GB/T 18703-2021 机械振动与冲击 手传振动 手套掌部振动传递率的测量与评价.pdf

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  • 测量需要一台实时频谱分析仪(1/3倍频程,至少双通道)和两个加速度计 测量环节的每一个单元都应符合GB/T23716的规定

    5.2.2.1安装于手柄的参考点的传感器

    图1手套振动传递率测量示意图

    应将一个单轴加速度计嵌人安装在测量手柄中,使之能接触到手掌适配器。加速度计的确切位 靠近手柄长度的中间位置,其测量方向应与激振的轴线平行。加速度计的确切位置应标注于手

    稀土标准5.2.2.2手套手掌处传感器的安装

    为了测量手掌处的振动,应使用一个包含一个加速度计(单轴或三轴加速度计)的手掌适配器,其尺 寸和形状如图2所示。它的质量,包含加速度计的质量在内,应不超过15g。手掌适配器应用类似于木 材或硬塑料等刚性材料制成

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    图2手堂部含加速度计的适配器

    频率分析应在1/3倍频程处进行。如果采用1/3倍频程进行频率分析,滤波器应满足G 的1级要求。

    5.2.4握力测量系统

    握力是振动轴线抓握手柄的力(见ISO15230[2])。按图3所示进行测量。

    应使用测量手柄测 握力测量系统应该满足以下要求: 测量范围:10N~80N; b) 分辨率:优于2N; C) 测量误差:小于4N; d) 显示积分时间:0.25s~0.50s.

    5.2.5进给力测量系统

    GB/T187032021

    进给力是指沿着振动轴线推向激振器的水平力(见ISO15230[2])。 进给力应该用一个水平方向的力测量装置进行测量,可以是一个测力板,安装在一个可调节的、在 试验期间可站立的台座上(见图4)或者一个置人测量手柄的力测量系统(参见附录A)。进给力测量系 统应满足以下要求: 测量范围:10N~80N; 分辨率:优于2N; 测量误差:小于4N; 显示积分时间:0.25s~0.50s

    进给力是指沿着振动轴线推向激振器的水平力(见ISO15230L2)。 进给力应该用一个水平方向的力测量装置进行测量,可以是一个测力板,安装在一个可调节的、在 试验期间可站立的台座上(见图4)或者一个置人测量手柄的力测量系统(参见附录A)。进给力测量系 统应满足以下要求: a)测量范围:10N~80N; b) 分辨率:优于2N; c 测量误差:小于4N; d)显示积分时间:0.25s~0.50s

    GB/T 187032021

    5.3.1测量手柄的要求

    受试者在测量期间的姿

    手柄应该具有(40士0.5)mm直径的圆截面,长度应不小于110mm(参见附录A中手柄示例)。手 柄的轴线方向应垂直地面(见图4)

    5.3.1.2手柄的共振性能

    手柄在1/3倍频程25Hz 频率范围内不应有任何共振。

    5.3.2激振系统的位置

    振动轴向应沿水平方向,且平行于站立的受试者的前臂(见图4)。 激振系统或操作者站立的平台应可以调节,以使其满足6.1.4的规定中对操作者姿势的要求。

    当受试者对手柄按6.1.3a)的要求施加握力、按6.1.3b)施加进给力时,激振系统应能产生6.2规 振动频谱

    GB/T187032021

    选择5个成年人作为受试者,他们手部尺寸应在GB/T16252一1996中的下列号型范围内:170/ 75、170/80、180/75、180/80、180/85、190/80、190/85、190/90(单位为毫米)。5个受试者应使用他们的 习惯用手进行手套振动传递率的测量。 注:190/90只适用于男性。

    应对五副同款式手套(每位受试者一双)进行试验

    为了进行测量,测量时应符合以下条件。 a) 握力一一握力应持续显示。在整个试验期间,操作者应该保持握力为(30士5)N。 b) 进给力一一进给力应持续显示。在整个试验期间,操作者应该保持进给力为(50士8)N。 室内温度一一测量应在室内温度为(20士5)℃下进行且应计人报告。 d) 湿度 相对湿度应低于70%且应计人报告。 手套的预处理 被测手套应在c)规定的温度下存放至少30min,并且在测量步骤开始之前 ? 由受试者佩戴至少3min。 f) 手套的配合 手套的尺寸应与GB/T16252一1996中手部号型相对应。 g) 振动测量平均时间 振动测量的平均时间应至少30s

    6.1.4 受试者的姿势

    在进行手套振动传速率的测量时 住如图5所示的手柄。操作者应 直站在水平面上(地板或平台,见图4),前臂 量期间肘部不应接触身体。腕部弯曲应在0°(中间位)至最大40°(手背向弯曲,见图5)

    图5手与手柄及适配器的相对位置

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    6.1.5在手套振动传递率测量中手堂掌适配器的位置

    6.1.5. 1 一般规定

    手掌适配器应放置在戴手套的手与手柄之间,如图5所示。嵌入适配器中的加速度计的轴线不宜 偏离振动轴线超过土15°。应采用下列步骤之一来减小同手柄上手掌适配器轴线偏离产生的测量误差: 方法1用一个单轴加速度计;方法2用一个三轴加速度计或在方法1中用一个在方法2规定的三轴加 速度计。

    5.1.5.2方法1.单轴加速度计

    在指和食指之值的手套接要建处 手掌适配希放直到手掌和手纳项之 如图6所示

    6.1.5.3方法2.三轴加速度计

    图6手柄顶部的手掌适配器校准

    将争掌适配器申的单轴加速 7所示)。手掌适配器加速度值是在 如图7所示三个相互正交的轴上氵 公式(3)和公式(6)

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    图7置于手掌适配器中的三轴加速度计

    在手柄处测得的振动信号是一个有限带宽随机振动信号。振动信号的第一部分频谱(25Hz~250Hz)是 个恒速度(0.0128m/s)频谱。第二部分频谱(315Hz~1600Hz)是一个斜降频谱。整个振动谱应满 足表1和图8中规定的要求。加速度功率谱密度(PSD)用(m/s)/Hz表示,即每单位频宽的加速度均 方值来表示。相应的加速度信号的1/3倍频程加速度值列于表1和图9。有限带宽随机振动信号的频 率计权加速度值是(4.82±0.50)m/s。

    说明: Pz———加速度功率谱密度; f频率。

    图8手柄加速度功率谱密度频谱

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    图91/3倍频程手柄加速度值

    在测量开始之前应进行下列工作: a) 校准加速度计和测量系统(按GB/T23716的规定); b 按6.1.3e)的要求对手套进行预处理; 受试者测量时的姿势遵循6.1的规定,并指导受试者按6.1.3a)和6.1.3b)的规定控制进给力和 握力; d)检查、调整振动信号获取6.2要求的振动信号

    6.3.2裸适配器测量

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    表1要求的手柄加速度值列表

    6.3.3戴手套的测量

    应使用与6.3.2中相同的适配器对每个受试者进行戴手套1/3倍频程加速度测量。在1/3倍频 量手柄未计权均方根加速度ar(f,)和测量适配器上的未计权方和根加速度αhPb)(f,)应同时进 将测量结果按7.3的规定用于计算戴手套的手的振动传递率

    6.3.4弹性材料的测量

    如果本标准中规定的测量方法用 ,应将材料元整继绕手本 用双面胶或者其他黏合剂将弹性材料粘贴在手柄上,并保证弹性材料粘贴牢固。弹性材料应固定

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    手柄上,并应防止握力对手柄里的传感器产生预加力,然后,应用带适配器的手握住弹性材料进行测量 (适配器置于手掌和弹性材料之间)

    6.3.5测量数量要求

    图10是确定裸适配器和手套振动传递率测量以及计算平均修正传递率和相关标准偏差及变 的流程图。

    Z1.21/3倍频程频率范围

    1/3倍频程的中心频率范围对于振动频谱SM和SH应为: a)振动频率范围△fm25Hz~200Hz; b)振动频率范围△f.200Hz~1250Hz

    7.1.3频率计权加速度值

    1/3倍频程中心频率处第i个的频率计权加速度ahw(s)(f:)应按公式(1)计算: ahw(s) (f.) =a hs) (f:)W,

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    式中: ah(s)(f;)——1/3倍频程第i个中心频率处测量得到的加速度值; 一1/3倍频程第i个频段的中心频率; Whi 一GB/T14790.1中对于1/3倍频程第i个中心频率规定的频率计权因子,具体值见 表2。 注:在公式(1)中,对于振动谱SM,S由M代替,而对于振动谱SH,S由H代替。

    7.2裸适配器振动传递率

    7.2.11/3倍频程振动传递率

    Tr(f.)= ahp)(n ar(f)

    h(Pb)( ; )、α R (f 如果采用6.1.5.3规定的方法2测量ahPb)(f),则按公式(3)计算: a h(Pb)(f,)=/a&(Pbr) (f,)+a (by)(f,)+a (Pbe) (f,)

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    式中:(参见图7) a h(Pur)(f;)——ab(Pb)(f:)在α轴上的值; ah(Pby)(f:)——ab(Pb)(f;)在y轴上的值; α hPhe) (f,) ——ak(Pb)(fi)在轴上的值。

    2.2频率计权振动传递率

    式中: ah(Pb(f),aR(f,)的定义见6.3.2; W的定义见表2; i.——当S=Sm时,i.=14;当S=Sh时,i.=23(见表2); iu——当S=Sm时,iu=23;当S=S时,iu=31见表2)。 注:公式(4)中对于振动谱Sw.S由M替代:而对于振动谱Su.S由H替代

    7.3未修正的手套振动传递率

    1/3倍频程振动传递率

    h(Pb)(f:)WJ? Z[ar(f:)WJ?

    7.3.2频率计权振动传递率

    对于SM和S振动频谱,未修正的频率计权手套振动传递率Tcs),应按公式(7)计算:

    式中: ah(Pe)(f)、ar(f.)的定义见6.3.3; Wm的定义见表2:

    ah(P)(f,)W. ? [ar(f.)WJ?

    当S=Sm时,i=14;当S=S时,i.=23(见表2); 当S=Sm时,iu=23;当S=S时,iu=31(见表2)。 注:公式(4)中对于振动谱Su.S由M替代:而对于振动谱Sn.S由H替代

    7.4修正后的手套振动传递率

    7.4修正后的手套振动传递率

    7.4.11/3倍频程振动传递率

    7.4.2频率计权振动传递率

    GB/T187032021

    T(s) = I g(S)

    在公式(9)中,对于振动谱SM,S由M替代。对于振动谱SH,S由H替代。相关的频率范围见7.1.2.

    8.21/3倍频程振动传递率

    : V=3(对于每位受试者进行3次测量);或 N=15(5位受试者每位进行3次测量); T,(:)一对每一位受试者的修正后的1 对于1/3倍频程第个中心频率处手套振

    N=3(对于每位受试者进行3次测量);或 N=15(5位受试者每位进行3次测量); T,(f,)一一对每一位受试者的修正后的1/3倍频程手套振动传递率。 对于1/3倍频程第i个中心频率处手套振动传递率的标准偏差sr(f:),按公式(11)计算:

    对于在1/3倍频程中心频率从25Hz~1250Hz频率范围内的各次测量得到的平均值、标准偏 及变异系数,均应列人报告中: a)对于每个独立的受试者(N=3);且 b)对于5个受试者组合(N=15)

    8.3频率计权振动传递率

    对于修正后的频率计权手套振动传递率的平均值T(s),按公式(13)计算

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    式中: N=3(对于每位受试者进行3次测量);或 V=15(5位受试者每位进行3次测量); T(S)i—对于每位受试者独立测量后,修正后的频率计权手套振动传递率。 主:在公式(13)中,对于振动谱SM,S由M替代,而对于振动谱S#,S由H替代。相关的频率范围在7.1.2中给出。 频率计权手套振动传递率,其标准偏差ST(S),按公式(14)计算:

    式中: N=3(对于每位受试者进行3次测量);或 V=15(5位受试者每位进行3次测量); T(s)i——对于每位受试者独立测量后,修 注:在公式(13)中,对于振动谱Sm,S由M替代,而)

    T(s)—一对于每位受试者独立测量后,修正后的频率计权手套振动传递率。 注:在公式(13)中,对于振动谱SM,S由M替代,而对于振动谱S,S由H替代。相关的频率范围在7.1.2中给出。 频率计权手套振动传递率,其标准偏差ST(S),按公式(14)计算:

    对于频率计权手套振动传递率,其变异系数Cv.T(S),按公式(15)计算 ST

    对于频率计权手套振动传递率,其变异系数Cv.T(S),按公式(15)计算:

    ............

    对于T(M)和T(H),在各次测量后的平均值、标准偏差以及变异系数,均应列入报告中: a)对于每位独立的受试者(N=3);且 b)对于所有五位受试者组合(N=15)

    9判定手套为防振手套的准则

    根据本标准认定的防振手套,应符合9.2和9.3

    则得的振动传递率平均值T(H)和T(M)应满足如下 0 且 Tm≤0.90.

    9.3.1手套减振材料厚度

    9.3.1.1手套减振材料在掌部的厚度

    置于手套手掌部位的减振材料厚度不宜大于8mm。 注:带嵌入式减振材料的手套的使用通常会降低手抓握机械手柄的握力。这就要求一个更大的握力来得到与裸手 操作机器相同水平的机械操作。减振材料越厚,手传振动的减振效果越好。但是,较厚的材料在增加减振效果 的同时,也会降低手指灵活性以及手的舒适度,同时也要求更大的握力操控机器

    9.3.1.2在拇指和手指中的手套减振材料

    手套的手掌部位,手指和拇指部位均应放置相同的减振材料。减振材料应覆盖于整个手掌并应覆 盖住每个手指的三个指骨部位和拇指的两个指骨部位。用于手套手指和拇指部位的减振材料的厚度应 等于或大于放在手套手掌部位的减振材料的0.55倍。 注:如果将相同厚度的减振材料用于手套的手掌,手指和拇指部位做成的防振手套,虽然能满足本标准对振动传递 率的要求,但也会因太硬、太案重降低佩戴和使用的舒适度。将用于手掌部位相同型号的较薄的减振材料用于 手指和拇指部位可以增加手套手指的灵活性和手套使用过程中的舒适性。因此,用于手指和拇指部位的减振 材料较薄对振动传递率的负面影响与增加了手指的灵活性和佩戴的舒适性间可以相互抵消

    9.3.2手套减振材料厚度的测量

    手套的手掌和手指部位的减振材料的厚度应按以下方法测量,

    绿化标准规范范本9.3.2.2测量装置

    GB/T187032021

    测量手套减振材料厚度的装置见图11。厚度测量宜在一个平台上完成。在平台表面上放置一片 厚度为(6土0.6)mm的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或其他类似的材料作为测量表面,加工一个均匀的 圆柱体测量压块,测量压块应符合如下要求: a) 材料:铝(密度2700kg/m); b) 直径,D:(80±4)mm; C 厚度,1:(25±2)mm; d 质量:(350±35)g。 可根据测量压块压放减振材料的位置在测量压块圆周边缘灵活选择测量位置。 使用聚甲基内烯酸甲酯(PMMA)薄板或其他类似材料的目的是提供一个典型平台上的光滑平坦 表面来完成9.3.2规定的测量。如果在一个光滑平坦的花岗岩、板或其他类似表面上完成,可不需要上 述的PMMA薄板。当把压块放在手套的手掌或手指上,压块的某些部位可超出手套的手掌或手指的 边界

    图11测量手套减振材料厚度的装置

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    验货标准9.3.2.3测量步骤

    在手套的手掌和手指部位的手套减振材料的厚度应按以下步骤测量。 a 如果减振材料是嵌入到手套中,从手套中取出减振材料,或者用从手套制造商或供应商那里取 得的减振材料样本。 b 如果减振材料在手套手掌面一侧,与手掌、手指和拇指部位的覆盖是一体的,厚度测量应包含 手套手掌面的整个结合体。 将手套减振材料放置在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄板或其他类似材料的表面上,将测量压 块置于手掌区域中央位置上,或将其放置在手指区减振材料三个指关节最小的那个的顶部。 测量测量压块的顶部和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄板或其他类似材料的表面之间的距离 2,应以90°土5°的角度分别测量压块顶部的四个位置测量92(士0.1mm)(见图11)。 e 分别按四个测量位置计算减振材料的厚度,按公式(16)计算:

    i=1,2,3,4 f)减振材料的平均厚度按公式(17)计算

    ....
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