تأثير برش چوب بر ارتعاش انتقال‌يافته به دست و بازوي كاربر ارّه موتوري

Transmitted vibrations to the wrist and arm of a chainsaw operator: The effect of wood cutting process

به دليل وضعيت رشدنيافته مكانيزاسيون، ارّه موتوري يكي از ابزارهاي پركاربرد در جنگل‌هاي ايران است. اين ابزار، به‌واسطه ارتعاشات انتقال‌يافته از طريق دسته به اعضاي بدن، مي‌تواند موجب ايجاد اختلالات ناخواسته (مانند سندرم انگشت سفيد) گردد. شناسايي اين ارتعاشات مي‌تواند موجب به حداقل رساندن شدت اين اختلالات گردد. اين مطالعه هدف بررسي تأثير گونه‌هاي مختلف چوب جنگلي (راش، ممرز و توسكا) بر ارتعاشات انتقال‌يافته به مچ و بازو را دنبال مي‌كند. روش كار: آزمايش‌ها در چهار عمليات شامل برش مقطعي راش، ممرز و توسكا و حالت بدون برش به‌عنوان تيمار شاهد انجام شد. شتاب ارتعاشات در سه جهت تعريف‌شده در سيستم مختصات دكارتي در سه نقطه شامل دسته ارّه موتوري، مچ و بازوي كاربر اندازه‌گيري شد. با استفاده از داده‌هاي حوزه زمان و فركانس شتاب ارتعاشات، جذر ميانگين مربعات (RMS)، برآيند شتاب ارتعاش، انتقال‌پذيري كلي ارتعاش و شتاب ارتعاش وزن‌دار شده فركانسي بر اساس استانداردهاي ISO 5349 (2001) و ISO 10819 (2013)، محاسبه شدند. پارامترهاي محاسبه‌شده در نرم‌افزار SAS مورد تجزيه‌وتحليل آماري قرار گرفت. يافته ها: نتايج نشان داد كه تغيير گونه چوب، مي‌تواند به‌طور معني‌داري بر ميزان جذر ميانگين مربعات شتاب ارتعاش در هر سه نقطه تأثير بگذارد. مقدار جذر ميانگين مربعات شتاب ارتعاش از دسته به سمت بازو روند كاهشي داشت. جالب است كه تفاوت‌هاي معني‌داري در انتقال‌پذيري ارتعاش در فركانس‌هاي مختلف مشاهده شد. اين مطالعه تأييد مي‌كند كه اندام‌هاي بدن ارتعاشات با فركانس‌هاي بالا را بهتر از فركانس‌هاي پايين ميرا مي‌كنند. نتيجه گيري: هرچند كه ميزان جذر ميانگين مربعات در حالت‌هاي برش چوب نسبت به نمونه شاهد كمتر است، امّا مقدار شتاب ارتعاش وزن‌دار شده فركانسي و درنتيجه خطر ابتلا به عارضه انگشت سفيد در حالت‌هاي برش چوب بيشتر است. همچنين، شتاب ارتعاش در برخي از فركانس‌ها (زير 40 هرتز براي مچ و زير 25 هرتز براي بازو) حين انتقال، باوجود ميرايي معني‌دار در ارتعاشات كلي، تقويت شده است.

Due to the non-developed mechanization situation, chainsaw is a widely used tool in Iranian forests. This tool can trigger unwelcome disorders (e.g., white finger syndrome) due to the transmitted vibrations from its handle to the body members. Characterizing these vibrations can result in minimizing the intensity of these disorders. This study aims to investigate the effect of different hardwood species (Beech, Hornbeam, and Alder) on the vibrations transmitted to the wrist and arm. Material and Methods: Experiments are conducted during four operations including Beech-, Hornbeam-, and Alder-cross-cutting and without cutting as the control sample. Vibration accelerations in three directions of a local Cartesian coordinate system are measured at three points including chainsaw handle, operator's arm and wrist. Using the time and frequency spectra of vibration accelerations, root mean square (RMS), total vibration acceleration, total vibration transmissibility, and frequency-weighted vibration acceleration are calculated based on ISO 5349 (2001) and ISO 10819 (2013) standards. The calculated parameters were statistically analyzed in SAS. Results: The results showed that variations in wood species could significantly affect the RMS at all three points. The RMS magnitude decreases from handle towards the arm. Interestingly, a significant variation in vibration transmissibility is observed in different frequencies. This study confirms that body organs can damp the high-frequency vibrations better than the low frequency ones. Conclusion: Although the RMS for cutting operations is less than the control sample, frequency-weighted vibration acceleration and consequently the risk of white finger syndrome is higher in cutting regimes. Furthermore, some vibration accelerations (below 40 Hz for wrist and below 25 Hz for arm) are amplified during transmission despite significant damping in total vibrations.