ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
СОЮЗА ССР
_ СИСТЕМА СТАНДАРТОВ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА
МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ
V ХАРАКТЕРИСТИК ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА
- ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ВИБРАЦИИ
(
БЗ 5—887393
СТ СЭВ 3075-81)Издание официальное
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССМТЄгсТАНДЛРТЛМ
Москв
аГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
С
ГОСТ
12.4.094—88
(СТ СЭВ 3075—81)
истема стандартов безопасности трудаOccupational safety standards system.
Method for determination of dynamical
characteristics of human body under
vibration action
ОКСТУ 0012
Дата введения 01.07.89
Настоящий стандарт устанавливает методы определения входного и передаточного импедансов и комплексной частотной характеристики тела человека при воздействии вибрации.
Термины, применяемые в настоящем стандарте, и их пояснения приведены в приложении 1.
АППАРАТУРА
Для проведения испытаний применяют:
в
Издание официальное
★
Таблица 1
Наименование характеристики |
Значение характеристики для вибрации |
|
локальной |
общей |
|
Для вибростенда: |
|
|
толкающая сила, Н, не менее |
300 |
2000 |
допустимая статическая нагрузка, Н, не менее логарифмический уровень среднего квадрати ческого значения виброскорости, дБ: |
200 |
1200 |
не менее |
100 |
75 |
не более нелинейные искажения при воспройзведении гармонической вибрации, %, не более |
120 |
135 10 |
Перепечатка воспрещена
© Издательство стандартов, 1989
Наименование характеристики |
Значение характеристики для вибрации |
|
локальной |
общей |
Продолжение тлбл. 1
отклонение уровня виброскорости (виброускорения) от заданного при монотонном, непрерывном изменении частоты гармонической вибрации, дБ, не болце
Для измерительной аппаратуры:
динамический диапазон, дБ
минимальная измеряемая сила, Н
относительный коэффициент поперечного преобразования виброизмерительного преобразователя, %, не более
систематическая погрешность измерения силы, дБ, не более
пределы измерения фаз
систематическая погрешность измерения сдвига фаз, не более
п
±1
0,01 |
50 |
0,2 |
10 |
1.5 |
15 |
—90° |
|
—180* |
+90° |
±6° |
+180’ |
привязную систему, обеспечивающую возможность экстренного освобождения испытателя,, изготовленную по нормативно-технической документации; .
систему экстренного отключения вибрации, изготовленную по нормативно-технической документации.
ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЮ
Составляют программу испытания, в которой устанавливают объект и цель испытания, условия проведения испытания, расположение датчиков на теле испытателя, количество испытателей,
К испытанию допускают практически здоровых испытателей мужского пола в возрасте от 18 до 45 лет'массой (70±10) кг, имеющих медицинскую справку — допуск и испытанию. Минимальное число испытателей — 5..
Подбирают диапазон вибрбскорости согласно приложению 2. ■ '
Собирают измерительную установку (примеры блок-схем измерительных установок приведены в приложении 3).
Вибрбизмерительные преобразователи силы и виброскорости при измерениях импеданса следует устанавливать на одной детали, причем' оси чувствительности обоих виброизмерительных преобразователей должны совпадать между собой ті быть параллельны направлению возбуждения.
Способ соединения переходного элемента с виброизмеритель- ным преобразователем силы должен исключать появление изгибающих моментов, причем ось чувствительности вибропреобразователя силы должна проходить через центр масс переходного элемента.
Низшая собственная частота систем, состоящих из виброизмери- тельных преобразователей и деталей для их крепления, устанавливаемых на вибровозбудителе и на теле испытателя, должна не менее чем в 3 раза превышать верхнюю частоту исследуемой полосы частот.
Низшая собственная частота системы, состоящей из переходного элемента и деталей для его крепления и находящихся между виброизмерительным преобразователем силы и тела испытателя, должна не менее чем в 2 раза превышать верхнюю частоту исследуемой полосы частот.
ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЯ
Перед испытанием каждый испытатель проходит медицинский контроль.
Испытания проводят два экспериментатора.
В процессе измерения испытатель должен сохранять заданную позу, способ и силу обхвата переходного элемента, величину и направление силы нажатия или управляющие усилия в соответ-' ствии с условиями, имитирующими производственный процесс.
Динамические характеристики тела человека измеряют в направлении одной или нескольких осей ортогональной системы координат (см. приложение 4). При локальной вибрации направление одной из этих осей должно совпадать с направлением силы нажатия.
Скорость непрерывного изменения частоты вибрации не должна превышать 0,2 октавы в 1 с.
Значение частоты вибрации при дискретном изменении частоты следует выбирать по ГОСТ 12000—86.
Продолжительность каждого измерения при воздействии вибрации с дискретным изменением частоты выбирают так чтобы она составляла не менее 10 периодов возбуждаемой вибрации.
На переходном элементе (входе) возбуждают гармоническую вибрацию с постоянным средним квадратическим значением виброскорости О] в полосе частот: 5—200 Гц — при воздействии локальной вибрации; 0,7—100 Гц — при действии общей вибрации. Допускается определять динамические характеристики в более уз* ких полосах частот.
Измеряют среднее квадратическое вибрационной силы Flt действующей на человека, и сдвиг фаз между силой и виброско- ростью на входе (аргумент входного импеданса).
Измеряют среднее квадратическое значение виброскоро-. сти v2 в. контрольной точке тела испытателя (на выходе) и сдвиг фаз .между виброскоростями вд входе и на выходе (аргумент комплексной частотной характеристики).
Измеряют сдвиг фаз между силой и виброскоростью на выходе (аргумент передаточного импеданса).
Перерыв между испытаниями при повторных измерениях на каждом испытателе должен составлять не менее 5 мин.
Результаты испытаний заносят в протокол, который должен содержать:
состав измерительного тракта;
данные о позе, усилии нажатия и усилии обхвата испытателя;
расположении виброизмерительиых преобразователей и наименование осей, по которым проведены измерения;
возрастные данные и массу испытателя;
результаты измерений в виде таблиц или графиков;
дату проведения измерения;
фамилию и должность лиц, проводивших измерения.
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
Модуль входного импеданса | ZBX(/co„) | вычисляют по формуле
|£ВХ(Ю1=—
rv
const
Модуль передаточного импеданса) Znep(/con) | вычисляют по формуле
1Дер(М)1=^.
V2 п
Модуль комплексной характеристики | K(j<o)()| вычисляют по формуле
Vin
где /= V — 1;
®п — м-е значение частоты гармонической вибрации, с-1;ficonst — среднее квадратическое значение виброскорости на входе, поддерживаемое постоянным в исследуемой полосе частот, м/с;
Fln—среднее квадратическое значение силы, Н, на входе при частоте w?l;
и2п— среднее квадратическое значение виброскорости, м/с,, (виброускорения, м/с2), на выходе при частоте ®п;
fin — среднее квадратическое значение виброскорости, м/с (виброускорения, м/с2), на входе при частоте ®п.
Определяют средние арифметические значения модуля |ZBX|Cp, |Znep|ї ср, К| ср и аргумента (<рср) импедансов и комплексной частотной характеристики.
Значения модулей и аргументов определяют с доверительной вероятностью Р=0,9 и относительным, доверительным интервалом 8±0,4 в соответствии с приложением 5.
Если є превышает допустимое значение, то дополнительное число испытателей уточняют по формуле
Дл=45,
проводят дополнительные испытания и затем определяют средние значения модуля и аргумента динамических характеристик.
Результаты расчетов представляют в виде таблиц. Для проектирования имитаторов тела человека и средств вибрационной защиты могут применяться значения модулей и аргументов импеданса и комплексной частотной характеристики, приведенной в приложении б
.ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Справочное
ТЕРМИНЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В СТАНДАРТЕ, И ИХ ПОЯСНЕНИЯ
Таблица 2
Термин |
Пояснение |
Динамическая характеристика тела человека при воздействии:
локальной вибрации общей вибрации |
Входной механический импеданс Входной механический импеданс, передаточный механический импеданс и комплексная частотная характеристика |
Комплексная частотная характеристика Переходный элемент |
По. ГОСТ 21878—76 Механическая система (сиденье, рабочая площадка, рукоятка и др.), через которую вибрация передается |
Имитатор тела человека |
телу' человека Устройство, воспроизводящее одну илц несколько динамических характеристик тела человека |
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Обязательное
СРЕДНИЕ КВАДРАТИЧЕСКИЕ ЗНАЧЕНИЯ ВИБРОСКОРОСТИ
Т а.6 л и ц а 3
Внд вибрации |
Виброскорость |
|
м/с |
дБ |
|
Лекальная: |
|
|
не менее |
■5 Х10-3 |
100 |
.не более |
5 ХЮ-2 |
120 |
Общая: |
|
|
не менее |
5 ХЮ-4 |
80 |
ее более |
1,58X10-’ |
. 130 , |
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Справочное
БЛОК-СХЕМА ИСПЫТАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ
КОМПЛЕКСНОЙ ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ
1—вибростенд; 2—переходной элемент; S, 5—вибропреобразователи ускорения; 4—объест испытания; 6, 7—усилители; Я—фазометр; 9—усилитель с детектированием выходного сиг* нала; 10—регистрирующее устройство; 11—блок экстренного выключения вибростенд»; 12—синхронизация регистратора от генератора вибростеида
Черт. -1
БЛОК-СХЕМА ИСПЫТАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ
ВХОДНОГО И ПЕРЕДАТОЧНОГО ИМПЕДАНСА
I—вибростенд; 2—преобразователь силы; 3—вибропреобразователь ускорения; 4—переходной элемент; 5—объект испытания; 6, 1—усилители; в—усилители с симметричным входом; 9—интегрирующий усилитель; 10—фазометр; Я—усилитель с детектированием выходного сигнала; 12—регистрирующее устройство; 13—вибропреобразователь ускорения; 14— синхронизация регистратора от генератора вибростенда; 15—блок экстренного выключения; П—переключатель видов измерения (в положении 1—измерение входного импеданса; в положении 2—измерение передаточного импеданса)
Черт, 2
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Справочное
НАПРАВЛЕНИЕ КООРДИНАТНЫХ ОСЕЙ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ
ВИБРАЦИИ
Координатные оси при локальной вибрации
а—при обхвате цилиндрических и торовых поверхностей; б—при обхвате сферических поверхностей; в—направление осей относительно тела человека
Черт. 3
Координатные оси при общей вибрации
Черт, 4ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Справочное
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОГО ДОВЕРИТЕЛЬНОГО ИНТЕРВАЛА
Среднее арифметическое значение и среднее квадратическое отклонение параметра на /-частоте вычисляют по формулам: где Kj—значение модуля Динамической характеристики на t-й частоте для /-го испытуемого.
Для доверительной вероятности 0,9 и числа испытуемых — 5 определяют коэффициент Стьюдента по табл, 4.
Таблица 4
п |
|
Л |
|
Л |
'■ |
Л |
*П |
5 |
2,1 |
13 |
1,8 |
21 |
1,7 |
29 |
1,7 |
6 |
2,0 |
14 |
1,8 |
22 |
1,7 |
30 |
1,7 |
7 |
1,9 |
15 |
1,8 |
23 |
и |
40 |
1,7 |
8 |
1,9 |
16 |
1,7 ' |
24 |
1,7 |
60 . |
1,7 |
9 |
1,9 |
17 |
1,7 |
25 |
I,7 |
120 |
1,7 |
10 |
1,8 |
18 |
1,7 |
26 |
1,7 |
ОО |
1,6 |