Renkaiden ilmanpaineiden alentamisen vaikutus metsäkoneen tärinään

Transkriptio

1 Metsätehon raportti ISSN (Verkkojulkaisu) Renkaiden ilmanpaineiden alentamisen vaikutus metsäkoneen tärinään Esko Rytkönen Aki Vähänikkilä METSÄTEHO OY PL 0 (Snellmaninkatu 3) 007 Helsinki Puh Faksi (09)

2 Renkaiden ilmanpaineiden alentamisen vaikutus metsäkoneen tärinään Esko Rytkönen Aki Vähänikkilä Metsätehon raportti ISSN (Verkkojulkaisu) Asiasanat: Valokuvat: kehotärinä, altistuminen, metsäkone Työterveyslaitos Metsäteho Oy Helsinki 200

3 SISÄLLYS ALKUSANAT... 4 TIIVISTELMÄ... 5 JOHDANTO Tärinän peruskäsitteitä Lainsäädäntöä Tärinän vaikutuksia Aiempia tutkimustuloksia Tutkimuksen tarkoitus AINEISTO JA MENETELMÄT... 3 TULOKSET Hakkuukoneiden tärinä koealalla Hakkuukoneiden tärinä ajettaessa hiekkatiellä Kuormatraktorien tärinä koealalla Kuormatraktorien tärinä ajettaessa hiekkatiellä Kuljettajien subjektiiviset arviot TULOSTEN TARKASTELU LÄHTEET LIITTEET 2 Metsätehon raportti

4 ALKUSANAT Työkoneiden tärinään on alettu kiinnittää aikaisempaa enemmän huomiota EU:n tärinädirektiivin tultua voimaan vuonna Tässä julkaisussa raportoidaan hakkuukoneen ja kuormatraktorin rengaspaineen vaikutusta tärinään, erityisesti kuljettajan tärinäaltistukseen. Tärinämittaukset teki Esko Rytkönen Työterveyslaitoksesta, ja lisäksi tärinäanalyyseihin ja raportointiin osallistui Aki Vähänikkilä Työterveyslaitoksesta. Tutkimus oli osa laajempaa Metsäteho Oy:n Olosuhteisiin mukautuva puunkorjuu -tutkimusprojektia, jonka maastokokeet tehtiin syksyllä Kokeissa tutkittiin telavarustuksen ja renkaiden ilmanpaineen vaikutusta koneiden työskentelyedellytyksiin, korjuujälkeen sekä tärinään. Projektin koordinoinnista vastasi erikoistutkija Kalle Kärhä Metsätehosta, jolle samoin kuin muille tutkimukseen osallistuneille henkilöille ja yrityksille esitämme parhaat kiitoksemme hyvästä yhteistyöstä. Kuopiossa kesäkuussa 200 Esko Rytkönen ja Aki Vähänikkilä Metsätehon raportti

5 TIIVISTELMÄ Tärinäaltistus aiheuttaa selkävaivoja, ja haitallisuuteen vaikuttaa voimakkuuden lisäksi altistusaika eli mitä pidempi altistusaika on, sitä suurempi on tärinän aiheuttamien terveysvaikutusten riski. Alaselkäkipuun sekä selkä-, hartia- ja niskavaivoihin vaikuttavat myös monet muut tekijät, kuten työasento, lihaskunto, yksilölliset taipumukset ja fyysinen työtaakka. Uusia keinoja tärinäaltistuksen vähentämiseksi pyritään löytämään. Rengaspaineiden alentaminen parantaa maastokelpoisuutta, ja puutavara-autoissa on saatu tärinän vähentämisessä hyviä kokemuksia rengaspaineiden säätöjärjestelmiä käytettäessä. Tässä tutkimuksessa mitattiin rengaspaineiden alentamisen vaikutusta tärinään kahdesta hakkuukoneesta (John Deere 2D Eco III ja ProSilva 90) ja yhdestä kuormatraktorista (John Deere D Eco III). Kuljettajan istuimen lisäksi tärinämittauksia tehtiin ohjaamon lattiasta ja koneen rungosta. Tutkimuksia tehtiin kolmella rengaspaineella: - Ylin = Suositusilmanpaine telakäytössä - Keski = Ilmanpainetta alennettiin ylimmästä - Alin = Kuorman mukainen minimi( pelto )-ilmanpaine tai vähintään kpa. Mittaustulokset osoittivat, että turvepohjaisella koealalla tärinä ei vähentynyt rengaspaineita alennettaessa, mutta kovapohjaisella ajouralla ja hiekkatiellä ajettaessa tärinä väheni. Iskutärinän voimakkuutta kuvaavat tärinän huippuarvot pienenivät rengaspaineita alennettaessa siten, että mitä suurempi tärinän huippuarvo oli, sitä suurempi vaikutus oli rengaspaineiden alentamisella. Kuljettajien mielestä alennetuilla paineilla ajotuntuma oli pehmeämpi ja iskutärinän voimakkuus väheni. Tiellä tehdyissä mittauksissa hakkuukoneen ajonopeuden vähentämisellä nopeudesta km/h nopeuteen 5 km/h saavutettiin parempi tärinänvaimennus kuin rengaspaineita alentamalla. Rengaspaineiden alentaminen vähentää tärinää ja lisää ajomukavuutta varsinkin vaikeassa maastossa, mutta renkaiden kestävyys on varmistettava. Muitakin toimenpiteitä tärinän haittojen vähentämiseksi tarvitaan, kuten istuimen oikea vta ja käyttö sekä henkilökohtaisen kunnon ylläpito. Metsätehon raportti

6 JOHDANTO. Tärinän peruskäsitteitä Tärinä on kappaleen edestakaista värähtelyä. Tärinän voimakkuus ilmoitetaan tavallisimmin kiihtyvyytenä (m/s 2 ), josta mitataan niin sanottu RMSarvo (root mean square), joka kuvaa tärinän neliöllistä arvoa eli ajallisesti vaihtelevan tärinän määräistä kiihtyvyyttä mittausjakson aikana ja se määritellään lausekkeella T a T 0 a t 2 dt 2 missä a(t) on tärinän hetkellinen kiihtyvyys. Tärinätaajuuden yksikkö on värähdysten lukumäärä sekunnissa eli hertsi (). Heilunnaksi sanotaan tärinää, jonka taajuus on 0,, eli sen edestakaisen heilahduksen kestoaika on 0 sekuntia. Tärinän haitallisuuteen vaikuttaa voimakkuuden lisäksi altistusaika eli mitä pidempi altistusaika on, sitä suurempi on tärinän aiheuttamien terveysvaikutusten riski. Ihmiseen kohdistuvasta tärinästä tarkastellaan erikseen koko kehoon kohdistuvaa tärinää (kehotärinä, taajuusalue 0,5 ) ja käsiin kohdistuvaa tärinää (taajuusalue ). Tärinää arvioidaan ja mitataan kolmessa toisiaan vastaan kohtisuorassa suunnassa eli pitkittäis-, poikittais- ja pystysuunnassa (x, y ja z), jotka on kehotärinän osalta esitetty kuvassa. Kuva. Kehotärinän mittaussuunnat (Euroopan komissio 2008). Metsätehon raportti

7 0,5 0,8,25 2 3, ,5 20 3,5 50 Tutkimusten perusteella tiedetään, että tärinän eri taajuusalueilla on erilainen vaikutus elimistöön. Siksi kehotärinälle on määritelty mittauksissa käytettävät taajuuspainotukset, jolloin tärinän voimakkuus voidaan ilmoittaa yhdellä haitallisuuteen verrannollisella lukuarvolla eli painotettuna kiihtyvyytenä. Suunnassa x mitattu painotettu kiihtyvyys merkitään lyhenteellä a wx, suunnassa y a wy ja suunnassa z vastaavasti a wz. ISO standardin mukaiset kehotärinän taajuuspainotukset on esitetty kuvassa 2, jossa on erikseen sivusuuntien (x ja y) sekä pystysuunnan (z) taajuuspainotukset. Kuvasta nähdään, että sivusuuntainen tärinä on haitallisinta taajuusalueella 0,5 2 ja pystysuuntainen vastaavasti taajuusalueella 3 2. ISO 263:n painotukset kehotärinälle Wd x,y Wk z Kuva 2. Sivusuuntien x ja y painotuskäyrä W d ja pystysuunnan z painotuskäyrä W k. Nykyisin voimassa oleva lainsäädäntö edellyttää, että tärinäaltistus mitataan kaikissa kolmessa suunnassa ja tuloksena ilmoitetaan suurin arvo luvuista,4a wx,,4a wy ja a wz, joissa a w on tärinän painotettu kiihtyvyys. Vaakasuuntaisen (x ja y) tärinän kiihtyvyydet on siis kerrottava,4:llä ennen kuin tulosta verrataan ohje- ja raja-arvoihin..2 Lainsäädäntöä Euroopan Unionin tärinädirektiivin perusteella annettu Valtioneuvoston asetus työntekijöiden suojelemisesta tärinästä aiheutuvilta vaaroilta nro 48/2005 tuli voimaan vuonna Siinä on määritelty tärinäaltistukselle kaksi ohjearvoa kahdeksan tunnin arvoina: toiminta-arvo ja raja-arvo. Kehotärinän toiminta-arvo on 0,5 m/s 2. Jos tämä ylittyy, työnantajan on laadittava tärinäntorjuntaohjelma. Altistuksen raja-arvo on,5 m/s 2. Jos se ylittyy, työnantajan on viipymättä ryhdyttävä toimiin tärinän alentamiseksi ja huolehdittava, ettei raja-arvojen ylittyminen toistu. Maa- ja metsätaloudessa käytettävien työvälineiden osalta raja-arvoa sovelletaan alkaen (VNa 48/2005). Metsätehon raportti

8 Kun tärinäaltistuksen voimakkuus a (m/s 2 ) tunnetaan, voidaan laskea aika T (tunteina), jonka kuluttua tärinäaltistus ylittää kahdeksan tunnin vertailuaikaan suhteutetun toiminta-arvon 0,5 m/s 2 : 2 T 2 a Vastaavasti saadaan lasketuksi se aika tunteina, jolloin kahdeksan tunnin vertailuaikaan suhteutettu raja-arvo,5 m/s 2 ylittyy: 0,58 T 2 a Tärinäaltistusta voidaan arvioida myös kuvan 3 mukaisesti, jossa on esitetty altistusaika ajan funktiona. Siinä on pystyakselilla tärinäaltistuksen voimakkuus kiihtyvyysarvoina m/s 2, ja vaaka-akselilla aika tunteina. Jos kuvassa oleva ylempi punainen käyrä ylittyy, tärinäaltistuksen raja-arvo ylittyy. Vastaavasti alemman vihreän käyrän ylittyessä toiminta-arvo ylittyy. Kuva 3. Päivittäisen tärinäaltistuksen arviointi eripituisilla altistusajoilla. Kuvan 3 avulla on helppo arvioida päivittäinen altistuminen, jos tiedetään tärinätaso ja altistusaika. Esimerkiksi jos koneenkuljettaja ajaa 5 tuntia päivässä, ja tärinän kiihtyvyydeksi mitataan tai arvioidaan m/s 2, altistuminen ylittää toiminta-arvon, muttei raja-arvoa. Jos samalla koneella päivittäinen työaika olisi yksi tunti, tärinäaltistus olisi alle toiminta-arvon. Työntekijöiden altistus kehotärinälle on mitattava ISO standardin mukaisesti, jolloin tärinästä mitataan RMS-kiihtyvyys vaakasuunnissa x ja y sekä pystysuunnassa z. Tärinää painotetaan suunnissa x ja y suodattimella W d ja z-suunnassa suodattimella W k. Altistus ilmoitetaan suurimpana arvona Metsätehon raportti

9 luvuista,4 a wx,,4 a wy ja a wz, missä a viittaa kiihtyvyyteen ja w tärinän painotukseen (VNa 48/2005). Työnantajan on selvitettävä työntekijöiden mahdollinen altistuminen tärinälle ja tunnistettava tärinän aiheuttaja. Tarvittaessa altistumisen taso on mitattava ja arvioitava, kuinka suuren riskin työntekijän terveydelle ja turvallisuudelle se aiheuttaa. Selvitysten ja mittausten perusteella työnantajan on arvioitava tärinän haitta- ja vaaratekijöiden merkitys työntekijöiden turvallisuudelle ja terveydelle (riskin arviointi). Ensisijaisesti vaarat on pyrittävä poistamaan, toissijaisesti vähentämään niin paljon kuin tekniikan kehitys ja vaaran tai haitan ehkäisemiseksi tai vähentämiseksi käytössä olevat keinot sallivat. Työnantajan on säilytettävä riskinarvioinnin tulos ja työntekijällä on oltava mahdollisuus saada siitä tieto. Riskin arviointi on pidettävä ajan tasalla ja tarkistettava, jos työmenetelmät tai työolot muuttuvat merkittävästi tai työntekijälle aiheutuu tärinästä terveysvaara (VNa 48/2005)..3 Tärinän vaikutuksia Epidemiologisten tutkimusten tulokset osoittavat, että kehotärinälle altistuneilla ryhmillä esiintyy enemmän alaselkäkipuja, välilevytyriä ja selkärangan varhaista rappeutumista. Tärinäaltistuksen keston pidentyminen ja voimistuminen kasvattavat riskiä, kun sen sijaan lepojaksot pienentävät riskiä. Monet koneenkuljettajat valittavat myös niska-hartiaseudun vaivoja, mutta epidemiologiset tutkimukset eivät ole vahvistaneet varmaksi tätä vaikutusta. Alaselkäkipu ja selkä-, hartia- ja niskavaivat eivät johdu ainoastaan tärinälle altistumisesta. Niihin vaikuttavat myös monet muut tekijät, kuten työasento, lihaskunto, yksilölliset taipumukset (mm. ikä, ennestään olevat sairaudet ja lihasvoima) ja fyysinen työtaakka (Euroopan komissio 2008)..4 Aiempia tutkimustuloksia Työterveyslaitos tutki vuonna 2003 yhteensä 22 metsäkoneen tärinää. Tärinää mitattiin ohjaamoiden istuimelta ja lattiasta tavanomaisen työskentelyn aikana pitkittäis-, poikittais- ja pystysuunnissa (x, y ja z). Tärinä oli voimakkainta maanmuokkauskoneissa, suurimmillaan 5,2 m/s 2. Hakkuukoneiden istuimien tärinä oli välillä 0,4,8 m/s 2 ja kuormatraktoreiden vastaavasti välillä, 2,3 m/s 2. Näissä kaikissa koneissa tärinä oli suurimmillaan poikittaissuunnassa (y-suunta). Kaivinkoneiden istuimien tärinä oli kolmessa tapauksessa voimakkainta pitkittäissuunnassa ja yhdessä tapauksessa poikittaissuunnassa, mutta oli kuitenkin alle,5 m/s 2. Ohjaamon lattiasta istuimeen siirtyvä tärinä vahvistui matalilla taajuuksilla (Vähänikkilä ym. 2004). Ruotsalaisessa tärinätutkimuksessa mitattiin seitsemän kuormatraktorin istuimen tärinää kymmenessä erilaisessa maastossa. Kaikki koneet olivat kahdeksanpyöräisiä ja kuljettajia oli yhteensä. Mittaustulokset kuormattuna Metsätehon raportti

10 ajettaessa olivat 0,5 2,6 m/s 2 ja tyhjänä vastaavasti 0,5 3, m/s 2. Tärinän voimakkuuteen vaikuttavia tekijöitä olivat konetyyppi, maasto ja kuljettaja (Rehn ym. 2005). Kyseisessä tutkimuksessa tärinän voimakkuus ilmoitettiin ISO standardin mukaisena kokonaiskiihtyvyytenä (a v ) eli niin sanottuna vektorisummana. Tällöin saadaan yleensä hieman suurempia tuloksia kuin sillä menetelmällä, jota tärinädirektiivi ja -asetus nykyisin edellyttävät käytettävän. Metsäkoneissa samoin kuin muissa liikkuvissa työkoneissa kuljettajan tärinäaltistusta pyritään vähentämään jousitetun istuimen sekä erilaisten aktiivisten tai puoliaktiivisten vaimennusjärjestelmien avulla. Lisäksi korkeataajuiset värähtelyt vaimenevat melko hyvin istuimen pehmusteisiin. Ohjaamo lepää yleensä kumityynyillä, jotka vaimentavat koneen rungosta tulevia korkeataajuisia värähtelyjä. Metsäkoneiden tärinä ja heilunta ovat edelleen merkittävä työympäristöhaitta. Metsäteknologian visio ja tiekartta vuoteen hankkeessa on nähty metsäkoneiden yhtenä kehittämiskohteena fyysinen ergonomia, erityisesti tärinän hallinta (Asikainen ym. 2005). Tampereen teknillisen yliopiston Turvallisuustekniikan laitos on tehnyt tutkimushankkeen Tärinäntorjunta koneyrityksessä. Sen tuloksena on julkaistu monipuolinen koulutusaineisto, joka auttaa koneyrittäjiä arvioimaan tärinän vaikutuksia, toteuttamaan tärinäasetuksen vaatimukset sekä vähentämään tärinän aiheuttamaa epämukavuutta ja terveyshaittoja. Hankkeessa laadittiin esimerkkejä tärinäntorjuntaohjelmista, joita koneyritykset voivat soveltaa (Hyytinen & Vasara 2007). Ruotsalaisten tutkimusten mukaan metsäkoneiden alennettujen rengaspaineiden on todettu parantavan maastokelpoisuutta ja vähentävän kuljettajaan kohdistuvaa tärinää (Rieppo 2006). Suomalaisessa tutkimuksessa puutavaraauton kuljettajan tärinäaltistus pieneni alennetuilla paineilla kaikilla tietyypeillä asfalttia lukuun ottamatta 3 8 %. Lisäksi kuljettajan tärinäkokemus oli myönteinen. Kaluston tärinä pieneni kuljettajan istuimen tärinää enemmän, enimmillään jopa 76 %. Eri tietyyppejä verrattaessa rengaspaineen alentaminen vähensi tärinää eniten huonolla hiekkatiellä. Tyhjällä puutavara-autolla ajettaessa tärinä väheni enemmän kuin kuormatulla autolla (Oksanen ja Rytkönen 2009)..5 Tutkimuksen tarkoitus Tämän tutkimuksen ensisijaisena tarkoituksena oli selvittää hakkuukoneen ja kuormatraktorin rengaspaineiden alentamisen vaikutusta kuljettajan tärinäaltistukseen ja koneen tärinään. Tavoitteena ei ollut vertailla eri konemalleja keskenään eikä arvioida kuljettajien kokonaisaltistusta tärinälle. Tutkimus oli osa Metsäteho Oy:n Olosuhteisiin mukautuva puunkorjuu -projektia, jossa tavoitteena oli huonosti kantavien maiden puunkorjuuedellytysten parantaminen sulan maan aikana. Metsätehon raportti

11 AINEISTO JA MENETELMÄT Tutkittu korjuukalusto oli: 4-pyöräinen hakkuukone (ProSilva 90) 6-pyöräinen hakkuukone (John Deere 2D Eco III) 8-pyöräinen hakkuukone (Ponsse Fox) Umpitelainen hakkuukone (ProSilva 80T) 8-pyöräinen kuormatraktori (John Deere D Eco III) Umpitelainen kuormatraktori (ProSilva 80T). Olosuhteisiin mukautuva puunkorjuu -tutkimusprojektissa oli mukana myös 0-pyöräinen kuormatraktori (Ponsse Wisent 0w), mutta sen tärinämittauksia ei voitu tehdä aikatauluongelmien vuoksi. Koneiden teknisiä tietoja on esitetty liitteessä. Rengaspaineiden vaikutusta tärinään tutkittiin ProSilva 90 ja John Deere 2D Eco III -hakkuukoneissa sekä John Deere D Eco III -kuormatraktorissa. Tutkimuksia tehtiin kolmella rengaspaineella: - Ylin = Suositusilmanpaine telakäytössä - Keski = Ilmanpainetta alennettiin ylimmästä - Alin = Kuorman mukainen minimi( pelto )-ilmanpaine tai vähintään kpa. Tärinämittaukset tehtiin samanaikaisesti Metsätehon tekemien maastotutkimusten kanssa Pälkäneen koealoilla syyskuussa 2009 (Kärhä ym. 200). Turvepohjaisilla koealoilla (kuva 4) tehtyjen mittausten lisäksi hakkuukoneiden ja kuormatraktorien tärinää mitattiin ajettaessa hiekkapintaisella metsäautotiellä (kuva 5). Kuormatraktoreista mitattiin tärinää myös siirryttäessä kuorman kanssa metsäautotieltä koealalle, jolloin ajoura oli selvästi kovempipohjainen kuin koealalla. Koealalla hakkuukoneiden mittausjakson pituus oli,5 2 tuntia ja kuormatraktorien vastaavasti 6 6 minuuttia. Tiellä mittausjakson pituus oli 2 9 minuuttia. Kuormatraktorien tärinää mitattiin sekä ilman kuormaa että kuorman kanssa. Tavoitekuormakoko oli 8 tonnia, toteutunut kuormakoko 8 0 tonnia. Metsätehon raportti

12 Kuva 4. Pro Silva 90 -hakkuukone koealalla. Kuva 5. John Deere D -kuormatraktori hiekkatiellä. Metsätehon raportti

13 Tärinää mitattiin samanaikaisesti istuimesta ja ohjaamon lattiasta sekä lisäksi ProSilva 90, John Deere 2D ja John Deere D -koneista rungosta ohjaamon alta. Mittauksia tehtiin kolmessa suunnassa, joista x on ajosuunta eli pitkittäissuunta, y poikittaissuunta ja z pystysuunta. Rungon ja ohjaamon lattian tärinä mitattiin 3-suuntaisilla kiihtyvyysantureilla (PCB 356B4 ja Kistler 8692C5M), jotka kiinnitettiin kestomagneeteilla. Istuimen tärinä mitattiin 3-suuntaisella istuinanturilla (Dytran 533A), joka asetettiin istuimelle. Antureiden tärinäsignaalit vahvistettiin kahdella Larson Davis HVM -tärinämittarilla ja yhdellä Wilcoxon P3B -signaalivahvistimella. Tärinäsignaalit tallennettiin 8-kanavaisella DAT-nauhurilla (Sony PC208A). Tärinänauhat analysoitiin laboratoriossa -kanavaisella B&K 3560 C -reaaliaika-analysaattorilla käyttäen PULSEanalysointiohjelmistoa. Kuvassa 6 on esitetty mittauslaitteisto kuljettajan istuimen ja ohjaamon lattian osalta ja kuvassa 7 koneen runkoon ohjaamon alle kiinnitetty anturi. Tärinämittareilla (HVM-) mitattiin kuljettajan istuimen ja ohjaamon lattian tärinä taajuuspainotettuna RMS-kiihtyvyytenä. Tärinäaltistus ilmoitetaan suurimpana arvona luvuista,4a wx,,4a wy ja a wz, joissa a w on tärinän painotettu kiihtyvyys. Vaakasuuntaisen (x ja y) tärinän kiihtyvyydet on kerrottu,4:llä. Menetelmä on tärinädirektiivin ja ISO 263/ -standardin (997) mukainen. Nauhoituksista analysoitiin tärinän taajuusjakauma kolmessa suunnassa kolmannesoktaaveittain eli tersseittäin taajuusalueella 0,5 ja rungon tärinä lisäksi taajuusalueella 250. Metsätehon raportti

14 Tärinämittarit HVM x y z x y z Istuinanturi Anturi ohjaamon lattiassa DAT-nauhuri Sony PC208A Analysaattori B&K 3560 C Kuva 6. Tärinän mittaus- ja analysointilaitteet. PULSE- analysointiohjelma Metsätehon raportti

15 Kuva 7. Tärinäanturi kiinnitettynä John Deere 2D -hakkuukoneen runkoon. Nuoli osoittaa anturin paikan. 2 TULOKSET Tärinämittausten tulokset on ilmoitettu suurimpana arvona luvuista,4a wx,,4a wy ja a wz, joissa a w on tärinän painotettu kiihtyvyys, eli vaakasuuntaisen (x ja y) tärinän kiihtyvyydet on kerrottu kertoimella,4. Pystysuunnassa (z) kerroin on. Menetelmä on tärinädirektiivin ja ISO 263/ -standardin (997) mukainen. Tärinän taajuusjakaumat eli spektrit on analysoitu ilman taajuuspainotusta kolmannesoktaaveittain eli tersseittäin, ja spektrien kuvaajissa tärinän voimakkuus on ilmoitettu desibeleinä, ref. 0-6 m/s 2. Desibelitasot () voidaan muuttaa kiihtyvyydeksi (a), yksikkö m/s 2, kaavalla a 0 La / 20 6 missä L a on tärinä kiihtyvyys desibeleinä. Mittaustulosten yhteydessä on ilmoitettu rengaspaineet niistä koneista, joissa kokeiltiin erilaisia ilmanpaineita. Tarkat tiedot renkaista, niiden ilmanpaineista sekä teloista on esitetty liitteessä. 2. Hakkuukoneiden tärinä koealalla Hakkuukoneiden istuimen ja ohjaamon lattian tärinämittausten tulokset koealalla on esitetty kuvassa 8. Kuvissa 9 2 on istuimen poikittais- ja pystysuunnan tärinäspektrit eri rengaspaineilla. Muita tärinäspektrejä on liitteen 2 sivuilla 5. Metsätehon raportti

16 PS 90 PS 90 PS 90 JD 2 JD 2 JD 2 JD 2telat PS 80T PonsseFox m/s 2 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, 0 istuin ohjaamo Kuva 8. Tärinän painotettu kiihtyvyys a w ISO standardin mukaisesti määritettynä hakkuukoneittain hakkuussa. Vaaka-asteikolla koneen tunnuksessa PS tarkoittaa ProSilva-hakkuukonetta ja JD vastaavasti John Deere - konetta. ProSilva 90 istuin suunta Y Kuva 9. ProSilva 90 -hakkuukoneen istuimen poikittaissuunnan (y) tärinäspektrit eri rengaspaineilla hakkuussa koealalla. Metsätehon raportti

17 ProSilva 90 istuin suunta Z Kuva 0. ProSilva 90 -hakkuukoneen istuimen pystysuunnan (z) tärinäspektrit eri rengaspaineilla hakkuussa koealalla. John Deere 2D istuin suunta Y telat Kuva. John Deere 2D -hakkuukoneen istuimen poikittaissuunnan (y) tärinäspektrit eri rengaspaineilla sekä teloilla hakkuussa koealalla. Metsätehon raportti

18 PS 90 PS 90 PS 90 JD 2 JD 2 JD 2 JD 2telat JD 2 JD 2 JD 2 JD 2telat PS 80T PonsseFox John Deere 2D istuin suunta Z telat Kuva 2. John Deere 2D -hakkuukoneen istuimen pystysuunnan (z) tärinäspektrit eri rengaspaineilla sekä teloilla hakkuussa koealalla. 2.2 Hakkuukoneiden tärinä ajettaessa hiekkatiellä Hakkuukoneiden istuimen ja ohjaamon lattian tärinämittausten tulokset hiekkatiellä ajettaessa on esitetty kuvassa 3. Kuvissa 4 7 on istuimen poikittais- ja pystysuunnan tärinäspektrejä eri rengaspaineilla. Muita tärinäspektrejä on liitteen 2 sivuilla 5. m/s 2,2, 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, 0 0 km/h km/h 5 km/h 3,5 km/h 4,9 km/h istuin ohjaamo Kuva 3. Tärinän painotettu kiihtyvyys a w ISO standardin mukaisesti määritettynä hakkuukoneittain ajossa hiekkatiellä. Metsätehon raportti

19 Iskutärinän voimakkuutta kuvaava huippuarvo hakkuukoneiden istuimesta mitattuna pieneni %, kun rengaspaineita alennettiin. Suurimmat alenemat mitattiin korkeimmista huippuarvoista. ProSilva 90 istuin suunta Y Kuva 4. ProSilva 90 -hakkuukoneen istuimen poikittaissuunnan (y) tärinäspektrit eri rengaspaineilla ajossa hiekkatiellä 0 km:n tuntinopeudella. ProSilva 90 istuin suunta Z Kuva 5. ProSilva 90 -hakkuukoneen istuimen pystysuunnan (z) tärinäspektrit eri rengaspaineilla ajossa hiekkatiellä 0 km:n tuntinopeudella. Metsätehon raportti

20 John Deere 2D istuin suunta Y telat Kuva 6. John Deere 2D -hakkuukoneen istuimen poikittaissuunnan (y) tärinäspektrit eri rengaspaineilla sekä teloilla ajossa hiekkatiellä km:n tuntinopeudella. John Deere 2D istuin suunta Z telat Kuva 7. John Deere 2D -hakkuukoneen istuimen pystysuunnan (z) tärinäspektrit eri rengaspaineilla sekä teloilla ajossa hiekkatiellä km:n tuntinopeudella. Metsätehon raportti

21 PS 80T JD JD JD JD telat PS 80T JD JD JD JD telat 2.3 Kuormatraktorien tärinä koealalla Kuormatraktorien tärinämittausten tulokset koealalla ajettaessa sekä koealalle siirryttäessä on esitetty kuvissa 8 ja 9. Vastaavat John Deere D -kuormatraktorin istuimen poikittais- ja pystysuunnan tärinäspektrit ovat kuvissa Muita tärinäspektrejä on liitteen 2 sivuilla 6 ja 7. m/s 2,3,2, 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, 0 2 km/h 3 km/h istuin ohjaamo Kuva 8. Tärinän painotettu kiihtyvyys a w ISO standardin mukaisesti määritettynä kuormatraktoreittain kuormattuna-ajossa koealalla. m/s 2,3,2, 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, 0 2 km/h 3 km/h istuin ohjaamo Kuva 9. Tärinän painotettu kiihtyvyys a w ISO standardin mukaisesti määritettynä kuormatraktoreittain kuormattuna-ajossa koealalta tienvarsivarastolle. Metsätehon raportti

22 John Deere istuin suunta Y Kuva 20. John Deere D -kuormatraktorin istuimen poikittaissuunnan (y) tärinäspektrit eri rengaspaineilla. Ajo koealalla kuormattuna. John Deere istuin suunta Z Kuva 2. John Deere D -kuormatraktorin istuimen pystysuunnan (z) tärinäspektrit eri rengaspaineilla. Ajo koealalla kuormattuna. Metsätehon raportti

23 John Deere istuin suunta Y telat Kuva 22. John Deere D -kuormatraktorin istuimen poikittaissuunnan (y) tärinäspektrit eri rengaspaineilla. Siirtoajo koealueelle kuormattuna. John Deere istuin suunta Z telat Kuva 23. John Deere D -kuormatraktorin istuimen pystysuunnan (z) tärinäspektrit eri rengaspaineilla. Siirtoajo koealueelle kuormattuna. Metsätehon raportti

24 PS 80T JD JD JD JD telat JD JD JD telat PS 80T JD JD JD 2.4 Kuormatraktorien tärinä ajettaessa hiekkatiellä Hiekkatiellä ajon aikana kuormatraktorien istuimesta ja ohjaamon lattiasta mitattiin tärinää sekä kuormattuna (kuva 24) että tyhjänä ajossa (kuva 25). Erilaisten rengaspaineiden sekä telojen vaikutus istuimen tärinäspektriin on esitetty kuvissa 26 ja 27. Muita tärinäspektrejä on liitteen 2 sivuilla 6 ja 7. m/s 2 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 4 km/h 5 km/h istuin ohjaamo 0,4 0,3 0,2 0, 0 Kuva 24. Tärinän painotettu kiihtyvyys a w ISO standardin mukaisesti määritettynä. Kuormatraktorit, kuormattuna-ajossa hiekkatiellä. m/s 2 0,9 4,5 km/h 0,8 0,7 4 km/h 5-6 km/h 0,6 istuin 0,5 ohjaamo 0,4 0,3 0,2 0, 0 Kuva 25. Tärinän painotettu kiihtyvyys a w ISO standardin mukaisesti määritettynä. Kuormatraktorit, tyhjänäajossa hiekkatiellä. Metsätehon raportti

25 John Deere istuin suunta Y telat Kuva 26. John Deere D -kuormatraktorin istuimen poikittaissuunnan (y) tärinäspektrit eri rengaspaineilla sekä teloilla. Ajo hiekkatiellä ilman kuormaa 4 km:n tuntinopeudella. John Deere istuin suunta Z telat Kuva 27. John Deere D -kuormatraktorin istuimen pystysuunnan (z) tärinäspektrit eri rengaspaineilla sekä teloilla. Ajo hiekkatiellä ilman kuormaa 4 km:n tuntinopeudella. Metsätehon raportti

26 2.5 Kuljettajien subjektiiviset arviot Kun kuljettajilta kysyttiin heidän arviotaan erilaisten rengaspaineiden vaikutuksesta, saatiin seuraavat vastaukset: ProSilva 90 -hakkuukone "Matalimmilla paineilla pehmeämpi tuntuma." John Deere 2D -hakkuukone "Matalimmat paineet paras rengasvaihtoehto ilman muuta." John Deere D -kuormatraktori "Alennetuilla paineilla ajo on pehmeämpää, varsinkin kivet ja kannot tuntuvat vähemmän." Metsätehon raportti

27 3 TULOSTEN TARKASTELU Hakkuukoneiden istuimen tärinä koealaa hakattaessa oli pienempi kuin tärinäasetuksen toiminta-arvo 0,5 m/s 2. Rengaspaineiden alentaminen ei vähentänyt tärinää. Tulos oli jokseenkin odotettu, sillä hakkuutyössä ohjaamon tärinä aiheutuu suurelta osin nosturin liikuttelusta, ja kokonaistyöajasta työpistesiirtymisiä on vähän. Näin ollen hakkuutyön tärinään rengaspaineilla ei ole suurta vaikutusta varsinkaan verrattain pehmeillä turv la. Hakkuukoneilla hiekkatiellä ajettaessa istuimen tärinäkiihtyvyydet olivat 0,3 0,9 m/s 2. Kuvasta 3 nähdään, että tärinän toiminta-arvo ylittyy, jos päivittäinen altistusaika 0,9 m/s 2 tärinälle on 2,5 tuntia. Tärinän mittaustuloksissa ei ollut merkittävää eroa eri rengaspaineilla. Poikkeuksena oli John Deere 2D nopeudella km/h, jolloin rengaspaineiden alentaminen vähensi tärinää noin 20 %. Taajuusspektrien analyysin perusteella (kuva 7) erityisesti pystysuuntainen tärinä alentui taajuuskaistoissa 2,5 6,3. Kummassakin tutkitussa hakkuukoneessa tärinän huippuarvot pienenivät % rengaspaineita alennettaessa. Tulokset osoittivat, että mitä suurempi tärinän huippuarvo oli, sitä suurempi vaikutus oli rengaspaineiden alentamisella. Tämä merkitsee käytännössä sitä, että kuljettajaan kohdistuvat iskut ovat pienempiä, ja sen vuoksi kulku tuntuu pehmeämmältä, kuten kuljettajien mielipiteetkin osoittavat. Ajonopeuden alentaminen vähensi tärinää, mikä oli odotettavissakin. Kuormatraktorien tärinä koealalla kuormattuna ajettaessa oli 0,3 0,7 m/s 2. Rengaspaineiden alentaminen ei vähentänyt tärinää. Kovapohjaisella ajouralla siirtoajossa mittaustulokset olivat 0,5,2 m/s 2 ja rengaspaineiden alentaminen vähensi istuimen tärinää noin 25 %. Hiekkatiellä kuormattuna ajettaessa istuimen tärinäkiihtyvyydet olivat 0,3 0,4 m/s 2. Rengaspaineiden alentamisella ei ollut merkittävää vaikutusta. Ilman kuormaa hiekkatiellä ajettaessa istuimen tärinäkiihtyvyydet olivat 0,3 0,5 m/s 2 ja rengaspaineiden alentaminen vähensi tärinää noin 0 %. Mitatut istuimen tärinäkiihtyvyydet olivat samaa luokkaa kuin aikaisemmissa tutkimuksissa (Vähänikkilä ym. 2004, Rehn 2005). Maastolla on luonnollisesti suuri vaikutus tärinään. Vaikeassa maastossa ajettaessa tärinäaltistus hyvin usein ylittää tärinäasetuksen toiminta-arvon. Vähänikkilän ym. (2004) tutkimuksessa todettiin, että kun metsäkoneen kuljettaja arvioi maaston helpoksi, mitattu tärinä oli voimakkaampaa kuin vaikeaksi arvioidussa maastossa. Tämä saattoi johtua siitä, että vaikeassa maastossa ajetaan pienemmillä nopeuksilla kuin tasaisemmassa. Maastossa ajettaessa monella kuljettajalla on tullut tavaksi ottaa tukea ohjaamon sopivasta kohdasta, jotta heilumisen aiheuttama selän rasitus vähenisi (kuva 28). Eräs metsäkoneenkuljettaja on esimerkiksi hankkinut ralliauton istuimen ja nelipistevyöt ja on todennut sen hyväksi ratkaisuksi heilunnan haittojen vähentämisessä (Metsätrans 3/2009). Metsätehon raportti

28 Kuva 28. Kuljettaja ottaa mielellään kädellä tukea sopivasta kohdasta vähentääkseen heilunnan haittoja. Metsäkoneiden tärinää ja heiluntaa on vaikea vaimentaa teknisin keinoin. Joitakin aktiivisia vaimentimia on käytössä, mutta ne toimivat vain rajallisella taajuusalueella. Rengaspaineiden alentaminen vähentää tärinää ja heiluntaa sekä lisää ajomukavuutta varsinkin vaikeassa maastossa. On kuitenkin varmistettava, että renkaat kestävät alennetuilla paineilla ajamista. Istuimella on suuri vaikutus kuljettajan tärinäaltistukseen ja ajomukavuuteen ja siksi istuimen sopiva tyyppi, hyvä kunto ja oikea säätö ovat tärkeitä. Ajonopeuden alentaminen vähentää tärinän ja heilunnan haittoja, mutta kuljettaja joutuu vtatilanteeseen, jos työn tuottavuus samalla pienenee. Henkilökohtaisia keinoja tärinän haittojen vähentämiseksi ovat muun muassa kunnon ylläpitäminen, työn säännöllinen tauotus (ulkona käynti, venyttely, taukoliikunta), kylmettymisen välttäminen sekä tärinän huomiointi myös vapaa-aikana. Metsätehon raportti

29 LÄHTEET Asikainen, A., Ala-Fossi, A., Visala, A. & Pulkkinen, P Metsäteknologiasektorin visio ja tiekartta vuoteen Metlan työraportteja 8. s. + liites. Euroopan komissio, Ohjeellinen opas: Hyvät toimintatavat direktiivin 2002/44/EY (altistuminen tärinälle työssä) täytäntöön panemiseksi. Euroopan komissio. Työllisyyden, sosiaali- ja tasa-arvoasioiden pääosasto. Yksikkö F.4. s. Hyytinen, T. & Vasara, J Tärinäntorjunta koneurakointiyrityksissä. Loppuraportti. Tampereen teknillinen yliopisto, Turvallisuustekniikan laitos. 4 s. + liitteet. ISO 263-:2007. Mechanical vibration and shock Evaluation of human exposure to whole-body vibration-part. General requirements. International Organization for Standardization (ISO). Geneve. 3 s. Kärhä, K., Poikela, A. & Keskinen, S Korpikuusikon harvennus sulan maan aikana. Metsätehon tuloskalvosarja 5/ s. "Mikään ei ole mahdotonta" "Viikinki" on toista maata Metsätrans 3/2009: 54 6 Oksanen, M. & Rytkönen, E Rengaspaineiden vaikutus puutavara-auton tärinään. Metsätehon raportti s. + liite Oksanen, M. &, Sorainen, E Puutavarakuorma-autojen tärinä ja melu. Työterveyslaitos Kuopio. 32 s. Rehn, B., Lundström, R., Nilsson, L., Liljelind, I. & Järvholm, B Variation in exposure to whole-body vibration for operators of forwarder vehiclesaspects on measurement strategies and prevention. International Journal of Industrial Ergonomics 35: Rieppo, K Rengaspaineiden säädön merkitys puutavaran kuljetuksissa. Kirjallisuuskatsaus. Metsätehon raportti s. VNa 48/2005. Valtioneuvoston asetus työntekijöiden suojelemisesta tärinästä aiheutuvilta vaaroilta n:o 48. STM. Helsinki. Vähänikkilä, A., Sorainen, E., Rytkönen, E. & Pasanen, T Metsäkoneiden tärinä ja melu. Kuopion aluetyöterveyslaitos. 36 s. Metsätehon raportti

30 LIITE (3) TESTIKONEIDEN TEKNISIÄ TIETOJA Metsäteho Oy / KK Merkki ja malli Vuosimalli 2006 Pyörien lukumäärä 4 Akselipainot, t - Edessä - Takana - Yhteensä Renkaat - Edessä ja takana Merkki/tyyppi Ilmanpaine, kpa Leveys, mm Halkaisija, mm ProSilva 90 -hakkuukone 0,5 (62 %) 6,5 (38 %) 7,0 Nokian Forest King TRS 0/ , ja 0 (240 kpa) 844 Ketjut - Edessä ja takana Merkki/tyyppi Paino (pari), t Ofa Matti W 3 0,5 Merkki ja malli Vuosimalli 2008 Pyörien lukumäärä - Akselipainot, t - Edessä - Takana - Yhteensä Telat - Edessä ja takana Merkki/tyyppi Leveys, mm Paino (pari), t ProSilva 80 T -hakkuukone,7 (56 %) 9,0 (44 %) 20,7 Berco-kaivukonetela, taivutettu telakenkä 0 - Metsätehon raportti

31 Merkki ja malli Vuosimalli 2009 Pyörien lukumäärä 8 Akselipainot, t - Edessä - Takana - Yhteensä Renkaat - Edessä ja takana Merkki/tyyppi Ilmanpaine, kpa Leveys, mm Halkaisija, mm Telat - Edessä ja takana Merkki/tyyppi Leveys, mm Paino (pari), t Merkki ja malli Vuosimalli 2006 Pyörien lukumäärä 6 Akselipainot, t - Edessä - Takana - Yhteensä Renkaat - Edessä Merkki/tyyppi Ilmanpaine, kpa Leveys, mm Halkaisija, mm - Takana Merkki/tyyppi Ilmanpaine, kpa Leveys, mm Halkaisija, mm Telat - Edessä Merkki/tyyppi Leveys, mm Paino (pari), t - Takana Merkki/tyyppi Leveys, mm Paino (pari), t Ponsse Fox -hakkuukone,4 (52 %) 0,6 (48 %) 22,0 (käytetyllä telavarustuksella) LIITE 2 (3) Trelleborg Twin Forestry /45-26, (400 kpa) 340 Olofsfors Eco-Magnum 70-26,5 96,8 John Deere 2D ECO III -hakkuukone 4,8 (69 %) 6,8 (3 %) 2,6 (käytetyllä telavarustuksella) Nokian Forest Rider 70/45R26,5 Teloilla: 550; Ilman teloja: 550, 340 ja 70 (500 kpa) 340 Nokian Forest Rider 70/55R34 Teloilla: 360; Ilman teloja: 360, 200 ja 70 (500 kpa) 634 Olofsfors Eco-Magnum 70-26,5 (symmetrinen) 96,8 Olosfors Eco-WheelMagnum (epäsymmetrinen) 925,3 Metsätehon raportti

32 LIITE 3 (3) Merkki ja malli Vuosimalli 2009 Pyörien lukumäärä - Akselipainot, t - Edessä - Takana - Yhteensä Telat - Edessä ja takana Merkki/tyyppi Leveys, mm Paino (pari), t ProSilva 80 T -kuormatraktori 0,2 (5 %) 9,9 (49 %) 20, (ei kuormaa) Berco-kaivukonetela, taivutettu telakenkä 0 - Merkki ja malli Vuosimalli 2007 Pyörien lukumäärä 8 Akselipainot, t - Edessä - Takana - Yhteensä Renkaat - Edessä Merkki/tyyppi Ilmanpaine, kpa Leveys, mm Halkaisija, mm - Takana Merkki/tyyppi Ilmanpaine, kpa Leveys, mm Halkaisija, mm Telat - Edessä ja takana Merkki/tyyppi Leveys, mm Paino (pari), t John Deere D ECO III -kuormatraktori 2,0 (56 %) 9,3 (44 %) 2,3 (käytetyllä telavarustuksella, ei kuormaa) Nokian Forest Rider 70/45R26,5 Teloilla: 550; Ilman teloja: 360, 240 ja 70 (500 kpa) 340 Nokian Forest Rider 70/45R26,5 Teloilla: 550; Ilman teloja: 550, 340 ja (500 kpa) 340 Olofsfors Eco-Magnum 70-26,5 (epäsymmetrinen) 925,8 Metsätehon raportti

33 0,63,6 2,5 4 6, ,63,6 2,5 4 6, TÄRINÄSPEKTREJÄ LIITE 2 (7) ProSilva 90 hakkuu ohjaamon lattia suunta Y ProSilva 90 hakkuu ohjaamon lattia suunta Z ProSilva 90 hakkuu runko suunta Y ProSilva 90 hakkuu runko suunta Z Metsätehon raportti

34 0,63,6 2,5 4 6, ,63,6 2,5 4 6, LIITE 2 2 (7) ProSilva 90, ajo hiekkatiellä 0 km/h ohjaamon lattia suunta Y ProSilva 90, ajo hiekkatiellä 0 km/h ohjaamon lattia suunta Z ProSilva 90, ajo hiekkatiellä 0 km/h runko suunta Y ProSilva 90, ajo hiekkatiellä 0 km/h runko suunta Z Metsätehon raportti

35 0,63,6 2,5 4 6, ,63,6 2,5 4 6, ,63,6 2,5 4 6, ,63,6 2,5 4 6, LIITE 2 3 (7) ProSilva 80 T hakkuu ProSilva 80 T hakkuukone ajo hiekkatiellä Istuin Y Istuin Z Lattia X Lattia Y Lattia Z Istuin Y Istuin Z Lattia X Lattia Y Lattia Z Ponsse Fox hakkuu Ponsse Fox ajo hiekkatiellä 4,9 km/h Istuin Y Istuin Z Lattia X Lattia Y Lattia Z Istuin Y Istuin Z Lattia X Lattia Y Lattia Z Metsätehon raportti

36 0,63,6 2,5 4 6, ,63,6 2,5 4 6, LIITE 2 4 (7) John Deere 2D hakkuu ohjaamon lattia suunta Y John Deere 2D hakkuu ohjaamon lattia suunta Z telat telat 50 John Deere 2D hakkuu runko suunta Y 50 John Deere 2D hakkuu runko suunta Z telat telat Metsätehon raportti

37 0,63,6 2,5 4 6, ,63,6 2,5 4 6, LIITE 2 5 (7) John Deere 2D, ajo hiekkatiellä km/h ohjaamon lattia suunta Y John Deere 2D, ajo hiekkatiellä km/h ohjaamon lattia suunta Z telat telat John Deere 2D, ajo hiekkatiellä km/h runko suunta Y John Deere 2D, ajo hiekkatiellä km/h runko suunta Z telat telat Metsätehon raportti

38 0,63,6 2,5 4 6, ,63,6 2,5 4 6, LIITE 2 6 (7) John Deere, ajo hiekkatiellä iman kuormaa 4 km/h ohjaamon lattia suunta Y John Deere, ajo hiekkatiellä ilman kuormaa 4 km/h ohjaamon lattia suunta Z telat telat John Deere, ajo hiekkatiellä ilman kuormaa 4 km/h runko suunta Y John Deere, ajo hiekkatiellä ilman kuormaa 4 km/h runko suunta Z Metsätehon raportti

39 0,63,6 2,5 4 6, ,63,6 2,5 4 6, LIITE 2 7 (7) John Deere, ajo koealalla kuormattuna 3 km/h ohjaamon lattia suunta Y John Deere, ajo koealalla kuormattuna 3 km/h ohjaamon lattia suunta Z Pro Silva 80 T kuormatraktori ajo hiekkatiellä ilman kuormaa 4,5 km/h ProSilva 80 T kuormatraktori ajo koealalla kuormattuna 2,2 km/h Istuin Y Istuin Z Istuin Y Istuin Z Lattia X Lattia Y Lattia Z Lattia X Lattia Y Lattia Z Metsätehon raportti