1

Ispitivanje lanaca za motorne pile Adnan ostovi

Rezime: U ovom seminarskom radu izvrena je dinamika analiza lanca motorne pile, te prikazana ispitivanja lanca i njegovih dijelova. U prvom dijelu izvrena je dinamika analiza i izven proraun, u analizu je ukljuen i uticaj vibracija te dat izraz za vijek trajanja lanca. Drugi dio rada je baziran na ispitivanjima, obraeno je ispitivanje zamaranjem koje je u velikoj mjeri prisutno, te metode za odreivanje tvrdoe rezaa. Na kraju rada date su i osnovne informacije o fenomenu povratnog udara, koji je jako bitan za korisnika jer moe da ugrozi ljudske ivote. Kljune rijei: lanac, ispitivanje, vodilica, motorna pila, chain, saw chain, zamor, tvrdoa, proraun lananog para, povratni udar

1. Uvod 1.1 Pojam lanca i vodilice Kau da je motorna pila dobra u onoj mjeri koliiko je dobar njen lanac, vodilica i lananik. Stoga je poeljno lanac redovno i pravilno kontrolisati i odravati u protivnom loe rezanje je samo jedna od posljedica loeg odravanja lanca. Nepropisno odravanje lanca moe otetiti vodilicu, lananik i dijelove motora. Lanac pile je u obliku beskonane trake sa nizom zubaca za sjeenje. Svaki lanac motorne pile sastoji se od 3 osnovna elementa, a to su: zub reza (lijevi i desni), pogonski lan i spojni lan. Ti lanci su meusobno povezani zakovicama, a njihova brojnost ovisi o duini lanca, odnosno o duini vodilice na koju se lanac postavlja. Osnovne osobine svakog lanca su korak lanca, irina pogonskog lanka (utora na vodilici) i duina lanca. Korak lanca predstavlja udaljenost izmeu sredita bilo koje tri zakovice na lancu podijeljene s 2. Rezultat je korak lanca izraen u jedinici inch (in, col), npr. 3/8. Korak lanca je uglavnom utisnut na svakom reznom zubu lanca. S korakom lanca mora se poklapati i korak lananika na kojem je isto tako utisnuta vrijednost koraka lanca. irina pogonskih lanaka lanca mora odgovarati irini utora vodilice. irina moe biti izraena u jedinici inch ili u mm. Postoje 4 razliite irine pogonskih lanaka lanca: 1,1 mm (0,043), 1,3 mm (0,050), 1,5 mm (0,058) i 1,6 mm (0,063). Posljednja znamenka irine pogonskih lanaka u mm utisnuta je na svakom pogonskom lanku lanca (npr. 6 , to znai da je irina pogonskih lanaka 1,6 mm). Elementi lanca su izraeni od visoko kvalitetnog, specijanog i termiki obraenog elika, to obezbjeuje dui vijek trajanja i otpornost od habanja pri radu motorne pile. [6]

Slika 1. Lanac motorne pile [5]

2

Vodilica lanca je namjenjena za voenje lanca motorne pile. Na ivici vodilice nalazi se kanal u kojem lee vodei odnosno pogonski elementi lanca. Na zadnjem dijelu vodilice je kanal predvien za montau vodilice pomou dva vijka na motornu pilu. Na tom dijelu vodilice nalazi se rupa u koju se postavlja ep za zatezanje lanca. Na prednjem dijelu vodilice postavljen je lanani kotur, koji omoguava lake klizanje lanca. Vodilice lanca su zamljenjive i ima ih vie vrsta, ali postoje dva osnovna tipa vodilica. Prvi tip je vodilica koja na svom vrhu ima zakretnu zvijezdu po kojoj se lanac prilikom rotacije vodi preko vrha vodilice. Takav tip vodilice omoguava laki rad pile zbog smanjenog trenja prilikom klizanja lanca po vodilici. Mana takvih vodilica je to su dosta nestabilne u radu, pogotovo kada je potrebno izvriti ubodni rez pa dolazi do pojave povratnog udara, ali su vrlo povoljne kada se koriste samo za prerezivanje. Trgovaki naziv firme STIHL za vodilicu tog tipa je Rolomatic. Drugi tip vodilice koju najee koriste profesionalci je vodilica poznata pod trgovakim nazivom Duromatic. Vodilica tog tipa umjesto zakretne zvijezde ima vrh ojaan sa specijalnim metalom koji je otporniji na troenje od ostatka vodilice. Usprkos podmazivanju kod klizanja lanca po takvoj vodilici, trenje je poveano pa je i okretanje lanca neto tee u odnosu na vodilicu za zakretnom zvijezdom. Takav tip vodilice je povoljniji za izradu ubodnog reza iz razloga to je prilikom rada s takvom vodilicom opasnost od povratnog udara smanjena. Vodilica lanca zahtjeva redovito odravanje i njeno stanje (istroenost, oteenja) je potrebno provjeravati svaki put prije poetka rada. Bone stranice utora vodilice moraju biti u istoj razini i ravne kako bi se sprijeilo zapinjanje i iskakanje lanca. Utor vodilice mora biti ist od metalne praine i krhotina koji mogu prouzroiti trajno oteenje vodilice u sluaju kada je vodilica vrua pa se te krhotine metala mogu zapei za samu vodilicu. Rupa na vodilici kroz koju prolazi ulje za podmazivanje lanca nuno je uvijek odravati istim od praine i drugih neistoa. Svi ti elementi na vodilici iste se univerzalnim alatom koji se isporuuje zajedno s pilom. Podmazivanje lanca je kroz rupu na vodilici koja je smjetena na njenom baznom dijelu na gornjoj polovici. Pogonski lanci lanca zahvaaju ulje koje se zbog inercije prenosi povrinskim kanalima na pogonskim lancima do zglobnih dijelova (zakovica) lanca te na spojne lanke i na zube rezae. Prilikom vrtnje lanca po vodilici ulje se s lancem prenosi po gornjoj strani vodilice sve do njenog vrha gdje lanac naglo mijenja smjer kretanja prema natrag. Kod velike brzine lanca veina ulja se zbog centrifugalne sile prilikom promjene smjera na vrhu vodilice izbacuje s lanca i zavrava na tlu ne izvravajui svoju funkciju podmazivanja lanca prilikom kretanja po donjoj strani vodilice. Kako je donja strana vodilice uvijek slabije podmazana od gornje, a i donja strana vodilice se ee koristi za prerezivanje od gornje, ta strana se vie troi. Preporuljivo je okrenuti vodilicu nakon svakog potroenog lanca tako da gornja (manje potroena) strana bude donja strana vodilice prilikom daljnje upotrebe. Radni vijek jedne vodilice priblino je jednak radnom vijeku etiriju lanaca, odnosno radnom vijeku dva lananika. Oteenje vodilice najee se uoava na rubovima po kojima klizi lanac i to ponajprije na vrnom dijelu (kod vodilica bez okretne zvijezde) i na njenoj donjoj strani. Rubove tako oteene vodilice potrebno je poravnati s plosnatom turpijom odnosno s kutnom brusilicom vrni dio koji je napravljen od tvreg materijala kod Duromatic vodilice. Poravnavanje rubova vodilice ima ulogu sprijeavanja oteenja lanca te posljedino i lananika te smanjenje vibracija. Za podmazivanje lanca nuno je koristiti ulja posebno proizvedena za tu namjenu. Takva ulja su uglavnom velikog viskoziteta s visokim stupnjem prijanjanja i niskim stupnjem odvajanja od materijala koji se podmazuje, u ovom sluaju lanca. Nije preporuljivo koristiti motorna ulja umjesto specijalnih ulja za podmazivanje lanca jer takva su ulja esto manjeg viskoziteta i mogu biti abrazivna. [6]

Slika 2. Vodilice lanca motorne pile

1.2 Osnovni elementi i parametri lancaLanac je najznaajniji dio motorne pile. Svi ostali dijelovi joj pomau da obavi svoj rad tj. da ree. Sastavljen je iz sljedeih dijelova:

Slika 3. Osnovni elementi lanca

pogonski lanovi, omogumazivo na lanke pile i na klizne povrine u lijebu ma

spojni lanovi, sa donjim dijelom klize po lijebu malanove rezaa

zakovice (kovice), u popre rezai, prerezuju drvna vlakna

Korak lanca je udaljenost izme(jedan od najveih proizvoaa) koraci lanca su: 1/4", .325", .404", 3/4".

Slika 2. Vodilice lanca motorne pile [3]

1.2 Osnovni elementi i parametri lanca ajniji dio motorne pile. Svi ostali dijelovi joj pomau da obavi svoj rad tj. da

ih dijelova:

Slika 3. Osnovni elementi lanca [7] i, omoguuju kretanje lanca preko pogonskog toka, vode lanac, prenose

lanke pile i na klizne povrine u lijebu maa kojeg i istelanovi, sa donjim dijelom klize po lijebu maa, spajaju pogonske

(kovice), u poprenom pravcu spajaju lanove lanca i, prerezuju drvna vlakna

Korak lanca je udaljenost izmeu bilo koje tri uzastopne zakovice podijeljen s dva, Oregon aa) koraci lanca su: 1/4", .325", .404", 3/4".

3

ajniji dio motorne pile. Svi ostali dijelovi joj pomau da obavi svoj rad tj. da

ka, vode lanac, prenose a kojeg i iste

a, spajaju pogonske lanove i

u bilo koje tri uzastopne zakovice podijeljen s dva, Oregon

4

Slika 4. Korak lanca [8] Debljina lanca je debljina pogonskog lana koji sjeda u utor vodilice. Industrijski standard za debljinu lanca su: .043" (1,1 mm), .050" (1,3 mm), .058" (1,5 mm), .063 (1,6 mm). Postoje dvije osnovne vrste rezaa a to su desni i lijevi a karakteristini dijelovi svakog rezaa su:

rezni ugao

stranica

utor

dubina reza vrh

peta

rupa zakovice

gornja ploha

Na narednoj Slici 5. su pokazani svi navedeni dijelovi reznog zuba.

Slika 5. Osnovni dijelovi reznog zuba [8]

5

Za razliite vrste rezaa propisani su razliiti uglovi.

Slika 6. Ugao sjeiva(otrenja) [7] Slika 7. Boni ugao [7] Slika 8. Grebenski ugao [7] Ugao sjeiva(otrenja):

premali ugao, uinak rezanja je loiji preveliki ugao, vea je istroenost rezaa

Boni ugao:

premali ugao, rezai se suvie zadiru, zbog toga se troe bre, pila se trese preveliki ugao, rezai loije reu, treba jae pritisnuti, vea je istroenost lanca

Grebenski ugao(ugao sjeiva): premali ugao, tanko sjeivo, bra istroenost sjeivnih lanova preveliki ugao, loiji uinak, vei pritisak na pilu, bra istroenost spojnih i pogonskih lanova

1.3 Cilj ispitivanja Ispitivanje lanaca za motorne pile vri se iz vie razloga, da se provjeri stvarna izdrljivost i sigurnost lanca, iz ekonomski razloga i utede novca i sigurnosti korisnika. Ono to ispituju gotovo sve komapnije koje se bave proizvodnjom lanaca i motornih pila jest fenomen povratnog udara koji moe biti vrlo opasan po radnika. Pored ovog naina ispitivanja za svaki tip lanca mora se provesti analiza optereenja uzevi u obzir sve parametre koji utiu na lanac pri proces rezanja na osnovu koje se bira materijal lanca.

2. Dinamika analiza lanca 2.1 Poligonalni efekt lananika [4] Poligonalni oblik lananika predstavlja i vri glavni uticaj na dinamike karakteristike lanca u sistemu motorne pile. Takav oblik uzrokuje natanak udara, buke i podhtavanja motorne pile i znaajno utie na ivotni vijek lanca.Ova nova metoda poligonalnog efekta moe pruiti smjernice za dizajniranje lanca motorne pile sa boljim performansama. Lanac se pri svom radu oblikuje oko poligonalnog oblika lananika i dovodi do promjene brzine na lancu a brzina obrtanja lananika ostaje konstantna. Ove brzine osciluju pod dejstvom ubrzanja i tako uestvuju

6

u dinamikom optereenju, emisiji buke i habanju lanca. Ovi problemi utiu znaajno na reznu efikasnost i zamor lanca.

Slika 9. Izgled uprotenog lananog sistema [4] Zbog odreenih pogodnosti, izvrena su neka od pojednostavljenja prikazana na Slici 9. kao t su:

1. Zategnuta i labava strana sistema se pojednostavljuju i prikazuju se u obliku 4 linije i 2 kruga

2. Mainska greka i sklopni zazor izmeu pogonski lanova i spojnica je zanemarena 3. Desni i lijevi reza koji ima odreene nagibe je takoer pojednostavljen

Slika 10. Koordinate sistema u poetnom poloaju [4] Radijus lananika zavisi od koraka pogonskog lana i koraka spojnice te se moe raunati na sljedei nain:

2cos 2sin 1 gdje je R poluprenik lananika, z broj zubaca lananika, i su koraci pogonskog i spojnog lana, respektivno. Kao to je prikazano na Slici 10. uzet je jedan pogonski lan ( i njegov susjedni spojni lan (, koji se koriste za analizu lanca. Take u kojima se vri spajanje elemenata

7

, , i se naleze na zategnutoj strani lanca I povezane su linijom koja je tangentna na krug lananika. U stanju mirovanja, taka T poklapa se sa zauzima sljedee koordinate: 2, 0 2 Poetne koordinate take i su sljedee: 2 0 , 0 3 Pretpostavimo da su take ! i ! sredita dui i , respektivno, kao to je prikazano na Slici 10., te su koordinate poetne koordinate ovih taaka sljedee:

"! 32! 0 , " ! 12 ! 0 4

Pretpostavimo da se lananik obre suprotno smjeru kretanja kazaljke na satu za vrijem $, te se taka pribliava taki T, onda je: %$ 2arcsin (2) 5 Nakon to lananik izvri obrtanje za vrijeme $ , taka pribliit e se taki T, te tada moemo napisati sljedei izraz: %$ 2arcsin (2) 2 arcsin (2) 6

Slika 11. Poloaj taaka sistema nakon obrtanja lananika [4]

Tako, u jednom periodu, dinamika analiza lananog sistema moe biti podijeljena u dvije faze: 1. $ , 0, $-: taka zauzima poziciju na krunoj trajektoriji lananika, dok se taka

jo uvijek nalazi na zategnutoj strani lanca 2. $ , $, $-: taka zauzima poziciju na krunoj trajektoriji lananika, dok se taka

jo uvijek nalazi na zategnutoj strani lanca Vremenske koordinate taaka i , u intervalu $ , 0, $-, mogu se izraunati na sljedei nain:

8

2 /01%$ 2 34/%$ 2 0 7 Vremenske koordinate take sredita ! mogu se izraunati na sljedi nain: ! 12 , ! 12 6 7 8 Vremenske koordinate taaka i , u intervalu $ , $, $-, mogu se izraunati na sljedei nain:

2 /01%$ 2 $ 2 34/%$ 2 $ 2 0 9 Vremenske koordinate take sredita ! mogu se izraunati na sljedi nain: ! 12 , ! 12 6 7 10 Pretpostavimo da su :;; i :;;

9

NO?@R PRM?@ , NO?@S PQM?@ 15 gdje su PR i PQ mase spojnog lana i pogonskog lana, respektivno. Ukupna dinamika sila u zategnutom dijelu lanca uslijed poligonalnog efekta jednaka je: NO NO=> TNO?@R UNO?@S , NO NO=> 16 gdje su T i U broj spojnih i pogonskih lanova na zategnutoj strani lananog sistema, respektivno. Prema teoriji dinamke analize za lanane i sline sisteme uvijek uzimamo pogonski lan i na njemu vrimo analizu, horizontalna brzina, ubrzanje i dinamiko optereenje pogonskog lana jednaki su:

V AS %34/WMS OXYZOD 2%sin %$ WNOS PSMS 17

Predloeni numeriki metod se demonstrira na tipinom lananom sistemu sa sljedeim parametrima: korak spojnog lana 8,91 PP, korak pogonskog lana 7,56 PP, broj zubaca lananika 8, broj spojnih lanova T i pogonskih lanova U T U 32, masa spojnog lana PR 1, 906[, masa pogonskog lana PS 1, 296[, brzina obrtanja % 6550 \]^_.

Slika 12. Sistem za testiranje[4] Slika 13. Dijagram brzine[4] Slika 14. Dijagram optereenja[4] Na Slici 12. Prikazan je sistem za testiranje lanaca motornih pila, a na Slici 13. dat je dijagram brzine te su na njemu izvrena poreenja eksperimentalni vrijednost, vrijednosti dobivene metodom dinamike analie poligonalnog efekta i vrijednostima uzetim iz mainskog prirunika navedenog kao Ref[16]. Sa dijagramu se vidi da su razlike izmeu vrijednosti dobivene dinamikom analizom i eksperimentom zanemarljive, dok podaci iz Ref[16] znatno odstupaju.Slian je sluaj i kod dinamikog opetereenja gdje rezultati iz Ref[16] znatno odstupa jer se u obzir uzima samo uticaj centrifugalne sile ali ne i poligonalnog efekta. Tako moemo rei da se rezultati dobiveni dinamikom analizom i eksperimentalnim putem u velikoj mjeri saglasni.

10

2.2 Uticaj vibracija [2] Uslijed poligonalnog oblika lananika brzina lanca se mijenja u granicama od `]^_ do `]a pri svakom nailasku lanka na zubac lananika. Promjena brzine ` `]a 2 `]^_ je vea, a uestanost promjena je manja za manji broj zubaca lananika. Osim toga, brzina lanca pri nailasku lanka na zubac lananika mijenja se i uslijed razlike koraka lanca i lananika ostvarene habanjem lanca u zglobovima i odstupanjem pri izradi lanca i lananika. Ove promjene pobuuju uzdune i poprene vibracije lanca i torzione(ugaone vibracije lananika zajedno sa drugim obrtnim masama). Na Slici 15. Prikazan je model lananog para koji se sastoji od vie jednakih masa i krutosti lanaka lancai obrtnih masa sa momentima inercije b i b. Sopstvena uestanost ovog sistema za vibracije du lanca je:

cd e2f ND gND g ` 18 gdje je e=1, 2, 3,broj stepeni slobode lanaka lanca jednak broju lanaka na slobodnoj duini vunog ogranka (f), ND obimna sila u vunom ogranku, g masa jedinice duine lanca, ` brzina lanca.

Slika 15. Model vibracija lananog para [2] Sopstvena uestanost lanca pri poprenim vibracijama je:

cdh i 2f kNDg 19 gdje je broj polutalasa na slobodnoj duini vunog ogranka (f). Sopstvena uestanost obrtnih masa sa momentima inercije b i b je: cd 4k3b 1 l b b 20 gdje je korak lanca, broj zubaca malog lananika, l prenosni odnos, 3 krutost lanca data na Slici 16. u zavisnosti od od sile u vunom ogranku ND i od slobodne duine ovog ogranka (f.

11

Slika 16. Krutost lanaca [2] 2.3 Naponi u dijelovima lanca Razaranje lanaca najee nastaje uslijed razaranja lamela (spojnica) ili uslijed habanja u kliznim parovima zglobova lanaca. Lamele se sloenog oblika, sa velikom koncentracijom napona na mjestu otvora za zakovicu(osovinicu). Obilaskom lanca oko lananika, dejstvom spoljnih i unutranjih dinamikih sila, optereenje ploice lanca se mijenja u irokom intervalu te na ovom mjestu mogu nastati lomovi uslijed zamora. Ispitivanjem je utvreno, da je trajna dinamika izdrljivost lamela oko deset puta manja od od izdrljivosti standardne od poboljanog elika tj. iznosi oko 40 m]]@. Pri statikom ispitivanju-kidanju lanca, prekid nastaje oko sredine lame. [6] Prekidna sila je 56 puta vea od promljenjive sile koja dovodi do dinamikog loma na mjestu otvora za zakovicu.

Slika 17. Naponi u lancu [2] Slika 18. Zone naprezanja [6] Pri prelamanju lanca, klizanje se vri na dodiru aure i osovinice, dejstvom sile u lancu na ovom dodiru se ostavruje pritisak koji je neravnomjerno rasporeen po obimu dodirne povrine (p- na Slici 17. Raspodjela pritiska du dodira zavisi od odnosa krutosti aure, lamele i zakovice u pravcu dejstva sil, od veliine i pravaca sila u lamelama i na zupcima lananika. Najvei je na krajevima dodira na mjestima gdje se oslanjaju lamele. Za poreenje sa rezultatima eksperimentalnih ispitivanja koristi se nominalna veliina ovog pritiska n=. Uslijed pritiska i klizanja pri prelamanju lanca u zglobovima, na dodirnoj povrini ! ostvaruje se habanje

12

osovinice i aura to se odraava na poveanje koraka lanca . Dozvoljeno poveanje duine lanca uslijed habanja u zglobovima je 3%. Habanje u zglobovima i na dodiru sa zupcima lananika, moe se smanjiti i usporiti dobrim podmazivanjem. [2]

2.4 Provjera sigurnosti i vijeka lanca [2] Stepen sigurnosti protiv dinamikog loma lamele lanca na mjestu otvora za zakovicu uslijed zamora: op nqn qnstutvnwxny 21 treba da je vei od 1,52,5 gdje je Npsila koja odgovara trajnoj izdrljivosti lanca, p Np Nz odnos dinamike i statike sile razaranja lanca, GX faktor unutranjih dinamikih sila, G= faktor spoljnih dinamikih sila. Pritisak u kliznom paru zglobova lanca treba da je manji od dozvoljene granice tj. tvnwxny= { mGaG|GDGh 22 gdje je ! dodirna povrina u zglobu lanca, m povrinska izdrljivost lanca za uslove ispitivanja, Ga faktor osnog rastojanja, G| faktor prijenosnog odnosa, GD faktor radnog vijeka lanca, Gh faktor podmazivanja. Iz datog slijedi da je faktor vijeka:

GD G=ND NQ!mGaG|GDGh 23 odnosno vijek lanca u asovima do kritine pohabanosti tj. do poveanja duine za 3% uslijed habanja u zglobovima je $ 1500 GD.

3. Ispitivanje zamaranjem 3.1 Pojava zamaranja materijala i njegove posljedice Zamaranje je pojava postepenog oteivanja materija uslijed dugotrajnog djelovanja periodinih promljenjivih optereenja odnosno naprezanja. Ponaanje materijala pri zamaranju najlake se izraunava ispitivanjem na posebnim ureajima-zamaralicama. Na serijama od desetak poliranih epruveta ili pak konstrukcionih dijelova provodi se sinusna promjena amplituda naprezanja oko nepromljenjivog srednjeg naprezanja. Epruvete od metalnih materijala ispituju se pri frekvencijama od 10 do 400 Hz, a za granini broj ciklusa U} uzima se obino 10 miliona ciklusa (raspon vrijednosti U} kod visokociklinog zamora je uglavnom izmeu 2 do 100 miliona ciklusa). Krivulja koja prikazuje zavisnost broja izdranih ciklusa od primijenjenog naprezanja pri ispitivanju naziva se Whler-ova ili S-N krivulja (Stress-Number curve). Naprezanja mogu biti savojna, zatezno-pritisna i torziona. Prema definiciji razlikuju se naizmjenina dinamika izdrljivost (O^~ s koeficijentom ciklusa R=-1) i istosmjerna dinamika izdrljivost (O^). Kod zateznog ciklusa R=0, a kod pritisnog R=. Dinamika izdrljivost ili dinamika vrstoa, po

13

definicije je ono najvee primijenjeno naprezanje pod kojim ispitivana epruveta izdri propisani ili beskonani broj ciklusa bez pojave loma ili nekog drugog propisanog uinka (Slike 19.) [1]

Slika 19. Whler-ova kriva (zavisnost [1] Pojavi zamaranja izloen je ogroman broj dijelova i/ili mainskih konstrukcija i transportnih sredstava. Zato ak 80 do 90% svih lomova kod mainski dijelova imaju karakter loma uslijed zamaranja materijala. Zamor predstavlja rast i stapanje ovih nepravilnosti, nakon ega slijedi formiranje pukotine, te njeno irenje do konanog puknua. Proces oteenja od zamora materijala uobiajeno se dijeli u tri koraka:

a) Inicijacija i poetak pukotine b) irenje ili rast pukotine c) Nasilni lom

Slika 20. Proces oteenja od zamora materijala [9] Prvi korak u procesu oteenja od zamora materijala predstavlja iniciranje pukotine. Pukotine se mogu inicirati na vie naina, no vano je istaknuti da se najee poinju stvarati na slobodnoj povrini, stoga je vano stanje povine kod ispitivanja otpornosti na zamor. Nasavrenost procesa

14

izrade i obrade materijala je glavni uzrok povrinskih oteenja. Osljetljivost na povrinska oteenja raste sa za zateznom vrstoom materijala, tako da to je materijal vri to je vei uticaj stanja povrine na zamor. Poseban sluaj iniciranja pukotine javlja se kod promljenjivog optereenja, a predstavlja stvaranje ekstruzija i intruzija na povrini metala. Intruzije su zapravo izvori koncentracije naprezanja i mjesta inicijacije pukotina. Ova pojava je posljedicakristaline strukture metala, koji se sastoji od velikog broja kristala ili kristalnih zrna, od kojih svako zrno ima razliita mehanika svojstva u razliitim smjerovima. Djelovanjem promljenjivog optereenja dolazi do klizanja zrna po ravnima, te do poveanja broja linija klizanja. Udruivanjem vie linija klizanja i njihovim rastom nastaje zamorna pukotina. Kada je pukotina inicirana, ona e se iriti u ravnini maksimalnog sminog naprezanja. Klizanje je uglavnom i uvjetovano sminim naprezanjem, pa to su vee amplitude sminog naprezanja i vei broj ciklusa ono je izraenije. Podruje prve faze zauzima samo mali dio povrine loma, a broj ciklusa zamornog vijeka koji se odnosi na prvi korak ovisi o veliini naprezanja. Poveanjem razine naprezanja, skrauje se korak iniciranja pukotine, pa tako kod vrlo malih naprezanja (visokociklini zamor), veina zamornog vijeka predstavlja vrijeme iniciranja pukotine, a kod vrlo velikih naprezanja pukotine nastaju vrlo rano. [11] Drugi korak predstavlja stvaranje makropukotine (tehnike pukotine) iz niza pukotina iniciranih u prvom koraku, procesom klizanja du ravnina. Ovdje dolazi do promjene smjera rasta pukotine, a kada e do toga doi ovisi o veliini zateznog naprezanja. Kod vrlo velikih zateznih naprezanja (niskociklini zamor), korak iniciranja pukotine je neprimjetan, tj. drugi korak zauzima gotovo cijelo podruje lomne povrine. Podruje visokociklinog i niskoiklinog zamora vrlo je teko razgraniiti, a najee se u postupcima za ocjenu zamora konstrukcija pretspostavlja granica ~ 104 do 105 ciklusa do loma. U kojoj e se ravnini iriti pukotina zavisi od stanja naprezanja, najee je to okomito na pravac maksimalnog zateznog naprezanja. Pukotina raste brzinom ~ 10E do 10E mm po ciklusu. [11] Nakon prva dva koraka dolazi do naglog irenja pukotine i nestabilnog loma konstrukcije. Kod materijala sklonih krtom lomu ova faza zapoinje u trenutku kada je posignuta kritina duina pukotine, dok kod duktilnih materijala poetak loma zavisi o naprezanju. Lom uslijed zamaranja poinje s mjesta gdje je najvea koncentracija naprezanja zbog bilo kakvog povrinskog oteenja iz tzv. arita ili inicijalnog mjesta ili pak zbog unutranjeg oteenja. Lom od zamaranja iri se od arita u koncentrinim krunicama, tzv. linijama odmaranja (slino godovima kod presjeka drveta) sve dok preostali dio presjeka ne moe prenijeti ni statiko naprezanje. Lomovi uslijed zamaranja materijala mogu biti vrlo opasni zbog iznenadnog pojavljivanja i prouzroiti velike tete s ugroavanjem ljudskih ivota. [11]

3.2 Metoda ispitivanja U taki 3.1 date su temeljne definicije u pogledu procesa zamaranja materijala, kao opti izgled Whler-ove krive (Slika 19.). Whler-ov dijagram konstruie se za jedan od odabranih tipova promljenjivog naprezanja na temelju podataka o izvrenom ispitivanju. Za svaki nivo naprezanja kod ispitivanja potrebno je 6 do 10 epruveta, a za kompletni Whler-ov pokus treba koristit najmanje pet nivoa naprezanja. Sve epruvete koritene za jedan Whler-ov pokus ili za jednu seriju ispitivanja zamaranja moraju biti fino obraene (bruene ili ak polirane) jer i najmanje oteenje povrine moe biti inicijalno mjesto budueg loma. Dalje one moraju biti identine u pogledu materijala, oblika i dimenzija. Broj epruveta potreban za ispitivanje zamaranjem moe

15

biti vrlo razliit u zavisnosti od podataka koji se trai. Tako za statistika ispitivanja treba znatno vei broj epruveta nego za ispitivanja skupih konstrukcijskih dijelova. Za jedno ispitivanje s obinim epruvetama treba najmanje 10 epruveta. Oblik i dimenzija epruveta za normalna ispitivanja zamaranjem propisani su u odgovarajuim standardima u zavisnosti od naina i cilja ispitivanja. Ispitivanje zamaranjem aksijalnim optereenjima provodi se prema BAS ISO 1099/00, BAS ISO 1143/00 za ispitivanje rotirajue ipke na zamor savijanjem, BAS ISO 1352/03 za ispitivanje na zamor uvijanjem. Za posebna ispitivanja koriste se epruvete sa specijalnim oblicima(npr. sa ljebovima, zavarenim spojevima, prijelazima, provrtima i sl.), koje su sline obliku konstrukcionog dijela. Umjesto epruveta esto se za ispitivanjem zamaranjem koriste i konstrukcioni dijelovi proizvoljnog oblika, pri emu se odreuje tkz. pogonska vrsta (njem. Betriebsfestigkeit). [1] Maine za ispitivanje materijal na zamaranjem su mnogo sloenije konstrukcije od maina za statika ispitivanja. Zbog mogueg uticaja na rezultate ispitivanja zamaranjem mora se strogo pridravati propisa o montai i uputstvima za rad maine. Proizvoai maina moraju osigurati dovoljno vrste okvirove, prikladnu konstrukciju ureaja za promljenjiva optereenja, kao i tanost svih mjernih uraaja. [1] Prema nainu ostvarivanja promljenjivog optereenja maine za ispitivanje zamaranjem dijele se na:

maine s hidraulinim pogonom i maine s mehanikim pogonom

Maine s hidraulinim pogonom nazivaju se hidraulikim pulzatorima. Promljenjivo optereenje u epruvetama ostvaruje se pomou pulzatorske pumpe s ekscentarskim ureajem. Frekvencija optereenja zavisi od broja okretaja pulzatorske pumpe i kree se obino oko 5 do 20Hz (odnosno 300 do 1200 obrtaja u minuti). Optereenja kod takvih maina kreu se obino od 200 do 1000 kN, a mogu se koristiti i za statika ispitivanja. [1] Kod maina sa mehanikim pogonom epruveta je jednim krajem stegnuta u obrtnu eljust (konzolno), a pokree je elektromotor. Maina moe istovremeno ispitivati dvije epruvete. Frekvencija je obino 50 ili 100Hz, tj. 3000 ili 6000 obrtaja u minuti. Ispitivanje se izvodi rotacionim savijanjem, a svaka sekcija ima svoj broja ciklusa. [1]

4. Ispitivanje tvrdoe rezaa Tvrdoa predstavlja otpornost materijala prema prodiranju nekog drugog, znatno tvreg tijela. Tvrdoa se, takoer, definira kao otpor materijala prema plastinoj deformaciji. Unato tome to tvrdoa ne predstavlja fizikalno egzaktno mehaniko svojstvo, mjerenje tvrdoe je jedan od najrairenijih postupaka na podruju mehanikih ispitivanja. Razlog tome je to je s jedne strane tvrdoa u korelaciji s nekim drugim mehankim svojstvima (npr. Rm), a s druge strane mjerenje tvrdoe je jednostavnije i prije svega bre od ispitivanja nekih drugih mehanikih osobina. Izbor materijala rezaa ovisi u uslovima rada, tako da je est sluaj da se rezai lanca pojaavaju sa tvrim metalom.

Slika 21. Reza

4.1 Tvrdoa po Brinellu To je prva iroko prihvaena i standardizirana metoda ispitivanjzakaljenom elinom kuglicom koja se utiskuje u ispitivanu povrinu. Kuglica je najpromjera 10 mm i teine 29 N. Ako se ispituju tvrumjesto eline. Tvrdoa se dobije kao udubljenja u materijalu. [10]

Slika 22. Skica utiskivaPrema tome, tvrdoa po Brinellu

gdje je F sila utiskivanja i A povrina otiska.Konaan izraz za izrainavanje tvrdogdje je D prenik kuglice/utiskiva

4.2 Tvrdoa po VickersuOvu metodu ispitivanja razvila je kompanija Vickers Ltd i ona predstavlja zamjenu za Brinellovu metodu. Ispitivanje se vri dijamantskom piramidom sa vrnim uglom 136. Otisak na materijalu je kvadratnog oblika, ali zbog nesavrenosti ispitivanja

Slika 21. Rezai lanca pojaani tvrdim metalom [6]

ena i standardizirana metoda ispitivanja tvrdonom kuglicom koja se utiskuje u ispitivanu povrinu. Kuglica je naj

N. Ako se ispituju tvri materijali ona se koristi wolframova kuglica a se dobije kao odnos primijenjene sile, prenika kuglice i pre

Slika 22. Skica utiskivaa i otiska kod Brinellove metode [10]a po Brinellu je:

gdje je F sila utiskivanja i A povrina otiska. inavanje tvrdoe po Brinellu je:

nik kuglice/utiskivaa i d prenik otiska.

a po Vickersu etodu ispitivanja razvila je kompanija Vickers Ltd i ona predstavlja zamjenu za Brinellovu

metodu. Ispitivanje se vri dijamantskom piramidom sa vrnim uglom 136. Otisak na materijalu je kvadratnog oblika, ali zbog nesavrenosti ispitivanja esta su odstupanja od kvadratnog oblika,

16

a tvrdoe. Ispitivanje se vri nom kuglicom koja se utiskuje u ispitivanu povrinu. Kuglica je najee

i materijali ona se koristi wolframova kuglica nika kuglice i prenika

i otiska kod Brinellove metode [10]

etodu ispitivanja razvila je kompanija Vickers Ltd i ona predstavlja zamjenu za Brinellovu metodu. Ispitivanje se vri dijamantskom piramidom sa vrnim uglom 136. Otisak na materijalu

panja od kvadratnog oblika,

17

pa se pri mjerenju povrine otiska mjere obje dijagonale i uzima srednja vrijednost. Tvrdoa se dobije iz odnosa primjenjene sile i povrine otiska. [10]

A N! i 1,8544N 26

Slika 23. Utiskiva i otisak kod Vickersovog ispitivanja [10]

4.3 Tvrdoa po Rockwellu Metoda po Rockwellu je najee koritena metoda ispitivanja tvrdoe. Odlikuje se svojom jednostavnou i brzinom primjene. Koristi se za ispitivanje skoro svih vrsta materijala, izuzetak su materijali koji daju rezultate koji variraju u irokom dijapazonu i materijali kod kojih je dubina otiska prevelika. Princip rada ove metode zasniva se na dvostrukom djelovanju optereenja. Prvo optereenje (predoptereenje) se nanosi preko dijamantskog vrha i slui za otklanjanje uticaja stanja povrine. Nakon toga se nanosi dodatno optereenje koje se zadrava odreeno vrijeme kako bi se omoguilo teenje materijala. Tvrdoa se dobija u zavisnosti od dubine otiska. Ispitivanje se vri dijamantnom kupom sa vrnim uglom od 120 ili zakaljenom elinom kuglicom. Ovo ispitivanje spada u skupinu statikih ispitivanja jer se sila nanosi postepeno. [10]

Slika 24. Ispitivanje zakaljenom kuglicom [10] Slika 25. Ispitivanje dijamantnom kupom [10] Dubina prodiranja utiskivaa jednaka je: 2 27 Tvrdoa po HRC metodi rauna se prema izrazu: 100 2 0,002 28 Mjerno podruje HRC metode je od 20 do 70 HRC.

18

5. Povratni udar Povratni udar je jedna od najopasnijih situacija koja moe nastati prilikom rada s pilom, nastaje kada lanac pile u zoni gornje etvrtine vrha vodilice nehotice zahvati drvo ili neki drugi nepomini predmet. [6]

Slika 26. Povratni udar [6] Zona povratnog udarca je gornji dio vrha maa. Rad sa ovim dijelom maa predstavlja rizik od povratnog udara. Zato je potrebno izbjegavati rezanja dijelom maa koji predstavlja veliki rizik od povratnog udarca. U sluaju povratnog udarca (lanac e uhvatiti drvo u zoni povratnog udarca) pila se zabacuje unazad i na gore snagom lanca koji se okree. [6] Testiranje lanaca u kompaniji Stihl vri se pri stvarnim uslovima, tako da se drvo vlai u specijalnom prskajuem sistemu. To izaziva vlagu u drvetu i nakon to se stablo presijeklo, debla su ostavljena vlana tako da bi stimulirala stvarne uslove sjeenja to je vie mogue. Ispitivanje je kompjuterski podrano tako da se moe oitati brzina pri kojoj se deava povratni udar, poloaj vodilice pri nastanku udara. Takoer se moe ustanoviti koja vlanost drveta koje je uzrokovalo povratni udar, jer sistem postepeno vri vlaenje. Na narednim Slikama 27, 28 i 29 prikazan je nain ispitivanja povratnog udara.

Slika 27. Sistem i naini testiranja [3] Slika 28. Test na povratni udar [3]

19

Slika 29. Zabacivanje pile unazad [3] Danas su esti i sve se vie upotrebljavaju lanci sa modificiranim lankom koji smanjuje sklonost ka povratnom udaru.

Slika 30. Lanac sa modificiranim lankom [3] Zakljuak: Na kraju rada moemo rei da je ispitivanje lanaca za motorne pile potrebno, zbog osbezbjeivanja kvalitetnog proizvoda koji e pri bilo kojim spoljnim uticajima vriti zadatu funkciju. Neke dijelove lanac kao to je reza bilo je potrebno posebno ispitivati jer pri teim uslovima rada potrebna je vea tvrdoa rezaa kako bi postupak nesmetano odvijao. S drugog aspekta ispitivanje lanaca je bitno zbog sigurnosti korisnika, te se iz tih razloga u analizu sistemu ukljuuju svi mogui uticaji kako bi stepen sigurnosti bio to taniji.

Literatura: [1] Vitez Ivan., Oru Mirasada., Sunulahpai Raza.: (2006) Ispitivanje metalnih materijala, ISBN 9958-785-04-8, GRAFORAD, Zenica [2] Grupa autora. (1992) Inenjersko-mainski prirunik (Knjiga II), ISBN 86-17-01766-X, Novi dani, Beograd [3] http://www.stihl.com.au/stihl-quality-saw-chain-testing.aspx (dostupno 23.12.2014) [4] https://www.deepdyve.com/lp/springer-journals/a-new-method-for-polygon-effect-analysis-of-saw-chain-sC0GNmveHs?articleList=%2Fsearch%3Fquery%3Dsaw%2Bchain (dostupno 25.12.2014) [5] http://www.oregonproducts.com (dostupno 20.11.2014) [6] http://www.gospodarski.hr/Publication/2012/22/rad-s-motornom-pilom-i-odravanje/7728 (dostupno 10.12.2014)

20

[7] http://www.upravazasume.me/razni_fajlovi/1316606215.pdf (dostupno 25.12.2014) [8] http://www.oregonproducts.eu/fileadmin/support/2_technical/maintemanual/MM_HR.pdf (dostupno 25.12.2014) [9]http://www.riteh.uniri.hr/zav_katd_sluz/zm/pdf/mehanika_materijala/Zatezalo%20%20Zamor%20materijala.pdf (dostupno 26.12.2014) [10] http://brod.sfsb.hr/~ikladar/Materijali%20I/Ispitivanje20tvrdoce.pdf (dostupno 26.12.2014) [11] http://hr.wikipedia.org/wiki/Umor_materijala (dostupno 26.12.2014)