前言
　　本标准非等效采用ISO 5007：1990《农业轮式拖拉机-驾驶员座位-传递振动的测量》，对GB/T 8421—1987《农业轮式拖拉机驾驶座传递振动的评价指标》和GB/T 6972—1986《农业轮式拖拉机驾驶座振动的测量》进行了修订及合并。
　　修订时，本标准在模拟振动加速度功率谱曲线、阻尼试验等方面与国际标准相一致；考虑到国产拖拉机产品的现有技术水平，变更和制定了符合国情的振动分级与传递振动限值。
　　本标准自实施之日起，代替GB/T 8421—1987和GB/T 6972—1986。
　　本标准由国家机械工业局提出。
　　本标准由全国拖拉机标准化技术委员会归口。
　　本标准主要起草单位：洛阳拖拉机研究所、洛阳第四设计研究院。
　　本标准主要起草人：李国英、万叶青、王方勤。
　　1 范围
　　本标准规定了农业轮式拖拉机驾驶座垂直方向传递振动的试验室测量方法与限值。
　　本标准适用于后轴为刚性悬架的农业轮式拖拉机驾驶座。
　　本标准不适用于安装在特殊用途拖拉机上的驾驶座。
　　2 引用标准
　　下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文，本标准出版时，所示版本均为有效，所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
　　GB/T 6235—1997 农业拖拉机驾驶座及主要操作装置位置尺寸
　　GB/T 10084—1988 振动、冲击数据分析和表示方法
　　GB/T 13823—1992 振动与传感器的校准方法
　　GB/T 14412—1993 机械振动与冲击 加强度计的机械安装
　　3 术语、定义和缩略语
　　本标准采用下列术语（缩略语）、定义。
　　3．1 频率分析frequency analysis
　　对测量信号在频率域上进行分析。
　　3．2 采样时间analysis time duration
　　用于分析的振动数据的时间历程，s。
　　3．3 功率谱密度（PSD）power spectral density
　　单位带宽的均方加速度，（m/s²）²/Hz。
　　3．4 加速度幅值的概率密度函数（PDF）probablity density function of acceleration amplitudes
　　加速度随机变量的瞬时幅值落在增量范围内可能出现的概率与增量之比。
　　3．5 驾驶座标志点（SIP）seat index point
　　大致相当于驾驶员坐姿髋关节中心的一个假想点。
　　4 拖拉机振动分级与限值
　　4．1 拖拉机振动分级
　　根据拖拉机无配重质量及其驾驶座连接点处的乘座振动特性，按表1进行分级。
　　表1
　　
　　注：拖拉机无配重质量即是最小使用质量减去驾驶员质量及可拆卸的附属设备或其他载荷。
　　
　　5 试验方法
　　5．1 测量与数据分析
　　5．1．1 加速度传感器和放大器
　　驾驶座基座上的振动和传递到驾驶员身体上的振动由加速度传感器测量，其安装方法按5.1.2条规定。
　　加速度传感器和放大器，应能测量均方根加速度值在0.05~10m/s²内的激励，且峰值因数不得大于6。加速度传感器和放大器的精度，在0.8~80Hz的频率范围内应为实际均方根振动水平的±2.5%，加速度传感器的响应频率应大于300Hz，并能承受100m/s²的瞬时加速度而不致损坏。
　　5．1．2 加速度传感器的安装
　　5．1．2．1 驾驶室基座的振动
　　加速度传感器（加速度计）应固定在试验台刚性部位或驾驶室座安装基座上，位于驾驶座座垫的垂直投影区内，与通过驾驶座中心线的纵向垂直平面的偏差距离不得超过100mm，测量方向应与测量Z轴平行（见图1）。
　　若所用振动试验台是图3所示的铰接型式，则安装在驾驶座基座上的加速度传感器和安装在半刚性圆盘中的加速度传感器，距铰接点的距离应该相同，误差不得超过±20mm。
　　
　　Z轴=尾椎骨到头部
　　图1 测量坐标
　　5．1．2．2 传递至驾驶员的振动
　　加速度传感器安装在直径为250mm±50mm的半刚性圆盘中央，圆盘用半刚性材料制成，放在驾驶员座垫上，增加刚性的薄金属圆板直径为75mm±5mm，用于安放加速度传感器，圆盘型式见图2。圆盘放置在驾驶座上时，加速度传感器盘的中心线应尽量接近驾驶员的尾椎骨，并与测量Z轴平行（见图1）。
　　
　　图2 半刚性圆盘
　　5．1．3 记录仪器
　　传感器输出的电信号，记录在磁带记录仪上供分析使用，磁带记录仪的重放精度为1~80Hz频率范围内总信号均方根值的±3%。
　　5．1．4 频率加权
　　频率加权可由下述三种方法之一实现。
　　5．1．4．1 1/3倍频程带宽法
　　将磁带记录仪记录的振动信号输入数据分析仪，按表3所给的中心频率，分析每个1/3倍频程的加速度分量，每个分量的均方根值用a_f表示，规定采样时间内的平均值。用1/3倍频程的分量乘以表3给的加权因子W_f得到加权加速度分量a_wf，最后按式（1）合成求得加权均方根值加速度a_wf。
　　
　　并且还应满足下式：
　　2B_eT≥140 ………………………………（2）
　　式中：B_e——频率分析的分辨带宽，Hz；
　　T——采样时间，不少于300s。
　　表3
　　
　　5．1．4．2 宽频带法
　　该方法是在传感器和时间积分器之间加入一个加权网络电路，从而直接得到加权振动。该加权网络具有衰减效果，形成图3所提供的Z轴振动的滤波曲线，衰减曲线的误差：2~4Hz时不大于±0.5dB，其他频率时不大于±2dB。积分器应能指示出加权加速度的平方，对试验运转时间T的积分，即
　　
　　
　　图3 滤波器垂直方向（Z轴）响应曲线
　　5．1．4．3 等带宽法
　　等带宽法应符合GB/T 10084的规定。分析带宽的频率范围从1~20Hz，采样时间T和分辨带宽应满足式（4）要求。
　　2B_eT≥140 ……………………………………（4）
　　式中：B_e≤0.3Hz。
　　该等带宽均方根值应乘以对应的中心频率Z轴加权因子（见图3）。加权加速度均方根值a_wf应为1~20Hz频率范围内各等带宽加权振动水平的平方和的平方根。
　　5．1．5 校准
　　5．1．5．1 一般要求
　　加速度传感器按GB/T 13823规定的方法校准，其校准程序应保证加速度传感器的灵敏度变化：0~40Hz频率范围内小于平均值的±2.5%；0~80Hz范围内小于平均值的±6.0%。
　　仪器应在15~30℃的温度条件下使用。
　　5．1．5．2 校准方法
　　具有0 Hz平坦响应的加速度传感器通常用偏转法标定。加速度传感器偏转法静态标定，可用来获得整个系统的加速度灵敏度。将加速度传感器敏感轴线由垂直方向偏转180°，敏感轴由垂直到180°的偏转偏差不大于±4°，地球引力产生的峰值变化为19.61m/s²（等于2g，g=9.806 65m/s²），则输出电压值的测量误差不得大于±0.5%，试验前后都应对加速度传感器进行校准和记录，每次校准都应与整个系统的内部电子标定作比较。
　　不具有0 Hz平坦响应的加速度传感器应进行动态校准。
　　每次试验前后都应立即检查整个测量系统的内部电子标定，必要时应校准以保持试验的精度。
　　安装在试验台架上和驾驶座上的加速度计，其放大器的输出应调零。
　　整个测量系统的零点在试验前后应立即记录下来。
　　5．2 振动试验台架
　　5．2．1 物理特性
　　至少应有一个Z轴方向的电液反馈控制系统，如果能满足驾驶座安装基座处PSD和PDF的试验输入要求，任何合适的数字或模拟方法均可用来产生命令信号。
　　振动试验台架的运动部分是一个平台，用于安装驾驶座基座、转向盘和支撑驾驶员脚的底板，台架只限于作垂直运动，应避免共振和非线性振动造成输出失真或超出信号补偿的校正能力。
　　如果平台是安装在托架上（如图4所示），由托架支点到驾驶座标志点（SIP）的距离不得小于2000mm，驾驶座标志点（SIP）与试验台X-X轴之间的距离应小于±200mm。
　　
　　注：本图仅作说明，并不限制试验台结构型式。
　　图4 振动试验台
　　5．2．2 安全要求
　　由任何原因造成驾驶座安装基座的加速度超过15m/s²时，振动试验台应具有确保自动停止振动的安全装置，最好选用液压装置，如安装激励器活塞的限载阀。如果用加速度传感器作为安全保护信号采集元件，其信号应通过一个截止频率为20Hz的低通滤波器，以免高频成分的振动超出液压系统的响应范围而造成自动停机。如果试验台架是非液压的，则需具备合适的安全装置。
　　液压泵或伺服阀应能将试验台架的速度限制在1.3m/s以内，蓄能器的最小尺寸应能符合系统响应的要求。
　　安全停机开关，应由驾驶座上的被试人和控制装置的操作人员同时操纵，停机开关应能中断液压动力并能控制一个阀门以释放系统油压。
　　试验中，应缓慢增加激振幅度，并允许按被试人员的要求中止试验。
　　5．3 试验条件
　　5．3．1 试验驾驶座
　　试验驾驶座2个。
　　试验前，驾驶座悬架应按照制造厂规定的条件进行磨合，如果制造厂没有规定该条件，则驾驶座应磨合5h。磨合时，驾驶座上应承压65kg的质量块（如铅丸），并按照制造厂的说明书进行调整。对驾驶座基座处输入正弦波信号，频率近似驾驶座悬架的固有频率，激励的位移响应需要达到悬架全行程的75%。磨合时要注意防止悬架中减振器过热。
　　5．3．2 被试人员
　　被试人（驾驶员）宜由两个人承担。
　　较轻的一名总质量应为59kg±1kg，腰间配重质量不超过5kg。
　　较重的一名总质量应为98kg±5kg，腰间配重质量不超过8kg。
　　被试人应自然地坐在驾驶座上，脚平放在底板上，双手如驾驶拖拉机一样放在转向盘上，并根据被试人员质量按照制造厂的说明书对驾驶座进行调节，转向盘和脚踏板同驾驶座之间的距离，应按GB/T 6235的规定。
　　5．4 试验输入振动
　　5．4．1 振动特性
　　试验输入振动信号，以拖拉机标准试验跑道上和田间各种使用工况下作业时采集的数据为基础，经统计分析后获得。每一个拖拉机级别的试验输入信号，对应于该级别拖拉机振动特性的代表值。
　　各级拖拉机在进行振台试验时采用的输入振动特性见图5~图8。各级拖拉机的加速度功率谱密度曲线方程见5.4.2。这些方程定义了对应于5.5.2随机振动试验在驾驶座基座处产生的振动的目标值。
　　
　　真均方根值：2.70m/s²
　　加权均方根值：3.00m/s²
　　（幅值=9.5；滤波器：低通=3.2Hz，高通=4.9Hz）
　　图5 0级拖拉机的PSD曲线
　　
　　真均方根值：2.25m/s²
　　加权均方根值：2.05m/s²
　　（幅值=9.25；滤波器：低通=3.5Hz，高通=3.0Hz）
　　图6 1级拖拉机的PSD曲线
　　
　　真均方根值：1.94m/s²
　　加权均方根值：1.50m/s²
　　（幅值=7.22；滤波器：低通=2.6Hz，高通=2.1Hz）
　　图7 2级拖拉机的PSD曲线
　　
　　真均方根值：1.74m/s²
　　加权均方根值：1.30m/s²
　　（幅值=5.85；滤波器：低通=2.45Hz，高通=1.95Hz）
　　图8 3级拖拉机的PSD曲线
　　5．4．2 PSD曲线方程
　　PSD曲线方程的定义是巴特沃斯（Butterworth）频率响应函数的高通（HP）和低通（LP）滤波器的组合，所有滤波器都是8阶的，截止频带中以每个倍频程48dB的斜率衰减。
　　
　　表4
　　
　　表5
　　
　　5．4．3 试验激励的量级和驾驶座基座处实际的试验功率谱密度（PSD）允许偏差按表5的规定。
　　5．4．4 为了产生振动试验所需的驾驶座基座处的PSD和均方根值特性，可以采用双倍积分器、模拟信号发生器加滤波器、以及带有数模转换器的数字信号发生器中的任何一种方法。
　　5．4．5 试验期间，驾驶座基座处产生的随机振动概率密度函数按表5的规定。
　　5．5 试验步骤
　　5．5．1 阻尼振动试验
　　5．5．1．1 该试验在5.2中指定的试验台架上进行。
　　5．5．1．2 应进行两种载荷的试验，即：第一种驾驶座上承载40kg的质量和第二种承载80kg的质量。
　　5．5．1．3 进行正弦振动试验，在驾驶座基座处输入频率为0.5~2Hz、幅值为±15mm的正弦激励信号，以不大于0.05Hz的频率间隔，进行扫频试验。
　　5．5．1．4 测得驾驶座上的加速度均方根值（a_wfs）与驾驶座基座处的加速度均方根值（a_wfb）二者之比V，表示成
　　V=a_wfs/a_wfb
　　式中：a_wfs——驾驶座上的a_wf，m/s²；
　　a_wfd——驾驶座基座处的a_wf，m/s²。
　　计算驾驶座最大振动传递值V时，加速度的频率从0.5~2Hz，频率间隔不大于0.05Hz，以十进制算至小数点后两位，列入试验报告。
　　5．5．1．5 对于5.5.1.4可采用5.1.4中的任何一种方法，但驾驶座上和驾驶座基座处的频率加权均方根加速度值a_wfswfb应采用同一种方法获得。
　　5．5．2 随机振动试验
　　每一位被试人均应按照5.3.2的规定坐在驾驶座上，根据试验驾驶座所安装的拖拉机级别，使振动试验台驾驶座基座处产生相应的符合5.4规定的试验输入激励信号。
　　试验时输入振动信号应是连续的。样本的最少采样时间T应按照5.1.4规定，每次试验前后应按5.1.5.2校准仪器。
　　5．5．2．1 对两个不同质量的被试人员，都应重复试验三次以得到三个连续的试验历程，每次从半刚性圆盘上测得的频率加权均方根加速度值a_wf与其算术平均值的偏差均应在±5%范围内，记录核算术平均值为a_wfs。
　　5．5．2．2 按5.5.2.1的方法测得驾驶座基座处的试验历程。每次试验，驾驶座基座处的振动激励信号必须符合表5的规定。记录每一个被试人三次试验所测得的加权均方根加速度值a_wf的算术平均值，用a_wfb表示。
　　5．5．2．3 可以采用5.1.4条所述的任何一种方法，获得5.5.2.1和5.5.2.2所要求的加权均方根加速度值，但驾驶座上下，必须采用同一种方法测量。
　　5．5．2．4 实际试验输入的加权均方根加速度值同表5中第2列目标值会产生偏差，对传递到驾驶座上的加权均方根加速度值均应进行修正，其计算公式如下：
　　
　　6 试验记录与试验报告
　　6．1 试验原始记录格式按表6。
　　表6
　　
　　6．2 试验报告应包含以下内容：
　　a） 制造厂商的名称和地址；
　　b） 驾驶座的型号；
　　c） 试验日期；
　　d） 试验输入振动激励的级别；
　　e） 阻尼试验所获得的振动传递最大值及其对应的频率和输入幅值；
　　f） 传递至被试人员的振动：
　　1） 被试人员的质量（包括任何附加质量），以kg为单位；
　　2） 传递至被试人员的均方根加速度值，以m/s²为单位，按5.5.2.4条修正。
　　g） 所用的频率加权方法；
　　h） 试验主管人员。