OsypiukRoman, Gendek Arkadiusz
Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
Ocena prawidłowej obsługi piły łańcuchowej na podstawie parametrów ogniw
WSTĘP
Pilarki spalinowe używane do pozyskiwania drewna wyposażone są w piły łańcuchowe z zębami tnącymi typu żłobikowego. Ze względu na to, że piła łańcuchowa należy do wieloostrzowych narzędzi skrawających, podstawową zasadą pracy jest zachowanie takich samych kształtów, wymiarów liniowych i kątowych wszystkich takich samych elementów w całym okresie eksploatacji. Szczególnie istotne jest to w przypadku ogniw tnących. Zachowanie określonych wymiarów poszczególnych ogniw podczas eksploatacji wpływa pozytywnie na trwałość całego zespołu tnącego, komfort pracy, wydajność skrawania oraz bezpieczeństwo operatora podczas pozyskiwania drewna.
Diagnostyka stanu piły łańcuchowej przez operatora polega przede wszystkim na ocenie wizualnej jej stanu technicznego oraz na przeprowadzeniu pomiaru zniżenia ogranicznika posuwu i długości półki zęba tnącego. Operatorzy zazwyczaj nie sprawdzają konta nachylenia ogniwa tnącego.
W czasie eksploatacji ostrzenie pił i zniżanie ogranicznika posuwu odbywa się ręcznie. Bardzo często użytkownicy pilarek nie używają dodatkowych akcesoriów (np. prowadników rolkowych) dla zachowania odpowiednich parametrów. Wielokrotne ostrzenie „z ręki” powoduje to, że w poszczególnych ogniwach otrzymuje się różną długość półki, różne kąty oraz różną wysokość ogranicznika. Problemy pojawiają się również w przypadku ostrzenia ogniw prawych i lewych. Ze względu na to, że większość społeczeństwa jest praworęczna, łatwiej i dokładniej można naostrzyć ogniwa lewe. Różnice w wysokości i kątach zębów prawych i lewych mogą w konsekwencji wpływać na wydajność pracy i bezpieczeństwo pracy przy ścince drzew. Na rysunku 1 przedstawiony został schemat drzewa z pochyloną płaszczyzną rzazu ścinającego.
Różnica wysokości ogniw prawych i lewych spowodowała „ściąganie” rzazu w kierunku zębów wyższych. Podobna sytuacja ma miejsce w przypadku niejednakowej wysokości ogranicznika między stronami.
Rysunek 1. Pochylona płaszczyzna rzazu ścinającego.
Wysokość ogranicznika grubości wióra wpływa również na wydajność skrawania drewna. Na podstawie literatury można stwierdzić, że zniżając ogranicznik rośnie wydajność skrawania, ale po przekroczeniu pewnej granicy wydajność ta spada.
CEL I METODYKA
Celem badań było ustalenie, czy operatorzy pilarek w ramach codziennej obsługi prawidłowo ostrzą i regulują swoje piły łańcuchowe tzn. czy przy wykorzystaniu dostępnych narzędzi serwisowych potrafią zachować zgodne z instrukcją parametry ogniw tnących oraz jaki ma to wpływ na wydajność i ewentualne bezpieczeństwo pracy.
Do pomiarów zostały użyte losowo wybrane piły łańcuchowe z dwóch Zakładów Usług Leśnych pracujących na terenie Nadleśnictwa Chojnów oraz z Zakładu Mechanizacji Leśnictwa Wydziału Inżynierii Produkcji. Z ZUL nr 1 otrzymano do badań 8 pił, z ZUL nr 2 15 pił, z ZML otrzymano 5 pił. Wszystkie piły zostały oznaczone kolejnymi numerami odpowiednio: dla ZUL nr 1 numeracja 1÷8, dla ZUL nr 2 numeracja 9÷23, dla ZML numeracja 24÷28.
Piły pobrane z ZUL charakteryzowały się znacznym stopniem zużycia tzn.
były w końcowej fazie eksploatacji, jednak pilarze na co dzień wykonywali nimi pozyskiwanie drewna. Kilka pił miało uszkodzone pojedyncze ogniwa.
Piły z Zakładu Mechanizacji Leśnictwa charakteryzowały się średnim stopniem zużycia, tzn. nadającym się do dalszej eksploatacji. Piły te zostały pobrane do badań po zakończeniu kursu pilarza, w ramach którego uczestnicy uczyli się m.in. prawidłowego ostrzenia.
W celu dokonania pomiarów zostały zrobione zdjęcia wszystkich ogniw tnących. Ogniwa były fotografowane prostopadle z góry i z boku. Na zdjęciach rejestrowany był również wzorzec długości. Zdjęcia trafiały do programu MultiScan, gdzie po wyskalowaniu obrazu wykonywane były pomiary: zniżenia ogranicznika posuwu względem krawędzi tnącej oraz kąta nachylenia ostrza poziomego.
Każdy pomiar wykonano trzy krotnie, następnie obliczano wartość średnią, która była wykorzystywana do dalszych analiz. Program MultiScan umożliwia uzyskiwanie dużych dokładności, jednak w ze względu na błąd człowieka przyjęto niższą dokładność - 0,05mm.
Otrzymane wyniki zapisano w programie Excel oraz Statistica.
Opracowanie wyników pozwoliło na określenie średniej wartości poszczególnych parametrów dla badanych pił, odchylenia standardowego oraz błędu. Wyniki przedstawiono w formie wykresów.
Wszystkie piły zostały ponumerowane i przypisane do odpowiedniego zakładu, z którego pochodziły.
OMÓWIENIE WYNIKÓW
Zgodnie z danymi katalogowymi zniżenie ogranicznika posuwu powinno wynosić 0,5-0,7mm. Na rysunku 1 przedstawione zostało zniżenie ogranicznika dla ogniw prawych i lewych w poszczególnych piłach.
wys. ogranicznika P wys. ogranicznika L
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Numer Piły
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5
Wysokość [mm]
Ry sunek 2. Zniżenie ogranicznika posuwu dla ogniw prawych (P)
Zakres średnich wartości zniżenia ograniczników w pierwszym zakładzie wynosił 1,46-2,84 mm – wyjątek piła nr 4 gdzie zniżenie wynosi 0,23 mm.
Piły z pierwszego ZUL miały ogniwa, których wartość ta znacznie przekraczała maksymalną zalecaną wartość katalogową. Można przypuszczać, że pracownicy tego zakładu chcieli poprzez zniżenie ograniczników poprawić wydajność skrawania (przez zwiększenie grubości wióra), albo nie znali zasad prawidłowego ostrzenia ogniw tnących. Wadą takiego zabiegu jest to, że piła jest poddawana znacznie większym obciążeniom, co doprowadza do szybszego jej zużycia, a jednocześnie może to wpłynąć na zmniejszenie bezpieczeństwa pracy, ponieważ piła na skutek zwiększonego obciążenia może się zerwać. W zakładzie nr 1 daje się zauważyć również znaczną różnicę w wartości zniżenia ogranicznika między ogniwami prawymi i lewymi. W pięciu przypadkach ogniwa lewe mają większe zniżenie w stosunku do ogniw prawych.. Różnice wysokości zniżenia ograniczników pomiędzy prawni a lewymi ogniwami wskazuje na to, że pilarz zniżając ograniczniki wykonywał różną liczbę pociągnięć pilnika dla prawego i lewego ogniwa lub wykonywane pociągnięcia były nie pełne.
W skrajnym przypadku dla piły nr 2 różnica ta dochodzi do 0,8 mm.
W drugim zakładzie oraz ZML wartości zniżenia ograniczników w większości przypadków były zgodne z wartościami katalogowymi lub nieznacznie odbiegały w górę lub w dół. Świadczy to o tym, że pracownicy starali się zachować prawidłowe parametry ogniw tnących. Tak eksploatowane piły powinny zapewnić odpowiedni poziom wydajności i bezpieczeństwa pracy. Tak jak w przypadku zakładu pierwszego również tutaj dało się zauważyć różnice pomiędzy stroną prawą i lewą.
Przeprowadzona analiza statystyczna dla wszystkich pił wykazała, że w 68% różnice pomiędzy ogniwami prawymi a lewymi są istotne.
Na rysunku 3 przedstawione zostały wartości kąta nachylenia ostrza poziomego ogniwa tnącego w poszczególnych piłach. Zgodnie z instrukcją obsługi kąt ten w zależności od zastosowanej piły marki Oregon, dla standardowych pił zwiera się najczęściej w przedziale 25-30q w stosunku do prostopadłej płaszczyzny prowadnicy – w przypadku niniejszych badań, ze względu na możliwości pomiarowe podawana jest wartość kąta jako uzupełnienie do 90q. Tak więc mierzony kąt nachylenia ostrza poziomego powinien zawierać się w granicach 60-65q.
Kat zaostrzenia P Kat zaostrzenia L
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Numer Piły
40 45 50 55 60 65 70 75 80
Kąt [o]
Ry sunek 3. Kąt nachylenia ostrza poziomego ogniw tnących prawych (P)
i lewych (L).
Spośród badanych pił tylko 7 spełniło ten warunek dla ogniw prawych i lewych oraz 3 dla ogniw lewych i 1 dla ogniw prawych. Pozostałe piły miały w większości kąt mniejszy niż 60q, co mogło wpływać na zwiększenie wydajności skrawania.
W przypadku pił z zakładu nr 2, w 10 na 15 przypadków ogniwa lewe mają większy kąt zaostrzenia niż ogniwa prawe. Może świadczyć o tym, iż operator dokonujący ostrzenia pił nie używał dodatkowych przyrządów pozwalających na zachowanie kąta. Takiej zależności nie można stwierdzić dla zakładu nr 1 oraz dla ZML. Może to wynikać ze zbyt małej próby.
Analizując wszystkie przypadki, w 5 piłach różnice między katem nachylenia ostrza poziomego lewych i prawych ogniw były znaczne – wynosiły ok. 10q, a w przypadku piły nr 15 różnica wynosiła 16q.
Przeprowadzona analiza statystyczna wykazała, że w 65% przypadków różnica pomiędzy kontem nachylenia ostrza poziomego ogniw prawych i lewych jest istotna.
PODSUMOWANIE
Podsumowując należy przyznać, że pilarze zajmujący się obsługą pił nie są w stanie zachować jednakowych parametrów ogniw prawych i lewych
W wielu przypadkach pilarze zapewne celowo obniżają ogranicznik posuwu dla uzyskania większej wydajności skrawania drewna. Zgodnie z prowadzonymi wcześniej badaniami nie zawsze przynosi to zamierzone efekty, a jednocześnie negatywnie wpływa na komfort i bezpieczeństwo pracy.
W przypadku kąta nachylenia ostrza poziomego występują różnice między stroną prawą i lewą. Z reguły powstają one w wyniku ostrzenia bez wykorzystywania prowadników ułatwiających utrzymanie kąta.
Zgodnie z zaleceniami instrukcji obsługi pił łańcuchowych należy używać szlifierki w celu wyrównania wszystkich ogniw.
Aby stwierdzić czy występują zależności w niedokładnościach ostrzenia między pilarzami i Zakładami Usług Leśnych należy przeprowadzić dalsze badania zwiększająca próbę poddawaną analizie.
LITERATURA
1. Bieńkowski J. „Wpływ stępienia ostrzy tnących na opory i wydajność skrawania piłą łańcuchową” PTRiL nr 12, 1993
2. Botwin J., Botwin M. „Maszynoznawstwo leśne” PWRiL Warszawa 1979
3. Ciesielczuk P. „Wpływ podziałki zębów na tnących piły łańcuchowej na wskaźniki piłowania drewna” Praca doktorska, SGGW Warszawa 1973 4. Gendek A. „Wpływ parametrów sprzęgła na wydajność skrawania
drewna pilarką spalinową”. Praca doktorska, SGGW Warszawa 2005.
5. Górski J. „Oddziaływanie ogranicznika posuwu ogniwa tnącego na drewno w czasie skrawania” Przegląd Techniki Rolniczej i Leśnej nr 1 Warszawa 1996b.
6. Łukomski Ł. Praca doktorska „Badanie mechaniki piłowania drewna piłami żłobikowymi” SGGW Warszawa 1977.
7. Maciak A. „Effect of wear of saw chain cutters on the rate of wood cutting.” Annals of Warsaw Agrikultural Uniwersity No 36
8. Maciak A. „Badanie oporów i wydajności skrawania drewna bukowego łańcuchową piłą żłobikową” PTRiL nr 5, Warszawa 1994
9. Maciak A. „Wpływ geometrii ostrza żłobikowego na jego obciążenie podczas skrawania drewna sosnowego” PTRiL nr 5, Warszawa 1998 10. Maciak A. „Wpływ kąta pochylenia poziomej krawędzi tnącej ogniwa
piły łańcuchowej na uzyskiwane efekty piłowania” III Konferencja Naukowa „Organizacja i inżynieria produkcji w rolnictwie i leśnictwie”, Warszawa 2003
11. Więsik J. „Pilarki przenośne budowa i eksploatacja” Warszawa 2005
12. Więsik J. „Model symulacyjny procesu skrawania drewna piłą łańcuchową” PTRiL nr10. 1994
