Criteria of estimation of active vibration isolation system in hand-held percussive tools

Abstract

The first step for the assessment and choice of comfort parameters of an active vibration isolation system of hand-held percussive power tools is the construction of appropriate dynamical model of the operator-tool-base system. The interaction between the hand and handle is composed of the passive, dynamical reaction of the hand caused by the vibration signal and a slowly varying feed force by which the operator controls the tool operation. In the paper a complex model of human-operator was proposed. Visual and tactile feedback signals coming to human nervous system were assumed as basic components of control of percussive tool by operator. It was shown that vibration comfort and work efficiency of the percussive tool are contradictory notions. Some feedback signals responsible for the control of the tool operation are attenuated by the vibration isolation system and finally when vibration comfort increases the control of the tool and the work efficiency decrease. In the paper a criterion of assessment of work comfort with percussive tool was assumed. Simulation of the proposed model of operator-tool-base system was done applying MATLAB/Simulink. The influence of parameter values of the proposed active vibration isolation system on the assumed comfort criterion was analyzed. The obtained results were graphically presented.

Ocena i ustalenie warunków doboru właściwego układu wibroizolacji rękojeści w ręcznych narzędziach udarowych, wymaga zbudowania odpowiedniego modelu układu: «człowiek - narzędzie - podłoże». Oddziaływanie człowieka-operatora na rękojeść narzędzia składa się z dynamicznej, biernej reakcji rąk, wywołanej sygnałem drganiowym, oraz wolnozmiennej siły nacisku, za pomocą której operator steruje pracą narzędzia. Zaproponowany w pracy model układu «człowiek - narzędzie - podłoże» jest złożonym układem, w którym występują wzrokowe i dotykowe sygnały zwrotne docierające do systemu nerwowego człowieka, na których podstawie realizuje on odpowiednie funkcje sterowania. Zastosowanie układu wibroizolacji rękojeści tworzy przeszkodę na drodze przepływu niektórych sygnałów zwrotnych. Podnosząc zatem komfort wibracyjny, możemy równocześnie obniżyć komfort ergonomiczny, polegający na łatwości sterowania pracą narzędzia. W związku z tym sformułowano odpowiednie kryteria oceny komfortu pracy. Za pomocą pakietu MATLAB/Simulink przeprowadzono symulację oraz przeanalizowano wpływ parametrów pewnego aktywnego układu wibroizolacji na wartości przyjętych wskaźników komfortu. Wyniki przedstawiono w postaci wykresów.