LES wood 51 (1999) 12 Raziskave in razvoj 389 UDK: 621.93.023 Izvirni znanstveni ~lanek (Original Scientific Paper) Analiza hrupa prosto vrtečih se aerodinamično vzbujanih krožnih žaginih listov Analysis of the noise emitted by idling aerodynamically excited circular saw blades Bojan BUČAR* Povzetek Abstract V ~lanku je prikazana analiza emitiranega hrupa aerodina-mi~no vzbujanih prosto vrte~ih se kro`nih listov v ~asovnem in frekven~nem prostoru. V splošnem je hrup prosto vrte~ih se kro`nih `aginih listov posledica aerodinami~nega hrupa; povzro~a ga ozobljena periferija orodja in hrupa, ki nastaja zaradi lateralega nihanja kro`nih `aginih listov. Pomembno je dejstvo, da je v primeru obeh navedenih kategorij hrupa prosto vrte~ih se kro`nih `aginih listov narava izvora identi~na in odvisna zgolj od aerodinami~nih lastnosti orodja. Analize opravljenih meritev potrjujejo hipotezo, da za pojav pre~nega resonan~nega nihanja orodja ne zadoš~a zgolj aerodinami~no generirana vzbujevalna sila s primerno frekvenco. Poleg omenjenega pogoja morata biti namre~ izpolnjena še dodatna pogoja, in sicer morajo biti vzbujevalne tla~ne razlike okoliškega zraka primerno velike, dušilne sposobnosti materiala nosilnega telesa `agine-ga lista pa dovolj majhne. Ko so izpolnjeni vsi pogoji za vzbuditev pre~nega resonan~nega nihanja vrte~ega se di-skastega orodja, nastopita dva tipa resonan~nega nihanja. Prvi tip nastopa v primerih, ko je vzbujen eden od lastnih na~inov nihanja orodij, drugi tip pa se pojavlja v primerih, ko aerodinami~no generirane vzbujevalne sile hkrati vzbudijo dva zna~ilna na~ina nihanja s frekvencama, ki sta si dokaj blizu. V primeru slednjega gre za sestavljeno modulirano nihanje, pri ~emer je frekvenca nihanja enaka pov-pre~ni frekvenci obeh karakteristi~nih nihanj, modulirna utripna frekvenca pa je enaka razliki obeh frekvenc. Klju~ne besede: kro`ni `agin list, emisija hrupa prosto vrte~ih se orodij, aerodinami~en hrup, aerodinami~no vzbujanje, nihanje, resonanca The paper presents an analysis of the noise emitted by aerodynami-cally excited idling circular saw blades in both time and frequency space. Generally, the noise emitted by rotating circular saw blades is the consequence of the aerodynamic noise caused by the toothed periphery of the tool and the noise resulting from lateral oscillations of circular saw blades. Important is the fact that in both above-given categories of the noise emitted by idling circular saw blades, the nature of the source is identical and depends solely on the aerodynamic characteristics of the tool. Analyses of the measurements performed confirm the hypothesis that for the occurrence of transversal resonant oscillations of the tool, only an aerodynamically generated excitation force with a suitable frequency is not sufficient. In addition to the said condition, two additional conditions must also be met, that is, the excitation pressure differences of the surrounding air must be sufficiently large, and the damping capacity of the material of the supporting body of the saw blade must be sufficiently small. When all conditions for the excitation of transversal resonant oscillation of the rotating disc tool are met, two types of resonant oscillation occur. The first type occurs when one of the natural frequency oscillation modes of the tool is excited; the second type occurs when aerodynamically generated excitation forces simultaneously excite two characteristic oscillation modes with frequencies that are relatively close. In the latter case, resultant modulated oscillation is concerned, where the frequency of oscillation is equal to the average frequency of both characteristic oscillations, and the modulated beat frequency is equal to the difference between the two frequencies. Keywords: circular saw blade, noise emission of idling cutting tools, aerodinamical noise, aerodinamical excitation, vibrations, resonance 1. UVOD Kljub dejstvu, da je kro`ni `agin list eno najstarejših lesnoobdelovalnih orodij, sta za današnje proizvajalce lesnoobdelovalnih orodij še vedno dokaj problemati~ni tako njegova doc. dr., Biotehniška fakulteta, Oddelek za lesarstvo, Ljubljana, Ro`na dolina c. VIII/34 konstrukcija kakor tudi izdelava. Pro-blemati~nost konstrukcije izhaja iz dejstva, da je zna~ilna konstrukcija kro`-nih `aginih listov posledica kompromisa med tehnološkimi oziroma namenskimi zahtevami in stabilnostno -togostnimi zahtevami. Izdelava kro`-nih `aginih listov pa je problemati~na predvsem z vidika notranjih napetosti v nosilnem telesu orodja, ki ga izdelujejo iz valjane plo~evine, se pravi iz materiala, ki `e ima inkorporirano do-lo~eno, obi~ajno neznano napetostno stanje. Ker je hrupnost rotirajo~ih dis-kastih orodij posledica so~asnega vpliva ve~ dejavnikov, je smiselno, da jo vrednotimo in analiziramo kot integralno spremenljivko. V splošnem je hrup vrte~ih se kro`nih `aginih listov posledica aerodinami~-nega hrupa, ki ga povzro~a ozobljena LES wood 51 (1999) 12 periferija orodja, in hrupa, ki nastaja zaradi lateralega nihanja kro`nih `a-ginih listov. Intenzivnost slednjega postane izrazita v primerih, ko je frekvenca aerodinami~nih vzbujevalnih sil enaka eni od lastnih frekvenc kro`ne-ga `aginega lista. Ker je emisija hrupa v navedenem primeru zaradi reso-nan~nega fenomena posledica velikega pove~anja amplitude nihanja, omenjeni izvor hrupa pogosto poimenujemo kar hrup resonan~nega nihanja kro`nih `aginih listov. Po definiciji je aerodinami~en hrup posledica interakcije gibajo~ih se togih zob `aginega lista in okoliškega zraka. V primeru aerodinami~nega hrupa je frekven~ni spekter porazdeljen prek širšega frekven~nega podro~ja, kar pa ne velja za frekven~ni spekter emitiranega hrupa, ki je posledica reso-nan~nega nihanja kro`nih `aginih listov. Za slednjega so namre~ zna~ilni diskretni toni (frekvence) z zelo visoko intenzivnostjo. Pri nihanju orodja v resonanci se v frekven~nem spektru nihanja pojavita dva zelo intenzivna diskretna tona s frekvencama, ki sta zna-~ilni za dolo~eni na~in nihanja orodja in pomenita frekvenci potujo~ih motenj v smeri vrtenja in v nasprotni smeri vrtenja orodja. Pomembno je dejstvo, da je v primeru obeh navedenih kategorij hrupa prosto vrte~ih se kro`-nih `aginih listov narava izvora iden-ti~na in odvisna zgolj od aerodinami~-nih lastnosti orodja. Ko se kro`ni `a-gin list prosto vrti, se zrak v pazduš-nem prostoru ozobljenega dela orodja pri prehodu rezila lo~i od njegovih mejnih bo~nih površin in tvori spremenljivo valovito brazdo oziroma tur-bolentni tok zraka za rezilom. Posledica ~asovno spremenljivega turbolent-nega toka zraka oziroma brazde je nastanek spremenljivega tlaka zraka ob površinah rezila, kar povzro~a aerodinami~en hrup. Rezultati predhodnih raziskav ka`ejo na to, da je spreminjajo~i se površinski tlak skon-centriran na bo~ne površine rezil, zaradi ~esar se na rezilih pojavijo pre~ne spremenljive sile, ki vzbujajo pre~no nihanje `aginega lista. ^e je frekvenca spreminjajo~ega se vzbuje-valnega tlaka zraka blizu eni od lastnih frekvenc `aginega lista, lahko nastane resonanca oziroma veliko pove-~anje amplitude nihanja orodja, zgolj Raziskave in razvoj ~e sta izpolnjena še dodatna pogoja, in sicer dovolj velike vzbujevalne tla~-ne razlike zraka ter dovolj majhno dušenje v materialu nosilnega dela kro`-nega `aginega lista. Resonanca nastopi nedvomno tudi v primerih, ko je izpolnjen zgolj prvi pogoj, vendar pa v takih primerih nivo aerodinami~nega hrupa obi~ajno presega nivo hrupa, ki je posledica reso-nan~nega pre~nega nihanja orodja in je potemtakem nesignifikanten. Frekvenca spreminjajo~ega se vzbujeval-nega tlaka naraš~a z vrtilno hitrostjo kro`nih `aginih listov, kar pomeni, da je z vidika vrtilne hitrosti resonan~ni fenomen izrazito ozkopasovne narave. To hipotezo potrjujejo tudi rezultati opravljenih meritev emitiranega hrupa, pri katerih nastaja izrazito pove-~an nivo emitiranega hrupa zgolj v dolo~enih obmo~jih vrtilne hitrosti orodja. V navedenih primerih je po-ve~an nivo hrupa posledica pove~ane amplitude pre~nega nihanja orodja. Poleg pove~anega nivoja emitiranega hrupa, ki je mote~ predvsem za ljudi v okolici vrte~ega se orodja, pomenijo pove~ane amplitude pre~nega nihanja orodij zelo velike te`ave tudi s tehnološkega vidika. ^e se omenjeno re-sonan~no nihanje pojavi v obmo~ju tehnološko optimalnih vrtilnih hitrosti orodij, je potrebno izvesti modifikacijo frekven~nega odziva orodja (npr. po-ve~ati lastno frekvenco dolo~enega na~ina nihanja orodja), kajti v nasprotnem primeru bo zaradi velike amplitude pre~nega nihanja orodja kvaliteta obdelave izrazito slaba, obraba orodja pa mo~no pospešena. S problemom stabilnosti oziroma pre~nega nihanja kro`nih `aginih listov se je v preteklosti ukvarjalo veliko število avtorjev, najpomembenjše delo pa je opravil nedvomno Southwell leta 1922, ko je razjasnil vpliv vrtilne hitrosti na lastne frekvence orodja. Zelo pomembne so tudi raziskave, ki jih je opravil Mote Jr., 1967, ki je za popis pre~nih odmikov mirujo~ih kro`nih `a-ginih listov uporabil Fourierjevo vrsto, ki je osnova za harmoni~no analizo. Mote Jr. (1967) je tudi prvi definiral kriti~ne vrtljaje orodij in sicer kot frekvenco vrtenja diskastih teles, pri kateri 390 se oblikuje mirujo~i val v prostorskem koordinatnem sistemu. V tem primeru lahko `e zelo majhne osno delujo~e sile povzro~ijo velike bo~ne odklone orodja. Mote Jr. in Szymani (1977) navajata, da je pre~no nihanje kro`-nih `aginih listov sestavljeno iz ve~-jega števila modalnih na~inov nihanj, ki imajo zna~ilno obliko, frekvenco in amplitudo. Rezultati številnih opravljenih raziskav ka`ejo na to, da je problem bo~ne stabilnosti rotirajo~ih orodij zelo tesno povezan s hrupom, ki ga orodja po-vzro~ajo. Naraš~ajo~i hrup je namre~ tudi posledica naraš~anja amplitud bo~nih nihanj orodij. Huber (1985) deli mo`ne izvore hrupa, ki ga pov-zro~a vrte~e se orodje na dva dela in sicer na hrup, ki je posledica tla~nih razlik v okoliškem zraku, nastalih zaradi gibanja ozobljenja perifernega dela orodja in udarcev rezil ob obde-lovanec, in hrup, ki je posledica bo~-nega nihanja telesa orodja. Do podobnih sklepov so prišli tudi avtorji Leu in Mote Jr. (1979), Cheng et al. (1995) ter Miklaszewski in Grobelny (1995). Slednja navedeni delitvi dodajata še hrup, ki je posledica nihanja obdelovanca. Leu in Mote Jr. (1979) sta ugotovila, da je pojav resonance pri lateralnem nihanju prosto vrte~ih se orodij, posledica interakcije orodja in tokov gi-bajo~ega se okoliškega zraka. Navajata tudi, da je pojav resonance zna-~ilen za kro`ne `agine liste, izdelane iz materiala z majhnim koeficientom dušenja. Szymani in Mote (1977) sta dokazala, da nivo hrupa, ki ga pov-zro~ajo vrte~a se orodja, naraš~a s pove~evanjem frekvence vrtenja, na-raš~ajo~im premerom orodja, nara-š~ajo~o debelino orodja in pove~eva-njem števila rezil. Prav tako navajata, da je nivo hrupa manjši v primerih, ko je korak ozobljenja `aginega lista spremenljiv. Rezultati analiz, ki so jih opravili Cha-brieri et. al (1997), ka`ejo na to, da obstajajo štirje osnovni dejavniki stabilnosti vrte~ih se orodij, in sicer frekvenca vrtenja orodja, porazdelitev napetosti v orodju, radialni temperaturni gradient in bo~ne komponente rezal- LES wood 51 (1999) 12 nih sil. V splošnem je nivo hrupa pri orodjih z inkorporiranim - vgrajenim napetostnim stanjem ni`ji, kot je pri orodjih, ki niso prednapeta (Huber, 1985). Schajer (1986) navaja, da so lastne frekvence in kriti~ni vrtljaji orodja v veliki meri odvisni od notranjih napetosti v nosilnem delu orodja. S smiselnim pove~anjem vgrajenega napetostnega stanja, ki ga dose`emo s plasti~nim preoblikovanjem osrednjega dela nosilnega telesa orodja, se pove~ajo lastne frekvence in kriti~na frekvenca vrtenja orodja (Schajer in Kishimoto, 1995). Mote Jr. in Hølo-yen (1973) navajata, da je za stabilnost in kriti~ne vrtljaje orodja med obdelavo odlo~ilnega pomena radialni temperaturni gradient orodja, ki negativno vpliva na napetostno stanje v orodju. Radialni temperaturni gradient je posledica prenosa toplote iz perifernega dela, kjer zaradi triboloških fenomenov med odrezavanjem toplota nastaja, v notranjost orodja. Stakhiev (1998) je v svoji raziskavi fundamentalnih mehanizmov nestabilnosti rotirajo~ih kro`nih `aginih listov numeri~no ovrednotil vplive posameznih relevantnih parametrov konstrukcije orodij in njihove interakcije. Iz rezultatov je razvidno, da je vpliv vgrajenega napetostnega stanja na pove-~anje stabilnosti orodja odvisen od vpenjalnega razmerja (vpenjalni premer/premer orodja) in od lastnih frekvenc orodja. Poleg omenjenega vgrajenega napetostnega stanja kot enega od mo`nih na~inov za pove~anje stabilnosti kro`-nih `aginih listov, so v preteklosti raziskovali tudi druge bolj ali manj uspešne mehanizme za pove~evanje stabilnosti orodij in zmanjševanja nivoja emitiranega hrupa. Mote (1979) in Münz (1985) navajata dokaj sporno trditev, da termi~ni dilatacijski utori, ki omogo~ajo prosto dilatiranje segretega perifernega dela kro`nih `agi-nih listov in s tem onemogo~ajo nastanek tla~nih tangencialnih napetosti, prepre~ujejo nastanek resonan~nih na~inov nihanja. Rezultati analiz, ki jih je opravil Bu~ar (1999), omenjene trditve ne potrjujejo. Nishio in Marui (1996) navajata, da je vpliv dilatacij-skih utorov na zmanjšanje amplitud Raziskave in razvoj bo~nih nihanj tako v prostem teku orodja kakor tudi med odrezavanjem pozitiven, poudarjata pa, da vpliv uto-rov (število in velikost) na lastne frekvence orodja še ni dovolj raziskan. Leu in Mote (1979) sta ugotovila, da pri orodjih, ki sta jim na bo~no površino prilepila tenek sloj visokoelasti~ne-ga, energijsko zelo disipativnega materiala, ni bilo mo`no vzbuditi reso-nan~nega nihanja. Do enakih sklepov so prišli tudi Plester (1985) ter Rhem-rev in Cano (1989). Hattori (1993) je skupaj s sodelavci razvil posebno zlitino z nazivom CSK, ki ima poleg sprejemljivih mehanskih še dobre dušilne lastnosti. Pri preizkušanju orodij, izdelanih iz omenjene zlitine resonan~nih fenomenov niso zasledili. Eden od na~inov za pove~anje stabilnosti vrte~ih se kro`nih `aginih listov je nedvomno tudi uporaba brezsti~nih aerostati~nih vodil. Plester (1985) navaja, da uporaba vodil mo~no pove~a stati~no in dinami~no togost orodij v aksialni smeri, zaradi ~esar lahko uporabimo tanjša orodja. Hkrati navaja, da vodila ugodno vplivajo na dušenje orodja, pove~a pa se tudi kri-ti~na frekvenca vrtenja orodja. 2. MATERIAL IN METODA V raziskavi, ki je bila v našem primeru dvoparametri~na, je bilo obravnavanih 11 dimenzijsko in geometrijsko razli~nih standardnih kro`nih `aginih listov z rezili iz karbidne trdine. Relevantni geometrijski parametri so razvidni iz preglednice 1. Vsa orodja so imela lasersko izdelane termi~ne dila-tacijske re`e, v orodju z oznako 8 pa so bili še bakreni ~epi, ki se uporabljajo za pove~anje pasivnega dušenja v orodju. Za vrtenje `aginih listov smo uporabili dvopolni trifazni asinhroni elektromotor nazivne mo~i 4 kW, ki je bil pri-klju~en na trifazni digitalni frekven~ni pretvornik MOTOREX 535 z mo`no-stjo zvezne nastavitve izhodne frekvence v obmo~ju od 0 do 400 Hz. @agini listi so bili vpeti neposredno na os elektromotorja, s prirobnicama premera 90 mm. Vrtljaje `aginih listov smo merili z induktivnim brezsti~nim 391 NPN stikalom in štirikrako vklopno-izklopno kuliso. NPN induktivno stikalo je bilo povezano z dvokanalnim dinami~nim signalnim analizatorjem HP 35660A, ki smo ga uporabili kot merilnik frekvence. Meritve emisije hrupa smo izvedli v obmo~ju vrtljajev med 500 in 6.000 min-1. Osnovni inštrument za objektivno merjenje zvoka je merilnik nivoja emitiranega zvoka. V najenostavnejši izvedbi merilnika nivoja zvoka potekajo meritve v kratkih ~asovnih intervalih, odziv merilnika pa je prakti~no neodvisen od frekven~ne sestave zvoka. Merilnik z navedenimi lastnostmi o-mogo~a linearno vrednotenje emitiranega zvoka. Ker pa ob~utljivost sluha ljudi ni neodvisna od frekven~ne sestave emitiranega zvoka, je bilo v preteklosti razvitih ve~ na~inov za frek-ven~no pogojeno vrednotenje emitiranega zvoka, ki jih ozna~ujemo z A, B, C in D na~inom vrednotenja nivoja zvoka. Za merjenje nivoja zvoka se najpogosteje uporablja A vrednotenje, ki ga omogo~imo, ~e v merilno verigo vklju~imo filter z naslednjo prenosno karakteristiko oziroma funkcijo Preglednica 1. Geometrijski parametri kro`nih `aginih listov Table 1. Geometric parameters of circular saw blades Oznaka Nazivni b Izvrtina Število Ozob-premer (mm) (mm) (mm) rezil ljenje 1 200 3,0 30 48 KR 2 200 3,0 30 64 KR 3 250 3,2 30 80 KR 4 250 2,4 30 24 KR 5 250 3,2 30 80 KR 6 300 3,2 30 28 KR BG 7 300 3,2 30 96 KR 8 300 4,0 30 60 TR-R Cu 9 300 4,4 30 60 KR 10 350 3,5 30 54 KR 11 350 3,5 30 24 R BG Nivo emitiranega hrupa smo merili v osi vrtenja `aginih listov, oddaljenost merilnika od ravnine `aginega lista pa je bila 1 m. Za tak na~in merjenja ni- LES wood 51 (1999) 12 Raziskave in razvoj 392 voja hrupa smo se odlo~ili zaradi zna-~ilnega dipolnega usmeritvenega vzorca nivoja zvoka v okolici vrte~ega se kro`nega `aginega lista. Ker je glavna os dipolnega vzorca vzporedna z osjo vrte~ega se orodja, je nivo zvoka na dovolj veliki oddaljenosti najve~ji v osi vrtenja orodja in najmanjši v ravnini orodja. Merilnik nivoja hrupa (Lutron SL-4001) je bil prek analognega izhoda priklju~en na dvo-kanalni dinami~ni signalni analizator HP 35660A, ki smo ga uporabili za zapis signala v ~asovnem prostoru. ^asovni signal smo s hitro Fourierjevo transformacijo (FFT) prevedli v frek-ven~ni prostor in ga uporabili za frek-ven~no analizo emitiranega hrupa. Pri meritvah nivoja hrupa, ki ga pov-zro~ajo prosto vrte~a se orodja, je bilo potrebno upoštevati nivo hrupa ozadja oziroma hrup, ki ga povzro~a elektromotor. Hrup elektromotorja je potrebno predhodno izmeriti pri vrtilnih hitrostih, pri katerih bomo kasneje opravljali meritve nivoja emitiranega hrupa prosto vrte~ih se orodij. Nivo emitiranega hrupa prosto vrte~ega se orodja smo nato izra~unali z ena~bo Slika 1. Nivo emitiranega hrupa prosto vrte~ega se kro`nega `aginega lista (F350 x 3,5 x 30; z = 54), odvisen od obodne hitrosti Figure 1. The level of noise emitted by an idling circular saw blade (F350 x 3.5x 30; z = 54) relative to peripheral speed pri ~emer pomeni No nivo emitiranega hrupa, ki ga povzro~a vrte~e se Slika 2. Nivo emitiranega hrupa prosto vrte~ega se kro`nega `aginega lista (F300 x 4,4 x 30; z = 60) odvisen od obodne orodje, No+EM je nivo vrte~ega se hitrosti orodja in elektro motorja, NEM pa je Figure 2. The level of noise emitted by an idling circular saw blade (F300 x 4,4 x 30; z = 60) relative to peripheral speed nivo hrupa, ki ga povzro~a samo elektromotor. 3. REZULTATI IN DISKUSIJA Postavitev hipotetičnega modela, ki bi omogočil kvalitativno analizo emitiranega hrupa prosto vrtečih se žaginih listov s poljubnimi geometrijskimi parametri, je zaradi številnih vplivnih dejavnikov praktično nemogoča. V splošnem lahko izrazimo odvisnost med nivojem emitiranega aerodinamičnega hrupa in vrtilno hitrostjo prosto vrtečega se krožnega žaginega lista z logaritemsko enačbo N0(v)= A-\n(v)+ B, , Slika 3. Nivo emitiranega hrupa prosto vrte~ega se kro`nega `aginega lista (F250x3,2x30; z = 80), odvisen od obodne pri čemer sta A in B koeficienta regre- hitrosti sijske krivulje za določeno orodje v Figure 3. The level of noise emitted by an idling circular saw blade (F250 x 3,2 x 30; z = 80) relative to peripheral speed LES wood 51 (1999) 12 Raziskave in razvoj 393 Slika 4. Frekven~ni spekter hrupa `aginega lista F250x3,2x30; z = 80 pri 3.500 vrt./min Figure 4. Frequency spectrum of the noise emitted by a saw blade F250x3.2x30; z = 80 at 3.500 rpm Slika 5. Frekven~ni spekter hrupa `aginega lista F250x3,2x30; z = 80 pri 4.000 vrt./min Figure 5. Frequency spectrum of the noise emitted by a saw blade F250x3.2x30; z = 80 at 4.000 rpm dolo~enem obmo~ju vrtilnih hitrosti. Smiselnost izbora navedene regresijske krivulje potrjujejo visoke vrednosti regresijkih koeficientov v preglednici 2. Meritev, pri katerih je prišlo do pojava resonan~nega pre~nega nihanja vrte~ih se kro`nih `aginih listov, v regresijskih krivuljah nismo upoštevali. Preglednica 2. Koeficienti regresijkih krivulj Table 2. Coefficients of regression curves Oznaka `aginega lista A B R2 1 20,289 1,1919 0,932 2 17,130 9,4979 0,924 3 16,482 12,93 0,925 4 17,114 14,484 0,987 5 22,117 5,632 0,988 6 20,128 7,48 0,997 7 17,496 10,82 0,981 8 20,315 4,2645 0,993 9 19,99 4,6289 0,992 10 23,577 -5,4417 0,996 11 21,779 1,6927 0,987 Slika 6. Frekven~ni spekter hrupa `aginega lista F300x4,4x30; z = 60 pri 2.500 vrt./min Figure 6. Frequency spectrum of the noise emitted by a saw blade F300x4,4x30; z = 60 at 2.500 rpm V ve~ini primerov opravljenih meritev je bil dele` aerodinami~nega hrupa prevladujo~, tako da hrupa, ki ga povzro~jo pre~na resonan~na nihanja kro`nih `aginih listov, ni bilo mo`no dolo~iti. Na sliki 1 je prikazana zna-~ilna odvisnost med nivojem emitiranega hrupa in obodno hitrostjo prosto vrte~ega se orodja. To potrjuje hipotezo, da za pojav pre~nega reso-nan~nega nihanja orodja ne zadoš~a zgolj vzbujevalna sila s primerno frekvenco. Poleg omenjenega pogoja morata biti namre~ izpolnjena še dodatna pogoja, in sicer morajo biti vzbujevalne tla~ne razlike okoliškega zraka primerno velike, dušilne sposobnosti materiala nosilnega telesa `aginega lista pa morajo biti dovolj majhne. Izjema sta kro`na `agina lista z oznakama 5 in 9, pri katerih je pri dolo-~eni vrtilni hitrosti nastalo izrazito po-ve~anje emitiranega hrupa (sl. 2 in sl. 3). Pove~anje nivoja emitiranega hrupa je posledica mo~no pove~anega pre~nega nihanja kro`nega `aginega lista s frekvenco, ki je enaka eni od LES wood 51 (1999) 12 Raziskave in razvoj 394 lastnih frekvenc orodja, kar je zna~il-nost resonance. Da gre dejansko za resonanco, je razvidno tudi iz prikazanih frekven~nih spektrov na sl. 4 do sl. 7, z zelo intenzivnimi diskretnimi toni. Navedeni fenomen smo opazili pri `aginem listu z oznako F250x-3,2x30; z = 80 in listu z oznako F300x4,4x30; z = 60. Pri slednjem smo zasledili celo dve resonanci, prvo pri 2.500 vrtljajih (sl. 6), drugo pa pri 4.000 vrtljajih (sl. 7). Nivo hrupa znaša v primeru prve opa`ene resonance 84,8 dB(A), v primeru druge pa 97,9 dB(A). Problemati~na je predvsem slednja, saj je v obratovalnem obmo~-ju vrtljajev `agalnih strojev. Zaradi tega je omenjeni kro`ni `agin list nesprejemljiv. Pri spektru, prikazanem na sliki 7, gre za tipi~en primer, ko najdemo dve nihanji s frekvencama, ki se zelo malo razlikujeta. Dejansko gre za sestavljeno modulirano nihanje, pri ~emer je frekvenca nihanja enaka povpre~ni frekvenci obeh nihanj, mo-dulirna utripna frekvenca pa je enaka razliki obeh frekvenc. To se lepo vidi v posnetku sestavljenega nihanja v ~a-sovnem prostoru, ki je prikazan na sliki 9. Gre za tipi~en videz sestavljenega moduliranega nihanja oziroma utripanja. Tak odziv najdemo pri orodjih, pri katerih aerodinami~no generirane vzbujevalne sile hkrati vzbudijo dva zna~ilna na~ina nihanja s frekvencama, ki sta si dokaj blizu. V primeru `aginega lista z oznako F250x3,2x30; z = 80 smo opazili resonanco med 3.500 in 4.000 vrtljaji (sl. 4), sklep pa je tudi v tem primeru enak predhodnemu. Tudi to orodje je z vidika uporabnika nesprejemljivo. Za primerjavo je prikazan še frekven~-ni spekter emitiranega hrupa `agi-nega lista F300x4,4x30; z = 60 pri 3.000 vrt./min (sl. 8), pri katerem je bil vpliv resonan~nega nihanja na nivo celotnega hrupa nesignifikanten, oziroma ga ni mo~ lo~iti od aerodina-mi~nega hrupa. Kljub temu da se tudi v tem primeru še vedno pojavlja dokaj izrazit energijski vrh pri frekvenci 1.314 Hz, je spekter signifikantno razli~en od spektra prikazanega na sliki 6. Analogna razliki med spektri je tudi razlika med ~asovnim potekom nivoja emitiranega hrupa, kar je razvidno iz sl. 9 in sl. 10. Slika 7. Frekven~ni spekter hrupa `aginega lista F300x4,4x30; z = 60 pri 4.000 vrt./min Figure 7. Frequency spectrum of the noise emitted by a saw blade F300x4,4x30; z = 60 at 4.000 rpm Slika 8. Frekven~ni spekter hrupa `aginega lista F300x4,4x30; z = 60 pri 3.000 vrt./min Figure 8. Frequency spectrum of the noise emitted by a saw blade F300x4,4x30; z = 60 at 3.000 rpm Slika 9. ^asovni posnetek emitiranega hrupa `aginega lista F300x4,4x30; z = 60 pri 4.000 vrt./min Figure 9. Time records of the noise emitted by a saw blade F300x4.4x30; z = 60 at 4.000 rpm LES wood 51 (1999) 12 Raziskave in razvoj 395 Slika 10. ^asovni posnetek emitiranega hrupa `aginega lista F300x4,4x30 ; z = 60 pri 3.000 vrt./min Figure 10. Time records of the noise emitted by a saw blade F300x4.4x30; z = 60 at 3.000 rpm Kot je bilo `e omenjeno, pri drugih orodjih resonan~nih fenomnov zaradi prevladujo~ega aerodinami~nega hrupa nismo opazili. Odvisnost med nivojem aerodinami~nega hrupa in obodno hitrostjo pa je dokaj podobna odvisnostim, ki jih navajajo drugi raziskovalci tako glede trenda kakor tudi absolutnega nivoja. 4. SKLEP Kljub dejstvu, da je bilo na podro~ju bo~ne stabilnosti in nivoja emitiranega hrupa vrte~ih se kro`nih `aginih listov opravljenih `e veliko raziskav, je omenjeno podro~je zaradi številnih nerešenih vprašanj in pogosto naspro-tujo~ih si rezultatov raziskav še vedno zelo aktualno. Eno od mo`nih na~inov reševanja problematike stabilnosti je nedvomno uporaba sistemov za permanenten nadzor nad vzbujevalnimi silami in dinami~nimi lastnostmi orodij. @al je uporaba omenjenih sistemov z industrijskega vidika nesprejemljiva, predvsem zaradi njihove zahtevnosti in visoke cene. Na osnovi analize rezultatov opravljenih meritev hrupa prosto vrte~ih se kro`nih `aginih listov lahko sklenemo, da v splošnem nivo aerodinami~nega hrupa za tovrstno konstrukcijo `aginih listov ni problemati~en. S tehnološkega vidika aerodinami~en hrup ne pomeni posebno pere~ega problema, zelo problemati~na pa so ~ezmerna pre~na resonan~na nihanja orodij, ki so posledica aerodinami~nega vzbujanja `aginih listov. Akusti~ne meritve omogo~ajo zgolj identifikacijo reso-nan~nih stanj pri nihanjih orodij, ne omogo~ajo pa kvantitativne analize. Za slednjo je potrebno izmeriti amplitude nihanj. Rezultati opravljenih analiz nedvoumno potrjujejo ozkopasovni zna~aj reso-nan~nih lateralnih nihanj kro`nih `agi-nih listov. S tehnološkega oziroma uporabniškega vidika je zelo pomembno, da se omenjeni resonan~ni fenomeni ne pojavljajo v tehnološko zanimivem obratovalnem obmo~ju orodij, kar pomeni, da bi morali proizvajalci orodij poznati dinami~ne lastnosti vsakega `aginega lista oziroma skupine `aginih listov. Omenjeno zahtevo pa je mo`no izpolniti samo v primeru, ~e je vsaka konstrukcija orodja dinami~no preverjena, kar pomeni, da je znan resonan-~en odziv in ~e proizvajalec kontinuirano nadzoruje lastnosti proizvedenih orodij. Rezultati opravljenih raziskav nedvomno ka`ejo na to, da lahko vplivamo na stabilnost in nivo hrupa orodij z modificiranjem frekven~nega odziva orodja oziroma z dušenjem amplitud dominantnih na~inov nihanja. Oba navedena na~ina, ki pomenita dejansko poseg v konstrukcijo orodja, sta za proizvajalce orodij zelo pomembna, saj jim obvladovanje obeh omogo~a izdelavo kvalitetnejših orodij s prakti~no enakimi stroški. 5. LITERATURA 1. Bu~ar, B. 1999. Poro~ilo o raziskavi emisije hrupa prosto vrte~ih se kro`nih `aginih listov. Naro~nik raziskave - TRO Prevent, Prevalje, Slovenija. Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za lesarstvo, 26 str. 2. Cheng, W.; Yokochi, H.; Kimura, S. 1995. Vibration characteristics of circular sawblade with step thickness. The 12th International Wood Machining Seminar, Kyoto, Japan, October 2-4: 179-188 3. Hattori, N.; Ando, K.; Kitayama, S.; Nakashima, K. 1993. Suppre-sion of the whistling noise in circular saws using a newly-developed high-damping alloy. Mokuzai Gakkaishi 39 (8): 891-896 4. Huber, H. 1985. Noise emission of circular saw blades: Influenced by toot shape. Proceedings of the Circular Sawblade Technology, June 17-18; Oslo, Norway: 166-177 5. Leu, M.C.; Mote, C.D. Jr. 1979. Noise generation by circular saws. Wood machining seminar, University of California, Forest Product Laboratory, Richmond, October 15-17: 169-188 6. Miklaszewski, S.; Grobelny, T. 1995. Sound power determination of two circular saws with different constructions of the blades. I. Me-ðunarodna konferencija “Stroj-na-stroj-obrobok”, October, 4-6, Nitra, Slovakia 7. Mote, C. D. Jr. 1979. Overview of saw design and operations research: results and priorities. 6th Wood Machining Seminar, University of California, Forest Product Laboratory, Richmond, October 15-17: 11-25 8. Mote, C. D. Jr. 1967. Saw blade behaviour. Wood machining seminar, Proceedings of a conference held at the University of California Forest Product Laboratory, Richmond, October 10-11, p. 9-20 LES wood 51 (1999) 12 Raziskave in razvoj 396 9. Mote, C. D. Jr.; Szymani, R. 1977. Principal developments in thin circular saw vibration and control research. Part 1: Vibration of Circular Saws. Holz als Roh- und Werkstoff 35: 189-196 10.Mote, C.D. Jr.; Høloyen, S. 1973. The temperature distribution in circular saws during cutting. Med-delelse nr. 49, Norsk Treteknisk Institutt, Blindern 11.Münz, U.V. 1985. Dampening of circular saws with different constructed blades. Proceedings of the Circular Sawblade Technology, June 17-18; Oslo, Norway: 109-129 12.Nishio, S.; Marui, E. 1996. Effects of slots on the lateral vibration of a circular saw blade. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 36 (7): 771-787 13.Plester, J. 1985. Passive guides for circular sawblades. Proceedings of the Circular Sawblade Technology, June 17-18; Oslo, Norway: 59-76 14.Rhemrev, J.; Cano, T. 1989. Noise studies of various damped circular crosscut saws. Forest Products Journal 39 (11/12): 65-69 15.Schajer, G. S.; Kishimoto, K. J. 1996. High-speed circular sawing using temporary tensioning. Holz als Roh- und Werkstoff, 54: 361-367 16.Southwell, R. V. 1922. On the free transverse vibrations of a uniform circular disk clamped at its centre, and on the effects of rotation. Proceedings of the Royal Society of London Series A 101 17.Stakhiev, Y.M. 1998. Research on circular saws vibration in Russia: From theory and experiment to the needs of industry. Holz als Roh-und Werkstoff, 56: 131-137 Mednarodni sejem LESTEH Novembra je bil v Kranju prvi mednarodni sejem vrhunske tehnologije za obdelavo lesa in prozvodnjo pohištva. Na otvoritveni slovesnosti so bili uvodni govorniki Franc Ekar-PPC Gorenjski sejem, Ciril Mrak-Zveza lesarjev Slovenije, Roberto Vidoni-Slovensko de-`elno gospodarsko zdru`enje in Miha Grah-Obrtna zbornica Slovenije, ki je sejem tudi odprl. Predstavnik Zveze lesarjev Slovenije Ciril Mrak je povedal: “Slovenski lesarji smo veseli vsake pri- reditve, ki se nanaša na izboljšanje vrhunske ponudbe. To pri~akujemo tudi od prvega mednarodnega sejma sodobne tehnologije za obdelavo lesa in proizvodnjo pohištva LESTEH. Za smelo odlo~itev zato organizatorjem iskreno ~estitamo. Sejem LESTEH, ki je namenjen predvsem obrtnikom in malemu gospodarstvu, je tako drugi specializirani sejem na podro~ju lesarske tehnologije. Po vsebini se dopolnjuje z ljubljanskim sejmom LESMA in glede na to, da sta oba sejma bienalna, bomo lesarji lahko spremljali novosti na tem podro~ju vsako leto. V slovenskem lesarstvu je zaposlenih okoli 21 tiso~ delavcev, od tega jih je 9 tiso~ v malih in srednjih podjetjih. Vrednost ustvarjene amortizacije je bila v preteklem letu 7,8 milijarde tolarjev in pomeni poleg ustvarjenega dobi~ka in investicijskih kreditov potencialne mo`nosti investiranja v prihodnje. Lesarji smo torej pomemben segment v naši dru`bi in kot taki smo tudi pomemben kupec lesne tehnologije. V imenu Zveze lesarjev Slovenije `elim organizatorjem uresni~itev postavljenih ciljev, obiskovalcem pa, da bi ~im bolj posodobili tehnološko opremo, ki bo v zadovoljstvo kupcev pohištva omogo~ala nadaljnji razcvet lesarske stroke”. Sejma se je udele`ila tudi Zveza lesarjev Slovenije. Imeli smo svoj razstavni prostor in bili soorganizatorji strokovnega posveta o ra~unalništvu in CNC strojih. Ve~ o sejmu bomo objavili v naslednji številki revije Les. Ciril MRAK, Zveza lesarjev Slovenije