INTERSTATE COUNCIL FOR STANDARDIZATION, METROLOGY AND CERTIFICATION
(ISC)

Вибрация

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ
ВИБРАЦИОННОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ
САМОХОДНЫХ МАШИН

Тракторы сельскохозяйственные колесные
и машины для полевых работ

ISO 5008:2002
Agricultural wheeled tractors and field machinery - Measurement of whole-body
vibration of the operator
(MOD)

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-97 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Порядок разработки, принятия, применения, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом «Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем» на основе собственного аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 183 «Вибрация и удар»

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 30 от 7 декабря 2006 г.)

За принятие проголосовали:

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 5008:2002 «Тракторы сельскохозяйственные колесные и машины для полевых работ. Измерения общей вибрации, воздействующей на водителя» (ISO 5008:2002 «Agricultural wheeled tractors and field machinery - Measurement of whole-body vibration of the operator») путем внесения технических отклонений, объяснение которых приведено во введении к настоящему стандарту, и изменения его структуры.

Сравнение структуры настоящего стандарта со структурой указанного международного стандарта приведено в дополнительном приложении В

5 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 17 декабря 2007 г. № 372-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 31323-2006 (ИСО 5008:2002) введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июля 2008 г.

6 ВЗАМЕН ГОСТ ИСО 5008-2004

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта публикуется в указателе «Национальные стандарты».

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в указателе «Национальные стандарты», а текст изменений - в информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в информационном указателе «Национальные стандарты».

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Вибрация, производимая движущейся машиной, ухудшает условия работы оператора и снижает эффективность этой работы. В некоторых случаях такая вибрация может представлять опасность для здоровья оператора. ГОСТ 12.1.012-2004 требует от изготовителя заявлять вибрационную характеристику виброопасных машин. Общие требования к методу заявления и подтверждения вибрационной характеристики для транспортных средств, включая рабочие машины, установлены ГОСТ 31193-2004. Настоящий стандарт устанавливает метод испытаний в целях заявления и подтверждения вибрационных характеристик колесных сельскохозяйственных тракторов и машин для полевых работ.

По сравнению с примененным международным стандартом ИСО 5008:2002 в текст настоящего стандарта внесены следующие изменения, выделенные курсивом:

- изменена структура стандарта, как указано в приложении В;

- изменена формулировка раздела 1 с целью показать место стандарта в комплексе стандартов, относящихся к вибрационной безопасности, и его связь с основополагающими стандартами ГОСТ 12.1.012-2004 и ГОСТ 31193-2004;

- в разделе 2 международные стандарты заменены соответствующими межгосударственными, добавлены ГОСТ 12.1.012-2004 и ГОСТ 31193-2004;

- пункт 6.2 дополнен методом проверки адекватности используемого акселерометра;

- раздел 11 дополнен требованиями к определению достоверности результатов испытаний согласно ГОСТ 31193-2004;

- дополнительно введен раздел 12, устанавливающий правила заявления вибрационной характеристики согласно ГОСТ 31193-2004; соответственно изменена на единицу нумерация следующего раздела;

- в разделе 13 добавлен пункт протокола испытаний, включающий в себя результаты измерения вибрации после каждого прохождения испытательного участка; соответственно изменена форма таблицы протокола испытаний (приложение А);

- исключено рекомендуемое приложение А «Измерения в полевых условиях» как излагающее метод, не позволяющий обеспечить необходимую достоверность результатов испытаний; соответственно изменена нумерация приложений, как показано в приложении С;

- добавлен структурный элемент «Библиография».

Вибрация

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВИБРАЦИОННОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ САМОХОДНЫХ МАШИН

Тракторы сельскохозяйственные колесные и машины для полевых работ

Vibration. Testing of mobile machinery in order to determine the vibration emission value. Agricultural wheeled tractors
and field machinery

1 Область применения

Настоящий стандарт, являющийся испытательным кодом по вибрации (см. ГОСТ 12.1.012), устанавливает требования к оценке общей вибрации, производимой колесным сельскохозяйственным трактором или машиной для полевых работ (далее - машина) на рабочем месте оператора в процессе ее испытания. Общие требования к испытаниям в целях заявления и подтверждения вибрационных характеристик самодвижущихся машин, включая метод испытаний на искусственно созданном участке пути, установлены ГОСТ 31193.

Настоящий стандарт рассматривает общую вибрацию, передаваемую через сиденье на ягодицы оператора, - для машин с сиденьем и вибрацию, передаваемую через опору на ноги оператора, - для машин, где оператор работает стоя. Настоящий стандарт не рассматривает вибрацию, передаваемую на тело оператора через другие области контакта с машиной (педали и рычаги управления, рулевое колесо и т.д.), а также на ноги сидящего оператора.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 12.1.012-2004 Система стандартов безопасности труда. Вибрационная безопасность. Общие требования

ГОСТ ИСО 5348-2002 Вибрация и удар. Механическое крепление акселерометров

ГОСТ ИСО 8041-2006 Вибрация. Воздействие вибрации на человека. Средства измерений

ГОСТ ИСО 10326-1-2002 Вибрация. Оценка вибрации сидений транспортных средств по результатам лабораторных испытаний. Часть 1. Общие требования

ГОСТ 24346-80 Вибрация. Термины и определения

ГОСТ 31191.1-2004 (ИСО 2631-1:1997) Вибрация и удар. Измерение общей вибрации и оценка ее воздействия на человека. Часть 1. Общие требования

ГОСТ 31193-2004 (ЕН 1032:2003) Вибрация. Определение параметров вибрационной характеристики самоходных машин. Общие требования

ГОСТ 31194.1-2004 (ИСО 13090-1:1998) Вибрация и удар. Меры безопасности при проведении испытаний с участием людей. Общие требования

ГОСТ 31316-2006 (ИСО 5007:2003) Вибрация. Лабораторный метод оценки вибрации, передаваемой через сиденье оператора машины. Тракторы сельскохозяйственные колесные

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов на территории государства по соответствующему указателю стандартов, составленному по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 12.1.012, ГОСТ ИСО 8041 и ГОСТ 24346, а также следующие термины с соответствующими определениями.

3.1 общая вибрация (whole-body vibration): Вибрация, воздействующая на ягодицы сидящего оператора или на ступни ног стоящего оператора.

3.2 сиденье оператора (operator seat): Часть машины, предназначенная служить опорой ягодицам и спине сидящего оператора, включая систему подвески и другие механизмы (например, регулировки положения сиденья).

3.3 частотный анализ (frequency analysis): Представление сигнала вибрации в виде совокупности частотных составляющих.

3.4 период измерений (measuring period): Интервал времени, в течение которого должны быть собраны данные сигнала вибрации для последующего анализа.

4 Обозначения и сокращения

В настоящем стандарте применены следующие обозначения и сокращения:

a_wi(t) - мгновенное значение корректированного виброускорения в направлении i (i = x, у, z);

a_wi - среднеквадратичное значение корректированного виброускорения в направлении i (i = х, у, z);

a_wi,j - среднеквадратичное значение корректированного виброускорения в направлении i (i = х, у, z) для j-го прохождения испытательного участка;

a_wi,j,l - среднеквадратичное значение корректированного виброускорения в направлении i (i = х, у, z) для l-й поездки во время j-го прохождения испытательного участка;

a_wi - среднее среднеквадратичное значение корректированного виброускорения в направлении i (i = x, у, z) по результатам нескольких прохождений испытательного участка;

s_i - выборочное стандартное отклонение для величины a_wi;

C_V - коэффициент вариации в серии прохождений испытательного участка;

В_е - разрешение по частоте (в частотном анализе);

D - расстояние от линии старта (см. раздел 11);

L - ордината левой полосы колеи (см. раздел 11);

R - ордината правой полосы колеи (см. раздел 11);

T_s - период выборки;

K - неопределенность измерений декларируемой величины.

5 Измерения вибрации

5.1 Точки измерений

Вибрацию измеряют в направлении трех взаимно перпендикулярных осей:

- ось x - от спины к груди;

- ось y - от правого бока к левому;

- ось z - от ног (или ягодиц) к голове.

Точки измерений должны быть расположены как можно ближе к той области, где вибрация передается на тело человека.

При измерении вибрации, передающейся через сиденье, датчик вибрации устанавливают на полужестком диске, который размещают на поверхности сиденья таким образом, чтобы датчик находился посередине между седалищными буграми сидящего человека. Из соображений комфорта допускается, чтобы центр диска находился немного впереди (до 5 см) седалищных бугров.

При измерении вибрации, воздействующей на ноги стоящего человека, датчик вибрации размещают на опорной поверхности (платформе) посередине между сводами его ступней.

5.2 Измеряемые параметры

Основным параметром, измеряемым в целях описания вибрационной активности машины, является среднеквадратичное значение корректированного виброускорения a_wi, м/с², определяемого по измерениям a_wi(t), м/с², с использованием функции частотной коррекции по 6.3:

                                                        (1)

При испытании по стандартному участку пути период выборки T_s (интервал интегрирования) равен времени прохождения машиной этого участка.

6 Требования к средствам измерений

6.1 Общие положения

Средства измерений могут включать в себя:

- датчики вибрации (обычно акселерометры);

- согласующие усилители и фильтры;

- устройства телеметрии;

- устройства записи и измерения.

Требования к динамическому диапазону измерений, коэффициенту преобразования, точности, линейности, индикации перегрузки средств измерений - по ГОСТ ИСО 8041.

6.2 Установка датчиков вибрации

Для измерений параметров вибрационной характеристики обычно используют акселерометры. Установка акселерометров должна быть выполнена в соответствии с ГОСТ ИСО 5348 и инструкцией изготовителя. Акселерометры, предназначенные для измерения вибрации в одной точке, но разных направлениях, должны быть установлены как можно ближе друг к другу. Особое внимание следует уделить тому, чтобы акселерометр вместе с устройством его крепления не оказывал существенного влияния на измеряемую величину. Это можно проверить, увеличивая массу прикрепляемого акселерометра (за счет дополнительного груза) и наблюдая за изменением отклика. Удвоение массы акселерометра не должно приводить к значительному изменению вибрации. Другой способ проверки - измерение первой резонансной частоты закрепленного акселерометра, которая не должна быть ниже 500 Гц.

Акселерометр для измерений на подушке сиденья закрепляют в центре полужесткого установочного диска по ГОСТ ИСО 10326-1 (см. рисунок 1).

Диск, толщина которого не должна превосходить 12 мм, изготовляют из литой резины или пластмассы твердостью примерно 80 - 90 единиц по шкале А дюрометра.

Направление оси чувствительности акселерометра должно совпадать с направлением базицентрической системы координат. Однако поскольку на практике точного совмещения добиться сложно, допускается расхождение между указанными осями на угол не более ±15°.

1 - тонкая металлическая пластина для установки акселерометра; 2 - полость для установки акселерометра

Рисунок 1 - Полужесткий установочный диск

Акселерометр, используемый для измерения вибрации у ног стоящего оператора, жестко закрепляют на рабочей платформе (например, резьбовой шпилькой или клеем). Если эта платформа покрыта упругим материалом, акселерометр можно установить в середине жесткой металлической пластины размерами 300×400 мм, на которую при испытании встает оператор.

6.3 Функция частотной коррекции

При измерении общей вибрации используют функции частотной коррекции W_d для направлений x, y и W_k - для направления z согласно ГОСТ 31191.1.

6.4 Поверка средств измерений

До и после выполнения измерений коэффициент передачи измерительного тракта должен быть проверен с помощью вибровозбудителя, воспроизводящего вибрацию с заданным ускорением на заданной частоте.

Кроме того, периодически проводят контроль измерительного тракта на других частотах во всем диапазоне частот измерений.

Помимо периодических поверок (например, раз в два года) необходимо проводить поверку средства измерений всякий раз, как только оно будет подвергнуто грубому обращению. Результаты поверок должны быть зафиксированы.

7 Требования безопасности

Меры безопасности при испытаниях - по ГОСТ 31194.1.

8 Требования к испытателям

Если машина попадает в один из трех классов, установленных ГОСТ 31316, и оборудована сиденьем с известным коэффициентом SEAT (см. ГОСТ 31316), испытания можно проводить с участием одного испытателя массой (75 ± 5) кг (см. ГОСТ 31193).

В противном случае испытания проводят с участием двух испытателей. Масса одного испытателя должна составлять от 52 до 55 кг, из которых не более 5 кг может приходиться на утяжеляющий пояс вокруг талии. Масса другого испытателя должна составлять от 98 до 103 кг, из которых на утяжеляющий пояс вокруг талии может приходиться не более 8 кг.

9 Требования к сиденью

9.1 Общие положения

Машину оборудуют сиденьем той модели (тип конструкции, статические и динамические характеристики и пр.), которую используют при серийном выпуске данной машины.

В процессе испытаний должны быть использованы упругие упоры или другие устройства, применяемые в серийных модификациях испытуемого сиденья с целью ограничить ход подвески.

9.2 Приработка сиденья

До проведения испытания подвеска сиденья должна работать в типичных условиях применения машины не менее 1 ч.

9.3 Регулировка сиденья

Сиденье регулируют по массе испытателя согласно инструкции изготовителя.

Если сиденье допускает регулировку демпфирования, такую регулировку осуществляют в соответствии с инструкцией изготовителя.

Если сиденье снабжено устройствами, препятствующими его перемещению в продольном или поперечном направлении, такие устройства должны быть использованы в процессе испытаний.

Регулировки других видов осуществляют для обеспечения испытателю комфортных условий в процессе испытаний.

10 Требования к машине

Машина может быть снабжена кабиной или жесткой рамой для защиты оператора, но в любом случае настоятельно рекомендуется использование конструкции для защиты кабины в случае опрокидывания и ремней безопасности. При проведении измерений топливный бак и радиатор машины должны быть полностью заполнены. Машина должна быть свободна от каких-либо вспомогательных грузов, балласта в шинах и навесного инвентаря. Шины должны быть стандартного размера, как предписано изготовителем. Износ протектора должен составлять не более 35 %. Поверхность шины не должна носить следов механических повреждений, а значение давления в шинах должно быть в середине диапазона значений, рекомендуемых изготовителем. Для прогрева шин непосредственно перед испытаниями машина проходит испытательный участок не менее двух раз. Давление в шинах измеряют непосредственно до и после испытаний, причем разность в полученных значениях не должна превышать 5 %. Колесную колею регулируют таким образом, чтобы она соответствовала нормальным условиям применения машины входе полевых работ.

Если при испытаниях какие-либо характеристики машины были отличны от приведенных в настоящем разделе, все отличия указывают в протоколе испытаний.

11 Рабочие условия и испытательный участок

11.1 Общие положения

Измерения проводят при прохождении машиной искусственно созданного участка пути. По возможности скорость движения машины, нагрузку и прочие рабочие характеристики при прохождении данного участка следует поддерживать постоянными в пределах ±5 %. Температура окружающего воздуха - от 5 °С до 30 °С.

Измерения проводят, когда все колеса машины находятся на испытательном участке.

11.2 Измерения при прохождении испытательного участка

11.2.1 Описание испытательного участка

Устанавливают два искусственно созданных участка пути:

a) участок с неровной поверхностью протяженностью 35 м;

b) участок с гладкой поверхностью протяженностью 100 м.

Каждый участок включает в себя две параллельные полосы, расстояние между которыми соответствует колесной колее машины. Полоса может быть отлита из бетона или изготовлена из отдельных деревянных, бетонных или стальных секций и должна быть уложена в раму основания для обеспечения жесткой фиксации. Каждую полосу определяют через ординаты ее поверхности относительно основания, как указано в таблицах 1 и 2. Для неровного участка (таблица 1) ординаты задают с интервалом 80 мм, а для гладкого участка (таблица 2) - с интервалом 160 мм.

Изменения ординаты по ширине полосы должны быть незначительными, чтобы колесо машины полностью опиралось на полосу в любой момент прохождения испытательного участка. Если полоса составлена из отдельных секций, ширина каждой секции должна быть от 60 до 80 мм. Эти секции размещают на расстоянии 160 мм (для гладкого участка) или 80 мм (для неровного участка) друг от друга, однако допускается секции гладкого участка размещать на расстоянии 80 мм друг от друга - при этом необходимые значения высоты промежуточных секций получают линейной интерполяцией ординат, представленных в таблице 2.

Таблица 1 - Ординаты левой и правой полос относительно условной базовой линии для неровного испытательного участка пути

Таблица 2 - Ординаты левой и правой полос относительно условной базовой линии для гладкого испытательного участка пути

11.2.2 Скорость движения машины

При прохождении гладкого участка машина движется со скоростями 10,12 и 14 км/ч. При прохождении неровного участка скорости машины составляют 4,5 и 7 км/ч. Измерения вибрации проводят при прохождении участка на каждой из указанных скоростей.

11.2.3 Регистрируемые параметры вибрации

Испытания проводят путем пятикратного прохождения испытательного участка на каждой скорости движения машины с участием каждого испытателя. При этом период выборки Т_s для каждого прохождения должен удовлетворять условиям:

2B_eT_s > 70;                                                                            (2)

В_е < 0,5 Гц.                                                                           (3)

Чтобы выполнить эти условия, испытатель должен за одно прохождение несколько раз проехать по одному и тому же испытательному участку (например, не менее четырех раз для движения по неровному участку на скорости 7 км/ч). Для расчета a_wi,j записи вибрации, полученные во время каждой поездки, объединяют в одну общую запись, длительность которой равна периоду выборки T_s.

Если измерительный прибор позволяет формировать общую запись вибрации по результатам нескольких измерений, то его включают каждый раз в начале новой поездки и выключают по ее завершении, после чего значение a_wi,j получают по формуле (1). Если работа измерительного прибора в таком режиме невозможна, то по формуле (1) определяют значения a_wi,j,l и фиксируют время измерения T_l для каждой поездки l, после чего значение a_wi,j получают по формуле

                                          (4)

После того как для каждого j-го прохождения испытательного участка определены параметры a_wi,j, для каждой испытательной скорости и для каждого испытателя рассчитывают значения  и s_i по формулам:

                                                              (5)

                                                       (6)

Определяют направление максимальной вибрации с учетом корректирующих коэффициентов k_х = 1,4; k_y = 1,4; k_z = 1 (см. ГОСТ 31193). Для данного направления определяют коэффициент вариации C_V no формуле

                                                                   (7)

Значение С_V для каждой скорости прохождения испытательного участка и для каждого испытателя не должно превышать 0,15. При невыполнении данного условия прохождение испытательного участка повторяют до тех пор, пока для пяти последовательных прохождений рассчитанный коэффициент С_V не будет удовлетворять установленному критерию.

Результаты измерений  и s_i вносят в протокол испытаний.

12 Заявляемая вибрационная характеристика

Если испытания проводят с участием только одного испытателя (см. раздел 8), то в качестве параметра заявляемой вибрационной характеристики а, м/с², используют максимальное значение , полученное в соответствии с 11.2.3, с указанием типа испытательного участка, скорости прохождения и направления измерений¹⁾.

¹⁾ Здесь, как и в случае с двумя испытателями, направление максимальной вибрации определяют с учетом корректирующих коэффициентов по 11.2.3. Так, значение параметра вибрации в направлении z приводят в том случае, если оно в 1,4 и более раз превосходит значения соответствующих параметров для направлений х и у.

Если в испытаниях принимают участие два испытателя, то для них сначала находят средние значения для всех , полученных в соответствии с 11.2.3, после чего в качестве параметра заявляемой вибрационной характеристики а используют максимальное из этих средних значений.

Другим параметром заявляемой вибрационной характеристики согласно ГОСТ 12.1.012 является неопределенность K, которую принимают равной²⁾:

0,5а, если а ≤ 1 м/с²;

0,4а, если а > 1 м/с².

²⁾ Указанные значения K приведены в соответствии с рекомендациями [1] в отсутствие сведений о стандартном отклонении воспроизводимости данного метода испытаний.

13 Протокол испытаний

В протокол испытаний следует включать всю информацию, необходимую для правильного понимания, истолкования и использования результатов испытаний, проведенных в соответствии с настоящим стандартом.

Пример формы протокола испытаний приведен в приложении В. Как минимум, в протокол испытаний вносят следующие сведения:

a) наименование организации - изготовителя машины и ее адрес;

b) тип и модель машины;

c) дату проведения испытаний;

d) характеристики машины, в том числе:

- масса (общая, нагрузка на переднюю ось, нагрузка на заднюю ось);

- кабина или защитная рама (есть ли в наличии);

- шины (изготовитель, тип, размер, давление в шинах передних и задних колес);

- сиденье (изготовитель, модель);

- ширина колеи (передних колес, задних колес);

e) характеристики места испытаний, в том числе:

- тип испытательной поверхности;

- состояние поверхности;

- выполняемая при проведении испытаний рабочая операция (в случае выполнения);

- температура окружающего воздуха;

f) сведения об испытателях, в том числе:

- число испытателей;

- их массы;

g) результаты измерений

- скорость движения машины;

- период выборки T_s на каждой скорости движения;

- среднеквадратичные значения корректированного виброускорения по трем направлениям измерений для каждого прохождения испытательного участка;

- средние значения среднеквадратичных значений корректированного виброускорения в каждом направлении измерений и их стандартные отклонения;

h) лицо, проводившее испытания;

i) организация, проводившая испытания.

Приложение А
(рекомендуемое)

Форма протокола испытаний

Приложение В
(справочное)

Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов межгосударственным
стандартам, использованным в настоящем стандарте в качестве нормативных ссылок

Таблица В.1

Приложение С
(справочное)

Изменение структуры настоящего стандарта по отношению к ИСО 5008:2002

Указанное в таблице С.1 изменение структуры межгосударственного стандарта относительно структуры примененного международного стандарта обусловлено приведением в соответствие с требованиями ГОСТ 1.5-2001 и добавлением требований к обеспечению достоверности получаемых результатов.

Таблица С.1

Библиография