ГОСТ 31318-2006 Вибрация Лабораторный метод оценки вибрации передаваемой через сиденье оператора машины Напольный транспорт

ВИБРАЦИЯ

ЛАБОРАТОРНЫЙ МЕТОД ОЦЕНКИ ВИБРАЦИИ, ПЕРЕДАВАЕМОЙ ЧЕРЕЗ СИДЕНЬЕ ОПЕРАТОРА МАШИНЫ

Напольный транспорт

EN 13430:2001
Mechanical vibration — Industrial trucks — Laboratory evaluation and specification of operator seat vibration
(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 европейскому стандарту ЕН 13490:2001 «Вибрация. Напольный транспорт. Оценка вибрации сиденья оператора по результатам лабораторных испытаний и требования при приемке» (EN 13490:2001 «Mechanical vibration — Industrial trucks — Laboratory evaluation and specification of operator seat vibration») путем внесения технических отклонений, объяснение которых приведено во введении к настоящему стандарту.

5 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 12 декабря 2007 г. № 361-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 31318-2006 (ЕН 13490:2001) введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июля 2008 г.

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

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

В процессе работы оператор напольного транспорта подвергается воздействию низкочастотной вибрации, обусловленной, в основном, движением транспортного средства по неровной поверхности. Сиденье оператора представляет собой последний виброизолирующий элемент на пути распространения вибрации к телу оператора. Для эффективного снижения вибрации подвеска сиденья должна быть выбрана в соответствии с динамическими характеристиками машины. Критерии качества сиденья, установленные настоящим стандартом, соответствуют современному уровню развития техники. Они не позволяют в полной мере гарантировать защиту оператора от воздействия вибрации и удара и поэтому могут быть пересмотрены при развитии технологии конструирования подвески.

Результаты испытаний сидений могут быть использованы конструкторами машин при выборе конкретной модели сиденья, поскольку на изготовителях и поставщиках машин лежит общая ответственность за предоставление доказательств эффективности принятых мер по снижению вибрации.

Параметры испытательных воздействий, установленные настоящим стандартом, получены по результатам обработки большого числа измерений. Эти измерения были проведены в условиях выполнения типичных рабочих операций, сопровождаемых вибрационными воздействиями максимального уровня. Методы испытаний основаны на ГОСТ ИСО 10326-1-2002, которым установлены общие требования к испытаниям сидений транспортных средств и рабочих машин разного вида.

По сравнению с примененным европейским стандартом ЕН 13490:2001 в текст настоящего стандарта внесены следующие изменения:

— добавлена ссылка на ГОСТ 12.1.012-2004, чтобы показать место настоящего стандарта в комплексе стандартов, относящихся к вибрационной безопасности;

— ссылки на введенные международные и европейские стандарты заменены ссылками на соответствующие межгосударственные стандарты, а ссылка на не введенный на момент разработки настоящего стандарта международный стандарт ИСО 5053 перенесена из раздела 2 в измененный элемент «Библиография»;

— для приведения в соответствие с требованиями ГОСТ 1.5-2001 переоформлены таблицы и изменена их нумерация (таблица 1 стала таблицей 4; таблица 2 разделена на две части, которые получили номера 1 и 2; таблица 3 оставлена без изменений).

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Дата введения — 2008-07-01

1 Область применения

Настоящий стандарт, являющийся испытательным кодом по вибрации (см. ГОСТ 12.1.012), устанавливает лабораторный метод оценки эффективности работы подвески сиденья оператора напольного транспортного средства (способности сиденья ослаблять передаваемую через него вибрацию в вертикальном направлении в диапазоне частот от 1 до 20 Гц). Настоящий стандарт соответствует ГОСТ ИСО 10326-1, который устанавливает общие требования к проведению лабораторных измерений вибрации сидений транспортных средств, в том числе рабочих машин. Настоящий стандарт устанавливает также критерии приемки сидений для машин разных классов.

Настоящий стандарт распространяется на напольные транспортные средства (далее — машины) всех видов независимо от типа питания, применяемого оборудования, подъемного механизма и пневматической системы. Настоящий стандарт устанавливает классификацию машин по виду применяемого в процессе испытаний сидений вибрационного воздействия. В один класс объединены машины со схожими вибрационными характеристиками.

Настоящий стандарт распространяется на следующие машины ¹⁾:

— штабелеры и грузовые тележки с монолитными колесами диаметром менее 200 мм, выдерживающими большие нагрузки (категория 1);

— вилочные погрузчики с шарнирно-сочлененной рамой с монолитными или обрезиненными колесами диаметром менее 450 мм, выдерживающими большие нагрузки (категория 2);

— вилочные погрузчики с колесами (монолитными или с пневматическими шинами) диаметром менее 645 мм (категория 3);

— вилочные погрузчики с колесами (монолитными или с пневматическими шинами) диаметром от 645 до 900 мм (категория 4а);

— вилочные погрузчики с колесами (монолитными или с пневматическими шинами) диаметром от 900 до 1200 мм (категория 4b);

— вилочные погрузчики с колесами (монолитными или с пневматическими шинами) диаметром от 1200 до 2000 мм (категория 5);

— вездеходы (категория 6).

¹⁾ Определения погрузочно-транспортировочных машин — по .

Настоящий стандарт распространяется на сиденья машин обычных конструкций. Сиденья машин специальной конструкции могут потребовать применения других методов испытаний.

Настоящий стандарт не рассматривает вибрацию, передаваемую на тело оператора не через сиденье, а через другие области контакта с машиной (платформу, педали управления, рулевое колесо и т.д.).

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

ГОСТ ИСО 10326-1-2002 Вибрация. Лабораторный метод оценки вибрации сидений транспортных средств. Часть 1. Общие требования

ГОСТ 24346-80 Вибрация. Термины и определения

ГОСТ 27259-2006 (ИСО 7096:2000) Вибрация. Лабораторный метод оценки вибрации» передаваемой через сиденье оператора машины. Машины землеройные

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

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, определения и условные обозначения

3.1 Термины и определения

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

3.1.1 общая вибрация: Вибрация, воздействующая на тело сидящего оператора через его ягодицы.

3.1.2 спектральный класс вибрационного воздействия: Заданное вибрационное воздействие, определенное для группы машин с разными механическими характеристиками, но схожими параметрами вибрации в точке крепления сиденья.

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

3.1.4 частотный анализ: Представление сигнала вибрации в виде совокупности частотных составляющих.

3.1.5 период измерений: Интервал времени, в течение которого собирают данные сигнала вибрации для последующего анализа.

3.2 Обозначения и сокращения

В настоящем стандарте применены следующие обозначения и сокращения:

a_p(f_r) — измеренное среднеквадратичное значение вертикальной составляющей ускорения на платформе (см. ) на частоте резонанса;

,  — заданное среднеквадратичное значение вертикальной составляющей ускорения на платформе в диапазонах частот, соответственно, от f₁ до f₂ и от f₃ до f₄;

а_Р12. а_Р34 — измеренное среднеквадратичное значение вертикальной составляющей ускорения на платформе в диапазонах частот, соответственно, от f₁ до f₂ и от f₃ до f₄;

a_S(f_r) — измеренное на частоте резонанса среднеквадратичное значение вертикальной составляющей ускорения на диске сиденья (см. рисунок 1) при возбуждении вибрации на частоте резонанса;

,  — заданное среднеквадратичное значение вертикальной составляющей корректированного ускорения на платформе в диапазонах частот, соответственно, от f₁ до f₂ и от f₃ до f₄;

a_wP12 — измеренное среднеквадратичное значение вертикальной составляющей корректированного ускорения на платформе в диапазоне частот от f₁ до f₂;

1 — спинка сиденья; 2 — подушка сиденья; 3 — диск с закрепленным акселерометром на подушке сиденья (S); 4 — подвеска сиденья; 5 — платформа; 6 — акселерометр, установленный на поверхности платформы (Р); 7 — опора сиденья

Рисунок 1 — Положение испытателя

a_wS12 — измеренное среднеквадратичное значение вертикальной составляющей корректированного ускорения на диске сиденья (см. рисунок 1) в диапазоне частот от f₁ до f₂;

В_е — разрешение по частоте;

f — частота;

f_r — частота резонанса;

G_P(f) — измеренная спектральная плотность мощности вертикальной составляющей вибрации на платформе;

 — заданная спектральная плотность мощности вертикальной составляющей вибрации на платформе;

 — нижний предел измеренной спектральной плотности мощности вертикальной составляющей вибрации на платформе;

 — верхний предел измеренной спектральной плотности мощности вертикальной составляющей вибрации на платформе;

H(f_r) — значение передаточной функции на резонансе;

СПМ — спектральная плотность мощности;

с.к.з. — среднеквадратичное значение;

SEAT — коэффициент передачи сиденья;

T_s — период выборки.

4 Общие положения

4.1 Заданное воздействие вибрации в вертикальном направлении, воспроизводимое лабораторным вибростендом и определяемое через спектральный класс вибрационного воздействия, сформировано в результате анализа данных, полученных в жестких, но типичных рабочих условиях применения машин. Спектр вибрационного воздействия представляет собой огибающую СПМ ускорения, полученных в наихудших (с точки зрения вибрации) условиях эксплуатации машин данного класса.

4.2 Для оценки качества сиденья используют два критерия:

— коэффициент передачи сиденья SEAT в соответствии с ГОСТ ИСО 10326-1 (но с применением функции частотной коррекции по ГОСТ 31191.1);

— максимальный коэффициент передачи, полученный в результате испытания для определения характеристик демпфирования по ГОСТ ИСО 10326-1.

4.3 Средства измерений должны соответствовать ГОСТ ИСО 8041 и ГОСТ ИСО 10326-1. Функция частотной коррекции должна включать в себя передаточную функцию полосового фильтра и соответствовать ГОСТ 31191.1.

4.4 Меры безопасности при испытаниях — по ГОСТ 31194.1.

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

5 Условия и метод испытаний

5.1 Общие положения

Общие требования к проведению испытаний — по ГОСТ ИСО 10326-1.

На вибростенде, способном воспроизводить вибрацию в вертикальном направлении, устанавливают платформу, размеры которой близки к размерам платформы, служащей опорой сиденью оператора в машине (см. ).

5.2 Испытуемое сиденье

Испытуемое сиденье должно соответствовать серийно выпускаемым изделиям данной модели по конструкции, статическим и динамическим свойствам и другим характеристикам, которые могут оказать влияние на результат испытаний. До начала испытаний сиденья должны пройти приработку в условиях, указанных изготовителем. При отсутствии таких указаний период приработки должен составить 5000 циклов колебаний с проведением измерений через 1000 циклов.

В процессе приработки сиденье нагружают грузом массой 75 кг и регулируют в соответствии с инструкциями изготовителя. Сиденье вместе с подвеской закрепляют на платформе вибростенда, которая в процессе испытаний воспроизводит синусоидальные колебания на частоте, близкой к собственной частоте подвески. Размах перемещения платформы выбирают таким, чтобы вызвать перемещение подвески, составляющее приблизительно 75% ее полного хода. Для этого, как правило, достаточно, чтобы размах перемещения платформы составлял 40% полного хода подвески сиденья. Следует избегать перегрева амортизатора подвески в процессе приработки, для чего, при необходимости, используют принудительное охлаждение амортизатора.

Период приработки считают завершенным, если по результатам трех последовательных измерений коэффициент передачи сиденья в вертикальном направлении остается в пределах ±5%. Период между измерениями, в течение которого сиденье подвергают непрерывному воздействию синусоидальной вибрации, должен составлять не менее получаса и включать в себя не менее 1000 периодов колебаний;

Сиденье регулируют по массе испытателя в соответствии с инструкцией изготовителя.

Сиденья, у которых полный ход подвески не зависит от регулировки по высоте сиденья или массе испытателя, должны быть отрегулированы по центру хода подвески.

Сиденья, у которых полный ход подвески зависит от регулировки по высоте сиденья или массе испытателя, должны в процессе испытаний быть выведены в самое нижнее положение, при котором еще обеспечен полный рабочий ход подвески, указанный изготовителем.

Спинка сиденья, если конструкция допускает регулировку ее положения, должна быть установлена почти вертикально с небольшим наклоном назад (приблизительно 10° ±5°).

5.3 Испытатели

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.

Испытатель должен располагаться на сиденье выпрямившись, в естественной позе (см. ), сохраняя ее в течение всего испытания.

До 10% разброса в результатах испытаний может быть обусловлено разницей в позах испытателя. Поэтому необходимо строго выдерживать угловые соотношения для коленей и лодыжек, указанные на , и, при необходимости, принять меры, позволяющие изменять их положение.

5.4 Воспроизводимая вибрация

5.4.1 Испытания для оценки коэффициента передачи сиденья SEAT

Настоящий стандарт устанавливает четыре спектральных класса вибрационного воздействия (IT 1 — IT 4) в целях определения коэффициента SEAT сидений машин.

Согласно ГОСТ ИСО 10326-1 SEAT определяется выражением

SEAT= a_wS12/a_wP12.

Входное воздействие для определения SEAT установлено в соответствии с ГОСТ ИСО 10326-1, однако используемая функция частотной коррекции должна соответствовать ГОСТ 31191.1. Каждый спектральный класс вибрационного воздействия (далее — спектральный класс) определен через спектральную плотность мощности, , и с.к.з., , , ускорения платформы в вертикальном направлении (вдоль оси Z) ¹⁾.

¹⁾ Настоящий стандарт не устанавливает способ получения заданной СПМ и с.к.з. ускорения, относя это к компетенции испытательной лаборатории.

Вид СПМ для каждого спектрального класса IТ 1 — IT 4 ²⁾ показан на рисунках 2 — соответственно. Уравнения, определяющие вид СПМ ускорения на этих рисунках, приведены в . Кривые СПМ, определяемые этими уравнениями, являются заданными характеристиками вибрации, которая должна быть воспроизведена на платформе у основания сиденья в процессе испытаний по .

²⁾ Классы IT 2 и IT 3 используют также для проведения испытаний сидений ковшовых мини-погрузчиков (ЕМ 8) и грейдеров (ЕМ 4) соответственно (см. ГОСТ 27259).

Параметры вибрационного воздействия должны быть определены без учета составляющих, лежащих вне диапазона частот (f₁, f₂).

Рисунок 2 — СПМ для спектрального класса IT 1 (категории 1, 2 и 3)

Рисунок 3 — СПМ для спектрального класса IT 2 (категория 4а)

Рисунок 4 — СПМ для спектрального класса IT 3 (категории 4b и 5)

Рисунок 5 — СПМ для спектрального класса IT 3 (категория 6)

Таблица 1 — Задание спектральных классов вибрационного воздействия

Таблица 2 — Частоты среза фильтров

Детальное описание параметров вибрационного воздействия для реальных СПМ вибрации на платформе у основания сиденья приведено в таблице 3.

В соответствии с ГОСТ ИСО 10326-1 проводят по три испытания с каждым испытателем для каждого вида входного воздействия. Время воздействия вибрации в процессе каждого испытания должно составлять не менее 180 с.

Значения SEAT, полученные в результате трех последовательных испытаний с одним испытателем, не должны отличаться от среднеарифметического этих значений более чем на ±5%. В противном случае испытания продолжают до тех пор, пока указанное условие не будет выполнено.

Период выборки T_s, с, и разрешение по частоте В_e, Гц, должны удовлетворять соотношениям:

2В_eТ_s > 140;

В_e < 0,5.

Таблица 3 — Параметры возбуждаемой вибрации для различных машин

5.4.2 Испытания для оценки демпфирования

Сиденье нагружают грузом массой 75 кг, после чего его подвергают воздействию синусоидальной вибрации в диапазоне частот, нижняя граница которого равна половине, а верхняя — удвоенному ожидаемому значению резонансной частоты подвески. При необходимости груз фиксируют на поверхности сиденья, чтобы избежать его перемещений и падения.

Для определения точного значения резонансной частоты указанный диапазон частот сканируют с постоянной скоростью или с дискретными приращениями частоты по 0,05 Гц. При этом независимо от способа изменения частоты необходимо сначала пройти от нижней границы диапазона до верхней, а потом в обратном направлении. Продолжительность сканирования частоты должна составлять не менее 80 с, при этом поддерживают постоянный размах перемещения платформы, равный наименьшему из двух значений: 40% полного хода подвески, определенного изготовителем, или 50 мм.

Испытание на демпфирование и расчет коэффициента передачи H(f_r) на резонансе выполняют в соответствии с ГОСТ ИСО 10326-1. При этом размах перемещения платформы должен составлять 40% полного хода подвески (даже если это значение превышает 50 мм).

На резонансной частоте подвески сиденья проводят только одно испытание.

5.5 Допуски на воспроизводимую вибрацию

5.5.1 Общие положения

Общие требования к допуску на воспроизводимую вибрацию — по ГОСТ ИСО 10326-1.

Испытания считают соответствующими настоящему стандарту, если выполнены требования 5.5.2 и 5.5.3.

5.5.2 Функция распределения

Строят гистограмму распределения амплитуды ускорения на платформе вибростенда поданным выборки, полученным с частотой дискретизации сигнала не менее 50 Гц, для классов ускорения, ширина которых не превышает 20% истинного с.к.з. ускорения. При этом отличие эмпирического распределения от идеального гауссовского распределения в пределах диапазона ±200% истинного с.к.з. ускорения не должно превышать ±20%, и, кроме того, в выборке не должно быть данных, превышающих (по модулю) 350% истинного с.к.з. ускорения. Здесь под истинным с.к.з. понимают значение , определенное в .

5.5.3 Спектральная плотность мощности и среднеквадратичное значение

Спектральная плотность мощности ускорения, измеренная на платформе вибростенда, может быть признана соответствующей заданной СПМ , только если удовлетворены все нижеперечисленные требования:

a) во всем диапазоне частот f₁ ≤ f ≤ f₂ выполнено соотношение

 ≤  ≤ ,

где  =  — 0,1•max[], если  — 0,1•max[] > 0;

= 0, если  — 0,1•max[] ≤ 0;

 =  + 0,1•max[];

b) выполнено соотношение

0,9 ≤ 3 а_P12 ≤ 1,1;

с) выполнено соотношение

0,9 ≤ a_P34 ≤ 1,1.

Допуски на G_P(f) показаны на рисунках 2 — . Форма  определена передаточными характеристиками фильтров, как показано в . Значения f₁, f₂, f₃, f₄, max[], и  приведены в .

6 Приемочные значения

6.1 Коэффициент SEAT

Значение коэффициента SEAT для сиденья машины заданного спектрального класса должно удовлетворять требованиям, установленным в таблице 4.

Таблица 4 — Коэффициент SEAT для разных спектральных классов вибрационного воздействия

6.2 Характеристики демпфирования

Коэффициент передачи на резонансе H(f_r) = a_S(f_r)/a_P(f_r) вдоль вертикальной оси должен превышать 2,0 для спектральных классов IT 3 и IT 4. Сиденья машин, соответствующих спектральным классам IT 1 и IT 2, данному испытанию не подвергают.

7 Маркировка сиденья

Сиденье данного типа, прошедшее испытания в соответствии с настоящим стандартом, должно иметь маркировку, размещенную на видном месте. Маркировка должна содержать следующие сведения:

— наименование фирмы-изготовителя и ее логотип;

— указание типа сиденья (например, номер модели);

— спектральный класс (или классы) вибрационного воздействия (например, IT 1, IT 2 и т.д.), сопровождающийся указанием «по ГОСТ 31318-2006».

8 Протокол испытаний

В протокол испытаний включают все данные, необходимые для правильного понимания, интерпретации и применения результатов, полученных в соответствии с настоящим стандартом.

Результаты измерений должны быть сопоставлены с приемочными критериями и внесены в протокол испытаний по формам, приведенным на рисунках 6 и 7.

Протокол испытаний должен содержать следующие сведения:

a) наименование и адрес фирмы — изготовителя сиденья;

b) модель сиденья, серийный номер изделия;

c) дата проведения испытаний;

d) подробности процедуры приработки сиденья;

e) тип используемого измерительного диска: полужесткий или жесткий;

f) спектральный класс вибрационного воздействия;

g) вибрация, передаваемая на тело испытателя, при подаче заданного воздействия:

— вибрация на платформе a_wP12:

— вибрация на диске сиденья a_wS12;

— масса испытателя, кг;

— коэффициент SEAT;

h) вычисленный коэффициент передачи на резонансе и значение резонансной частоты;

i) лицо, проводившее испытания;

j) данные об испытательной лаборатории;

k) данные об используемом оборудовании и результатах его поверки;

l) место нанесения маркировки (см. ).

Рисунок 6 — Форма протокола испытаний с воспроизведением заданной вибрации для получения оценки коэффициента SEAT (ось Z)

Рисунок 7 — Форма протокола по результатам испытаний для оценки расчетного значения коэффициента передачи H(f_r) (испытание на демпфирование, ось Z)

Приложение А
(справочное)
Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов межгосударственным стандартам, использованным в настоящем стандарте в качестве нормативных ссылок

Таблица А.1

Библиография

[1] ИСО 5053:1987           Напольный транспорт. Термины и определения

(ISO 5053:1987)                (Powered industrial trucks — Terminology)

Ключевые слова: напольный транспорт, сиденье, вибрация, испытательный код по вибрации, демпфирование, приемочные критерии