ВИБРАЦИЯ БЕНЗИНОМОТОРНЫХ ПИЛ

При работе машин и механизмов возникают механические колебания. Упругие механические колебания высокой частоты и малой амплитуды называются вибрацией. Источником вибраций являются неуравновешенные силы, возникающие при возвратно-поступательном или вращательном движении деталей. Основной вклад в возникновение вибраций в бензиномоторном инструменте вносят работающий двигатель и вращающаяся с высокой скоростью пильная цепь.

По воздействию на организм человека различают общую и локальную вибрацию. Общая вибрация — это приложение колебаний от рабочего места на все тело человека. Локальная вибрация (местная вибрация) — это приложение колебаний только к части тела, в основ-ном к рукам. В процессе работы с бензопилой вибрации передаются на кисти, локтевой и плечевой суставы. Долговременное воздействие локальной вибрации, при работе с бензиномоторным инструментом, может вызывать целый букет профессиональных заболеваний, часто объединяемых общим понятием «вибрационная болезнь».

Уровень вибрации ряда бензопил*

Модель пилы Класс ** Средний уровень вибраций (ускорений) на рукоятках, м/с2
STIHL MS 201 П 2,6/2,7
Husqvama Т435 П 3,9/4,1
STIHL MS 180 Б 6,6/7,8
Hitachi CS33EB 350 Б 6,7/9,2
STIHL MS 261 П 3,5/3,5
Husqvama 357XP П 3,2/4,7
STIHL MS 230 Б 6,5/8,9
Husqvama 236 Б 2,1/2,7
Partner P340S Б 15
Oleo-Mac GS 35-14 Б 6/6,7
STIHL MS 461 П 4/3,8
Husqvama 365H П 3,5/3,6
Husqvama 576XP П 2,9/3,6
AL-KO BKS 45/40 Б 8,9/10,7
STIHL MS 661 П 6,9/5,6
Husqvama 395XP П 6,5/10,2
STIHL MS 880 П 8,9/8,9

* Информация с каталогов и сайтов производителей.
** Б — бытового назначения, П — профессионального назначения.

Необходимо констатировать, что любые бензопилы следует относить к виброопасным инструментам, а профессии, связанные с работой бензопилой, — к виброопасным профессиям, при которых может возникать потенциальная опасность для здоровья оператора, связанная с локальной вибрацией. Согласно имеющейся статистике, для профессии вальщик леса средние значения латентного (скрытого) периода развития вибрационной болезни составляют 14,4±0,4 года, а коэффициент заболеваемости — 4 человека на 1000 работников в год.

Вибрационная болезнь связана с пагубным воздействием вибраций на кровеносные сосуды, суставы и кости, мышцы и соединительную ткань кисти и предплечья, нервную систему человека.

У операторов бензопил, долго работающих на производстве, может эпизодически наблюдаться побеление пальцев, обычно возникающее под действием холода, называемое «синдром белых пальцев», или «феномен Мориса Рейно». Причиной этой болезни является нарушение вибрацией кровообращения в сосудах пальцев, что особенно часто проявляется на холоде. Первоначально эта болезнь наблюдается на кончиках одного или нескольких пальцев, но если воздействие вибрацией продолжается, то болезнь захватывает всю область пальцев. Проявляется синдром в виде приступов, в ходе которых меняется окраска пальцев, ухудшаются манипуляционные способности и чувствительность.

Сильные вибрации серьезно поражают также нервную систему человека.

Согласно ГОСТ 12.1.012-90 «Вибрационная безопасность», методы защиты от вибраций можно разделить на организационные и технические. В целях профилактики развития вибрационной болезни требуется регламентировать режим работы оператора: продолжительность рабочей смены, обязательные перерывы не менее 10—15 минут на час работы. Суммарное время работы оператора с вибрирующим инструментом не должно превышать 2/3 от длительности смены, а проведение сверхурочных работ должно быть запрещено.

Но наиболее эффективной защитой от вибраций являются технические методы, которые можно разделить на две большие группы: уменьшение вибрации в источнике ее возбуждения и защита от вибрации на путях ее распространения. Производители бензиномоторных пил применяют конструкторские решения, позволяющие снизить уровень вибраций. Учитывая опасность вибрационной болезни для здоровья оператора, необходимо использовать бензопилы, оснащенные современными антивибрационными системами.

Первые бензиномоторные пилы не обладали антивибрационной защитой, их рукоятки были жестко присоединены непосредственно к корпусу бензопилы. Вибрации от двигателя в полной мере передавались на руки оператора. Бензиномоторные пилы совершенствовались, появились пилы для управления одним оператором, мощность и число оборотов двигателей пил росла, масса уменьшалась, но никакой защиты оператора от вибраций не применялось. Только в начале 60-х годов стали появляться первые технические решения по антивибрационной защите. Основной идеей решений, уменьшающих уровень вибраций на рукоятках инструмента, было введение упругой связи между ними и двигателем бензопилы. Такими первыми решениями стали резиновые изоляционные элементы, отделяющие рукоятки от корпуса с двигателем и тем самым снижающие вибрации. В настоящее время такие системы антивибрационной защиты являются явно недостаточными, хотя до сих пор в эксплуатации можно встретить пилы с такими решениями.

Вследствие ужесточения требований к допустимым уровням вибраций бензопил, производители стали применять более совершенные решения при защите от вибраций в виде стальных пружин. Пружинные демпферы по сравнению с резиновыми имеют ряд преимуществ: дольше сохраняют постоянство упругих свойств, хорошо противостоят воздействию внешних факторов (главным из которых является перепад температуры).

Элементы антивибрационной защиты современных бензиномоторных пил
Элементы антивибрационной защиты современных бензиномоторных пил

Современные профессиональные бензопилы имеют комбинированную антивибрационную систему, которая включает как пружинные элементы, так и резиновые. На профессиональных пилах STIHL вместе с пружиной, расположенной в передней части корпуса (именно это место подвергается основной нагрузке), используется дополнительная вставка из очень технологичного материала Cellasto, который сохраняет свои свойства в течение всего срока службы — таким образом удается добиться стабильности работы антивибрационной системы при различных условиях и независимо от нагрузок.

На бензиномоторных пилах передняя и задняя рукоятки объединены между собой в единую конструкцию — раму пилы, которая соединяется с корпусом двигателя пилы в нескольких точках через виброизоляторы.

Наиболее предпочтительными материалами с точки зрения снижения вибраций являются современные полимеры. Их использование позволяет дополнительно ослабить воздействие вибраций на руки операторов.

Антивибрационная система STIHL в бензопилах

Одно из самых последних решений исполнения антивибрационной системы на примере профессиональной пилы STIHL MS 661
Одно из самых последних решений исполнения антивибрационной системы на примере профессиональной пилы STIHL MS 661

Наличие антивибрационной системы уже является стандартом для современной бензопилы. Но так было не всегда. В не таком уж далеком прошлом рукоятка бензопилы крепились напрямую к двигателю, и это означало, что пользователь ощущал все вибрации работающего агрегата на себе. Та самая бензопила Contra, которая явилась революцией в технике для лесозаготовок в 1959 году, позволила лесорубам впервые по-настоящему использовать для валки машину вместо топора, но это и означало, что работники стали подвергаться гораздо большим вибрациям.

Запатентованная система

В очередной раз STIHL проявил свой инновационный подход: патент на антивибрационную систему был оформлен уже в 1964 году. Основными компонентами данной системы были резиновые детали, отделяющие рукоятку от двигателя.

Эскиз патентного решения по антивибрационной системе пилы Contra
Эскиз патентного решения по антивибрационной системе пилы Contra

Это позволило уменьшить уровень вибраций на рукоятке в 2 раза. В 1965 году началось серийное производство пил Contra, оснащенных антивибрационной системой. Если на пиле Contra антивибрационная система была усовершенствованием, и это было заметно, то у модели 041 AV в 1967 году она была предусмотрена изначально конструкцией. Особенностью конструктивного решения было то, что задняя ручка являлась частью магниевого компонента, который закрывал также карбюратор и воздушный фильтр.

Когда в 1970 году во многих странах стали вводиться нормативные границы по значениям вибраций для бензопил, инженеры STIHL вернулись к чертежным доскам, чтобы разработать следующий концепт антивибрационной системы для дальнейшего снижения значений вибраций. Для модели 042 компания разработала цельный корпус ручки со встроенным топливным баком (это решение используется до сих пор). В 1976 году в качестве материала еще применялся магний, полимерная версия появилась в 1982 году у новой пилы 024. Снова задуматься о снижении вибраций пришлось в конце 90-х годов, после очередного ужесточения норм. С помощью применяемых резиновых элементов достичь этого оказалось невозможно. Хотя резина как материал не чувствительна к большим нагрузкам, но она не в состоянии гасить вибрации так же эффективно, как стальные пружины, даже при одинаковых показателях упругости. Как итог, современные бензопилы STIHL оснащаются элементами из стальных пружин в сочетании со сложной системой поглощения ударов, которая имеет резиновые и твердо полимерные буферы.

Демпфирующая конструкция режущего звена цепной пилы
Демпфирующая конструкция режущего звена цепной пилы

Кроме двигателя бензиномоторной пилы, источником вибрации выступают режущие звенья пильной цепи. Когда режущая кромка встречается с древесиной, то в результате столкновения часть энергии передается через пильную цепь и ведущую звездочку, а также через шину на корпус двигателя пилы, а далее через рукоятки на руки оператора. Уровень вибраций от столкновения режущих звеньев пильной цепи с древесиной в значительной мере зависит от шага цепи: чем больше шаг, тем больше вибрации. Как было рассмотрено выше, форма звеньев также влияет на уровень вибраций. Ограничитель глубины и приподнятая задняя часть режущего звена могут заметно снижать вибрации при пилении за счет того, что во время удара режущее звено цепи слегка проседает и тем самым гасится часть удара, чем обеспечивается комфортная работа с меньшим уровнем вибраций. Кроме того, это позволяет продлить срок службы пильной цепи и уменьшить износ шины.

Пагубное воздействие высокочастотных вибраций может быть снижено правильным подбором рабочих перчаток или рукавиц.

Согласно ГОСТ 31742, исследованиям на вибрацию подвергают бензиномоторные пилы серийного производства со стандартными пильными шиной и цепью, рекомендованными изготовителем.

Бензиномоторная пила испытывается в трех режимах: режим холостого хода; режим полной нагрузки при пилении параллельным способом без зубчатого упора; режим разгона, когда двигатель разгоняют до максимально возможной частоты, при этом пилу удерживают за две рукоятки. Производится в каждом режиме по пять измерений длительностью не менее 2 с и рассчитывается их среднее значение. Сила сжатия рукояток пилы должна быть достаточной для управления в нормальных условиях эксплуатации.

<<Назад     Содержание     Далее>>