21GBT 13442-92人体全身振动暴露的舒适性降低界限和评价准则 .doc
人体全身振动暴露的舒适性降低界限和评价准则
GB／T 13442—92
国家技术监督局1992—04—25批准 1992—12—01实施
本标准参照采用国际标准ISO 2631／1—1985《人体全身振动暴露的评价——第一部分：通用要求》。
1 主题内容与适用范围
本标准规定了人体全身振动暴露时，保持人体舒适的振动参数界限和评价准则。
本标准适用于各种运载工具或机械产生的人体全身振动环境，用以评价各种作业振动环境对人员舒适性的影响；并可作为设计各种装置或设施，评价其性能或采取振动控制措施的依据。
本标准适用于频率范围为1～80Hz的周期振动、随机振动或具有分布频谱的非周期性振动。也适用于其能量在此频带范围内的连续冲击型振动。
本标准适用于峰值因数不大于3的振动，或计权信号的峰值因数不大于6的振动。
本标准仅适用于正常健康的人。一般指可以从事正常生活起居，包括旅行，并能承受典型工作班或轮班制工作负荷的人。
本标准适用于通过主要支撑面将振动作用于立姿或坐姿的人，也适用于卧姿和斜靠姿的人。
2 引用标准
GB／T 13441 人体全身振动环境的测量规范
3 术语
3．1 全身振动暴露
承受着传输到整个身体的机械振动。
3．2 舒适
人体对所暴露的振动环境主观感觉良好，在身体上和心理上无困扰和不安的因素。
3．3 舒适性降低界限
保持人体舒适的振动参数界限，超过此限会引起舒适性降低。
4 人体全身振动环境的测量
应当符合GB／T 13441的规定。
5 全身振动暴露的舒适性降低界限
5．1 舒适性降低界限(加速度均方根值)按振动频率(或1／3倍频程的中心频率)、暴露时间和振动作用方向的不同而异，见图1a和图1b(Z轴向)，图2a和图2b(X轴向或Y轴向)。这些界限相对应的限值列于表1(aZ)和表2(aX、aY)。在人体的最敏感频率范围，界限最低。对于aZ振动，其范围为4～8Hz，对于aX、aY振动，其范围为1～2Hz。
5．2 鉴于人体舒适性反应的复杂性、变异性以及工作任务和条件的不同，在不同行业和应用场合，允许对舒适性降低界限进行适当的修正。在5．1条规定的界限基础上，允许修正范围为3～一30dB。
图1a aZ加速度界限——舒适性降低限
(横坐标为频率，以暴露时间为参数)
图1b aZ加速度界限——舒适性降低限
(横坐标为暴露时间，以频率或1／3倍频带的中心频率作参数)
图2a aX或aY加速度界限——舒适性降低限
(横坐标为频率，以暴露时间为参数)
图2b aX或aY加速度界限——舒适性降低限
(横坐标为暴露时间，以频率或1／3倍频带的中心频率作参数)
表1 Z轴向(脚或臀部至头方向)振动加速度aZ的舒适性降低界限数值
频率 Hz | 加速度，m/s2 | ||||||||
暴露时间 | |||||||||
24h | 16h | 8h | 4h | 2.5h | 1h | 25min | 16min | 1min | |
1.00 1.25 1.60 2.00 2.50 3.15 4.00 5.00 6.30 8.00 10.00 12.50 16.00 20.00 25.00 31.50 40.00 50.00 63.00 80.00 | 0.09 0.08 0.07 0.06 0.06 0.05 0.04 0.04 0.04 0.04 0.06 0.07 0.09 0.11 0.14 0.18 0.23 0.29 0.36 0.44 | 0.14 0.12 0.11 0.10 0.08 0.08 0.07 0.07 0.07 0.07 0.08 0.11 0.14 0.17 0.21 0.27 0.34 0.42 0.54 0.67 | 0.20 0.18 0.16 0.14 0.13 0.11 0.10 0.10 0.10 0.10 0.13 0.16 0.20 0.25 0.32 0.40 0.51 0.63 0.79 1.00 | 0.34 0.30 0.27 0.24 0.21 0.19 0.17 0.17 0.17 0.17 0.21 0.27 0.34 0.42 0.54 0.67 0.84 1.06 1.35 1.68 | 0.44 0.40 0.36 0.32 0.29 0.25 0.23 0.23 0.23 0.23 0.29 0.36 0.44 0.57 0.71 0.89 1.13 1.43 1.78 2.25 | 0.75 0.67 0.60 0.54 0.48 0.42 0.37 0.37 0.37 0.37 0.48 0.60 0.75 0.95 1.19 1.51 1.90 2.38 3.02 3.75 | 1.35 1.19 1.06 0.95 0.84 0.63 0.57 0.57 0.57 0.57 0.71 0.89 1.13 1.43 1.78 2.37 2.86 3.56 4.44 5.71 | 1.35 1.19 1.06 0.95 0.84 0.75 0.67 0.67 0.67 0.67 0.84 1.06 1.35 1.68 2.13 2.70 3.37 4.19 5.40 6.73 | 1.78 1.59 1.43 1.27 1.13 1.00 0.89 0.89 0.89 0.89 1.13 1.43 1.78 2.25 2.86 3.56 4.44 5.71 7.11 8.89 |
注：表中列的界限值为纯单频(正弦)振动的均方根值或1／3倍频程带宽的均方根值。
表2 X轴向或Y轴向(背至胸或右侧至左侧)振动加速度aX或aY的舒适性降低界限数值
频率 Hz | 加速度，m/s2 | ||||||||
暴露时间 | |||||||||
24h | 16h | 8h | 4h | 2.5h | 1h | 25min | 16min | 1min | |
1.00 1.25 1.60 2.00 2.50 3.15 4.00 5.00 6.30 8.00 10.00 12.50 16.00 20.00 25.00 31.50 40.00 50.00 63.00 80.00 | 0.03 0.03 0.03 0.03 0.04 0.05 0.06 0.08 0.10 0.13 0.16 0.20 0.25 0.32 0.40 0.51 0.64 0.79 1.00 1.27 | 0.05 0.05 0.05 0.05 0.06 0.08 0.10 0.08 0.15 0.19 0.24 0.30 0.37 0.48 0.60 0.75 0.95 1.19 1.51 1.90 | 0.07 0.07 0.07 0.07 0.09 0.11 0.14 0.18 0.23 0.29 0.36 0.44 0.57 0.71 0.89 1.13 1.43 1.78 2.25 2.86 | 0.11 0.11 0.11 0.11 0.14 0.18 0.23 0.29 0.36 0.44 0.57 0.71 0.89 1.13 1.43 1.78 2.25 2.86 3.56 4.44 | 0.16 0.16 0.16 0.16 0.20 0.25 0.32 0.40 0.51 0.63 0.79 1.00 1.27 1.59 2.00 2.54 3.17 3.97 5.08 6.35 | 0.27 0.27 0.27 0.27 0.34 0.42 0.54 0.67 0.84 1.06 1.35 1.68 2.13 2.70 3.37 4.19 5.40 6.73 8.14 10.63 | 0.40 0.40 0.40 0.40 0.51 0.63 0.79 1.00 1.27 1.59 2.00 2.54 3.17 3.97 5.08 6.35 7.94 9.48 12.70 15.87 | 0.48 0.48 0.48 0.48 0.60 0.75 0.95 1.19 1.51 1.90 2.38 3.02 3.75 4.76 6.03 7.49 9.52 11.90 14.51 19.05 | 0.63 0.63 0.63 0.63 0.79 1.00 1.27 1.59 2.00 2.54 3.17 3.97 5.08 6.35 7.94 10.00 12.70 15.87 20.00 25.40 |
注：表中列的界限值为纯单频(正弦)振动的均方根值或1／3倍频程带宽的均方根值。
6 全身振动环境的评价准则
6．1 频谱的评价
6．1．1 离散(单个)频率的评价
对于Z轴向(aZ)或X、Y轴向(aX、aY)酌单频振动应按图1和图2以及表1和表2的规定进行评定。
6．1．2 离散(多个)频率的评价
当在1～80Hz范围内同时出现一个以上的离散频率时，每个频率成分的加速度均方根值应当分别按照该频率的相应界限进行评定。
6．1．3 集中在一个1／3倍频程带宽或更小带宽内的窄带“随机”振动的评价
在集中于一个1／3倍频程带宽或更小带宽内的窄带振动情况下，在此带宽内的加速度均方根值应当按照该带宽中心频率相应的界限进行评定。
6．1．4 宽带振动的评价
对于发生在多于一个1／3倍频程带宽的宽带分布振动，不论是否随机振动，每一1／3倍频带内的加速度均方根值应当分别按照该频带中心频率相应的界限进行评定。
6．2 计权加速度的评价
6．2．1 按振动作用方向的不同，计权加速度分别表示为aZW、aXW和aYW。这些计权振动值应当分别按照az(图1和表1)中4～8Hz频带中的界限值和aX、aY(图2和表2)中的1～2Hz频带中的界限值进行评定。
注：计权评价与6．1条规定的评价结果，在实际场合是有差别的，计权评价更为严格。在最不利的情况下，即被测振动是一个宽带谱，其1／3倍频带谱与全身振动暴露界限曲线的特性相当时，计权振级将比最敏感频带的1／3倍频带级高13dB，致使计权评价结果过于保守。最有利情况下，即所有振动能量集中于一个单一的1／3倍频带中，两种评价法结果一致。
6．2．2 鉴于计权评价法与6．1条规定的评价法之间的差异，以哪种评价结果为最终判据，应当根据不同行业中被评价的环境振动特性、任务性质和解决问题的要求来确定，并可根据实际情况规定具体的修正值。
6．3 多轴向振动的评价
6．3．1 如果振动在多个方向上同时发生，应当对三个轴向的每个矢量成分分别应用相对应方向的界限进行评定。
6．3．2 如果多轴向振动的二个或三个矢量分量的幅值相近，为了评定多轴向振动的总效应，应当计算计权加速度的矢量和a，并将a值与图1及表1给出的Z轴向的最敏感频带中的允许值进行比较。
6．3．3 计权加速度矢量和a的计算法
6．3．3．1 将每个轴向的振动谱，按照GB／T 13441—92的规定计权，得出aXW、aYW和aZW。
6．3．3．2 按式(1)计算计权加速度矢量和a
(1)
式中的系数1．4是人体对振动最敏感频带内等效应的纵向(aZ)和横向(aX、aY)值之比。
6．4 振动持续时间的评定
6．4．1 工作日振动的持续时间应当按照GB／T 13441—92的规定计算有效总暴露时间或等效总暴露时间。
6．4．2 图1b和图2b的界限值与暴露时间的关系的近似计算法。
6．4．2．1 加速度限值与暴露时间的关系
(2)
(3)
式中：a1——1min振动的界限值(见表1和表2)；
at——振动t分钟的界限值；
t——暴露时间，min；
t0＝10 min。
6．4．2．2 应用近似法计算的限值与暴露时间的关系曲线和图1b、图2b曲线的比较，见图3。
图3 at／a1比值与暴露时间的关系
附加说明：
本标准由全国机械振动和冲击标准化技术委员会提出。
本标准由全国机械振动和冲击标准化技术委员会归口。
本标准由航天医学工程研究所负责起草。
本标准主要起草人刘建忠。