前言
　　本標準非等效采用ISO 5007：1990《農(nóng)業(yè)輪式拖拉機-駕駛員座位-傳遞振動的測量》，對GB/T 8421—1987《農(nóng)業(yè)輪式拖拉機駕駛座傳遞振動的評價指標》和GB/T 6972—1986《農(nóng)業(yè)輪式拖拉機駕駛座振動的測量》進行了修訂及合并。
　　修訂時，本標準在模擬振動加速度功率譜曲線、阻尼試驗等方面與國際標準相一致；考慮到國產(chǎn)拖拉機產(chǎn)品的現(xiàn)有技術(shù)水平，變更和制定了符合國情的振動分級與傳遞振動限值。
　　本標準自實施之日起，代替GB/T 8421—1987和GB/T 6972—1986。
　　本標準由國家機械工業(yè)局提出。
　　本標準由全國拖拉機標準化技術(shù)委員會歸口。
　　本標準主要起草單位：洛陽拖拉機研究所、洛陽第四設(shè)計研究院。
　　本標準主要起草人：李國英、萬葉青、王方勤。
　　1 范圍
　　本標準規(guī)定了農(nóng)業(yè)輪式拖拉機駕駛座垂直方向傳遞振動的試驗室測量方法與限值。
　　本標準適用于后軸為剛性懸架的農(nóng)業(yè)輪式拖拉機駕駛座。
　　本標準不適用于安裝在特殊用途拖拉機上的駕駛座。
　　2 引用標準
　　下列標準所包含的條文，通過在本標準中引用而構(gòu)成為本標準的條文，本標準出版時，所示版本均為有效，所有標準都會被修訂，使用本標準的各方應(yīng)探討使用下列標準最新版本的可能性。
　　GB/T 6235—1997 農(nóng)業(yè)拖拉機駕駛座及主要操作裝置位置尺寸
　　GB/T 10084—1988 振動、沖擊數(shù)據(jù)分析和表示方法
　　GB/T 13823—1992 振動與傳感器的校準方法
　　GB/T 14412—1993 機械振動與沖擊 加強度計的機械安裝
　　3 術(shù)語、定義和縮略語
　　本標準采用下列術(shù)語（縮略語）、定義。
　　3．1 頻率分析frequency analysis
　　對測量信號在頻率域上進行分析。
　　3．2 采樣時間analysis time duration
　　用于分析的振動數(shù)據(jù)的時間歷程，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
　　加速度隨機變量的瞬時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 駕駛座標志點（SIP）seat index point
　　大致相當于駕駛員坐姿髖關(guān)節(jié)中心的一個假想點。
　　4 拖拉機振動分級與限值
　　4．1 拖拉機振動分級
　　根據(jù)拖拉機無配重質(zhì)量及其駕駛座連接點處的乘座振動特性，按表1進行分級。
　　表1
　　
　　注：拖拉機無配重質(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 試驗方法
　　5．1 測量與數(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和傳遞到駕駛員身體上的振動由加速度傳感器測量，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)能測量均方根加速度值在0.05~10m/s²內(nèi)的激勵，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)為實際均方根振動水平的±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
　　加速度傳感器（加速度計）應(yīng)固定在試驗臺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)，與通過駕駛座中心線的縱向垂直平面的偏差距離不得超過100mm，測量方向應(yīng)與測量Z軸平行（見圖1）。
　　若所用振動試驗臺是圖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中的加速度傳感器，距鉸接點的距離應(yīng)該相同，誤差不得超過±20mm。
　　
　　Z軸=尾椎骨到頭部
　　圖1 測量坐標
　　5．1．2．2 傳遞至駕駛員的振動
　　加速度傳感器安裝在直徑為250mm±50mm的半剛性圓盤中央，圓盤用半剛性材料制成，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，圓盤型式見圖2。圓盤放置在駕駛座上時，加速度傳感器盤的中心線應(yīng)盡量接近駕駛員的尾椎骨，并與測量Z軸平行（見圖1）。
　　
　　圖2 半剛性圓盤
　　5．1．3 記錄儀器
　　傳感器輸出的電信號，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信號輸入數(shù)據(jù)分析儀，按表3所給的中心頻率，分析每個1/3倍頻程的加速度分量，每個分量的均方根值用a_f表示，規(guī)定采樣時間內(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間積分器之間加入一個加權(quán)網(wǎng)絡(luò)電路，從而直接得到加權(quán)振動。該加權(quán)網(wǎng)絡(luò)具有衰減效果，形成圖3所提供的Z軸振動的濾波曲線，衰減曲線的誤差：2~4Hz時不大于±0.5dB，其他頻率時不大于±2dB。積分器應(yīng)能指示出加權(quán)加速度的平方，對試驗運轉(zhuǎn)時間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)乘以對應(yīng)的中心頻率Z軸加權(quán)因子（見圖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)振動水平的平方和的平方根。
　　5．1．5 校準
　　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，其校準程序應(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)法標定。加速度傳感器偏轉(zhuǎn)法靜態(tài)標定，可用來獲得整個系統(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），則輸出電壓值的測量誤差不得大于±0.5%，試驗前后都應(yīng)對加速度傳感器進行校準和記錄，每次校準都應(yīng)與整個系統(tǒng)的內(nèi)部電子標定作比較。
　　不具有0 Hz平坦響應(yīng)的加速度傳感器應(yīng)進行動態(tài)校準。
　　每次試驗前后都應(yīng)立即檢查整個測量系統(tǒng)的內(nèi)部電子標定，必要時應(yīng)校準以保持試驗的精度。
　　安裝在試驗臺架上和駕駛座上的加速度計，其放大器的輸出應(yīng)調(diào)零。
　　整個測量系統(tǒng)的零點在試驗前后應(yīng)立即記錄下來。
　　5．2 振動試驗臺架
　　5．2．1 物理特性
　　至少應(yīng)有一個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的試驗輸入要求，任何合適的數(shù)字或模擬方法均可用來產(chǎn)生命令信號。
　　振動試驗臺架的運動部分是一個平臺，用于安裝駕駛座基座、轉(zhuǎn)向盤和支撐駕駛員腳的底板，臺架只限于作垂直運動，應(yīng)避免共振和非線性振動造成輸出失真或超出信號補償?shù)男Ｕ芰Α?BR>　　如果平臺是安裝在托架上（如圖4所示），由托架支點到駕駛座標志點（SIP）的距離不得小于2000mm，駕駛座標志點（SIP）與試驗臺X-X軸之間的距離應(yīng)小于±200mm。
　　
　　注：本圖僅作說明，并不限制試驗臺結(jié)構(gòu)型式。
　　圖4 振動試驗臺
　　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15m/s²時，振動試驗臺應(yīng)具有確保自動停止振動的安全裝置，最好選用液壓裝置，如安裝激勵器活塞的限載閥。如果用加速度傳感器作為安全保護信號采集元件，其信號應(yīng)通過一個截止頻率為20Hz的低通濾波器，以免高頻成分的振動超出液壓系統(tǒng)的響應(yīng)范圍而造成自動停機。如果試驗臺架是非液壓的，則需具備合適的安全裝置。
　　液壓泵或伺服閥應(yīng)能將試驗臺架的速度限制在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。
　　安全停機開關(guān)，應(yīng)由駕駛座上的被試人和控制裝置的操作人員同時操縱，停機開關(guān)應(yīng)能中斷液壓動力并能控制一個閥門以釋放系統(tǒng)油壓。
　　試驗中，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。
　　5．3 試驗條件
　　5．3．1 試驗駕駛座
　　試驗駕駛座2個。
　　試驗前，駕駛座懸架應(yīng)按照制造廠規(guī)定的條件進行磨合，如果制造廠沒有規(guī)定該條件，則駕駛座應(yīng)磨合5h。磨合時，駕駛座上應(yīng)承壓65kg的質(zhì)量塊（如鉛丸），并按照制造廠的說明書進行調(diào)整。對駕駛座基座處輸入正弦波信號，頻率近似駕駛座懸架的固有頻率，激勵的位移響應(yīng)需要達到懸架全行程的75%。磨合時要注意防止懸架中減振器過熱。
　　5．3．2 被試人員
　　被試人（駕駛員）宜由兩個人承擔。
　　較輕的一名總質(zhì)量應(yīng)為59kg±1kg，腰間配重質(zhì)量不超過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，雙手如駕駛拖拉機一樣放在轉(zhuǎn)向盤上，并根據(jù)被試人員質(zhì)量按照制造廠的說明書對駕駛座進行調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)向盤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 試驗輸入振動
　　5．4．1 振動特性
　　試驗輸入振動信號，以拖拉機標準試驗跑道上和田間各種使用工況下作業(yè)時采集的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，經(jīng)統(tǒng)計分析后獲得。每一個拖拉機級別的試驗輸入信號，對應(yīng)于該級別拖拉機振動特性的代表值。
　　各級拖拉機在進行振臺試驗時采用的輸入振動特性見圖5~圖8。各級拖拉機的加速度功率譜密度曲線方程見5.4.2。這些方程定義了對應(yīng)于5.5.2隨機振動試驗在駕駛座基座處產(chǎn)生的振動的目標值。
　　
　　真均方根值：2.70m/s²
　　加權(quán)均方根值：3.00m/s²
　　（幅值=9.5；濾波器：低通=3.2Hz，高通=4.9Hz）
　　圖5 0級拖拉機的PSD曲線
　　
　　真均方根值：2.25m/s²
　　加權(quán)均方根值：2.05m/s²
　　（幅值=9.25；濾波器：低通=3.5Hz，高通=3.0Hz）
　　圖6 1級拖拉機的PSD曲線
　　
　　真均方根值：1.94m/s²
　　加權(quán)均方根值：1.50m/s²
　?。ǚ?7.22；濾波器：低通=2.6Hz，高通=2.1Hz）
　　圖7 2級拖拉機的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級拖拉機的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，截止頻帶中以每個倍頻程48dB的斜率衰減。
　　
　　表4
　　
　　表5
　　
　　5．4．3 試驗激勵的量級和駕駛座基座處實際的試驗功率譜密度（PSD）允許偏差按表5的規(guī)定。
　　5．4．4 為了產(chǎn)生振動試驗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)字信號發(fā)生器中的任何一種方法。
　　5．4．5 試驗期間，駕駛座基座處產(chǎn)生的隨機振動概率密度函數(shù)按表5的規(guī)定。
　　5．5 試驗步驟
　　5．5．1 阻尼振動試驗
　　5．5．1．1 該試驗在5.2中指定的試驗臺架上進行。
　　5．5．1．2 應(yīng)進行兩種載荷的試驗，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 進行正弦振動試驗，在駕駛座基座處輸入頻率為0.5~2Hz、幅值為±15mm的正弦激勵信號，以不大于0.05Hz的頻率間隔，進行掃頻試驗。
　　5．5．1．4 測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。
　　計算駕駛座最大振動傳遞值V時，加速度的頻率從0.5~2Hz，頻率間隔不大于0.05Hz，以十進制算至小數(shù)點后兩位，列入試驗報告。
　　5．5．1．5 對于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 隨機振動試驗
　　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)試驗駕駛座所安裝的拖拉機級別，使振動試驗臺駕駛座基座處產(chǎn)生相應(yīng)的符合5.4規(guī)定的試驗輸入激勵信號。
　　試驗時輸入振動信號應(yīng)是連續(xù)的。樣本的最少采樣時間T應(yīng)按照5.1.4規(guī)定，每次試驗前后應(yīng)按5.1.5.2校準儀器。
　　5．5．2．1 對兩個不同質(zhì)量的被試人員，都應(yīng)重復試驗三次以得到三個連續(xù)的試驗歷程，每次從半剛性圓盤上測得的頻率加權(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的方法測得駕駛座基座處的試驗歷程。每次試驗，駕駛座基座處的振動激勵信號必須符合表5的規(guī)定。記錄每一個被試人三次試驗所測得的加權(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量。
　　5．5．2．4 實際試驗輸入的加權(quán)均方根加速度值同表5中第2列目標值會產(chǎn)生偏差，對傳遞到駕駛座上的加權(quán)均方根加速度值均應(yīng)進行修正，其計算公式如下：
　　
　　6 試驗記錄與試驗報告
　　6．1 試驗原始記錄格式按表6。
　　表6
　　
　　6．2 試驗報告應(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；
　　c） 試驗日期；
　　d） 試驗輸入振動激勵的級別；
　　e） 阻尼試驗所獲得的振動傳遞最大值及其對應(yīng)的頻率和輸入幅值；
　　f） 傳遞至被試人員的振動：
　　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） 試驗主管人員。