. Při chodu naprázdno se rozdílná hlučnost neprojevila, nicméně při řezu, kotouč osazen nýty vykazoval 2-3dB vetší hlučnost. Podařilo se potvrdit, že se hlučnost pily zvyšuje lineárně s nárůstem otáček kotouče. Bohužel se nepodařilo prokázat, že kotouč při nejvyšších vibracích vykazuje největší hluk. Při rozboru frekvenčního spektra jsem došel k závěru, že oba kotouče mají zvýšené dominantní frekvence hluku od 2500 do 6000 Hz v rozsahu 3100 až 4200 otáček (min -1 )

45 SUMMARY Cutting wooden agglomerated materials by means of circular saw blades is one of the most used technological procedures and noise produced during the operation belongs to its key problems. Thus dealing with the source of noise is very important. While surveying the noise we used our own measurements. We had the opportunity to compare the effect of radial groove with copper rivets with noise eliminating grooves. Both these modifications should reduce the level of noise. When idle, the saw blades behaved similarly from the point of view of producing noise. However, when cutting, the blade with copper rivets produced 2-3dB more noise. It was proved that the noisiness of the saw is rising linearly with the increase of rotation speed of the blade. Unfortunately it could not be proven that the blade produces more noise in highest vibration rates. From studying the frequency spectrum I concluded that both blades have heightened dominant frequencies of noise from 2500 to 6000 Hz in range 3100 to 4200 turns per minute

46 LITERATURA: Jandák, Z. Hluk v pracovním prostředí [online] citováno 15. dubna Dostupné na World Wide Web: < Kazda, J. Nebezpečí impulsního hluku v pracovním prostředí [online] citováno 17. dubna Dostupné na World Wide Web: < Kopecký, Z., Vybrané aspekty vysokorychlostního obrábění dřeva. Brno, MZLU v Brně. 151 s. Kopecký, Z. - Svoreň, J. - Hric, J. - Peršin, M., Comparsion of the circular-saw blade vibrations. In Wood-Machine-Tool-Workpiece. Poznaň: Akademia Rolnicza im. Augusta Cieszkowskiego e Poznaniu,. 45 s. ISBN X Minář, J. Reprodukce zvuku aneb základy teorie [online] citováno 19. dubna Dostupné na World Wide Web: < Mišun, V., Vibrace a hluk. Brno, Akademické nakladatelství CERM, s.r.o s. ISBN Prokeš, S., Obrábění dřeva a nových hmot ze dřeva. Praha, SNTL. 360 s. Prokeš S., Snižování hluku v dřevozpracujícím průmyslu. Praha, SNTL. 122 s. Siklienka, M. - Svoreň, J., Frekvencie vlastných tvarov kmitov pílových kotúčov pri statickom kmitaní. TU Zvolen. Svoreň, J., Stav techniky pri pílení kotúčovými pílami. In Stroj, nástroj, obrobok: nové poznatky v procese obrábania dreva. Zvolen, TU. s ISBN Stachiev, Y. M., Rabotosposobnosť ploskich kruglych pil. Moskva, Lesnaja promyšlenost. 384 s. ISBN katalog fy Pilana [online] citováno dne 12. dubna Dostupný na World Wide Web: < příručka fy Bruel & Kjaer, Měření zvuku. 44 s. Czech BR