ISO 9518:1998
(Main)Forestry machinery — Portable chain-saws — Kickback test
Forestry machinery — Portable chain-saws — Kickback test
Matériel forestier — Scies à chaîne portatives — Essai de rebond
General Information
Relations
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 9518
Second edition
1998-10-01
Forestry machinery — Portable
chain-saws — Kickback test
Matériel forestier — Scies à chaîne portatives — Essai de rebond
A
Reference number
ISO 9518:1998(E)
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Contents
1 Scope .1
2 Normative references .1
3 Definitions .1
4 Test method.2
4.1 Principle.2
4.2 Materials .3
4.3 Apparatus .3
4.4 Preparation.3
4.4.1 Physical measurements.3
4.4.2 Saw chain preparation.3
4.4.3 Chain-saw preparation .4
4.4.4 Kickback machine preparation.4
4.4.5 Chain-saw installation and alignment .4
4.4.6 Saw/clamp/cradle assembly balance.5
4.4.7 Friction measurements .5
4.4.8 Restraining systems alignment.5
4.4.9 Impact velocity adjustment.5
4.5 Test requirements and procedures.5
4.5.1 Test requirements.5
4.5.2 Kickback testing .6
4.5.3 Kickback energy determination .8
4.5.4 Chain brake energy determination.8
4.5.5 Chain brake actuation angle measurement .10
© ISO 1998
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means, electronic
or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
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Internet iso@iso.ch
Printed in Switzerland
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4.5.6 Chain brake stopping time measurement . 10
4.6 Kickback angle computation. 10
4.6.1 Input data. 11
4.6.2 BASIC computer program. 11
4.6.3 Results. 11
4.7 Test report . 11
Annex A (normative) Computer program flowchart . 22
Annex B (informative) Basic computer program . 33
iii
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ISO 9518:1998(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO
member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical
committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has
the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in
liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical
Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting.
Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
International Standard ISO 9518 was prepared by Technical Committee ISO/TC 23, Tractors and machinery for
agriculture and forestry, Subcommittee SC 17, Manually portable forest machinery.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 9518:1992), which has been technically revised,
3
mainly to extend it to include chain-saws with an engine capacity of 80 cm .
Annex A forms an integral part of this International Standard. Annex B is for information only.
iv
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Introduction
The movement of a chain-saw during kickback can be simulated by a mathematical model. Through application of
engineering principles, vertical, horizontal and rotational components of the chain-saw's movement are predicted.
The model is presented in this International Standard in the form of a computer program which predicts the peak
position of the chain-saw, upward and backward towards the user. This is called the "computed kickback angle" and
is illustrated in figure 1.
The computer program uses standard engineering force-motion equations to predict the path of the saw based on
kickback energy, physical characteristics of the chain-saw and simulated operator reaction forces. User reaction
1)
forces were determined through analysis of high-speed motion pictures of actual hand-held kickbacks.
Input data for the computer program is obtained from physical measurements and from kickback energy tests
performed on a completely assembled chain-saw including powerhead, guide bar and saw chain.
Kickback energy of a chain-saw is measured on a apparatus (called the kickback machine) developed specifically
for this purpose. Kickbacks are generated by delivering the flat surface of a fibreboard test specimen into contact
with the bar tip under controlled conditions. This apparatus and standardized specimen have been found to yield a
realistic measurement of kickback energy of any specific saw/bar/chain combination.
The test procedure requires testing over a range of conditions to ensure that peak kickback energy for the particular
saw/bar/chain combination on test is determined.
When the rotating parts of a chain-saw are stopped by a chain brake, a moment is generated that tends to reduce
the kickback angle. The procedure accounts for this effect.
Annex A is a flow diagram of the computer program used to determine the computed kickback angle. Annex B
contains a BASIC language program (complete with examples) to make these computations
1)
For additional details see Overview of the KICKBACK Computer Program — Contents and Development, available from the
Portable Power Equipment Manufacturer´s Association, 4720 Montgomery Lane, Suite 514, Bethesda, MD 20814, USA.
v
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INTERNATIONAL STANDARD © ISO ISO 9518:1998(E)
Forestry machinery — Portable chain-saws — Kickback test
1 Scope
This International Standard specifies the methodology for determining the kickback potential of a gasoline-powered
chain-saw, complete with guide bar and saw chain.
This International Standard has been demonstrated to be an accurate method of measurement for evaluating
computed kickback angles and energy associated with chain-saw kickback for chain-saws with engine capacity up
3 3
to 80 cm . It is not intended to evaluate chain-saws with an engine capacity of above 80 cm . Furthermore, because
of physical size limitations of the kickback machine, testing of units with guide bar cutting length in excess of 63 cm
is not recommended.
NOTE — Although this International Standard is applicable to gasoline-powered chain-saws, the kickback machine and test
procedure ought to be also suitable for testing of electric powered chain-saws. To aid in application of this test method to
electric powered units, some instructions are included in this document that relate specifically to electric chain-saws.
2 Normative references
The following standards contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of this
International Standard. At the time of publication, the editions indicated were valid. All standards are subject to
revision and parties to agreements based on this International Standard are encouraged to investigate the
possibility of applying the most recent editions of the standards indicated below. Members of IEC and ISO maintain
registers of currently valid International Standards.
ISO 6535:1991, Portable chain-saws — Chain brake performance.
2)
BOM-0100, Kickback machine — Bill of materials.
3 Definitions
For the purposes of this International Standard, the following definitions apply.
3.1
bar tip guard
shield that prevents contact with the chain at the tip of the guide bar and which may be removable and replaceable
3.2
chain brake lever
device, usually the front hand guard, used to activate the chain brake
2)
The bill of materials and engineering drawings describing the kickback machine are available from the Portable Power
Equipment Manufacturer´s Association, 4340 East-West Highway, Suite 912, MD 20814, USA.
1
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3.3
computed kickback angle
angle used as a measure of the reaction of a hand-held chain-saw, backward and upward toward the user, when
subjected to a rotational kickback under simulated conditions
See figure 1.
3.4
contact angle
angle between the surface of the test specimen and a perpendicular to the guide bar centreline
3.5
data set
group of data points, all taken at the same test conditions
3.6
horizontal system
portion of the kickback machine used to measure the horizontal energy of the kickback reaction
3.7
impact
test sequence involving releasing the specimen into contact with the moving saw chain at the guide bar tip to create
a simulated kickback reaction
3.8
kickback
rotational kickback
rapid upward and backward motion of the saw which can occur when the moving saw chain near the upper portion
of the tip of the guide bar contacts an object such as a log or branch
3.9
kickback machine
apparatus used to measure the energy generated by a chain-saw kickback under controlled conditions
3.10
power head
chain-saw without the guide bar and chain
3.11
rotary system
portion of the kickback machine used to measure the rotary energy of the kickback reaction
3.12
specimen
test specimen
block of medium density fibreboard used as an object for the saw chain to engage in a simulate kickback
4 Test method
4.1 Principle
The flat surface of a wood-like specimen is thrust into contact with the moving saw chain at the tip of a chain-saw
guide bar, in order to produce a simulated kickback reaction. This takes place under controlled conditions in
apparatus designed to measure the magnitude of rotary and horizontal energies generated during the resulting
kickback reaction. A step-by-step search, covering a range of critical test conditions, determines the peak energy
values to be used in computing kickback angle. This peak value is intended to simulate the most severe conditions
reasonably expected to be encountered by typical users. Since there may be some variability, several impacts are
made under each set of conditions and the results averaged.
2
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NOTE — Test parameters such as approach speed, engine speed, shape and type of test materials have been established to
permit consistent evaluation of a wide range of cutting attachment and type of power head and to simulate kickback situations
found in actual practice. Other test parameters will lead to different computed kickback angles.
4.2 Materials
3 3
Test samples, consisting of medium-density fibreboard (density range 732 kg/m – 32 kg/m ). Samples shall be
oriented with the rough side (end grain) facing the bar tip. Standard test samples are 38 mm · 38 mm · 250 mm.
At the discretion of the test laboratory, specimens with depth (measured perpendicular to the test face) up to 76 mm
may be used.
NOTE — Because kickback energy measurements are sensitive to the consistency of the fibreboard, careful control of these
specimens is essential. In order for test results to be reproducible over time and for comparisons with results from other
laboratories, the test specimens need to be calibrated against “known” specimens. Calibration requires kickback testing with
samples from batch lots using a “standard” saw/chain/bar combination for which the kickback energies have been established.
A calibration factor can then be applied to the energy values before they are used in the computer model.
4.3 Apparatus
4.3.1 Chain-saw kickback machine BOM-0100 for energy level measurements. (See clause 2.)
4.3.2 Engine speed indicator with a rotational frequency reading accuracy of – 1,5 % of the measured value.
4.3.3 Carriage velocity timing device, including probes with an accuracy of – 1 ms and a holding circuit to
prevent unwanted re-triggering.
4.3.4 Chain brake timing device, including probes having an accuracy of – 3 ms.
4.3.5 Chain brake testing apparatus in accordance with ISO 6535.
4.3.6 Computer and kickback program to compute the kickback angle.
4.4 Preparation
NOTE — Record all measurements on the kickback test record (see figures 9 and 10).
4.4.1 Physical measurements
4.4.1.1 The following physical measurements are to be made with the guide bar and saw chain attached in proper
working position and with oil and fuel tanks full. The saw chain shall be prepared in accordance with 4.4.2 prior to
taking measurements.
4.4.1.2 Chain-saw mass in kilograms. An accuracy of – 50 g is acceptable for this measurement.
4.4.1.3 Location of axis of rotation, through the centre of gravity, perpendicular to the plane of the guide bar. It is
to be marked on the saw body. An accuracy of – 6 mm is acceptable for this measurement.
4.4.1.4 Chain-saw moment of inertia about an axis through the centre of gravity and perpendicular to the plane of
the guide bar, in kilograms metre squared.
4.4.1.5 Chain-saw tab tip, front handle and rear handle locations relative to the centre of gravity expressed as x, y
coordinates, in millimetres. An accuracy of – 3 mm is acceptable for these measurements (see figure 2).
4.4.2 Saw chain preparation
4.4.2.1 The saw chain shall be new.
4.4.2.2 Saw chain tension shall be set in accordance with figure 3. The chain should move freely on the bar.
3
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4.4.3 Chain-saw preparation
4.4.3.1 The chain-saw shall be in functionally new condition.
4.4.3.2 The saw shall be run-in according to the manufacturer’s recommendations.
4.4.3.3 If the saw is equipped with a removable bar tip guard, remove the bar tip guard for testing.
4.4.3.4 If the saw is equipped with a chain brake, disable the mechanism if necessary to prevent activation.
4.4.3.5 Remove the front handle grip cover in the area where the saw handle clamp will be attached and construct
a clamp insert to fit the saw handle. Attach the saw handle clamp to the front handle so that it is as nearly parallel
top the guide bar centreline as possible (see figure 4). Tighten securely.
NOTES
1 Under some test conditions, the front handle may become distorted, making testing difficult and subject to error.
Substitution of a stronger, fabricated handle is permitted, so long as location of the centre of the mounting clamp is
substantially unchanged from the original handle. Weight increase is to be minimized, and in no instance is total added weight
to exceed 5 % of the empty saw weight. Chain-saw CG location, balance and mass of carriage matching weight must be
adjusted accordingly, but unmodified chain-saw mass and PMI should be used for computer calculations of CKA.
2 For electric chain-saws, the mass, centre of gravity, and polar moment of inertia measurements shall be made with no
extension cord plugged into the saw. The length of power cord protruding from the saw shall be positioned over the rear handle
and taped or tied in position. For purposes of this test, the maximum length of power cord supplied with the electric saw should
be 300 mm.
4.4.3.6 Attach the cradle to the saw clamp assembly. Do not tighten.
4.4.4 Kickback machine preparation
4.4.4.1 If the chain-saw mass (see 4.4.1.2) is less than the standard carriage (4 kg), the standard carriage may be
replaced with the lightweight carriage.
4.4.4.2 Insert a fibreboard test specimen in the carriage clamp. The specimen shall be oriented with the rough
side (end grain) facing the guide bar tip.
4.4.4.3 If necessary, add weight to the carriage until the carriage mass (including fibreboard specimen) equals the
mass of the saw 100 g.
–
4.4.5 Chain-saw installation and alignment
4.4.5.1 Install the saw/clamp/cradle assembly in the kickback machine in accordance with figure 4, and align the
guide bar with the centreline of the fibreboard specimen.
4.4.5.2 Adjust the chain-saw, clamp and cradle in the kickback machine so that the centre of gravity of the saw is
aligned to within – 3 mm of the rotary axis. Make this adjustment by rotating the saw/clamp/assembly where it
attaches to the cradle and by sliding the cradle in the support blocks.
NOTE — Do not rotate the clamp where it attaches to the saw handle, this was adjusted in 4.4.3.5.
4.4.5.3 Attach a brace assembly between the chain-saw rear handle and either leg of the cradle as nearly as
possible to the rotary axis, and with mass of brace centred as nearly as possible about the rotary axis. A second
brace may be installed if needed to maintain saw position during testing.
NOTES
1 The mass and position of brace assembly can affect test results. The mass of the brace assembly should not exceed
0,4 kg.
2 For electric saws, the cord shall be secured and routed from the front handle so as to closely follow the axis of rotation in
such a manner that the cord shall not impede the free rotation of the chain-saw.
4
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4.4.6 Saw/clamp/cradle assembly balance
4.4.6.1 Fuel and oil tanks shall be filled.
NOTE — External fuel and oil supplies to maintain full tanks are acceptable.
4.4.6.2 The system shall be balanced using the minimum amount of mass located as close to the rotary axis as
possible (see figure 4).
4.4.6.3 Acceptable initial balance is achieved when the saw/clamp/cradle assembly will not rotate at the
“horizontal” or “vertical” positions or when a 60 g mass hung from the rotary pulley will counter any observed
rotation. If the centre of gravity of the saw shifts due to soft isolators, a compromise between the horizontal and
vertical positions is permissible.
4.4.7 Friction measurements
4.4.7.1 Horizontal friction shall be measured prior to and after kickback energy tests. Measurements shall be
made with the ratchet pawl in its activated position: they shall be made over a distance of at least 300 mm. If the
horizontal friction the direction of travel away from the power head exceeds 2,2 N the source(s) of friction shall be
located and corrected.
4.4.7.2 Rotary friction shall be measured prior to and after kickback energy tests. Measurements shall be made
o o
with the ratchet pawl in its activated position: they shall be made through and angle from 0 to 180 . If the rotary
friction exceeds a force of 2,2 N applied to the rotary pulley, the source(s) of friction shall be located and reduced.
NOTE — In saws with soft isolator systems, the centre of gravity shifts as the saw and cradle rotate. If shifting of the centre
of gravity of the saw prevents accurate friction measurements, a substitute saw of about the same mass may be used for
friction measurements.
4.4.8 Restraining systems alignment
o
4.4.8.1 The specimen contact angle shall be set to 30 . Position the carriage so that the specimen contact so that
the specimen contacts the saw chain. Adjust the position of the rack/horizontal restraining assembly so that the
cable from the carriage to the pulley is vertical (see figure 5).
4.4.8.2 With the guide bar centreline horizontal, install the cable attachment pin on the rotary pulley and adjust the
turnbuckle to bring the 0,9 kg weight on the rotary restraining system to the zero position (see figure 6).
4.4.9 Impact velocity adjustment
Adjust the carriage release point to achieve a velocity (just prior to contact of the specimen with the bar tip) of
0,76 m/s.
4.5 Test requirements and procedures
NOTE — Record data on the kickback test record, figure 9.
4.5.1 Test requirements
4.5.1.1 Adjust the specimen contact angle to the value shown for data set 1A in table 1. For subsequent data sets,
readjust the angle as specified.
4.5.1.2 After each impact the chain-saw should be inspected for unusual conditions and reset for the next impact.
Do not operate a damaged saw.
4.5.1.3 For saws equipped with a centrifugal clutch, the clutch shall be burned at the start of the test and after each
12 impacts.
To burn the clutch, clamp the saw chain to the guide bar and run the saw for 5 s with full throttle. Measure and
–1
record the slip speed in reciprocal seconds (s ).
5
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–1
If the slip speed varies by more than 8 s during the test, replace the clutch.
4.5.1.4 Saw chain tension shall be set initially and adjusted during the test in accordance with 4.4.2.2.
4.5.1.5 On occasion, the balance of the saw/clamp/cradle may change. Check and reset balance if imbalance
exceeds 60 g as specified in 4.4.6.3. If imbalance of more than 60 g occurs, data from the previous impact is
invalid.
4.5.1.6 The specimen is to be clamped in the carriage with a rough face (end grain) presented to the saw chain.
4.5.1.7 Make only two impacts on each specimen (one on each rough face).
4.5.1.8 The specimen should be examined and changed after each impact.
The orientation of the specimen shall be adjusted so that the kerf from the chain will not intersect the upper edge of
the specimen face. All saw chain cuts shall start within the middle 25 mm on the face of the specimen. If any kerf
runs off the specimen or if the specimen splits, do not use the energy readings in the computations. Repeat the
impact on another specimen
Tendency for specimen splitting can be reduced by adding side supports, for example a C-clamp. If such a device
is so used the clamping forces must be minimum and the carriage mass shall be compensated.
4.5.1.9 Upon completion of the test, horizontal and rotary friction levels are to be measured as described in 4.4.7.
The greater measured level is to be used for energy computations. If friction at the end of the test program exceeds
the specifications of 4.4.7, the test shall be repeated.
4.5.2 Kickback testing
Using the following procedure, perform impacts at the test conditions specified in the test sequence of table 1. If it
is more convenient, the test sequence in table 2 may be used instead.
NOTE — For electric powered saws, the supply voltage shall be adjusted to the rated voltage of the chain-saw. The contact
angle sequence shall be followed with the unit operating at the resulting output speed.
4.5.2.1 With the barrier bar in position, start the chain-saw. Adjust the engine speed to the value specified for data
set 1A in the test sequence.
4.5.2.2 Raise the barrier bar and stand clear of the kickback machine.
Release the carriage, observing the engine speed just as the specimen contacts the moving chain at the
4.5.2.3
bar tip.
4.5.2.4 Turn off the chain-saw.
4.5.2.5 Record the vertical displacement, in millimetres, of the horizontal restraining weight and the horizontal
displacement, in millimetres, of the carriage (see figure 5).
4.5.2.6 Record the vertical displacement, in millimetres, of the upper and lower rotary restraining weights (see
figure 6).
NOTE — The horizontal and rotary restraining systems may have separate calibrations to permit direct readings.
4.5.2.7 Complete data set 1A by repeating the steps in 4.5.2.1 to 4.5.2.6. Each repetition is considered one
“impact”. Each data set consists of either three or six impacts depending on the outcome of calculations specified
in 4.5.3.
4.5.2.8 Repeat the steps in 4.5.2.1 to 4.5.2.7 for the remaining data sets as specified in the test sequence of table
1 or 2.
6
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4.5.2.9 The test sequence may be discontinued if, at both engine speeds, there is
a) a 50 % reduction in the average rotary energy between measurements at two consecutive contact angles, or
b) a decrease in the average rotary energy for two consecutive contact angles.
Table 1 — Test sequence
Contact Impact Engine
Data set
1)
angle velocity
speed
–1
degrees m/s
s
–1
– 3 s
1A 0 183
1B 0 150
2A 5 183
2B 5 150
3A 10 183
3B 10 150
4A 15 0,76 183
4B 15 150
5A 20 183
5B 20 150
6A 25 183
6B 25 150
7A 30 183
7B 30 150
–1
1)
If a speed of 183 s cannot be reached, the A-series tests shall
be carried out at the highest possible speed and the B-series tests
–1
at the highest possible speed less 33 s
Table 2 — Optional test sequence
Contact Impact Engine
Data set
1)
angle velocity
speed
–1
degrees m/s
s
–1
– 3 s
1A 0 183
2A 5 183
3A 10 183
4A 15 183
5A 20 183
6A 25 183
7A 30 0,76 183
1B 0 150
2B 5 150
3B 10 150
4B 15 150
5B 20 150
6B 25 150
7B 30 150
–1
1)
If a speed of 183 s cannot be reached, the A-series tests shall
be carried out at the highest possible speed and the B-series tests at
-1
the highest possible speed less 33 .
7
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4.5.3 Kickback energy determination
4.5.3.1 Compute the horizontal energy, W , for each impact:
h
–3
W = (9,8 G S + F S ) 10
h h h h c
where
W is the horizontal energy, in joules;
h
G is the mass of the horizontal restraining weight, in kilograms;
h
F is the horizontal axis friction, in newtons;
h
S is the displacement of the horizontal restraining weight, in millimetres;
h
S is the displacement of the carriage, in millimetres.
c
4.5.3.2 Compute the rotary energy, W , for each impact:
r
–3
W = (9,8 G + F S + 9,8 G S ) 10
r u r u l l
where
W is the rotary energy, in joules;
r
G is the mass of the upper rotary weight, in kilograms;
u
G is the mass of the lower rotary weight, in kilograms;
l
S is the displacement of the upper rotary weight, in millimetres;
u
S is the displacement of the lower rotary weight, in millimetres;
l
F is the rotary friction force, in newtons.
r
4.5.3.3 After performing three impacts at the conditions specified for a data set, compute the average of the three
rotary energy values and the average of the three horizontal energy values.
4.5.3.4 If the rotary energy values are each within 10 % of the average rotary value, use the average of the three
values.
4.5.3.5 If any of the rotary energy values is not within 10 % of the
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 9518
Deuxième édition
1998-10-01
Matériel forestier — Scies à chaîne
portatives — Essai de rebond
Forestry machinery — Portable chain-saws — Kickback test
A
Numéro de référence
ISO 9518:1998(F)
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Sommaire
1 Domaine d’application .1
2 Références normatives .1
3 Définitions .1
4 Méthode d’essai.2
4.1 Principe.2
4.2 Matériaux .3
4.3 Appareillage .3
4.4 Préparation.3
4.4.1 Mesurages physiques .3
4.4.2 Préparation de la chaîne de la scie .4
4.4.3 Préparation de la scie à chaîne .4
4.4.4 Préparation de la machine à rebonds.4
4.4.5 Installation et alignement de la scie à chaîne.4
4.4.6 Équilibre de l'ensemble scie/bride/cadre .5
4.4.7 Mesurage du frottement.5
4.4.8 Alignement des systèmes de rétention.5
4.4.9 Réglage de la vitesse d'impact.6
4.5 Exigences d'essai et modes opératoires.6
4.5.1 Exigences d'essai .6
4.5.2 Essais de rebond .6
4.5.3 Détermination de l'énergie de rebond .8
4.5.4 Détermination de l'énergie du frein de chaîne.9
4.5.5 Mesurage de l'angle de mise en action du frein de chaîne .10
4.5.6 Mesurage du temps d'arrêt de la chaîne .11
© ISO 1998
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Organisation internationale de normalisation
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Imprimé en Suisse
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ISO 9518:1998(F)
4.6 Calcul de l'angle de rebond . 11
4.6.1 Données à introduire. 11
4.6.2 Programme en BASIC . 12
4.6.3 Résultats. 12
4.7 Rapport d'essai. 12
Annexe A (normative) Organigramme de programmation. 23
Annexe B (informative) Programme en BASIC. 34
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Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en
liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec la Commission
électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour
vote. Leur publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités
membres votants.
La Norme internationale ISO 9518 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 23, Tracteurs et matériels
agricoles et forestiers, sous-comité SC 17, Matériel forestier portatif à main.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 9518:1992), qui a fait l’objet d’une révision
technique, principalement pour élargir le domaine d’application aux scies à chaîne avec un moteur de cylindrée de
3
80 cm .
L’annexe A fait partie intégrante de la présente Norme internationale. L’annexe B est donnée uniquement à titre
d’information.
iv
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Introduction
Le mouvement d'une scie à chaîne durant le rebond peut être simulé par un modèle mathématique. Par application
des principes de la mécanique, les composantes verticale, horizontale et de rotation du mouvement de la scie à
chaîne peuvent être prévues. Le modèle est présenté dans la présente Norme internationale sous la forme d'un
programme qui calcule sur ordinateur la position maximale de la scie à chaîne, vers le haut et en arrière, dans la
direction de l'utilisateur. C'est ce que l'on appelle «l'angle de rebond calculé» et qui est illustré à la figure 1.
Le programme utilise les équations générales de la dynamique pour prévoir la trajectoire de la scie basée sur
l'énergie de rebond, les caractéristiques physiques de la scie à chaîne et les forces de réaction simulées de
l'opérateur. Les forces de réaction de l'utilisateur ont été déterminées par l'analyse de films cinématographiques à
1)
grande vitesse de défilement de rebonds obtenus réellement avec une tenue manuelle.
Les données d'entrée du programme sont obtenues à partir de mesurages physiques et à partir d'essais d'énergie
de rebond réalisés sur une scie à chaîne montée complète, avec le bloc-moteur, le guide-chaîne et la chaîne.
L’énergie de rebond d'une scie à chaîne est mesurée sur un appareillage (appelé machine à rebonds) mis au point
spécialement dans ce but. Les rebonds sont créés en faisant entrer en contact la surface plane d'une éprouvette
d'essai en panneau de particules avec le nez du guide-chaîne dans des conditions maîtrisées. Il s'avère que cet
appareillage et ces éprouvettes normalisées permettent d'obtenir un mesurage bien représentatif de la réalité de
l'énergie de rebond de n'importe quel ensemble scie/guide/chaîne.
Le mode opératoire exige que l'essai soit mené suivant un ensemble de conditions pour être sûr que l'énergie du
pic de rebond, pour l'ensemble scie/guide/chaîne à l'essai, soit déterminée.
Lorsque les parties en rotation d'une scie à chaîne sont arrêtées par un frein de chaîne, un moment est créé qui
tend à réduire l'angle de rebond. Le mode opératoire tient compte de cet effet.
L'annexe A contient un organigramme du programme utilisé pour déterminer l'angle de rebond calculé. L'annexe B
contient un programme en langage BASIC (complet, avec des exemples) permettant d'effectuer ces calculs.
1)
Pour de plus amples détails, voir Overview of the KICKBACK Computer Program — Contents and Development, disponible
auprès de Portable Power Equipment Manufacturer´s Association, 4720 Montgomery Lane, Suite 514, Bethesda, MD 20814,
USA.
v
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NORME INTERNATIONALE © ISO ISO 9518:1998(F)
Matériel forestier — Scies à chaîne portatives — Essai de rebond
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale spécifie la méthodologie permettant de déterminer le potentiel de rebond d'une
scie à chaîne fonctionnant à l’essence, complète avec guide-chaîne et chaîne.
La présente Norme internationale s'est révélée être une méthode de mesure précise pour évaluer les angles de
rebond calculés et l'énergie associée au rebond de la scie à chaîne, dans le cas des scies à chaîne de cylindrée
3 3
allant jusqu'à 80 cm . Elle n'a pas pour but d'évaluer les scies à chaîne de cylindré supérieure à 80 cm . Par
ailleurs, il n'est pas recommandé de soumettre à l'essai les machines dont le guide-chaîne présente une longueur
de coupe utile supérieure à 63 cm, en raison des limites liées aux dimensions physiques de la machine à rebonds.
NOTE Bien que la présente Norme internationale s'applique aux scies à chaîne fonctionnant à l’essence, la machine à
rebonds et le mode opératoire conviennent pour l'essai des scies à chaîne électriques. Afin de permettre l'application de la
présente méthode d'essai aux machines électriques, certaines instructions spécifiques aux scies à chaîne électriques sont
incorporées au document.
2 Références normatives
Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui en est faite, constituent des
dispositions valables pour la présente Norme internationale. Au moment de la publication, les éditions indiquées
étaient en vigueur. Toute norme est sujette à révision et les parties prenantes des accords fondés sur la présente
Norme internationale sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les éditions les plus récentes des normes
indiquées ci-après. Les membres de la CEI et de l'ISO possèdent le registre des Normes internationales en vigueur
à un moment donné.
ISO 6535:1991, Scies à chaîne portatives — Performances du frein de chaîne.
2)
BOM-0100, Kickback machine — Bill of materials. [Machine à rebonds — Nomenclature]
3 Définitions
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les définitions suivantes s'appliquent.
3.1
protection du nez de guide
écran empêchant le contact avec la chaîne à l'extrémité du guide-chaîne et qui peut être démontable et
remplaçable
3.2
levier du frein de chaîne
dispositif, généralement la protection de la main tenant la poignée avant, utilisé pour activer le frein de chaîne
2)
La nomenclature et les dessins industriels décrivant la machine à rebonds sont disponibles auprès de Portable Power
Equipment Manufacturer´s Association, 4340 East-West Highway, Suite 912, MD 20814, USA.
1
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3.3
angle de rebond calculé
angle utilisé comme mesure de la réaction d'une scie à chaîne manuelle, vers l'arrière et le haut, en direction de
l'utilisateur, lorsqu'elle est soumise à un rebond rotatif dans des conditions simulées
Voir figure 1.
3.4
angle de contact
angle entre la surface de l'éprouvette et une perpendiculaire à l'axe du guide-chaine
3.5
relevé
groupe de points de données, tous relevés dans les mêmes conditions d'essai
3.6
système horizontal
partie de la machine à rebonds utilisée pour mesurer l'énergie horizontale de la réaction de rebond
3.7
impact
séquence d'essai comprenant la mise en contact de l'éprouvette avec la chaîne en mouvement au niveau du nez
du guide-chaîne afin de créer une réaction simulée de rebond
3.8
rebond
rebond rotatif
mouvement rapide de la scie vers le haut et l'arrière, qui peut se produire lorsque la chaîne en mouvement, près de
la partie supérieure au niveau du nez du guide-chaîne, entre en contact avec un objet tel qu'une grume ou une
branche
3.9
machine à rebonds
appareillage utilisé pour mesurer l'énergie générée par un rebond de scie à chaîne dans des conditions contrôlées
3.10
bloc-moteur
scie à chaîne sans guide-chaîne ni chaîne
3.11
système rotatif
partie de la machine à rebonds utilisée pour mesurer l'énergie de rotation de la réaction de rebond
3.12
éprouvette
éprouvette d'essai
bloc de panneau de particules de densité moyenne, utilisé comme objet de simulation de rebond pour la scie à
chaîne
4 Méthode d’essai
4.1 Principe
La surface plate d'une éprouvette semblable à du bois est mise en contact avec la chaîne en mouvement de la scie
au niveau du nez du guide-chaîne, afin de produire une réaction de rebond simulé. Cela se passe dans des
conditions contrôlées sur un appareillage conçu pour mesurer l'amplitude de l'énergie de rotation et de l'énergie
horizontale générées lors de la réaction de rebond qui en résulte. Une recherche pas à pas, couvrant toute une
gamme de conditions d'essai critiques, détermine la valeur de crête de l'énergie à utiliser lors du calcul de l'angle de
2
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rebond. Cette valeur de crête est supposée simuler les conditions les plus défavorables que les utilisateurs types
peuvent généralement rencontrer. Comme il peut y avoir quelques variations, effectuer plusieurs impacts pour
chaque série de conditions et calculer la moyenne des résultats.
NOTE Les paramètres d’essai, tels que vitesse d’approche, vitesse du moteur, forme et type des matériaux d’essai, ont
été établis pour permettre l’évaluation consistante d’une large gamme d’auxiliaires de coupe et types de bloc-moteur, ainsi que
pour simuler les situations de rebond rencontrées dans la pratique réelle. D’autres paramètres d’essai conduiront à des angles
de rebond calculés différents.
4.2 Matériaux
Éprouvettes d'essai, constituées de panneaux de particules de densité moyenne (gamme de densité comprise
3 3
entre 732 kg/m – 32 kg/m ). Le côté rugueux (bois de bout) de l'échantillon doit être orienté vers le nez du
guide-chaîne. Les dimensions des éprouvettes d'essai normalisées sont 38 mm · 38 mm · 250 mm. Selon les
desiderata du laboratoire d'essai, il est possible d'utiliser des éprouvettes d'épaisseur (mesurée
perpendiculairement à la surface d'essai) allant jusqu'à 76 mm.
NOTE Etant donné que les mesurages de l'énergie de rebond dépendent de la consistance des panneaux de particules, il
est essentiel d'effectuer un contrôle minutieux de ces éprouvettes. Afin que les résultats d’essai soient reproductibles dans le
temps et pour faire des comparaisons avec les résultats d'autres laboratoires, les éprouvettes ont besoin d’être étalonnées par
rapport à des éprouvettes «connues». L'étalonnage nécessite des essais de rebond sur des éprouvettes provenant de lots, en
utilisant une combinaison «type» scie/chaîne/guide pour laquelle les énergies de rebond ont été déterminées. On peut alors
appliquer un facteur d'étalonnage aux valeurs des énergies avant de les utiliser dans le modèle informatique.
4.3 Appareillage
4.3.1 Machine à rebonds BOM-0100 pour scie à chaîne, destinée à mesurer le niveau d'énergie. (Voir article 2.)
4.3.2 Tachymètre, avec une exactitude de lecture de – 1,5 % sur la valeur mesurée de la fréquence de rotation.
4.3.3 Dispositif de chronométrage de la vitesse du chariot, muni de capteurs ayant une exactitude de – 1 ms
et d’un circuit de maintien afin d'empêcher tout redéclenchement inopiné.
4.3.4 Dispositif de chronométrage du frein de chaîne, avec des capteurs ayant une exactitude de – 3 ms.
4.3.5 Appareillage d'essai du frein de chaîne, conforme à l'lSO 6535.
4.3.6 Ordinateur et programme de rebond, permettant de calculer l'angle de rebond.
4.4 Préparation
NOTE Relever toutes les valeurs mesurées sur la fiche d'essai de rebond (voir figures 9 et 10).
4.4.1 Mesurages physiques
4.4.1.1 Les mesurages physiques doivent être effectués avec le guide-chaîne et la chaîne fixés en position de
fonctionnement correcte et avec les réservoirs d'huile et d'essence pleins. La scie à chaîne doit être préparée
conformément à 4.4.2 avant le mesurage.
4.4.1.2 Masse de la scie à chaîne, en kilogrammes. Une exactitude de – 50 g est acceptable pour ce mesurage.
4.4.1.3 Emplacement de l'axe de rotation passant par le centre de gravité et dans un plan perpendiculaire au plan
du guide-chaîne. Il doit être marqué sur le corps de la scie. Une exactitude de – 6 mm est acceptable pour ce
mesurage.
4.4.1.4 Moment d'inertie, en kilogrammes mètres carrés, de la scie à chaîne autour d'un axe passant par le centre
de gravité et perpendiculaire au plan du guide-chaîne.
3
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4.4.1.5 Cotes d'emplacement du nez du guide-chaîne et des poignées avant et arrière par rapport au centre de
gravité, sous forme de coordonnées x, y, exprimées en millimètres. Une exactitude de – 3 mm est acceptable pour
ces mesurages (voir figure 2).
4.4.2 Préparation de la chaîne de la scie
La chaîne de la scie doit être neuve.
4.4.2.1
4.4.2.2 La tension de la chaîne doit être réglée conformément à la figure 3. Il convient que la chaîne se déplace
librement sur le guide.
4.4.3 Préparation de la scie à chaîne
4.4.3.1 La scie à chaîne doit être fonctionnellement à l'état neuf.
4.4.3.2 La scie doit être rodée conformément aux recommandations du fabricant.
4.4.3.3 Si la scie est équipée d'une protection amovible du nez de guide, retirer la protection pour l'essai.
4.4.3.4 Si la scie est équipée d'un frein de chaîne, désactiver le mécanisme si nécessaire, afin d'empêcher toute
mise en action.
4.4.3.5 Enlever le revêtement de la poignée avant dans la zone où la bride sera placée et fabriquer une bride qui
s'adapte à la poignée de la scie. Placer la bride sur la poignée avant de façon qu'elle soit aussi parallèle que
possible à l'axe du guide-chaîne (voir figure 4). Fixer solidement la bride.
NOTES
1 Dans certaines conditions d'essai, la poignée avant peut subir une déformation, rendant la réalisation de l'essai
difficile et sujette à erreurs. Il est permis de remplacer la poignée par un modèle préfabriqué plus résistant, sous réserve que
l'emplacement du centre de la bride de montage ne soit pas décalé de façon substantielle par rapport à la poignée d'origine.
L'augmentation de la masse doit être réduite au minimum et en aucun cas la masse totale ajoutée ne doit excéder 5 % de la
masse à vide de la scie. L'emplacement du centre de gravité de la scie à chaîne, l'équilibre et la masse correspondante du
chariot doivent être ajustés en conséquence, mais il convient d'utiliser les valeurs non modifiées de masse et de PMI (moment
d'inertie polaire) de la scie à chaîne lors des calculs informatisés de l'angle de rebond calculé.
2 Dans le cas des scies à chaîne électriques, les mesurages de la masse, du centre de gravité et du moment d'inertie
polaire doivent être efffectués sans que la scie à chaîne soit raccordée à une rallonge. La partie du cordon d'alimentation
sortant de la scie doit être placée en dessus de la poignée arrière et maintenue en position par un adhésif ou une attache.
Pour les besoins de cet essai, il convient que la longueur du cordon d'alimentation fourni avec la scie électrique soit au
maximum 300 mm.
4.4.3.6 Monter le cadre sur l'ensemble scie à chaîne/bride. Ne pas fixer.
4.4.4 Préparation de la machine à rebonds
4.4.4.1 Si la masse de la scie à chaîne (voir 4.4.1.2) est inférieure à celle du chariot type (4 kg), le chariot type
peut être remplacé par le chariot léger.
4.4.4.2 Insérer une éprouvette de panneau de particules dans la bride du chariot, le côté rugueux de l'éprouvette
(bois de bout) devant être orienté vers le nez du guide-chaîne.
4.4.4.3 Si nécessaire, ajouter des masses au chariot jusqu'à ce que la masse du chariot (avec l'éprouvette de
panneau de particules) soit égale à la masse de la scie à chaîne – 100 g.
4.4.5 Installation et alignement de la scie à chaîne
4.4.5.1 lnstaller l'ensemble scie à chaîne/bride/cadre dans Ia machine à rebonds conformément à la figure 4, et
aligner le guide-chaîne sur l'axe de l'éprouvette de panneau de particules.
4
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4.4.5.2 Régler la scie à chaîne, la bride et le cadre dans la machine à rebonds, de façon que le centre de gravité
de la scie soit aligné sur l'axe de rotation – 3 mm. Effectuer ce réglage en tournant l'ensemble scie/bride en son
point d'attache sur le cadre et en faisant glisser le cadre sur les blocs support.
NOTE Ne pas faire tourner la bride en son point d'attache sur la poignée de la scie, ceci ayant été réglé en 4.4.3.5.
4.4.5.3 Fixer une attache entre la poignée arrière de la scie à chaîne et l'un des pieds du cadre, le plus près
possible de l'axe de rotation, la masse de l'attache étant centrée le plus possible autour de l'axe de rotation. Une
deuxième attache peut être installée, si nécessaire, afin de maintenir la position de la scie pendant les essais.
NOTES
1 La masse et l'emplacement de l'attache sont susceptibles d'affecter les résultats d'essai. Il convient que la masse
de l'attache n'excède pas 0,4 kg.
2 Dans le cas des scies à chaîne électriques, le cordon d'alimentation doit être maintenu en place le long de la
poignée avant en suivant au plus près l'axe de rotation, de manière à ne pas empêcher la libre rotation de la scie à chaîne.
4.4.6 Équilibre de l'ensemble scie/bride/cadre
4.4.6.1 Les réservoirs de carburant et d'huile doivent être pleins.
NOTE Des alimentations externes en carburant et huile permettant de maintenir les réservoirs pleins sont acceptables.
4.4.6.2 Le système doit être équilibré à l'aide de la masse minimale nécessaire, placée aussi près que possible de
l'axe de rotation (voir figure 4).
4.4.6.3 L'équilibre initial acceptable est atteint lorsque l'ensemble scie/bride/cadre ne tourne pas lorsqu'il est en
position horizontale ou verticale, ou lorsqu'une masse de 60 g suspendue à la poulie empêche toute rotation visible.
Si le centre de gravité de la scie dérive à cause d'isolateurs souples, un compromis entre les positions horizontale
et verticale est admis.
4.4.7 Mesurage du frottement
4.4.7.1 Le frottement horizontal doit être mesuré avant et après les essais d'énergie de rebond. Les mesurages
doivent être effectués avec le cliquet en position active et sur une distance d'au moins 300 mm. Si le frottement
horizontal dans le sens de déplacement s'éloignant du bloc moteur dépasse 2,2 N, la ou les sources de frottement
doivent être localisées et éliminées.
4.4.7.2 Le frottement en rotation doit être mesuré avant et après les essais d'énergie de rebond. Les mesurages
o o
doivent être effectués avec le cliquet en position active et sur un angle allant de 0 à 180 . Si le frottement en
rotation dépasse une force de 2,2 N appliquée à la poulie, la ou les sources de frottement doivent être localisées et
éliminées.
NOTE Pour les scies munies de systèmes d'isolation souples, le centre de gravité se décale au fur et à mesure que la scie
et le cadre tournent. Si le décalage du centre de gravité empêche un mesurage précis du frottement, on peut utiliser une scie
de remplacement ayant à peu près la même masse pour les mesurages du frottement.
4.4.8 Alignement des systèmes de rétention
o
4.4.8.1 L'angle de contact de l'éprouvette doit être réglé à 30 . Placer le chariot de façon que l'éprouvette soit en
contact avec la chaîne de la scie. Régler la position de l'ensemble de rétention horizontal de façon que le câble
allant du chariot à la poulie soit vertical (voir figure 5).
4.4.8.2 L'axe du guide-chaîne étant horizontal, placer la goupille de fixation du câble sur la poulie et régler le
tendeur de façon à amener la masse de 0,9 kg sur le système de rétention en rotation à la position zéro (voir
figure 6).
5
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4.4.9 Réglage de la vitesse d'impact
Régler le point de libération du chariot pour atteindre une vitesse de 0,76 m/s (juste avant le contact de l'éprouvette
avec le nez du guide-chaîne).
4.5 Exigences d'essai et modes opératoires
NOTE Relever les données sur la fiche d'essai de rebond, figure 9.
4.5.1 Exigences d'essai
4.5.1.1 Régler l'angle de contact de l'éprouvette à la valeur indiquée pour la série de données 1A du tableau 1.
Pour les relevés suivants, réajuster l'angle selon les prescriptions.
4.5.1.2 Il convient d'inspecter la scie à chaîne après chaque impact pour détecter tout état inhabituel et de la régler
pour l'impact suivant. Ne pas utiliser de scie endommagée.
4.5.1.3 Dans le cas de scies équipées d'embrayage centrifuge, l'embrayage doit être brûlé au début de l'essai et
tous les 12 impacts.
Pour brûler l'embrayage, fixer la chaîne de la scie au guide-chaîne et faire fonctionner la scie pendant 5 s à plein
–1
régime. Mesurer et relever la vitesse de glissement, en secondes à la puissance moins un (s ).
–1
Si la vitesse de glissement varie de plus de 8 s pendant l'essai, remplacer l'embrayage.
4.5.1.4 La tension de la chaîne de la scie doit être réglée au départ et ajustée pendant l'essai conformément à
4.4.2.2.
4.5.1.5 De temps à autre, l'équilibre de l'ensemble scie/bride/cadre peut changer. Vérifier et rétablir l'équilibre si le
déséquilibre dépasse 60 g comme prescrit en 4.4.6.3. Si un déséquilibre supérieur à 60 g apparaît, les données
obtenues pour l'impact précédent ne sont pas valables.
4.5.1.6 L'éprouvette doit être fixée sur le chariot avec la face rugueuse (bois de bout) présentée à la chaîne de la
scie.
Effectuer seulement deux impacts sur chaque éprouvette (un sur chaque face rugueuse).
4.5.1.7
4.5.1.8 Il convient d'examiner et de changer l'éprouvette après chaque impact.
L'orientation de l'éprouvette doit être ajustée de façon que le trait de scie ne coupe pas l'arête supérieure de la face
de l'éprouvette. Toutes les coupes de scie doivent démarrer dans une zone de 25 mm au centre de la surface de
l'éprouvette. Si l'un des traits de scie sort de l'éprouvette ou si l'éprouvette se fend, ne pas utiliser les relevés
d'énergie dans les calculs et répéter l'impact sur une autre éprouvette.
On peut éviter que l'éprouvette ait tendance à se fendre, en ajoutant des supports latéraux, par exemple un
serre-joint. Si un tel dispositif est utilisé, les forces de serrage doivent être minimales et la masse du chariot doit
être compensée.
4.5.1.9 Lorsque l'essai est terminé, mesurer les niveaux de frottement horizontal et en rotation comme décrit en
4.4.7. On prendra le niveau mesuré le plus élevé pour les calculs d'énergie. Si le frottement à la fin du programme
d'essai dépasse las prescriptions de 4.4.7, l'essai doit être répété.
4.5.2 Essais de rebond
À l'aide du mode opératoire suivant, effectuer des impacts dans les conditions d'essai prescrites dans la séquence
d'essai du tableau 1. Par commodité, on peut utiliser la séquence d'essai du tableau 2.
NOTE Dans le cas de scies à chaîne électriques, la tension d'alimentation doit être réglée sur la tension nominale de la
scie à chaîne. La séquence d'essai relative à l'angle de contact doit être suivie, la machine fonctionnant à la vitesse de sortie
résultante.
6
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4.5.2.1 La barre de protection étant placée, mettre la scie à chaîne en marche. Régler la vitesse du moteur à la
valeur prescrite pour le relevé 1A dans la séquence d'essai.
4.5.2.2 Relever la barre de protection et se tenir à l'écart de la machine à rebonds.
4.5.2.3 Libérer le chariot et observer la vitesse du moteur au moment où l'éprouvette entre en contact avec la
chaîne en mouvement, au nez du guide-chaîne.
4.5.2.4 Arrêter la scie à chaîne.
4.5.2.5 Relever le déplacement vertical, en millimètres, de la masse de rétention horizontale et le déplacement
horizontal, en millimètres, du chariot (voir figure 5).
4.5.2.6 Relever le déplacement vertical, en millimètres, des masses de rétention en r
...
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