Среди технических характеристик бензиномоторного инструмента важнейшими, наряду с мощностью двигателя, моторесурсом, расходом ГСМ, производительностью пиления и общими массогабаритными характеристиками, являются характеристики, относящиеся к сфере эргономики и безопасности. Эргономика, согласно ГОСТ Р ИСО 26800-2013, рассматривает взаимодействие между человеком и другими компонентами системы, например инструментом и оборудованием, и включает в себя цели облегчения выполнения работы, сохранения и повышения безопасности и здоровья работника, оптимизации производительности системы «человек — машина».

Рассмотрим основные подходы и решения, позволяющие повысить эргономичность и безопасность современного бензиномоторного инструмента и улучшить условия труда оператора, а также сохранить здоровье работника.

1. 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 возвратнопоступательном 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 основном 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».

Таблица 1. Уровень вибрации ряда бензопил*

Модель пилы	Класс**	Средний уровень вибраций (ускорений) на рукоятках, м/с2
STIHL MS 201	П	2,6/2,7
Husqvarna 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
Husqvarna 357XP	П	3,2/4,7
STIHL MS 230	Б	6,5/8,9
Husqvarna 236	Б	2,1/2,7
Partner P340S	Б	15
Oleo-MacGS35-14	Б	6/6,7
STIHL MS 461	П	4/3,8
Husqvarna 365H	П	3,5/3,6
Husqvarna 576XP	П	2,9/3,6
AL-КО BKS 45/40	Б	8,9/10,7
STIHL MS 661	П	6,9/5,6
Husqvarna 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 (табл. 1), 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 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). Современные профессиональные бензопилы имеют комбинированную антивибрационную систему, которая включает как пружинные элементы, так и резиновые (рис. 1).

Рис. 1. Элементы антивибрационной защиты современных бензиномоторных пил

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

Наличие антивибрационной системы уже является стандартом для современной бензопилы (рис. 2). 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.

Рис. 2. Одно из самых последних решений исполнения антивибрационной системы на примере профессиональной пилы STIHL MS 661

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.

Это позволило уменьшить уровень вибраций на рукоятке в 2 раза. В 1965 году началось серийное производство пил Contra, оснащенных антивибрационной системой (рис. 3). 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.

Рис. 3. Эскиз патентного решения по антивибрационной системе пилы Contra

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 твердополимерные буферы.

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 (рис. 4) 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.

Рис. 4. Демпфирующая конструкция режущего звена цепной пилы

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.

2. Эргономика использования бензиномоторных пил

Повысить производительность работы вальщика леса может мощная бензиномоторная пила, однако увеличение мощности приводит и к увеличению веса инструмента. Профессиональные бензопилы могут применяться в различных природно-производственных условиях и для выполнения различных работ (обрезка сучьев или заготовка древесины от рубок ухода и заготовка толстомерной мерзлой древесины при сплошной рубке в зимний период), что объясняет большой диапазон по мощностным показателям. Высокий показатель энергонасыщенности (удельной мощности) отличает профессиональные пилы от бытовых моделей и косвенно позволяет оценить удобство и эффективность бензопил (табл. 2).

Таблица 2. Ущельная мощность некоторых бензопил разных классов*

Модель пилы	Класс**	Мощность, л. с.	Масса, кг	Удельная мощность***, л. с./кг
STIHL MS 201	П	2,4	3,9	0,62
Husqvarna Т435	П	2	3,4	0,6
STIHL MS 180	Б	2	3,9	0,51
Echo CS-270	Б	1,2	3,1	0,39
STIHL MS 261	П	3,8	5,2	0,73
Husqvarna 357XP	П	4,4	5,5	0,8
STIHL MS 230	Б	2,7	4,6	0,56
Husqvarna 236	Б	1,9	4,7	0,4
Partner P340S	Б	2	4,5	0,44
Oleo-MacGS35-14	Б	2	4,4	0,45
STIHL MS 461	П	6	6,7	0,9
Husqvarna 365H	П	4,6	6	0,77
Husqvarna 576XP	П	5,7	6,6	0,87
STIHL MS 661	П	7,3	7,4	0,99
Husqvarna 395XP	П	6,7	7,9	0,85
STIHLMS880	П	8,7	10	0,87

* Информация с каталогов и сайтов производителей

**Б — бытового назначения, П — профессионального назначения

*** Без пильной гарнитуры и с пустыми баками

Конструкция рукояток современных бензиномоторных пил обеспечивает надежность захвата и контроль работающей пилы в перчатках или рукавицах. Рукоятки пил имеют нескользящее покрытие. Пилу необходимо удерживать двумя руками, при этом большие пальцы рук должны обхватывать рукоятки, что позволит удержать пилу при отскоке или другом опасном инциденте (рис. 5).

Рис. 5. Правильный хват руками

При правильном хвате бензиномоторной пилы запястье должно быть продолжением предплечья — это позволит меньше нагружать мышцы рук.

Сбалансированный вес бензиномоторной пилы позволяет значительно увеличить удобство работы с пилой и снизить усталость оператора, так как ему придется тратить значительно меньше усилий на удержание инструмента во время работы. Кроме того, эргономичное расположение ручек позволяет оператору работать в более удобных положенияхтела (рис. 6).

Рис. 6. Сбалансированный вес бензопилы позволяет удобно работать

3. Приспособления для эргономики бензиномоторных пил

Рукоятки сбалансированной бензиномоторной пилы позволяют легко позиционировать инструмент для реза под углом 90°, 45° и 0° к горизонту. Согласно ГОСТ Р 50634-93 «Пилы бензиномоторные цепные. Определение равновесия», бензиномоторная пила проверяется на поперечное и на продольное равновесие: пила должна удерживать поперечное равновесие при удерживании за переднюю рукоятку и ось рукоятки не должна отклоняться от горизонтали, а отклонение шины от горизонтали при продольном равновесии не должно быть более 30°.

Захват правой рукой задней рукоятки при переходе к операциям, выполняемым в горизонтальной плоскости (например, выполнение валочного пропила), требует провернуть рукоятку в ладони. В таких случаях удобно нажимать на клавишу подачи топлива не указательным, а большим пальцем правой руки.

Работа бензопилой, особенно при валке деревьев, сопровождается сильной нагрузкой на позвоночник и мышцы спины (рис. 7). Для уменьшения нагрузки на спину, вместо работы в наклон можно встать на одно или оба колена. Для снижения нагрузки на руки рекомендуется опираться локтями на колени, перенося часть нагрузки на ноги.

Рис. 7. Выбор положения тела при работе с бензопилой

При работе в наклон необходимо придерживаться классических советов по поднятию тяжестей: при наклоне держите спину прямо как можно более в вертикальном положении и поднимайтесь или склоняйтесь, используя мышцы согнутых в коленях ног; держите тяжелый инструмент рядом с корпусом; не делайте резких движений и рывков. При обрезке сучьев также рекомендуется для снижения нагрузки на спину и руки держать пилу рядом с корпусом, а не на вытянутых руках, а также при возможности опираться на ствол дерева инструментом или ногой для лучшей устойчивости.

Зубчатый упор (рис. 8), не относящийся непосредственно к рукояткам, защищает корпус пилы от контакта с деревом, а также позволяет более безопасно работать с пилой и тратить оператору меньше усилий.

Рис. 8. Зубчатый упор бензопилы

При пилении крупномерных бревен упор зубьями врезается в древесину и выступает в виде шарнира, вокруг которого вращается пила, при этом упор забирает на себя значительную часть веса пилы. При нештатной ситуации зубья упора возьмут на себя часть сил и оператору будет легче контролировать инструмент. На тяжелых профессиональных моделях бензиномоторных пил может устанавливаться двойной зубчатый упор, а на легких моделях бензиномоторных пил зубчатый упор может вообще отсутствовать.

4. Шум бензиномоторных пил

Актуальной проблемой, стоящей перед конструкторами современного бензиномоторного инструмента, является уменьшение шумового загрязнения, которое отрицательно влияет на здоровье оператора и окружающих людей. Звук — это механические колебания в газообразных, твердых и жидких упругих средах. Звуковая волна, которая характеризуется определенной частотой, проходя через упругую среду, создает переменное избыточное давление, называемое звуковым давлением.

Громкость звука, воспринимаемого человеком, в основном обусловливается звуковым давлением и частотой. Звуковое давление измеряется в паскалях (Па). Звук при частоте 1000 Гц и звуковом давлении 2-10 ⁵ Па практически не различим человеческим ухом (порог слышимости), а звук при частоте 1000 Гц и звуковом давлении 2-10² Па уже не воспринимается как звук, так как вызывает в органах слуха болевые ощущения (порог болевого ощущения).

Поскольку восприятие звука человеком пропорционально логарифму количества энергии раздражителя, то для оценки шума на практике применяют не абсолютные значения звукового давления, а относительный уровень звукового давления, взятый к пороговому значению и измеряемый в белах (Б):

L = 2-lg(P/P₀), где Р — действующее звуковое давление, Па; Р_о — пороговое значение звукового давления, 2-10 ⁵ Па.

Так как человеческое ухо способно различить уровни силы звука в одну десятую бела (0,1 Б), то на практике удобнее пользоваться децибелом (дБ). Использование логарифмической шкалы для измерения уровня шума удобно еще и потому, что позволяет применять сравнительно небольшой интервал логарифмических величин от 0 до 140 дБ. Однако следует помнить логарифмическую природу уровней звукового давления, так как изменение всего на несколько десятков децибел ведет к существенному увеличению уровня шума. Так, между тихим (30 дБ) и громким разговором (50 дБ) разница всего в 20 дБ.

Сильный шум оказывает на человека вредное физиологическое действие, и не только на органы слуха. Шум с уровнем звукового давления до 30—35 дБ привычен для человека и не беспокоит его, но уже повышение уровня до 70 дБ создает значительную нагрузку на нервную систему человека, вызывая ухудшение самочувствия.

Уровень звукового давления свыше 120 дБ для большинства людей является порогом болевого ощущения, свыше 140 дБ может вызвать разрыв барабанной перепонки и контузию, а свыше 160 дБ даже привести к смерти. Долговременное воздействие интенсивного шума уровнем свыше 75 дБ может привести к постепенной потере слуха — профессиональной тугоухости, которая в большинстве случаев является необратимой.

Вероятность развития профессиональной тугоухости в результате воздействия производственного шума зависит от продолжительности работы и от эквивалентного уровня звука. Так, при воздействии в течение 5 лет на незащищенные органы слуха эквивалентного уровня звука в 105 дБ, нарушение слуха будет наблюдаться у 18 % работников, а при воздействии этого же уровня в течение 15 лет — уже у 53 % работников.

В структуре профессиональных заболеваний в России примерно 17 % приходится на заболевания органов слуха. Именно поэтому ГОСТ 1.003-83 предписывает снабжать работников, работающих в зонах с уровнем звука выше 80 дБ, средствами индивидуальной защиты для органов слуха.

Кроме того, шум отрицательно воздействует на нервную систему, вызывая замедление психологической реакции и утомляемость, что ведет к значительному снижению производительности труда (в ряде случаев до 60 %), увеличивается производственный брак, растет вероятность травматизма из-за того, что человек не может сконцентрироваться или может не услышать предупреждающий сигнал. Также под влиянием производственного шума нарушается ритм сердечной деятельности, изменяется кровяное давление, ухудшается деятельность органов дыхания.

Из-за длительного воздействия шума высокой интенсивности могут развиться язвенная болезнь и кишечные заболевания, заболевания кожи, притупляется острота зрения, появляется бессонница.

Шум, производимый при работе бензиномоторного инструмента, складывается из шума аэродинамического и механического происхождения, а основной вклад вносит работа двигателя внутреннего сгорания, поэтому одним из важных элементов современной бензиномоторной пилы, с точки зрения борьбы с излишним шумом, является правильно сконструированный глушитель двигателя.

Производители бензиномоторных пил указывают в паспортных данных на инструмент два основных параметра, касающихся производимого инструментом шума — уровень звукового давления и уровень звуковой мощности, измеряемые в акустических децибелах (дБ(А)). Показатели ряда бензиномоторных пил приведены в табл. 3. ГОСТ 31742-2012 предписывает, что уровень звукового давления у бензиномоторных пил на всех режимах работы не должен превышать 105 дБ(А), а для пил с рабочим объемом двигателя до 40 см³ — 102 дБ(А).

Таблица 3. Уровень звуковой мощности и уровень звукового давления ряда бензопил*

Модель пилы	Класс**	Звуковая мощность, дБ(А)	Звуковое давление, дБ(А)
STIHL MS 201	П	112	98
Husqvarna Т435	П	114	103
STIHL MS 180	Б	110	97
STIHL MS 261	П	114	102
Husqvarna 357XP	П	114	101
STIHL MS 230	Б	113	101
Husqvarna 236	Б	113	101
Oleo-MacGS35-14	Б	110	100
STIHL MS 461	П	117	105
Husqvarna 365H	П	114	—
Husqvarna 576XP	П	116	105
STIHL MS 661	П	118	105
Husqvarna 395XP	П	115	102
STIHL MS 880	П	116	103

* Информация с каталогов и сайтов производителей бензопил

**Б — бытового назначения, П — профессионального назначения

Акустический децибел дБ(А) — это скорректированная величина, учитывающая нелинейность частотной характеристики человеческого уха, позволяющая получать адекватные оценки громкости с учетом снижения чувствительности на низких и высоких частотах.

Параметр «уровень звуковой мощности» характеризует уровень шума самого инструмента и является постоянной для данного оборудования величиной. Данный параметр определяется по специальной строгой методике с помощью датчиков-шумомеров, размещенных вокруг инструмента. Этот параметр важен с точки зрения шумового загрязнения окружающей среды.

Параметр «уровень звукового давления» характеризует уровень шума, который непосредственно воздействует на органы слуха оператора бензиномоторной пилы при работе с инструментом. Этот параметр также определяется по специальной методике, зависит от расстояния между органами слуха оператора и источником шума и важен непосредственно с точки зрения здоровья оператора.

Данные табл. 3 показывают, что даже при работе современных бензиномоторных пил уровень шума слишком велик, и продолжительная работа без защиты органов слуха может привести к снижению слуха у оператора. Поэтому оператор при работе должен обязательно использовать наушники, а также режим работы оператора с пилой должен предусматривать перерывы между пилением древесины для отдыха органов слуха.

На рис. 9 представлены микрофоны по периметру — они относятся к «звуковой мощности» и микрофон по центру на расстоянии от агрегата — он замеряет «звуковое давление».

Рис. 9. Измерение уровней шума — звуковой мощности и звукового давления

5. Выхлопные газы

Другой актуальной проблемой при работе бензиномоторного инструмента является снижение выбросов в атмосферу вредных веществ с выхлопными газами. Отвод выхлопных газов у всех бензиномоторных пил сделан таким образом, чтобы при работе оператор не попадал в их струю. Однако по сегодняшним меркам этого явно не достаточно.

Производители бензиномоторных 2-тактных двигателей постоянно работают над совершенствованием конструкции и увеличением экономичности и экологичности, в частности процесса продувки, для того чтобы, с одной стороны, как можно более эффективно удалить из цилиндра выхлопные газы, а с другой стороны, свежая топливная смесь, вытесняющая выхлопные газы, не попадала в выпускную систему.

Ведущими производителями бензиномоторного инструмента предложено несколько решений данной задачи, основной идеей которых является использование чистого воздуха как прослойки между выхлопными газами и свежей топливной смесью. Чистый воздух вытесняет выхлопные газы и выходит вместе с ними в выпускную систему, хорошо продувая камеру сгорания, а уже следом подается воздушно-топливная смесь, которая не успевает попасть в выпускную систему.

В борьбе за экологичность производители устанавливают на ряд моделей бензиномоторного инструмента каталитические преобразователи (катализаторы). Процесс сжигания топлива в двигателе не совершенен, в выхлопных газах содержатся такие вредные вещества, как ядовитый монооксид углерода (угарный газ), несожженные углеводороды и оксиды азота.

Катализатор позволяет с помощью химических реакций окислять вредные углеводороды, снижая их выброс на 70 %, преобразовывать угарный газ в углекислый, а также восстанавливать оксиды азота в азот. В катализаторах используются благородные металлы, при работе катализатора температура поднимается почти до 1000 ⁰С.

Современные конструкции 2-тактных двигателей позволяют снизить потребление топлива до 20 % и повысить экологичностьдо 70 % (данные показатели относятся к двигателям STIHL 2-MIX, у которых есть промежуточная продувка — причем в некоторых исполнениях двигателей она может состоять не только из воздуха, но и из выхлопных газов).

6. Органы управления и запуск бензиномоторных пил

Некоторые современные бензиномоторные пилы предусматривают возможность комплектации специальными рукоятками, обеспечивающими подогрев рук и предотвращающими обледенение при работе с пилой в холодное время года. Такие конструкции не позволяют замерзнуть рукам и тем самым создают более комфортные и безопасные условия работы оператору. Кроме того, подогрев пальцев рук снижает вероятность проявления «вибрационной болезни». Рукоятки обогреваются пленочными электрическими нагревательными элементами (рис. 10).

Рис. 10. Обогрев рукояток бензопилы

Электричество вырабатывается специальным генератором при работе двигателя пилы. При необходимости оператор может с помощью выключателя активировать подогрев. Конструкция обогрева рукояток надежна, неприхотлива и не требует обслуживания.

Современные бензиномоторные пилы имеют удобное размещение элементов управления запуском, работой и остановкой двигателя пилы. Классическая система управления раздельная (рис. 11, а)’, отдельно рычаг управления заслонкой и выключатель зажигания. Но в конструкциях современных бензиномоторных пил STIHL применяется более удобная система управления с комбинированным рычагом — когда за холодный и горячий запуск, прогрев и за остановку двигателя пилы отвечает один рычаг (рис. 11, б).

Для решения задачи холодного пуска двигателя, особенно в зимнее время года, многие современные бензиномоторные пилы используют в своей конструкции специальные приспособления или дополнительные технические решения, которые позволяют упростить запуск.

Рис. 11. Элементы управления запуском и остановкой бензопилы

На многих бензиномоторных инструментах для облегчения запуска холодного двигателя установлен ручной топливный насос (праймер) (рис. 12).

Рис. 12. Ручной топливный насос

В моделях без ручного топливного насоса заполнение камеры карбюратора топливом происходит насосом карбюратора при прокручивании двигателя стартером.

Для облегчения прокручивания двигателя при запуске на ряде моделей мощных бензиномоторных пил устанавливают декомпрессионный клапан (рис. 13).

Рис. 13. Декомпрессионный клапан и его расположение

Благодаря декомпрессионному клапану оператор затрачивает значительно меньше усилий на прокручивание коленчатого вала и, кроме того, заметно снижаются нагрузки на детали стартера и более равномерно раскручивается сам коленчатый вал. Декомпрессионный клапан автоматически закрывается, когда в цилиндре двигателя повышается давление при первых вспышках топливной смеси.

Ранее в бензиномоторном инструменте использовались контактные системы зажигания, приносившие операторам много хлопот с регулировкой и чисткой механических контактов. Кроме того, контактные системы не отличались безотказностью и боялись влаги и пыли.

Первые модели бензиномоторных пил с электронными системами зажигания появились 1960-х годах, и уже к началу 80-х все ведущие производители бензиномоторного инструмента перешли на электронные бесконтактные системы зажигания.

Бесконтактные электронные системы отличаются надежностью и долговечностью, лучше защищены от влаги и пыли, нетребуют технического обслуживания и настройки. А современная микропроцессорная система зажигания обеспечивает эффективную работу при разных оборотах двигателя за счет автоматического изменения угла опережения зажигания. Она также облегчает пуск двигателя и имеет функцию ограничителя оборотов, которая позволяет сделать более комфортной работу и ограничивает максимальные обороты двигателя. А раньше система зажигания начинала работать сразу после начала вытягивания шнура стартера, что вызывало болезненные удары на руки оператора.

Все больше появляется бензопил, оснащенных не только микропроцессорной системой зажигания, но и интеллектуальной системой управления. У STIHL такая система носит название M-Tronic (рис. 14).

Рис. 14. Бензопила с системой управления двигателем STIHL M-Tronic

Она дает пользователю ряд неоспоримых преимуществ: простой запуск с одного положения воздушной заслонки (нет уже разницы между «холодным» и «теплым» пуском), карбюратор не имеет винтов регулировки — теперь электроника сама находит оптимальную подачу топлива при любых условиях, лучше динамика перехода на рабочие обороты, оптимальная мощность.

Управляющее устройство получает сигналы от датчиков оборотов (им является магнит маховика) и температуры, далее он обрабатывает их по заложенному в нем алгоритму, и выдается команда на время открытия магнитного клапана, от которого зависит подача топлива. Также имеется диагностический разъем, благодаря которому можно протестировать пилу, настроить и считать всю необходимую информацию.

Управляющее устройство имеет энергонезависимую память, в которую им вносится информация о последних настройках системы, и при следующем запуске эта информация позволяет быстрее отрегулировать карбюратор для вывода двигателя на оптимальный режим работы. Программа управляющего устройства, получая информацию от датчиков, может приспособиться к изменениям характеристик топлива, атмосферного давления (например, из-за работы на другой высоте относительно уровня моря), к степени загрязненности воздушного фильтра и т. д. Это позволяет в том числе снизить расход топлива.

В конструкциях современных бензиномоторных пил используются удобные ручки пускового устройства (рис. 15), сдостаточным для плотной фиксации в руке даже в зимних перчатках размером.

Рис. 15. Современная ручка пускового устройства с встроенным демпфером

Ряд моделей современных бензиномоторных пил имеет в ручке пускового устройства специальный демпфирующий элемент (рис. 16), который заметно снижает ударные нагрузки на суставы и мышцы во время пуска двигателя, а также делает процесс запуска двигателя бензиномоторной пилы более равномерным и плавным.

Рис. 16. Дополнительный пружинный механизм между коленвалом и пусковой рукояткой для комфортного запуска двигателя

Еще одним интересным конструкторским решением, заметно упрощающим пуск бензиномоторной пилы, является использование дополнительной пружины между коленчатым валом двигателя и катушкой тросика пускового устройства. Если в классической конструкции пускового устройства оператору надо, выбрав слабину тросика, резким и мощным рывком дернуть за ручку пускового устройства, что требует больших физических усилий и нагружает суставы и мышцы, в этом случае можно завести двигатель более комфортно: оператор не прокручивает коленчатый вал напрямую, а при вытягивании тросика взводит пружину, которая после отдает накопленную энергию при раскручивании коленчатого вала.

В связи с тем, что бензиномоторная пила является источником повышенной опасности, при запуске пилы оператор должен выполнять требования безопасности. Перед запуском необходимо активировать цепной тормоз. При наличии ручного топливного насоса — заполнить карбюратор свежим топливом. При наличии декомпрессионного клапана на двигателе пилы — не забывать нажимать на него. Перевести элементы управления запуском пилы в положение «холодного» или «теплого» пуска согласно инструкции.

Существует два рекомендованных способа запуска бензиномоторной пилы (рис. 17). Самым безопасным способом является запуск бензопилы на земле. Для этого пила устанавливается на плотную и ровную поверхность. Перед запуском обязательно контролируется, что пильная гарнитура пилы не касается никаких предметов на земле. Левая рука прижимает пилу к земле. Далее, прижав также заднюю рукоятку ногой, производится запуск пилы, потянув быстрым и резким движением правой руки ручку пускового устройства вверх. После рывка не бросайте ручку пускового устройства, а отпускайте, контролируя процесс втягивания шнура.

Рис. 17. Безопасные способы запуска

Вторым разрешенным способом является запуск с плотной фиксацией задней рукоятки между ногами. Для этого необходимо пилу левой рукой держать за переднюю рукоятку, а заднюю рукоятку плотно зажать между бедрами. Правая рука вытягивает ручку пускового устройства.

После запуска необходимо, левой рукой прочно удерживая инструмент за переднюю рукоятку, правой быстро перевести пилу, в режим холостого хода, предварительно деактивировав цепной тормоз.

Техника безопасности категорически запрещает запуск бензиномоторной пилы на весу при удержании только одной левой рукой или иными неразрешенными способами — это может привести к серьезным травмам.

7. Устройства для безопасной работы с бензиномоторными пилами

Конструкция современных бензиномоторных пил (рис. 18) позволяет оградить оператора от случайного прикосновения человека к нагретым деталям — цилиндру и глушителю (температура глушителя при работе бензопилы достигает прим. 200 градусов). Цилиндр двигателя закрыт кожухом корпуса, а глушитель отделен от передней рукоятки. Также полностью изолированы высоковольтные элементы системы зажигания.

Рис. 18. Самые горячиедетали бензопилы — цилиндр и глушитель

Профессия вальщика леса является одной из самых опасных профессий; если рассматривать все производственные травмы на лесосеке, то большая их часть приходится на повреждения ног и рук, полученные пильной цепью. Применение современного (более безопасного и эргономичного) бензиномоторного инструмента и специальной экипировки снижает вероятность серьезных травм.

Все современные бензиномоторные пилы оснащаются стопором курка газа. Таким образом, невозможно случайно нажать на курок газа — цепь остается неподвижной, а значит безопасной.

Все современные бензиномоторные пилы оборудованы тормозом цепи, скорость срабатывания которого составляет десятые доли секунды.

Срабатывания тормоза цепи может быть контактным и инерционным.

Контактное срабатывание происходит от активации цепного тормоза запястьем руки, когда пила начинает от обратного удара двигаться вверх.

Цепной тормоз — это основа безопасности бензопилы. Именно поэтому все пилы STIHL оснащаются цепным тормозом STIHL QuickStop. Нажимая на передний щиток защиты руки, оператор активирует цепной тормоз вручную, и цепь останавливается. Сильная обратная отдача обеспечивает автоматическое срабатывание тормоза независимо от его положения — в этом случае срабатывание происходит без контакта с рукой. За доли секунды цепь останавливается полностью (рис. 19).

Рис. 19. Цепной тормоз

Ряд моделей бензиномоторных пил для большей безопасности комплектуются дополнительной системой включения цепного тормоза при отпускании рычага газа — STIHL QuickStop Super (рис. 20). Это позволяет обезопасить оператора при работах, когда необходимо часто прерываться и переносить пилу с места на место или откладывать в сторону.

Рис. 20. Бензопилы с функцией QuickStop Super обозначаются буквой «Q» в названии модели

Эта система делает возможным активацию тормоза сразу после освобождения задней рукоятки (рис. 21). То есть цепь останавливается не только после сильной отдачи или активации переднего щитка, но и когда с задней ручки убирается рука.

Рис. 21. Ступор рычага газа

Какое это дает основное преимущество? QuickStop Superpa6oTaет в любом положении, без дополнительных рычагов и рукояток.

Когда условия требуют быстрых движений работающей пилой, например при обрезке сучьев, эта опция может быть очень кстати. При этом, не требуется что-либо специально контролировать — стопор рычага газа является одновременно и рычагом активации тормоза цепи.

Цепной тормоз активируется сам автоматически и во время транспортировки — не требуется никаких дополнительных манипуляций.

Освобождение тормоза: нажатие на стопор рычага газа освобождает барабан сцепления, и цепь может вращаться.

Активация тормоза: надо только отпустить заднюю рукоятку, и тормозная лента автоматически сжимает барабан сцепления, цепь останавливается менее чем за секунду.

Одним из самых опасных инцидентов при работе с инструментом является обратный удар. Обратный удар — это резкий и сильный отскок работающего инструмента в сторону оператора (рис. 22). Обратный удар происходит, если при движущейся цепи конец пильной шины верхней четвертью (в секторе от 12 до 3 часов) встречается с древесиной.

Наиболее часто обратный удар происходит: при работе концом пильной шины; врезании концом шины; при вводе пилы в существующий пропил; при раскряжевке несколько бревен, обрезке сучьев и т. д. Единственным действенным способом избежать серьезных травм при обратном ударе является резкая остановка движущейся цепи до того, как пила коснется оператора.

Рис. 22. Обратный удар и опасный сектор пильной шины

При подготовке бензиномоторной пилы к работе, а также при проверке пилы после обслуживания и ремонта, необходимо проводить контрольные испытания работы тормоза пилы. Если тормоз оказывается нерабочим, то такой пилой пользоваться категорически запрещается.

Инерционное включение тормоза цепи происходит за счет инерционных сил, возникающих при резком отскоке инструмента назад — под действием сил инерции срабатывает механизм тормоза, который затягивает тормозную ленту на барабане муфты сцепления и останавливает цепь.

Кроме того, есть и ряд конструктивных решений, позволяющих снизить вероятность обратного удара. Например, пильные цепи с уменьшенной склонностью к отскоку, которые отличаются низким профилем и специальной геометрией звеньев. Другой пример — геометрия конца шины: чем меньше его радиус, тем меньше склонность к отдаче.

При зажиме движущейся цепи может произойти затягивание пилы (рис. 23). Если зажим происходит при работе верхней стороной шины, направленность движения пилы — к оператору, если нижней — в обратную сторону. В любом случае может произойти потеря контроля над инструментом и серьезное травмирование оператора.

Рис. 23. Затягивание пилы

Оборвавшаяся цепь может нанести оператору серьезные травмы. Для защиты кисти правой руки задняя рукоятка пилы оснащается специальным щитком. Для того чтобы цепь при обрыве или соскакивании не перехлестнулась через заднюю рукоятку или не вылетела из инструмента, предусмотрен цепеуловитель.

Правильный захват бензиномоторной пилы (24) позволяет хорошо контролировать инструмент даже в случаях, если произойдет обратный удар или затягивание, а также уменьшает вероятность получения травм при обрыве пильной цепи и других опасных инцидентах. Необходимо всегда работать двумя руками и не выпускать пилу до полного окончания пиления. Левая рука не должна быть согнута в локте, а должна быть прямой и охватывать переднюю рукоятку таким образом, чтобы левая и правая кисти находились почти на одной прямой, параллельной пильной шине. При работе с бензиномоторной пилой необходимо располагать тело левее пилы для того, чтобы убрать голову и туловище с траектории отскока инструмента или возможного поражения оборвавшейся пильной цепью.

Рис. 24. Правильная работа с бензопилой

8. Защитная экипировка

При работе с бензиномоторным инструментом работник должен быть правильно экипирован. Специальная одежда и средства индивидуальной защиты (рис. 25) позволяют снизить травматизм при работе с бензиномоторной пилой.

Рис. 25. Современная экипировка оператора бензопилы и элементы индивидуальной защиты

При работе на лесосеке вальщик обязательно должен работать в защитном шлеме (рис. 26).

Рис. 26. Варианты конструкции

Современные конструкции шлемов надежно защищают от травм голову, лицо, а также органы слуха и зрения. Шлем яркого цвета выполняется из ударопрочного пластика. Созащитныхшлемовдлявальщиков временные шлемы имеют удобную систему фиксации на голове и обеспечивают воздухопроницаемость. Часто шлемы имеют сетчатый щиток из полимера для защиты лица от опилок. Шлемы имеют также прикрепленные наушники.

Современные наушники хорошо подавляют шум, при этом пропуская частоту крика — в случае опасности оператор услышит подаваемый ему сигнал. При необходимости оператор может поднять наушники и отвести их назад или в сторону. Производители средств индивидуальной защиты для работы с бензиномоторным инструментом выпускают разнообразные защитные очки. Очки могут иметь разный цвет линз для работы при ярком солнце или быть прозрачными. Линзы покрываются антизапотевающим покрытием. Существуют закрытые модели очков с вентиляционными отверстиями, а также специальные очки для ношения с обычными очками.

При работе с бензиномоторным инструментом необходимо применять закрытую и устойчивую обувь с нескользящей подошвой (рис. 27). Так как при работе с бензиномоторной пилой работники часто травмируют пильной цепью именно ноги, то необходимо применять специальную рабочую обувь с защитой от прорезания (со стальным носком и дополнительными вставками в области голеностопного сустава).

Рис. 27. Специальная обувь

Одежда для работы в лесу должна включать большие вставки ярких цветов, так как заметность работника на лесосеке позволяет предотвратить несчастные случаи. При работе с бензиномоторной пилой одежда должна быть прочной, прилегающей к телу, не сковывать движения. Ткань одежды должна быть стойкой к бензину и маслу. Особенностью специальной защитной одежды является защита от пропила — вставка из специального синтетического волокна у брюк или куртки (рис. 28).

Рис. 28. Защита от пропила

При контакте такой вставки с вращающейся пильной цепью волокна за доли секунды наматываются на цепь и ведущую звездочку и останавливают движение цепи. В зависимости от толщины слоев защитных вставок такая одежда обеспечивает разные уровни защиты от прорезания. В качестве альтернативы полному профессиональному комплекту одежды с защитой от пропила есть отдельные накладки для ног.

Тканевые волокна имеют набор специальных свойств: они очень длинные, тонкие и, что особенно важно, имеют сопротивляемость к разрезанию. Защитная одежда STIHL имеет несколько слоев из таких волокон. Когда бензопила соприкасается с брюками с защитой от прорезания, режущее звено цепи вырывает длинные, прочные волокна, которые и наматываются вокруг ведущей цепной звездочки в течение считанных миллисекунд до полной ее остановки. STIHL тестирует множество разных вариантов и моделей в реальных условиях прежде допуска на рынок.

Специальная графика позволяет легко сориентироваться в защитных свойствах одежды — на рис. 29, например, обозначены различные варианты по защитным областям одежды.

Рис. 29. Современная одежда с защитой от пропила

Не менее важно, с точки зрения безопасности, использование при работе с бензиномоторной пилой специальных рабочих перчаток, позволяющих прочно фиксировать инструмент в руках (рис. 30).

Рис. 30. Перчатки фирмы STIHL с защитой от пропила

Некоторые перчатки могут обеспечить и защиту от прорезания. Выпускаются рабочие перчатки для разных сезонов. Есть перчатки, защищающие от ветра и низких температур и в то же время обеспечивающие вентиляцию и отвод влаги. Современные перчатки хорошо фиксируются на руке, но не препятствуют кровоснабжению ладони, что особенно важно при долговременной работе с виброопасным инструментом. Материалы рабочих перчаток разные — кожа, хлопок и синтетические ткани.

Конечно, нельзя рассматривать факт наличия у оператора специальной одежды и средств защиты как основную и единственную составляющую безопасной работы с бензиномоторной пилой — это только важное дополнение к безоговорочному соблюдению техники безопасности и к знанию безопасных методов работы с пилой и умению их использовать.

Организационные меры по технике безопасности при валке деревьев

Валка деревьев на стену леса не разрешается. При начале разработки лесосек, прорубки просек, трасс лесовозных дорог и усов, трелевочных волоков валка деревьев должна выполняться в просветы между соседними деревьями.

Просвет между деревьями — это расстояние между кронами деревьев, растущих перед спиливаемым деревом. Просвет должен быть не менее ширины той части кроны, которая при приземлении спиленного дерева будет падать в этот просвет.

При выборочных, постепенных, выборочно-санитарных рубках и рубках ухода за лесом валку необходимо выполнять в просветы между деревьями. Деревья, мешающие валке клейменных деревьев, а также их трелевке, следует вырубать для обеспечения безопасности работников, занятых на лесосечных работах.

Валка деревьев и их очистка от сучьев бензиномоторной пилой в темное время суток не разрешается.

Не допускается оставлять недопиленные, подрубленные или зависшие в процессе валки деревья.

На каменистых и лавиноопасных склонах валка деревьев запрещается.

Не допускается сбивание одного или нескольких подпиленных деревьев другим деревом (групповая валка деревьев).

Руководство по эксплуатации бензиномоторного инструмента должно быть изложено на русском языке, соответствовать требованиям ГОСТ 31742-2012 и включать следующие обязательные разделы, касающиеся вопросов эргономики и безопасности работы с бензопилой:

• назначение инструмента;
• уровень звукового давления и рекомендации по использованию защитных средств;
• уровень вибрации на рукоятках бензопилы и рекомендации по уменьшению ее вредного воздействия;
• требования безопасности при транспортировании, заправке, запуске и пилении;
• приемы безопасной работы при валке и раскряжевке деревьев; информация по средствам индивидуальной защиты.

Бензиномоторные пилы комплектуются пластмассовым защитным кожухом шины (рис. 31), чтобы защитить человека от острой цепи, а шину и цепь от ударов при переносе пилы на небольшие расстояния. Существуют мягкие и жесткие футляры для бензопил, которые полностью закрывают инструмент и защищают его от ударов, пыли, осадков, а людей и другие предметы — от пильной гарнитуры и металлических элементов бензопилы.

Рис. 31. Защитный кожух цепи и футляр для транспортировки

Для простоты освоения вальщиком новой модели пилы на корпуса бензопил наносят пиктограммы, важную информацию и требования безопасности, которые позволяют запомнить порядок действий оператора, особенности конструкции конкретной модели, назначение положений органов управления, основные правила безопасной работы и т. д. Например, возле бачка для топливной смеси располагают пиктограмму бензоколонки, а возле бачка для масла — пиктограмму звена цепи и капельки масла.

Кроме пиктограмм и надписей, могут использоваться и разные цвета у элементов бензиномоторных пил.

Корпуса бензиномоторных пил у большинства производителей имеют яркий цвет, что не только необходимо с точки зрения обозначения инструмента повышенной опасности, но и полезно при работе в лесу: яркий корпус пилы хорошо заметен и инструмент сложно потерять в любое время года даже в вечерних сумерках.