前言
　　本標(biāo)準(zhǔn)非等效采用ISO 5007：1990《農(nóng)業(yè)輪式拖拉機(jī)-駕駛員座位-傳遞振動(dòng)的測(cè)量》，對(duì)GB/T 8421—1987《農(nóng)業(yè)輪式拖拉機(jī)駕駛座傳遞振動(dòng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)》和GB/T 6972—1986《農(nóng)業(yè)輪式拖拉機(jī)駕駛座振動(dòng)的測(cè)量》進(jìn)行了修訂及合并。
　　修訂時(shí)，本標(biāo)準(zhǔn)在模擬振動(dòng)加速度功率譜曲線、阻尼試驗(yàn)等方面與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)相一致；考慮到國(guó)產(chǎn)拖拉機(jī)產(chǎn)品的現(xiàn)有技術(shù)水平，變更和制定了符合國(guó)情的振動(dòng)分級(jí)與傳遞振動(dòng)限值。
　　本標(biāo)準(zhǔn)自實(shí)施之日起，代替GB/T 8421—1987和GB/T 6972—1986。
　　本標(biāo)準(zhǔn)由國(guó)家機(jī)械工業(yè)局提出。
　　本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)拖拉機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口。
　　本標(biāo)準(zhǔn)主要起草單位：洛陽(yáng)拖拉機(jī)研究所、洛陽(yáng)第四設(shè)計(jì)研究院。
　　本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：李國(guó)英、萬(wàn)葉青、王方勤。
　　1 范圍
　　本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了農(nóng)業(yè)輪式拖拉機(jī)駕駛座垂直方向傳遞振動(dòng)的試驗(yàn)室測(cè)量方法與限值。
　　本標(biāo)準(zhǔn)適用于后軸為剛性懸架的農(nóng)業(yè)輪式拖拉機(jī)駕駛座。
　　本標(biāo)準(zhǔn)不適用于安裝在特殊用途拖拉機(jī)上的駕駛座。
　　2 引用標(biāo)準(zhǔn)
　　下列標(biāo)準(zhǔn)所包含的條文，通過(guò)在本標(biāo)準(zhǔn)中引用而構(gòu)成為本標(biāo)準(zhǔn)的條文，本標(biāo)準(zhǔn)出版時(shí)，所示版本均為有效，所有標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)被修訂，使用本標(biāo)準(zhǔn)的各方應(yīng)探討使用下列標(biāo)準(zhǔn)最新版本的可能性。
　　GB/T 6235—1997 農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)駕駛座及主要操作裝置位置尺寸
　　GB/T 10084—1988 振動(dòng)、沖擊數(shù)據(jù)分析和表示方法
　　GB/T 13823—1992 振動(dòng)與傳感器的校準(zhǔn)方法
　　GB/T 14412—1993 機(jī)械振動(dòng)與沖擊 加強(qiáng)度計(jì)的機(jī)械安裝
　　3 術(shù)語(yǔ)、定義和縮略語(yǔ)
　　本標(biāo)準(zhǔn)采用下列術(shù)語(yǔ)（縮略語(yǔ)）、定義。
　　3．1 頻率分析frequency analysis
　　對(duì)測(cè)量信號(hào)在頻率域上進(jìn)行分析。
　　3．2 采樣時(shí)間analysis time duration
　　用于分析的振動(dòng)數(shù)據(jù)的時(shí)間歷程，s。
　　3．3 功率譜密度（PSD）power spectral density
　　單位帶寬的均方加速度，（m/s²）²/Hz。
　　3．4 加速度幅值的概率密度函數(shù)（PDF）probablity density function of acceleration amplitudes
　　加速度隨機(jī)變量的瞬時(shí)幅值落在增量范圍內(nèi)可能出現(xiàn)的概率與增量之比。
　　3．5 駕駛座標(biāo)志點(diǎn)（SIP）seat index point
　　大致相當(dāng)于駕駛員坐姿髖關(guān)節(jié)中心的一個(gè)假想點(diǎn)。
　　4 拖拉機(jī)振動(dòng)分級(jí)與限值
　　4．1 拖拉機(jī)振動(dòng)分級(jí)
　　根據(jù)拖拉機(jī)無(wú)配重質(zhì)量及其駕駛座連接點(diǎn)處的乘座振動(dòng)特性，按表1進(jìn)行分級(jí)。
　　表1
　　
　　注：拖拉機(jī)無(wú)配重質(zhì)量即是最小使用質(zhì)量減去駕駛員質(zhì)量及可拆卸的附屬設(shè)備或其他載荷。
　　
　　5 試驗(yàn)方法
　　5．1 測(cè)量與數(shù)據(jù)分析
　　5．1．1 加速度傳感器和放大器
　　駕駛座基座上的振動(dòng)和傳遞到駕駛員身體上的振動(dòng)由加速度傳感器測(cè)量，其安裝方法按5.1.2條規(guī)定。
　　加速度傳感器和放大器，應(yīng)能測(cè)量均方根加速度值在0.05~10m/s²內(nèi)的激勵(lì)，且峰值因數(shù)不得大于6。加速度傳感器和放大器的精度，在0.8~80Hz的頻率范圍內(nèi)應(yīng)為實(shí)際均方根振動(dòng)水平的±2.5%，加速度傳感器的響應(yīng)頻率應(yīng)大于300Hz，并能承受100m/s²的瞬時(shí)加速度而不致?lián)p壞。
　　5．1．2 加速度傳感器的安裝
　　5．1．2．1 駕駛室基座的振動(dòng)
　　加速度傳感器（加速度計(jì)）應(yīng)固定在試驗(yàn)臺(tái)剛性部位或駕駛室座安裝基座上，位于駕駛座座墊的垂直投影區(qū)內(nèi)，與通過(guò)駕駛座中心線的縱向垂直平面的偏差距離不得超過(guò)100mm，測(cè)量方向應(yīng)與測(cè)量Z軸平行（見(jiàn)圖1）。
　　若所用振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)是圖3所示的鉸接型式，則安裝在駕駛座基座上的加速度傳感器和安裝在半剛性圓盤(pán)中的加速度傳感器，距鉸接點(diǎn)的距離應(yīng)該相同，誤差不得超過(guò)±20mm。
　　
　　Z軸=尾椎骨到頭部
　　圖1 測(cè)量坐標(biāo)
　　5．1．2．2 傳遞至駕駛員的振動(dòng)
　　加速度傳感器安裝在直徑為250mm±50mm的半剛性圓盤(pán)中央，圓盤(pán)用半剛性材料制成，放在駕駛員座墊上，增加剛性的薄金屬圓板直徑為75mm±5mm，用于安放加速度傳感器，圓盤(pán)型式見(jiàn)圖2。圓盤(pán)放置在駕駛座上時(shí)，加速度傳感器盤(pán)的中心線應(yīng)盡量接近駕駛員的尾椎骨，并與測(cè)量Z軸平行（見(jiàn)圖1）。
　　
　　圖2 半剛性圓盤(pán)
　　5．1．3 記錄儀器
　　傳感器輸出的電信號(hào)，記錄在磁帶記錄儀上供分析使用，磁帶記錄儀的重放精度為1~80Hz頻率范圍內(nèi)總信號(hào)均方根值的±3%。
　　5．1．4 頻率加權(quán)
　　頻率加權(quán)可由下述三種方法之一實(shí)現(xiàn)。
　　5．1．4．1 1/3倍頻程帶寬法
　　將磁帶記錄儀記錄的振動(dòng)信號(hào)輸入數(shù)據(jù)分析儀，按表3所給的中心頻率，分析每個(gè)1/3倍頻程的加速度分量，每個(gè)分量的均方根值用a_f表示，規(guī)定采樣時(shí)間內(nèi)的平均值。用1/3倍頻程的分量乘以表3給的加權(quán)因子W_f得到加權(quán)加速度分量a_wf，最后按式（1）合成求得加權(quán)均方根值加速度a_wf。
　　
　　并且還應(yīng)滿足下式：
　　2B_eT≥140 ………………………………（2）
　　式中：B_e——頻率分析的分辨帶寬，Hz；
　　T——采樣時(shí)間，不少于300s。
　　表3
　　
　　5．1．4．2 寬頻帶法
　　該方法是在傳感器和時(shí)間積分器之間加入一個(gè)加權(quán)網(wǎng)絡(luò)電路，從而直接得到加權(quán)振動(dòng)。該加權(quán)網(wǎng)絡(luò)具有衰減效果，形成圖3所提供的Z軸振動(dòng)的濾波曲線，衰減曲線的誤差：2~4Hz時(shí)不大于±0.5dB，其他頻率時(shí)不大于±2dB。積分器應(yīng)能指示出加權(quán)加速度的平方，對(duì)試驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間T的積分，即
　　
　　
　　圖3 濾波器垂直方向（Z軸）響應(yīng)曲線
　　5．1．4．3 等帶寬法
　　等帶寬法應(yīng)符合GB/T 10084的規(guī)定。分析帶寬的頻率范圍從1~20Hz，采樣時(shí)間T和分辨帶寬應(yīng)滿足式（4）要求。
　　2B_eT≥140 ……………………………………（4）
　　式中：B_e≤0.3Hz。
　　該等帶寬均方根值應(yīng)乘以對(duì)應(yīng)的中心頻率Z軸加權(quán)因子（見(jiàn)圖3）。加權(quán)加速度均方根值a_wf應(yīng)為1~20Hz頻率范圍內(nèi)各等帶寬加權(quán)振動(dòng)水平的平方和的平方根。
　　5．1．5 校準(zhǔn)
　　5．1．5．1 一般要求
　　加速度傳感器按GB/T 13823規(guī)定的方法校準(zhǔn)，其校準(zhǔn)程序應(yīng)保證加速度傳感器的靈敏度變化：0~40Hz頻率范圍內(nèi)小于平均值的±2.5%；0~80Hz范圍內(nèi)小于平均值的±6.0%。
　　儀器應(yīng)在15~30℃的溫度條件下使用。
　　5．1．5．2 校準(zhǔn)方法
　　具有0 Hz平坦響應(yīng)的加速度傳感器通常用偏轉(zhuǎn)法標(biāo)定。加速度傳感器偏轉(zhuǎn)法靜態(tài)標(biāo)定，可用來(lái)獲得整個(gè)系統(tǒng)的加速度靈敏度。將加速度傳感器敏感軸線由垂直方向偏轉(zhuǎn)180°，敏感軸由垂直到180°的偏轉(zhuǎn)偏差不大于±4°，地球引力產(chǎn)生的峰值變化為19.61m/s²（等于2g，g=9.806 65m/s²），則輸出電壓值的測(cè)量誤差不得大于±0.5%，試驗(yàn)前后都應(yīng)對(duì)加速度傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)和記錄，每次校準(zhǔn)都應(yīng)與整個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)部電子標(biāo)定作比較。
　　不具有0 Hz平坦響應(yīng)的加速度傳感器應(yīng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)。
　　每次試驗(yàn)前后都應(yīng)立即檢查整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的內(nèi)部電子標(biāo)定，必要時(shí)應(yīng)校準(zhǔn)以保持試驗(yàn)的精度。
　　安裝在試驗(yàn)臺(tái)架上和駕駛座上的加速度計(jì)，其放大器的輸出應(yīng)調(diào)零。
　　整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的零點(diǎn)在試驗(yàn)前后應(yīng)立即記錄下來(lái)。
　　5．2 振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)架
　　5．2．1 物理特性
　　至少應(yīng)有一個(gè)Z軸方向的電液反饋控制系統(tǒng)，如果能滿足駕駛座安裝基座處PSD和PDF的試驗(yàn)輸入要求，任何合適的數(shù)字或模擬方法均可用來(lái)產(chǎn)生命令信號(hào)。
　　振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)架的運(yùn)動(dòng)部分是一個(gè)平臺(tái)，用于安裝駕駛座基座、轉(zhuǎn)向盤(pán)和支撐駕駛員腳的底板，臺(tái)架只限于作垂直運(yùn)動(dòng)，應(yīng)避免共振和非線性振動(dòng)造成輸出失真或超出信號(hào)補(bǔ)償?shù)男Ｕ芰Α?BR>　　如果平臺(tái)是安裝在托架上（如圖4所示），由托架支點(diǎn)到駕駛座標(biāo)志點(diǎn)（SIP）的距離不得小于2000mm，駕駛座標(biāo)志點(diǎn)（SIP）與試驗(yàn)臺(tái)X-X軸之間的距離應(yīng)小于±200mm。
　　
　　注：本圖僅作說(shuō)明，并不限制試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)型式。
　　圖4 振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)
　　5．2．2 安全要求
　　由任何原因造成駕駛座安裝基座的加速度超過(guò)15m/s²時(shí)，振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)應(yīng)具有確保自動(dòng)停止振動(dòng)的安全裝置，最好選用液壓裝置，如安裝激勵(lì)器活塞的限載閥。如果用加速度傳感器作為安全保護(hù)信號(hào)采集元件，其信號(hào)應(yīng)通過(guò)一個(gè)截止頻率為20Hz的低通濾波器，以免高頻成分的振動(dòng)超出液壓系統(tǒng)的響應(yīng)范圍而造成自動(dòng)停機(jī)。如果試驗(yàn)臺(tái)架是非液壓的，則需具備合適的安全裝置。
　　液壓泵或伺服閥應(yīng)能將試驗(yàn)臺(tái)架的速度限制在1.3m/s以內(nèi)，蓄能器的最小尺寸應(yīng)能符合系統(tǒng)響應(yīng)的要求。
　　安全停機(jī)開(kāi)關(guān)，應(yīng)由駕駛座上的被試人和控制裝置的操作人員同時(shí)操縱，停機(jī)開(kāi)關(guān)應(yīng)能中斷液壓動(dòng)力并能控制一個(gè)閥門(mén)以釋放系統(tǒng)油壓。
　　試驗(yàn)中，應(yīng)緩慢增加激振幅度，并允許按被試人員的要求中止試驗(yàn)。
　　5．3 試驗(yàn)條件
　　5．3．1 試驗(yàn)駕駛座
　　試驗(yàn)駕駛座2個(gè)。
　　試驗(yàn)前，駕駛座懸架應(yīng)按照制造廠規(guī)定的條件進(jìn)行磨合，如果制造廠沒(méi)有規(guī)定該條件，則駕駛座應(yīng)磨合5h。磨合時(shí)，駕駛座上應(yīng)承壓65kg的質(zhì)量塊（如鉛丸），并按照制造廠的說(shuō)明書(shū)進(jìn)行調(diào)整。對(duì)駕駛座基座處輸入正弦波信號(hào)，頻率近似駕駛座懸架的固有頻率，激勵(lì)的位移響應(yīng)需要達(dá)到懸架全行程的75%。磨合時(shí)要注意防止懸架中減振器過(guò)熱。
　　5．3．2 被試人員
　　被試人（駕駛員）宜由兩個(gè)人承擔(dān)。
　　較輕的一名總質(zhì)量應(yīng)為59kg±1kg，腰間配重質(zhì)量不超過(guò)5kg。
　　較重的一名總質(zhì)量應(yīng)為98kg±5kg，腰間配重質(zhì)量不超過(guò)8kg。
　　被試人應(yīng)自然地坐在駕駛座上，腳平放在底板上，雙手如駕駛拖拉機(jī)一樣放在轉(zhuǎn)向盤(pán)上，并根據(jù)被試人員質(zhì)量按照制造廠的說(shuō)明書(shū)對(duì)駕駛座進(jìn)行調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)向盤(pán)和腳踏板同駕駛座之間的距離，應(yīng)按GB/T 6235的規(guī)定。
　　5．4 試驗(yàn)輸入振動(dòng)
　　5．4．1 振動(dòng)特性
　　試驗(yàn)輸入振動(dòng)信號(hào)，以拖拉機(jī)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)跑道上和田間各種使用工況下作業(yè)時(shí)采集的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析后獲得。每一個(gè)拖拉機(jī)級(jí)別的試驗(yàn)輸入信號(hào)，對(duì)應(yīng)于該級(jí)別拖拉機(jī)振動(dòng)特性的代表值。
　　各級(jí)拖拉機(jī)在進(jìn)行振臺(tái)試驗(yàn)時(shí)采用的輸入振動(dòng)特性見(jiàn)圖5~圖8。各級(jí)拖拉機(jī)的加速度功率譜密度曲線方程見(jiàn)5.4.2。這些方程定義了對(duì)應(yīng)于5.5.2隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)在駕駛座基座處產(chǎn)生的振動(dòng)的目標(biāo)值。
　　
　　真均方根值：2.70m/s²
　　加權(quán)均方根值：3.00m/s²
　?。ǚ?9.5；濾波器：低通=3.2Hz，高通=4.9Hz）
　　圖5 0級(jí)拖拉機(jī)的PSD曲線
　　
　　真均方根值：2.25m/s²
　　加權(quán)均方根值：2.05m/s²
　?。ǚ?9.25；濾波器：低通=3.5Hz，高通=3.0Hz）
　　圖6 1級(jí)拖拉機(jī)的PSD曲線
　　
　　真均方根值：1.94m/s²
　　加權(quán)均方根值：1.50m/s²
　　（幅值=7.22；濾波器：低通=2.6Hz，高通=2.1Hz）
　　圖7 2級(jí)拖拉機(jī)的PSD曲線
　　
　　真均方根值：1.74m/s²
　　加權(quán)均方根值：1.30m/s²
　?。ǚ?5.85；濾波器：低通=2.45Hz，高通=1.95Hz）
　　圖8 3級(jí)拖拉機(jī)的PSD曲線
　　5．4．2 PSD曲線方程
　　PSD曲線方程的定義是巴特沃斯（Butterworth）頻率響應(yīng)函數(shù)的高通（HP）和低通（LP）濾波器的組合，所有濾波器都是8階的，截止頻帶中以每個(gè)倍頻程48dB的斜率衰減。
　　
　　表4
　　
　　表5
　　
　　5．4．3 試驗(yàn)激勵(lì)的量級(jí)和駕駛座基座處實(shí)際的試驗(yàn)功率譜密度（PSD）允許偏差按表5的規(guī)定。
　　5．4．4 為了產(chǎn)生振動(dòng)試驗(yàn)所需的駕駛座基座處的PSD和均方根值特性，可以采用雙倍積分器、模擬信號(hào)發(fā)生器加濾波器、以及帶有數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)發(fā)生器中的任何一種方法。
　　5．4．5 試驗(yàn)期間，駕駛座基座處產(chǎn)生的隨機(jī)振動(dòng)概率密度函數(shù)按表5的規(guī)定。
　　5．5 試驗(yàn)步驟
　　5．5．1 阻尼振動(dòng)試驗(yàn)
　　5．5．1．1 該試驗(yàn)在5.2中指定的試驗(yàn)臺(tái)架上進(jìn)行。
　　5．5．1．2 應(yīng)進(jìn)行兩種載荷的試驗(yàn)，即：第一種駕駛座上承載40kg的質(zhì)量和第二種承載80kg的質(zhì)量。
　　5．5．1．3 進(jìn)行正弦振動(dòng)試驗(yàn)，在駕駛座基座處輸入頻率為0.5~2Hz、幅值為±15mm的正弦激勵(lì)信號(hào)，以不大于0.05Hz的頻率間隔，進(jìn)行掃頻試驗(yàn)。
　　5．5．1．4 測(cè)得駕駛座上的加速度均方根值（a_wfs）與駕駛座基座處的加速度均方根值（a_wfb）二者之比V，表示成
　　V=a_wfs/a_wfb
　　式中：a_wfs——駕駛座上的a_wf，m/s²；
　　a_wfd——駕駛座基座處的a_wf，m/s²。
　　計(jì)算駕駛座最大振動(dòng)傳遞值V時(shí)，加速度的頻率從0.5~2Hz，頻率間隔不大于0.05Hz，以十進(jìn)制算至小數(shù)點(diǎn)后兩位，列入試驗(yàn)報(bào)告。
　　5．5．1．5 對(duì)于5.5.1.4可采用5.1.4中的任何一種方法，但駕駛座上和駕駛座基座處的頻率加權(quán)均方根加速度值a_wfswfb應(yīng)采用同一種方法獲得。
　　5．5．2 隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)
　　每一位被試人均應(yīng)按照5.3.2的規(guī)定坐在駕駛座上，根據(jù)試驗(yàn)駕駛座所安裝的拖拉機(jī)級(jí)別，使振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)駕駛座基座處產(chǎn)生相應(yīng)的符合5.4規(guī)定的試驗(yàn)輸入激勵(lì)信號(hào)。
　　試驗(yàn)時(shí)輸入振動(dòng)信號(hào)應(yīng)是連續(xù)的。樣本的最少采樣時(shí)間T應(yīng)按照5.1.4規(guī)定，每次試驗(yàn)前后應(yīng)按5.1.5.2校準(zhǔn)儀器。
　　5．5．2．1 對(duì)兩個(gè)不同質(zhì)量的被試人員，都應(yīng)重復(fù)試驗(yàn)三次以得到三個(gè)連續(xù)的試驗(yàn)歷程，每次從半剛性圓盤(pán)上測(cè)得的頻率加權(quán)均方根加速度值a_wf與其算術(shù)平均值的偏差均應(yīng)在±5%范圍內(nèi)，記錄核算術(shù)平均值為a_wfs。
　　5．5．2．2 按5.5.2.1的方法測(cè)得駕駛座基座處的試驗(yàn)歷程。每次試驗(yàn)，駕駛座基座處的振動(dòng)激勵(lì)信號(hào)必須符合表5的規(guī)定。記錄每一個(gè)被試人三次試驗(yàn)所測(cè)得的加權(quán)均方根加速度值a_wf的算術(shù)平均值，用a_wfb表示。
　　5．5．2．3 可以采用5.1.4條所述的任何一種方法，獲得5.5.2.1和5.5.2.2所要求的加權(quán)均方根加速度值，但駕駛座上下，必須采用同一種方法測(cè)量。
　　5．5．2．4 實(shí)際試驗(yàn)輸入的加權(quán)均方根加速度值同表5中第2列目標(biāo)值會(huì)產(chǎn)生偏差，對(duì)傳遞到駕駛座上的加權(quán)均方根加速度值均應(yīng)進(jìn)行修正，其計(jì)算公式如下：
　　
　　6 試驗(yàn)記錄與試驗(yàn)報(bào)告
　　6．1 試驗(yàn)原始記錄格式按表6。
　　表6
　　
　　6．2 試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包含以下內(nèi)容：
　　a） 制造廠商的名稱和地址；
　　b） 駕駛座的型號(hào)；
　　c） 試驗(yàn)日期；
　　d） 試驗(yàn)輸入振動(dòng)激勵(lì)的級(jí)別；
　　e） 阻尼試驗(yàn)所獲得的振動(dòng)傳遞最大值及其對(duì)應(yīng)的頻率和輸入幅值；
　　f） 傳遞至被試人員的振動(dòng)：
　　1） 被試人員的質(zhì)量（包括任何附加質(zhì)量），以kg為單位；
　　2） 傳遞至被試人員的均方根加速度值，以m/s²為單位，按5.5.2.4條修正。
　　g） 所用的頻率加權(quán)方法；
　　h） 試驗(yàn)主管人員。