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

Transkript

1 MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Lesnická a dřevařská fakulta Ústav lesnické a dřevařské techniky Rozbor vlivu konstrukce řetězu na úroveň vibrací motorové řetězové pily DIPLOMOVÁ PRÁCE 2014 Bc. Lukáš Šlechta

2 Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma: Rozbor vlivu konstrukce řetězu na úroveň vibrací motorové řetězové pily zpracoval sám a uvedl všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje diplomová 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 Podpis studenta:

3 Poděkování Na tomto místě bych si dovolil poděkovat Ing. Pavlovi Nevrklovi a také celému Ústavu lesnické a dřevařské techniky na LDF za poskytnuté rady, pomoc, zázemí a trpělivost při tvorbě této diplomové práce. Dále děkuji celé mé rodině včetně mé přítelkyně za poskytnutou psychickou a finanční podporu po celou dobu studia.

4

5 Jméno: Lukáš Šlechta Název: Rozbor vlivu konstrukce řetězu na úroveň vibrací motorové řetězové pily Abstrakt: Tato diplomová práce se zabývá vlivem konstrukce řetězu 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 práce se věnuji praktickému ověření vlivu změny konstrukce pilového řetězu na vibrace motorové řetězové pily. Měření vibrací bylo provedeno při řezání různých druhů dřevin pomocí tří rozdílných testovaných řezacích řetězů (POWERsharp, polodlátovitý a dlátovitý profil hoblovacího zubu), u kterých byly předpokládány rozdílné hodnoty pro úroveň vibrací při řezání. 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, motorová pila, řezací část motorové pily, POWERsharp, polodlátovitý zub, dlátovitý zub.

6 Author: Lukáš Šlechta Title: The analysis of the influence of a chain to a vibration level of a chainsaw Abstract: The intention of this thesis is to occupy with the influence of a chain to a vibration 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. The main concern in the second part is the practical verification of the influence of the construction of chain saw chain change for the vibration of a chain saw. The vibration measurement was made by the cutting different kinds of wooden planks with three different chainsaw chains (POWERsharp, half-chiselled and chiseled profile of woodworking plane tooth). In the last part of this work I evaluate and make a remark of registered values tested chainsaw chains. It was made during the practical exam in the workshops of the Institute of Forestry and Wood Technology in Brno under the expert's supervision. Keywords: The chainsaw vibration, chainsaw chain, plane tooth, limiting flange, cutting down the limiting flange, chainsaw, cutting part of a chain saw.

7 Obsah 1 Úvod Cíl práce Teoretická východiska Historický vývoj motorových řetězových pil Konstrukce řezací části motorové pily Řezací část obecně Vodící lišta Historie vodících lišt Účinná délka lišty Pilový řezací řetěz Snížení omezovací patky hoblovacího zubu Zpětný vrh Mechanické dělení dřeva Základy teorie mechanického dělení dřeva Teorie třískového dělení dřeva Negativní vliv motorové řetězové pily na lidský organismus Vibrace Hluk Pracovní úrazy v lesním hospodářství Metodika Norma ČSN EN ISO Určení charakteristik vibrací Veličiny Přístroje Akcelerometr Kalibrace Otáčkoměr Směr a místo měření Provozní podmínky, zkušební postup a prezentace výsledků Zkouška validace Nejistoty měření a deklarování hodnot vibrací Specifické podmínky pro řetězové pily dle normy ČSN EN ISO

8 Směr měření a umístění Provozní podmínky řetězové pily a zkušební materiál Řetězová pila Zkušební materiál Provozní podmínky Zkušební postup Chod při volnoběhu Chod při plném zatížení Chod naprázdno Informace, které je třeba zaznamenat Ekvivalentní souhrnné hodnoty vibrací Použité přístroje, nástroje a pomůcky při měření Motorová pila Pilový řetěz Řetěz Rapid Super C (hranatý-dlátovitý profil řezacího zubu) Řetěz Rapid Micro (kulatý-polodlátovitý profil řezacího zubu) Řetěz PowerSharp Řezané vzorky dříví Měřící soustava Měřící skupina Vlastní měření Naměřené výsledky a vyhodnocení Naměřené výsledky s řetězem RSC (hranatý-dlátovitý) Naměřené výsledky s řetězem RM (kulatý-polodlátovitý) Naměřené výsledky s řetězem POWERsharp Celkové vyhodnocení výsledků Diskuze Závěr Summary Literární zdroje Seznam obrázků, tabulek a grafů... 69

9 1 Úvod V současné době není odvětví, ve kterém by nebylo možné lidskou sílu nahradit technikou. Avšak stále existují pracovní pozice, kde je lidská síla nenahraditelným zdrojem energie jako například v lesním hospodářství, kde je použití techniky z finančních důvodů nebo z důvodu nepřístupného terénu nemožné. Stejně tak i dřevo se stává nahraditelným zdrojem energie. Zůstává však nenahraditelnou a nezastupitelnou surovinou s výbornými fyzikálními vlastnostmi a lidé ho stále potřebují ve všech možných oborech. Aby bylo možné dřevo v jednotlivých odvětvích využít, je potřeba jej po obnovní době vytěžit. V tuto chvíli přichází na řadu práce s motorovou pilou, která patří mezi riziková povolání. Největším rizikem při práci s motorovou pilou, když pomineme úrazy, jsou stále nejčastěji vibrace a hluk. I když se motorové pily stále vyvíjejí - zmenšují se, zlehčují a mají větší výkon, pohlcují však méně vibrací a tím pádem přenášejí více vibrací na obsluhu motorové pily, která musí čelit velikému riziku onemocnění následkem vibrací. I když se výrobci snaží zdokonalit antivibrační systémy pomocí různých inovačních prvků na motorové pile a jejím příslušenství (silentbloky, řezací řetěz, antivibrační pracovní rukavice, atd.), k úplnému odstranění působení vibrací na člověka zamezit nelze. V této diplomové práci jsem se proto zaměřil na posouzení vibrací a jejich změn v závislosti na třech konstrukčně rozdílných řezacích řetězech na řetězové motorové pile. Toto téma je mi velice blízké, protože si již několik let přivydělávám prací s motorovou řetězovou pilou. 9

10 2 Cíl práce Cílem této diplomové práce je zjistit, jak velký význam má rozdílná konstrukce řezacího řetězu, a to přímo různé druhy hoblovacího zubu na řezacím řetězu, na vibrace řetězové motorové pily. V laboratorních podmínkách provedu měření vibrací na rukojeti motorové pily se třemi konstrukčně rozdílnými řezacími řetězy. Měření provedu na našich hlavních dřevinách. Zástupce měkkých jehličnanů bude smrk ztepilý a z listnatých tvrdých dřevin to bude buk lesní. 10

11 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 poháněná listová pila Wade z roku 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 poháněná 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 11

12 v motorových pilách koncem 50. let, jakož i elektronického zapalovaní v polovině 60. let 20. století (Neruda, Černý, 2006). 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 bezplovákovým karburátorem a hoblovacím řetězem. V etapě 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 předkácování stromů. Po r 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. 12

13 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. 3.2 Konstrukce řezací části motorové pily 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) 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, jímž 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 13

14 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. 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 14

15 řetězky, mírně nálevkovitě rozšířena, aby do ní vodící zuby nabíhajícího řetězu bezproblémově vnikaly (Neruda, Černý, 2006). 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) 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 15

16 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 snížení rizika zpětného vrhu snížit energetické ztráty, spotřebu oleje i opotřebení řetězu. Ani tato provedení lišt se neosvědčila a nepoužívají se (Neruda, Černý, 2006) 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) 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. Podle Nerudy a Černého (2006) rozeznáváme dva typy řezacích řetězů: 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. 16

17 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). 17

18 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 oblé 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 typu řetězu. Součet úhlu hřbetu a úhlu hřbetního břitu dává úhel řezu hřbetního břitu. 18

19 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 19

20 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). 20

21 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 stacionárních 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 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 ). 21

22 Obrázek č. 8: 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. 9: Snížení omezovací patky Omezovací patku je nutno opracovat tak, aby byla v rovině s měrkou. Obrázek č. 10: Zbroušení omezovací patky podle přiložené měrky 22

23 Poté zpilujeme paralelně k značce, šikmo k omezovací patce při tom zachováme nejvyšší bod omezovací patky. Obrázek č. 11: Zpilování omezovací patky podle vyražené rysky (STIHL, 2006) Obrázek č. 12: Měrka pro kontrolu úhlu řezacího zubu a výšky omezovací patky 23

24 3.2.7 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 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). 24

25 Obrázek č. 13: Úprava náběhu omezovací patky A - standardní řetěz, B - řetěz s bezpečnostní úpravou, C - princip působení náběhové linie u bezpečnostního řetězu (Oregon). 25

26 3.3 Mechanické dělení dřeva Základy teorie mechanického dělení dřeva Mechanickým dělením dřeva se rozumí působení pracovních nástrojů na dřevo za účelem jeho opracování, při kterém se provádí zejména příčné a podélné rozdělení dřevěného celku na části (kmene stromu na výřezy, výřezů na řezivo, polen na štěpiny, řeziva na konstrukční díly), oddělení stromu od pařezu, větví od stromu, i obrobení dřevěných výrobků. Podrobně tuto problematiku zpracovali Štollmann a Mikleš (2000). V lesnické výrobě se uplatňují jak principy třískového tak beztřískového dělení dřeva. Třískové řezání je realizováno u manuálních, částečně mechanizovaných i plně mechanizovaných těžebních prostředků, jako jsou ruční pily, přenosné motorové pily či motorové pily v krátících, kácecích nebo harvestorových hlavicích. U ručních pil se k třískovému řezání používají pilové listy s různým tvarem a broušením ozubení dle účelu použití. Přenosné motorové pily a krátící, kácecí nebo harvestorové hlavice využívají k třískovému dělení dřeva pilový článkový řetěz se specifickou geometrií zubu. Některé kácecí hlavice mohou být vybaveny i kotoučovou pilou (Neruda a kol., 2013). Při stanovení modelu řezání jednotlivých řezných hran je nezbytné rozlišovat, zda dochází k dělení dřeva v podélném, příčném či šikmém směru ve vztahu k ose dřevních vláken. Při řezání přicházejí do styku dřevo a kov. Třením dvou těles pod tlakem vzniká teplo, jehož množství je závislé na vyvíjeném tlaku, druhu materiálů a drsnosti ploch, které se o sebe třou, rychlosti a době tření. Dřevo je špatný vodič tepla, z toho důvodu se teplota koncentruje v kontaktní části řezného klínu (do hloubky kontaktních ploch 0,5 mm je T=200/240 C) (Lisičan, 1996). Nepříznivé dopady vysokých teplot se projevují tepelnou dilatací nástroje a poklesem tvrdosti, otěruvzdornosti a tuhosti materiálu, ze kterého je nástroj zhotoven (Neruda a kol., 2013) Teorie třískového dělení dřeva Hlavním způsobem dělení dřeva v LH je třískové dělení, do kterého se řadí třískové řezání, odírání a za určitých podmínek i sekání (jestliže příčně přesekáváme silnější kus dříví). Méně časté je dělení dřeva beztřískové, ke kterému náleží nožové odvětvování, 26

27 stříhání, podélné štípání a za určitých podmínek i sekání (přeseknutí tenkého kusu dřeva naráz jediným seknutím). Základní vysvětlení procesů všech způsobů mechanického řezání dřeva poskytuje teorie elementárního řezu nožem tvaru klínu. Při elementárním řezání vniká nůž do dřeva a odebírá třísku stálé tloušťky, jejíž šířka je menší, než délka břitu. Nůž je tvaru klínu, jeho ostří (břit) je tvořeno hranou klínu kolmou na směr přímočarého rovnoměrného pohybu nože (Neruda a kol., 2013). Obrázek č. 14: Elementární řez dřeva podél vláken V případě elementárního řezu dřeva podél vláken (Obrázek č. 14) jsou fyzikální jevy, které při něm nastávají, poměrně složité. Výrazně se na této složitosti podílí nehomogenita dřeva, daná jeho přírodními vlastnostmi (vláknitou strukturou dřeva). V okamžiku vnikání klínu do dřeva přeřezává břit vlákna a čelo odtlačuje a ohýbá třísku od původního masivu dřeva. Ve dřevu nastávají složité napěťové stavy, vznikají napětí a podél os X a Y, jakož i dotykové napětí v rovině XOZ. Oddělování třísky a tvorba trhlin nastane, jakmile napětí dosáhne hranice meze pevnosti dřeva napříč vláken. Dochází k ohybu třísky, jestliže však napětí přesáhne hodnotu meze pevnosti dřeva naspodu třísky, dochází k jejímu lomu. Průběh napětí nad a pod osou třísky od záporných, ke kladným hodnotám se mění, a i jeho velikost se mění (snižuje se) úměrně vzdálenosti od břitu směrem vpřed (Neruda a kol., 2013). 27

28 Obrázek č. 15: Čelní řez elementárním břitem Ještě složitější jevy nastávají při čelním řezu elementárním břitem (Obrázek č. 15). Jedná se tedy o řez napříč vláken, který nastává např. při střihu. Při vnikání klínu do dřeva napříč vláken do hloubky 1, tlačí břit na dřevo silou, která je kolmá na plochu čela. Silová složka (řezná síla) tlačí na dřevo napříč vláken, složka odsouvá úsek třísky ve směru podél vláken. Obě složky i výslednice sil mění svou hodnotu od nuly, v okamžiku dotyku nástroje se dřevem, až na hodnotu maximální, v okamžiku oddělení elementu třísky, kdy opět klesnou na nulu, a postup se opakuje (Neruda a kol., 2013). Při kácení a odvětvování noži dochází k příčnému dělení dřeva (Obrázek č. 15). Dle síly nože a úhlu jeho ostří dochází k ohýbání vláken dřeva a k jeho namáhání na tah kolmo na vlákna. Při Vnikání nože do dřeva tak vznikají v rovině řezu trhliny ve směru vláken. Součet svislých složek kolmých tlaků N a možných nerovností ve vodorovných složkách tlaků N způsobují vychýlení nože ze směru působení síly, možnost jeho deformace a křivý řez. Proto je u plochých nožů potřebná dostatečná tloušťka, kterou je nezbytné zvyšovat i se zvětšováním průměru výřezu. Hloubka trhlin ve dřevě po stranách nože je při teplotě 0 C běžně dvojnásobkem tloušťka nože, za mrazu se hloubka trhliny zvyšuje (Lisičan, 1996). 28

29 3.4 Negativní vliv motorové řetězové pily na lidský organismus Vibrace Vibrace jsou mechanické kmitání části tuhého prostředí s vysokou frekvencí, při kterém je mechanická energie z oscilujícího zdroje přenesena na jinou strukturu. 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). 29

30 Člověk vnímá vibrace jako sled opakujících se tlakových změn na receptory povrchového čití (na prstech, rtech) i na receptory hlubokého čití ve svalových vláknech, šlachách a kloubních pouzdrech. Odtud jsou vedeny podněty nervovými vlákny do centra v míše, mozkovém kmeni a mozkové kůře ( ). 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. Mezi nemoci zapříčiněné vibracemi patří např. vazoneuróza, syndrom karpálního tunelu, Raynaudův syndrom či akrocyanóza. Účinkem vibrací dochází také k postižení kloubů, kostí, šlach a svalů rukou. 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 30

31 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 ( ). 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). Syndrom karpálního tunelu Syndrom karpálního tunelu je onemocnění, které je způsobeno dlouhodobým působením vibrací na horní končetiny, při němž dochází k postižení nervů. 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 vzniknout např. po úrazech a zánětech v oblasti zápěstí, zmnožením kloubní výstelky v zápěstí 31

32 při revmatismu, ale i po přetížení, respektive chronickým přetížením právě při práci s motorovou pilou ( 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 B 6 ( karp%c3%a1ln%c3%adho_tunelu). Sekundární Raynaudův syndrom Raynaudův syndrom též fenomén je onemocnění tepenného systému nejčastěji horních končetin. Hlavními příznaky je bělání kůže prstů, které bělají z důvodu nedostatečného prokrvení. Dle příčiny jej lze rozdělit na Raynaudovu nemoc, při které se bělání prstů děje z neznámé příčiny, a na sekundární Raynaudův syndrom, který je způsoben dlouhodobou expozicí nadlimitním vibracím horních končetin při práci s ručně ovládaným pneumatickým nářadím nebo s vibrujícími stroji jako např. hydraulická kladiva, sbíječky, brusky, motorové pily atd. (Brhel, 2007). Potřebná délka expozice nadlimitním vibracím ke vzniku onemocnění je uváděna od několika měsíců do 20 let. Účinek vibrací na člověka závisí na: - délce expozice - způsobu práce - hmotnosti a na technickém stavu nástroje - na místě a způsobu přenosu vibrací - věku a zdravotním stavu pracovníka Raynaudům syndrom způsobený vibracemi má charakteristické rysy: - asymetrické zbělání prstů, - postižení začíná na distálních článcích 4. a 5. prstu, - palce a prsty u nohou postiženy nejsou, 32

33 - barevné změny nejprve vznikají pouze v zimním období, poté i při chladném počasí v létě. Prevencí před tímto onemocněním je využití technických a technologických opatření proti přenosu a působení biologicky závažných vibrací na pracovníka. Doplňujícím opatřením je úprava pracovní doby, režimu práce a odpočinku, střídání pracovníků, ochrana před chladem a vlhkem (Brhel, 2007). Toto profesní onemocnění bylo poprvé popsáno v roce 1911 u kameníků používajících pneumatická kladiva. Mezi nemoci z povolání byl však sekundární Raynaudův syndrom zařazen až na konci 20. století. Mezi lety bylo zaznamenáno 531 případů s tímto onemocněním (Brhel, 2007). Obrázek č. 16: Raynaudův syndrom Akrocyanóza Akrocyanóza se projevuje modrým zbarvením prstů končetin (tzv. cyanóza) a zvýšenou potivostí koncových částí končetin, které je způsobeno křečovým stahem malých kožních cév v chladném prostředí, avšak v případě akrocyanózy nedochází k úplnému zastavení průtoku krve. Postižení bývá trvalé, nebolestivé a symetrické. (anamnéza.cz, 2012). 33

34 Postižení kloubů, kostí, šlach a svalů rukou Vibracemi jsou nejčastěji postiženy klouby ruky, loket, méně kloub ramenní. Postižení způsobují vibrace o nižší frekvenci asi do 30 Hz. 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 a mohou se rozvíjet i po přeřazení pracovníka na jinou práci Hluk Zdrojem hluku u motorové pily a křovinořezu je především 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) Pracovní úrazy v lesním hospodářství Práce v lesním hospodářství stále patří v rámci celé republiky z hlediska počtu pracovních úrazů na pracovníků, i z hlediska jejich závažnosti, k nejrizikovějším oborům. Nejrizikovější činností v lesním hospodářství je především těžební činnost tedy těžba, soustřeďování a odvoz dříví. 34

35 Ve většině případů, kdy dojde k pracovnímu úrazu či smrtelnému pracovnímu úrazu, ke kterým v souvislosti s prováděním těchto činností dochází, se podílí stále se snižující úroveň odborné kvalifikace a s tím spojené hrubé nedodržování bezpečnostních předpisů včetně nezodpovědnosti pracovníků, zaměstnanců i zaměstnavatelů k životu a zdraví. Ke snižování průměrného věku pracovníků v lesním hospodářství dochází pouze pozvolně, kdy mnozí k práci v lesním hospodářství přistupují jako k poslední možnosti, jak se uživit a jakýkoliv jiný příležitost zaměstnání mimo lední hospodářství znamená odchod kvalitního pracovníka do jiného oboru. Další velmi neblahý důsledek neutěšeného stavu bezpečnosti práce je administrativní výskyt mnoha firem na dané zakázce, kdy posledním článkem je pracovník, který občas neví, pro koho vlastně pracuje, protože ve smlouvě s firmou má požadavky jiné firmy a další firma je zodpovědná za zaúkolování pracovníka, pokud vůbec smlouvu má. Od roku 2012 orgány inspekce práce řeší podobné záležitosti snahou o potírání nelegálního zaměstnávání, s jasným určením zodpovědností majitele. V roce 2012 došlo podle údajů Státního úřadu inspekce práce v lesním hospodářství k 5 smrtelným pracovním úrazům (6 v roce 2011) a 29 závažným, s hospitalizací delší než 5 dnů (15 v roce 2011), z toho 2 úrazy se staly ženám. Z 29 úrazů se 16 úrazů stalo v souvislosti s manuální těžbou dřeva, 11 v souvislosti s dopravou, skladováním a manipulací dřeva, 2 úrazy se staly v pěstební činnosti. Úrazy se staly převážně v důsledku zanedbání bezpečnostních předpisů. Pracovních úrazů s pracovní neschopností delší jak 3 dny bylo v roce 2012 zaznamenáno 262 případů, při nich bylo zraněno 210 mužů a 52 žen. Český statistický úřad evidoval v roce 2012 v odvětví klasifikace CZ-NACE 02 Lesnictví a těžba dřeva celkem 311 pracovních úrazů, z toho 57 úrazů žen. Pracovních úrazů s pracovní neschopností nad 3 dny evidoval podle výše uvedené klasifikace 310, z toho u žen 57. Další údaje (pracovní úrazy s pracovní neschopností delší než 5 dnů, spojených s hospitalizací, průměrné procento pracovní neschopnosti, počet nemocí z povolání atd.) Český statistický úřad nemá k dispozici a nově přebírá data z administrativního informačního systému České správy sociálního zabezpečení. 35

36 Jediným oficiálním zdrojem informací o úrazovosti ve vztahu k lesnímu hospodářství jsou v současné době pouze údaje poskytované Státním úřadem inspekce práce. Na pracovní úrazovost má vliv především nedostatek prevence, nízká kontrolní činnost ze strany živnostenského odboru i sociální a zdravotní politika. Stále chybí orgán (úrazová pojišťovna), který by sledoval porušení bezpečnostních předpisů při vzniklém pracovním úrazu a s tím spojené odškodnění při vyplácení výše úrazové pojistky ve vazbě na sociální a zdravotní zabezpečení. Vývoj počtu pracovních úrazů v lesním hospodářství za období roku má kolísající tendenci, ale celkově se prodlužuje doba léčby. To napovídá, že na tento trend má vliv politika státu, která značně omezila vyplácení nemocenských dávek v prvních dnech pracovní neschopnosti, proto menší poranění pracovníci nehlásí. Pokud následně dojde ke zhoršení lehčího poranění, znamená to větší zdravotní komplikace, ztíženou léčbu a prodloužení doby pracovní neschopnosti, což ve svém konečném důsledku pocítí i stát. Vývoj počtu pracovních úrazů v lesním hospodářství má sice setrvalou tendenci, ale zvyšující se úroveň bezpečnosti a ochrany zdraví při práci není v důsledcích vidět. Obrázek č. 17: Počet úrazů v lesním hospodářství

37 4 Metodika 4.1 Norma ČSN EN ISO Část metodiky měření vibrací této diplomové práce byla převzata z normy ČSN EN ISO Lesnické stroje Zkušební předpis pro vibrace přenosných ručních lesnických strojů se spalovacím motorem Vibrace na rukojetích. Tato norma je českou verzí evropské normy EN ISO 22867:2008, která byla schválena Evropským centrem pro normalizaci (dále CEN) 15. října Překlad byl zprostředkován Úřadem pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví a má stejný status jako oficiální verze. Členové CEN jsou povinni splnit Vnitřní předpisy CEN/CENELEC, v nichž jsou stanoveny podmínky, za kterých se musí této evropské normě bez jakýchkoliv modifikací dát status národní normy. Tato evropská norma existuje ve třech oficiálních verzích anglické, francouzské a německé. Verze v každém jiném jazyce přeložená členem CEN do jeho vlastního jazyka, za kterou zodpovídá a kterou notifikuje Řídícímu centru, má stejný status jako oficiální verze. Členy CEN jsou národní normalizační orgány Belgie, Bulharska, České republiky, Slovenska, Dánska, Francie, Polska, Rakouska a dalších 22 států Evropské unie (ČSN EN ISO 22876: 2008). Předmětem této mezinárodní normy je specifikace zkušebního předpisu pro stanovení velikosti vibrací za standardních podmínek na rukojetích přenosných ručních lesnických strojů se spalovacím motorem, jako jsou řetězové pily, křovinořezy a vyžínače trávy. Předpis je použitelný pro výrobce pro kontrolu výrobků a pro typové zkoušky. Získané výsledky mohou být použity k porovnání různých strojů nebo různých modelů stejného typu stroje. I přesto, že jsou veličiny získány v simulovaném prostředí, naměřené hodnoty můžeme nalézt v reálné pracovní situaci (ČSN EN ISO 22867: 2008) Určení charakteristik vibrací Určení charakteristik vibrací se v první řadě používá pro (ČSN EN ISO 22867: 2008): - deklarování výrobcem - porovnání dat mezi stroji v dotyčné skupině 37

38 - vývojové práce ve stupni návrhu - odhad rizika vibrací s uvážením specifických podmínek (parametrů) Používání tohoto předpisu při měření vibrací zajistí reprodukovatelnost určování charakteristik vibrací. Provozní režimy jsou zajímavé pro posouzení expozice vibracím, např. v průběhu typického pracovního dne. Pracovní cykly vybrané pro tento zkušební předpis vycházejí z následujících úvah o použití: a) řetězové pily s motorem o zdvihovém objemu < 80 cm 3, které jsou používány b) pro různé pracovní činnosti zahrnující kácení, zkracování kmenů a odvětvování c) řetězové pily s motorem o zdvihovém objemu 80 cm 3, které se normálně používají pro kácení a zkracování. Odvětvování způsobuje, že pila běží při otáčkách naprázdno, a proto se s chodem naprázdno počítá pouze u pil s motorem o zdvihovém objemu < 80 cm 3. V každém případě přesun a ostatní úkony mezi pracovními činnostmi způsobují, že stroj běží při volnoběhu. Zkušenost vede k závěru, že stejné doby trvání různých pracovních režimů jsou vhodné pro odhad denní expozice (ČSN EN ISO 22867: 2008). Zároveň však tato norma upozorňuje, že některé zkoušky specifikované v této mezinárodní normě obsahují postupy, které mohou vést k nebezpečným situacím. Proto každá osoba provádějící zkoušku dle této normy musí být vyškolena pro ten typ práce, který má provádět. Zároveň musí být dodrženy všechny národní předpisové podmínky a požadavky na zdraví a bezpečnost (ČSN EN ISO 22867: 2008) Veličiny Měřenými veličinami jsou vážená zrychlení a otáčky motoru ve třech kolmých směrech α nwx, α nwy, α nwz. Veličinami, které se mají určit, jsou souhrnné hodnoty vibrací α nw a ekvivalentní souhrnné hodnoty vibrací α nw eq, pro každou rukojeť. 38

39 4.1.3 Přístroje Systém měření vibrací včetně kmitočtového vážení pro soustavu ruka-paže musí být v souladu s ISO Akcelerometr Akcelerometr je čidlo, které je určené ke snímání vibrací a přeměně na elektrické signály. Tříosý akcelerometr umožňuje současné měření v osách x, y, a z. Celková hmotnost akcelerometru vibrací udávajícího zrychlení ve třech směrech v každé měřící poloze musí být tak malá, jak je to jen možné a nesmí v žádném případě převyšovat 25 g, včetně připevnění, ale mimo kabel (ČSN EN ISO 22867:2008). Akcelerometr a mechanický filtr, v případě, že je použit, se musí namontovat pevně na rukojeť pomocí upevňovacího zařízení. Při měření na rukojetích s pružnými povlaky (např. čalouněnými rukojeťmi) je přípustné použít pro akcelerometr vhodný adaptér. Adaptér se musí skládat z vhodné, tvarované, lehké, tuhé desky s vhodným montážním uspořádáním pro použitý akcelerometr. Musí se dbát na to, aby hmotnost, rozměr a tvar adaptéru neovlivňoval význačně signál z akcelerometru v dotčeném kmitočtovém rozsahu (ČSN EN ISO 22867:2008) Kalibrace Před a po použití celého měřícího řetězce, včetně akcelerometru, se musí zkontrolovat a zajisti přesnost během jakékoliv měřící sekvence podle ISO Akcelerometry se musí kalibrovat dle ISO 5347 a ISO Otáčkoměr Otáčky stroje se musí měřit s přesností na ±1,5 % odečítané hodnoty. Otáčkoměr a jeho spojení se strojem nesmí během zkoušky ovlivnit činnost Směr a místo měření Měření musí být provedeno na každé rukojeti v místě, kde obsluha normálně drží stroj a musí být provedeno ve třech směrech x, y a z. Těžiště akcelerometru se musí 1 Zavedena v ČSN EN ISO 8041 Vibrace působící na člověka Měřicí přístroje 39

40 umístit v maximální vzdálenosti 20 mm od obrysu rukojeti. Jedna z os akcelerometru musí být rovnoběžná s osou rukojeti (ČSN EN ISO 22867:2008) Provozní podmínky, zkušební postup a prezentace výsledků Měření se musí provádět na novém stroji, představujícím standardní zařízení, jak jej dodal výrobce a s nádrží nejméně z poloviny plnou. Změřené vibrace stroje mohou být ovlivněny obsluhou. Obsluha musí proto být kvalifikovaná a schopná správně provozovat stroj (ČSN EN ISO 22867: 2008) Zkouška validace Validace pro každou kombinaci rukojeti a provozního režimu je zajištěna v případě, kdy je variační koeficient C v za sebou jdoucích vážených hodnot menší než 0,4 nebo, když je směrodatná odchylka S n-1 menší než 0,4 m/s 2. Jestliže změřené hodnoty pro kombinaci rukojeti a provozního režimu překračují 0,4 jak pro variační koeficient, tak pro směrodatnou odchylku, opakuje se pouze nevyhovující kombinace, dokud není splněné kritérium 0,4. kde kde x i.. je i-tá změřená hodnota n počet změřených hodnot Nejistoty měření a deklarování hodnot vibrací Za deklarování vibrací je zodpovědný výrobce. Jestliže se deklarování přijme, musí být provedeno tak, aby bylo možné ověřit deklarované hodnoty. 40

41 Deklarování musí obsahovat odkaz na tento zkušební předpis pro vibrace a na základní použité normy. Musí se také označit odchylky od tohoto zkušebního předpisu či základních norem. Musí se deklarovat vypočítané ekvivalentní hodnoty vibrací pro pracovní cykly. Průměrné hodnoty vibrací pro chod při volnoběhu, plném zatížení nebo chodu naprázdno (pokud byl použit) musí na požádání poskytnout výrobce. Když se rozhoduje o hodnotách, které se mají deklarovat, musí se vzít v úvahu nejistoty spojené s měřením. Použitá metodika pro zohlednění nejistoty má být založena na použití změřených hodnot a změřených hodnot a nejistot. V druhém případě to je nejistota spojená s postupem měření, která je určena stupněm přesnosti použité měřící metody, a výrobní nejistota (výkyvy emisí vibrací mezi stroji stejného typu od stejného výrobce) (ČSN EN ISO 22867: 2008) Specifické podmínky pro řetězové pily dle normy ČSN EN ISO Směr měření a umístění Orientace a umístění akcelerometrů musí být takové, jak je uvedeno na obrázku č. 13. Akcelerometry musí být umístěny co nejblíže ruce, aniž by to bránilo normálnímu sevření. V případě, že nelze dodržet měření ve 25 mm u přední rukojeti, jak je uvedeno na obrázku, musí se akcelerometr umístit na pravý konec té části rukojeti, která je určena k uchopení. Pokud nelze dodržet měření ve 25 mm, jak je uvedeno na obrázku, u zadní rukojeti, je třeba akcelerometr umístit před tou částí rukojeti, která je určena k uchopení. 41

42 Obrázek č. 18: Orientace a umístění akcelerometrů (ČSN EN ISO 22867: 2008) Provozní podmínky řetězové pily a zkušební materiál Řetězová pila Měření se musí provádět na pile s kombinací lišty a řetězu doporučené výrobcem. Motor a řetěz pily musí být před zkouškou zaběhnut podle doporučení výrobce. Motor řetězové pily musí mít před započetím zkoušky provozní teplotu. Karburátor se musí nastavit podle návodu výrobce. Řezací zařízení se musí namazat a nastavit na nejlepší řezací výkon podle návodu výrobce. Otáčky motoru se při všech zkušebních režimech musí udržovat konstantní, v rozmezí ±3,5 s -1. Jakmile se začne měřit, nejsou povoleny žádné změny počátečního nastavení Zkušební materiál Při zkouškách řezání se musí vzít zdravé čerstvě poražené dřevo z domácí tvrdé dřeviny. Šířka hranolu musí být v relaci s použitelnou činnou délkou vodicí lišty (viz. Tabulka č. 1) Dřevo nesmí být ani přesušené ani zmrzlé. Řez se musí provést v části dřeva bez suků. Rozměr zkušebního hranolu b musí být takový, jak je uvedeno na obrázku č

43 Obrázek č. 19: Zkušební hranol (ČSN EN ISO 22867:2008) Tabulka č. 1: Šířka hranolu v relaci spoužitelnou délkou vodicí lišty Provozní podmínky Stroj musí být při provozu ve svislé poloze a zkušební hranol musí být v poloze vodorovné a pevně připevněn na tuhou podpěru tak, aby jeho osa byla 800 (±100) mm nad úrovní země. Pilu je nutné držet typickým provozním způsobem (Obrázek č. 15). Měření vibrací je ovlivněno silou sevření rukojetí. 43

44 Obrázek č. 20: Provozní podmínky při práci s motorovou pilou (ČSN EN ISO 22867:2008) Zkušební postup Dle normy ČSN EN ISO musí být zkouška provedena v provozních režimech: a) U strojů se zdvihovým objemem motoru < 80 cm 3 za chodu při volnoběhu, plném zatížení a chodu naprázdno b) U strojů se zdvihovým objemem motoru >= 80 cm 3 za chodu při volnoběhu a plném zatížení Zkouška k získání požadovaných dat pro daný provozní stav se musí skládat minimálně ze čtyř měření s přestávkou na dosažení ustáleného stavu za chodu při volnoběhu mezi každým měřením. Musí se získat nejméně 4 oddělené časové úseky s daty o vibracích v celkové délce nejméně 20 s. Délka každého použitého signálu musí být nejméně 2 s, během které se otáčky motoru musí udržovat v rozmezí ±3,5 s. 44

45 Chod při volnoběhu Za chodu při volnoběhu se drží stroj oběma rukama s pilou v normální vodorovné provozní poloze. Měření se provádí při otáčkách stroje za chodu při otáčkách stroje za chodu při volnoběhu stanovených výrobcem. Řetěz pily se nesmí pohybovat Chod při plném zatížení Za chodu při plném zatížení se řežou destičky s plynovou klapkou otevřenou naplno. Během řezání se drží vodicí lišta ve vodorovné poloze a kolmo k ose hranolu. Otáčky motoru se musí udržovat takové, aby odpovídaly maximálnímu výkonu motoru dle ISO Měření vibrací se musí provést v prostřední třetině průřezu hranolu. Otáčky motoru se musí řídit řeznou silou. Jakémukoliv dotyku mezi zkušebním hranolem a motorovou částí stroje nebo ozubenou opěrkou, je-li na stroji, se musí zabránit Chod naprázdno Za chodu naprázdno se musí pila držet oběma rukama s pilou v normální vodorovné provozní poloze. Měření musí být provedeno při otáčkách motoru, které se rovnají 133 % otáček při maximálním výkonu motoru určených podle ISO Jestliže má motor omezovač otáček nastavený pod tyto otáčky, musí se měření provést při maximálních dosažitelných otáčkách. Zkoušky se musí vykonat při maximálních možných ustálených otáčkách, ale nejméně při otáčkách, které nejsou více než o 8 s -1 pod otáčkami stanovenými výrobcem. Otáčky motoru se musí řídit plynovou páčkou Informace, které je třeba zaznamenat Z měření se musí shromažďovat a zaznamenat pro všechna měření provedená podle požadavků této normy tyto informace: a) Zkoušená pila - Popis pily včetně zdvihového objemu jejího motoru, výrobce, typového a výrobního čísla, typu řetězu pily a délky vodicí lišty; - Provozní stavy - Šířka hranolu b) Přístrojové vybavení - Přístroje používané k měření včetně názvu, typu, výrobního čísla a výrobce 45

46 - Metody použité k upevnění akcelerometrů - Metoda používaná ke kalibraci měřicího systému - datum a místo poslední kalibrace kalibrátoru akcelerometru c) vibrace a jiná data - umístění akcelerometrů - naměřené hodnoty a aritmetické střední hodnoty - deklarovaná hodnota - poznámky - teplota vzduchu - datum a místo měření Ekvivalentní souhrnné hodnoty vibrací Ekvivalentní souhrnné hodnoty vibrací jsou určeny pomocí pracovních cyklů. Pracovní cykly se skládají z částí o stejné době trvání, kde části pro řetězové pily s motorem o zdvihovém objemu < 80 cm3 jsou režimy chodu při volnoběhu, chodu při plném zatížení a chodu naprázdno a pro řetězové pily s motorem o zdvihovém objemu 80 cm3 je to režim chodu při volnoběhu a chodu při plném zatížení. 46

47 4.2 Použité přístroje, nástroje a pomůcky při měření Motorová pila Pro měření byla použita motorová elektrická pila s označením 321 EL od celosvětově známého výrobce Husqvarna. Pro motorovou pilu poháněnou elektřinou jsem se rozhodl z důvodu eliminace vibrací vznikajících chodem spalovacího dvoutaktního motoru. Obrázek č. 21: Motorová pila Husqvarna 321 EL s elektrickým motorem Tato pila Husqvarna je nejvýkonnější elektrická řetězová pila s motorem na 230 V a příkonem 2000 W, který odpovídá výkonu 2,8 koní u benzínové řetězové pily. Díky vysoce účelné ergonomii a štíhlému tělu se pila snadno ovládá. Mechanická a elektronická ochrana proti přetížení šetří motor v případě uvíznutí řetězu v řezu. Pro maximální bezpečnost je doba pro zastavení kratší než jedna vteřina. ( Technická specifikace Husqvarna 321 EL: Napětí 230 V Výkon W Objem olejové nádrže 0,2 l Typ olejového čerpadla automatické Hmotnost (bez řezací části) 4,4 kg 47

48 Hladina vibrací (přední, zadní rukojeť) 4,4/5,4 m/s² Hladina akustického hluku 106 db Pila byla použita trochu netradičně v kombinaci s vodící lištou STIHL, s šířkou vodící drážky 1,6 mm a délkou 40 cm neboli 15 palců Pilový řetěz Výběr správného pilového řetězu je předpokladem pro hospodárnou práci s motorovou pilou. Stihl nabízí optimální pilové řetězy pro každé použití, každou výkonovou třídu a každou motorovou pilu. Všechny řetězy se vyznačují robustní špičkovou kvalitou. ( Pro měření byly použity tři zcela nové řetězy. Dva řetězy od značky Stihl, jeden klasický s kulatými (polodlátovými) řezacími zuby a druhý hranatý (dlátovitého tvaru) konstrukcí řezacích zubů. Jako třetí byl použit samobrousící řetěz POWERsharp, který je novinkou od roku Všechny řetězy měly rozteč nýtů 3/8 a šířku vodících článků 1,6 mm, délka vodíci lišty byla 16 tedy 40 cm Řetěz Rapid Super C (hranatý-dlátovitý profil řezacího zubu) Jako první zkušební pilový řetěz byl použit pilový řetěz Rapid Super C (RSC) s roztečí 3/8 a šířkou vodících článků 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. Výhodou pilového řetězu Rapid Super C je, že přenáší méně vibrací z pilového řetězu na vodící lištu, motorovou pilu a tím i na osobu vedoucí pilu tudíž 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. 48

49 Obrázek č. 22: 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 dozadu, 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. 23: Sklopení řezného zubu (STIHL, 2003) 49

50 V okamžiku dotyku dřeva s řezným zubem se řezný zub skloní mírně dozadu a většina nárazové energie je absorbována pilovým řetězem může tak dojít k redukci vibrací až o 70 % podle typu používané motorové pily. Hlavními přednostmi tohoto řetězu jsou především nízké vibrace, měkké řezání (minimální sklon k chvění při řezu), dobré chování při vsazení do řezu, maximální řezný výkon a nejlepší zápichový výkon (STIHL, 2003) Řetěz Rapid Micro (kulatý-polodlátovitý profil řezacího zubu) Jako druhý testovací řetěz byl použit nový originální, klasický kulatý-polodlátovitý pilový řetěz firmy Stihl s označením Rapid Micro a roztečí 3/8. Řetěz s polodlátovitými zuby je univerzálně použitelný, má zvláště dobré vedení a vysoký řezný výkon. Poměrně snadno se ostří. Používá se ke kácení, řezání kmenů, vyvětvování a také při práci s pilou v zemědělství, stavebnictví a lesnictví. Tento typ řetězu má oproti hranatému zubu menší řezný výkon, avšak je mnohem tolerantnější k přesnosti broušení a má mnohem větší vydrž při řezání špinavého a jinak znečištěného dřeva. A proto bývá využíván především k manipulaci dřeva přiblíženého vlečením po zemi koněm nebo v polozávěsu UKT a LKT. Obrázek č. 24: Detail řezacího zubu polodlátovité konstrukce 50

51 Obrázek č. 25: Pilový řetěz s polodlátovitými řezacími zuby Řetěz PowerSharp Třetím typem řetězu použitým při měření je řetěz Powersharp od Oregonu, který byl novinkou v roce PowerSharp je unikátní, patentovaný pilový řetěz a ostřící systém, který dává uživateli možnost naostřit svůj PowerSharp řetez přímo na pile, v průběhu práce, během několika vteřin. Systém PowerSharp tvoří čtyři komponenty, které pracují společně, aby poskytly rychlou, jednoduchou a přesnou metodu ostření PowerSharp pilových řetězů. Komponenty PowerSharp systému se prvotně pořizují ve dvou samostatných sadách. První sada obsahuje PowerSharp vodící lištu a ostřící adaptér a druhá sada obsahuje PowerSharp pilový řetěz a ostřící kámen. Obrázek č. 26: Komponenty Powersharp systému 51

52 Powersharp řetěz Powersharp řetěz má unikátní, velice ostré zuby a nízký zpětný vrh podle normy ANSI B125.1 a CSA Z62.3 při testování na reprezentativním vzorku řetězových pil. Dlátovité řezací zuby a speciální tvar omezovacích patek a vodících článků umožňuje hladké a efektivní řezání s vynikajícím odvodem pilin. Diamantem potažený srovnávací článek tvaruje drážku brusného kamene a tím zajišťuje přesné ostření řezacích zubů. Pouze originál PowerSharp řetěz může být používán se systémem adaptéru s brusným kamenem PowerSharp. Řetěz může být naostřen v průměru 5 až 15krát v závislosti na podmínkách, ve kterých je používán. Ostřící kámen musí být vyměněn vždy současně s řetězem. Obrázek č. 27: PowerSharp řetěz Ostřící kámen Ostřící kámen přesně zapadá drážkami do ostřícího adaptéru. V souladu s životností řetězu by měl být ostřící kámen měněn společně s PowerSharp řetězem. Obrázek č. 28: Ostřící kámen 52

53 PowerSharp vodící lišty Svou nízkou hmotností a snadnou manévrovatelností jsou lišty PowerSharp dokonalou volbou pro systém PowerSharp. Dva otvory u vrcholu lišty pro uchycení ostřícího adaptéru zaručují perfektní pozici mezi ostřeným zubem a ostřícím kamenem. Malý rádius vrcholu lišty snižuje nebezpečí zpětného vrhu. Jsou dostupné ve třech délkách 12, 14 a 16, vhodných pro většinu motorových pil. Obrázek č. 29: Vodící lišta PowerSharp Ostřící jednotka Připevní se na PowerSharp lištu před zahájením ostření. Obrázek č. 30: Ostřící jednotka Technická specifikace: - Doporučený výkon pro benzínové pily je 2,3 hp (42ccm 3 ) a menší. - Dostupné délky: 12 (30cm), 14 (35cm) 16 (40cm) - PowerSharp řetěz: 91 úzký profil 3/8 1,3mm rozteč - Lišta s laminátovým tělem - Není možné vyměnit kolečko lišty - Malý rádius ve špičce lišty 53

54 Postup při broušení V případě, kdy je již řetěz tupý, se ostřící adaptér připevní k vodící liště PowerSharp tak, že se kovové kolíky vsunou na ostřící jednotce do dvou otvorů ve vodící liště. Poté se ostřící jednotka zavře a zajistí černou rychlozápadkou - zacvaknutím. Po nastartování motorové pily se pod plným plynem přitlačí proti pevné překážce na dobu 3-5 sekund pod úhlem cca 45. U pil elektrických na dobu 8-10 sekund. Obrázek č. 31: Upevnění vodící lišty do ostřící jednotky Výměny řetězu probíhá stejným způsobem jako u běžného pilového řetězu. Jediná odlišnost je ve zkrácení času potřebného na ostření. Systém PowerSharp má široké spektrum využití např. u stromolezců, při konstrukcích a demolicích, na farmách, v zahradnictví a při údržbě zeleně, pro domácí použití, pro dřevorubce, pro komunální služby, pěstitelské školky, parky a rekreační zařízení, při správě nemovitostí atd 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). 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 54

55 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 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. 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 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. 5 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 55

56 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 typ řetězu 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. Na každé dřevině bylo provedeno minimálně dvanáct reprezentativních řezů, kde jsme největší a nejmenší hodnotu vyškrtli a dále jsme pracovali jen s deseti hodnotami, které byly využity k dalšímu zpracování. Obrázek č. 32: Motorová pila upevněná na zkušební stolici 56

57 Obrázek č. 33: Kompletní měřící soustava 57

58 6 Naměřené výsledky a vyhodnocení 6.1 Naměřené výsledky s řetězem RSC (hranatý-dlátovitý) Tabulka č. 2: Souhrn naměřených hodnot vibrací při použití řetězu s dlátovitou konstrukcí řezacího zubu. Z naměřených hodnot vyplývá, že vibrace při použití daného řetězu jsou na zadní rukojeti vyšší než na rukojeti přední. Při porovnání vibrací v závislosti na druhu dřeviny jsou vibrace nižší na měkčí dřevině smrku než na buku. Ze všech hodnot vibrací naměřených při použití třech typů řetězů jsou hodnoty naměřené na dlátovitém řetězu nejnižší. 58

59 6.2 Naměřené výsledky s řetězem RM (kulatý-polodlátovitý) Tabulka č. 3: Souhrn naměřených hodnot vibrací při použití řetězu s polodlátovitou konstrukcí řezacího zubu. Z naměřených hodnot vyplývá, že vibrace při použití daného řetězu jsou na zadní rukojeti vyšší než na rukojeti přední. Při porovnání vibrací v závislosti na druhu dřeviny jsou vibrace nižší na měkčí dřevině smrku než na buku. 59

60 6.3 Naměřené výsledky s řetězem POWERsharp Tabulka č. 4: Souhrn naměřených hodnot vibrací při použití konstrukce řetězu POWERsharp na dvou dřevinách Z naměřených hodnot vyplývá, že vibrace při použití daného řetězu jsou na zadní rukojeti vyšší než na rukojeti přední. Při porovnání vibrací v závislosti na druhu dřeviny jsou vibrace nižší na měkčí dřevině smrku než na buku. Ze všech hodnot vibrací naměřených při použití třech typů řetězů jsou hodnoty naměřené na řetězu Powersharp nejvyšší. 60

61 7 Celkové vyhodnocení výsledků Graf č. 1: Porovnání vibrací na přední a zadní rukojeti na třech konstrukčních typech řetězů na dřevině buk Z výše uvedeného Grafu č. 1 vyplývá, že vibrace na zadní rukojeti jsou vždy o něco vyšší než na rukojeti přední. Hodnoty naměřené na přední rukojeti se pohybovaly v rozmezí od 4,469 do 5,074 m.s -2, kde nejnižší hodnoty byly naměřeny při použití dlátovité konstrukce řezacího zubu a nejvyšší při použití řetězu Powersharp. Hodnoty vibrací na zadní rukojeti byly naměřeny v rozmezí od 5,279 do 5,936 m.s -2, kde nejvyšší hodnota byla opět naměřena při použití řetězu Powersharp. Polodlátovitý řetěz vykazuje hodnoty, které se pohybují mezi hodnotami vibrací naměřených u Powesharpu a dlátovitého řetězu. 61