驾驶台指令试验器

驾驶台指令试验器（精选三篇）

驾驶台指令试验器 篇1

1指标选取

1. 1心率变异性机制

心率变异性( HRV) 指心率波动周期存在的微小变化,通常是指逐次心跳间RR间期的微小涨落变化,心率变异能较好的评价自主神经平衡状况［9］。心率变异性的分析方法主要有3种: 时域分析、频域分析和非线性分析。其中频域分析相对成熟,且能较好的反映行车过程中驾驶员的交感神经与迷走神经对心率变化的影响,因此在驾驶员心电特性研究方面得到较广泛应用［5—7］。

1. 2频域分析指标及特点

心率变异性频域分析的主要指标有高频功率( HF) 、低频功率( LF) 以及高频与低频功率比值( LF/HF) 。其中,HF是受迷走神经活动的影响,当迷走神经兴奋时,可起到保护机体、休整恢复和蓄积能量等功能; LF是反映交感神经活动的主要指标, 交感神经的作用是促使机体迅速适应环境的急剧变化; LF/HF比值反映自主神经系统的平衡状态,代表交感神经张力的大小［10］。频域分析的优点主要是敏感和精确,可以具体区分不同时间段及海拔区段下人体迷走神经和交感神经对心脏的影响。但是频域分析法易受到其他因素干扰,在高原公路驾驶试验过程当中单一指标很容易受到环境因素的影响,所以选用LF/HF作为分析指标。

董占勋［6］指出LF/HF即交感神经张力与PER- CLOS p80值Pp80相关性较高,可以作为表征驾驶员疲劳的检测指标。李增勇［5］指出驾驶过程中LF/ HF随着疲劳程度的加深显著升高。据此认为驾驶过程中LF/HF的增大可以反映出驾驶员疲劳程度的加深。

2试验方案

试验由高原公路驾驶试验和平原公路驾驶试验构成,后者主要用于与高原公路驾驶试验进行对照, 试验设备、条件及被试者均与高原公路试验相同。

2. 1被试者及实验设备

为排除高原习服对试验结果的影响,被试者主要为初上高原、身体健康、无高原行车经历并具有两年以上驾龄的男性; 而且,受测人员均已在平原公路上接受相关测试。试验设备包括: 国产SUV机动车、biofeedback 2000 x-pert生物反馈仪、车载充电器、笔记本电脑、手持GPS等。

2. 2驾驶试验路段

高原公路选取314国道塔什库尔干县( 县城海拔约3 100 m) 至红旗拉甫边防检查站哨所( 测试点海拔约4 800 m) 约120 km路段,试验路段海拔变化情况如图1所示。平原公路选取乌鲁木齐周边车流量较少且线形较好的路段进行( 平均海拔850 m,起伏较小) ,里程120 km。

2. 3实验条件

( 1) 行车试验选择天气状况良好的情况下进行;

( 2) 行车试验时调试试验仪器能正常工作再进行试验,将笔记本电脑、行车记录仪以及手持GPS的时间进行校准;

( 3) 为保证数据的可比性,试验保证在每天相同时间开始,单程大概需要2 h,到达终点休息放松40 min,再返回起点。行车期间要求驾驶员将车速控制在60 km/h,检测人员仔细观察道路环境,记录遇到超车、会车等情况时的时间。

2. 4数据获取

心率变异性相关数据用biofeedback 2000 x-pert生物反馈仪进行采集,实时采集驾驶员心电信号。 通过蓝牙设备传输至笔记本电脑中,并由软件自带的数据处理模块分析输出HF、LF,进行存储,存储格式是扩展名为dat的文件,行车记录仪记录驾驶过程中的路况信息。

2. 5数据处理

在数据处理前剔除错误记录段对数据进行预处理,预处理过的数据分别按时间和海拔进行分组处理。按时间进行分组时为避免因特殊交通状况及道路线形对数据的影响,对比行车记录仪资料,避开线形变化剧烈及特殊交通状况,每5 min提取数据较稳定的60 s时长数据,作为这一时段的平均值,进而计算LF/HF。按海拔分组时,对比行车记录仪资料,确定经过每个桩号的时间,进而提取桩号附近10 s时长数据,并以各桩号海拔高度作为海拔依据进行数据处理,计算LF/HF( 对照组试验仅作时间分组) 。进而计算试验样本在各时段与海拔的平均值。令

式中: R为驾驶员心率变异指标LF与HF的比值; LF为心率变异性频谱低频部分功率,ms2; HF为心率变异性频谱高频部分功率,ms2。

3数据分析

重点对高原公路试验数据进行分析和建立相关模型,平原公路驾驶试验数据仅作对比分析。行车试验中驾驶员基本按规定时速行驶,故不考虑速度因素用对驾驶员心率变异性的影响。用SPSS对心率变异性指标LF/HF与驾驶时间及海拔的关系进行分析。

3. 1上行过程驾驶员心率变异性分析

3. 1. 1上行过程驾驶员心率变异性随驾驶时间的变化情况

用SPSS对上行过程驾驶员心率变异性指标LF / HF与驾驶时间的关系进行曲线估计,如图2所示。

由图2知: 驾驶员心率变异性指标LF/HF随驾驶时间变化有明显的波动,说明交感神经与迷走神经交替作用,驾驶员进行自行调整,做出适合自己的合理的驾驶状态; 但是总体呈上升趋势,表明驾驶员交感神经张力随驾驶时间不断增大,驾驶员疲劳程度随驾驶时间的增加不断加深。图2中驾驶员心率变异性指标LF/HF曲线回归方程见式( 2) 。

式( 2) 中: R1为上行过程与驾驶时间有关的驾驶员心率变异性指标LF/HF的比值; t为时间,min。

3. 1. 2上行过程中驾驶员心率变异性随海拔变化情况

用SPSS对上行过程驾驶员心率变异性指标LF / HF与海拔的关系进行曲线估计,如图3所示。

由图3知: 驾驶员心率变异性指标LF/HF随海拔高度的增加有增大的趋势,海拔低于4 000 m增大较为缓慢,在海拔高于4 000 m后增长速度明显加快。表明: 随海拔升高驾驶员疲劳程度有加深的趋势; 海拔超过4 000 m后疲劳程度加深速度明显加快。据医学相关研究［11］: 在高原地区海拔低于4 000 m为轻度缺氧; 随高度增加( 4 000 m以上) 缺氧程度加重。海拔超过4 000 m后,为使人体适应缺氧加剧的环境,交感神经兴奋性进一步增强,表现为交感神经张力增大。图3中驾驶员心率变异性指标LF/HF曲线回归方程见式( 3) 。

式( 3) 中: R2为上行过程与海拔高度有关的驾驶员心率变异性指标LF/HF的比值; h为海拔高度,m。

3. 2下行过程驾驶员心率变异性分析

3. 2. 1下行过程驾驶员心率变异性随驾驶时间的变化情况

用SPSS对下行过程驾驶员心率变异性指标LF / HF与驾驶时间的关系进行曲线估计,如图4所示。

由图4可知: 下行过程驾驶员心率变异性指标LF / HF随驾驶时间增大趋势不明显,仅在80 min后才表现出了微弱的增大趋势; 驾驶员下行过程LF/ HF随驾驶时间的增大趋势整体较上行过程要小。 分析原因: 受海拔降低的影响,驾驶员交感神经兴奋性降低,使LF/HF随驾驶时间的变化趋势不明显。 图4中驾驶员心率变异性指标LF/HF曲线回归方程见式( 4) 。

式( 4) 中: R3为下行过程与驾驶时间有关的驾驶员心率变异性指标LF/HF的比值; t为时间,min。

3. 2. 2下行过程驾驶员心率变异性随海拔变化情况

用SPSS对下行过程驾驶员心率变异性指标LF / HF与海拔的关系进行曲线估计,如图5所示。

由图5可知: 驾驶员心率变异性指标LF/HF随海拔高度的降低缓慢增大,海拔低于4 000 m后逐渐趋于平缓。与海拔降低后人体缺氧程度得到逐步缓解交感神经兴奋性减弱LF/HF应该减小不同。 分析原因: 下行过程海拔虽然降低但是驾驶时间逐步增加致使驾驶员驾驶疲劳累积导致LF/HF增大。 图5中驾驶员心率变异性指标LF/HF曲线回归方程见式( 5) 。

式(5)中:R4为下行过程与海拔高度有关的驾驶员心率变异性指标LF/HF的比值;h为海拔高度,m。

3.3高原试验与平原试验中驾驶员心率变异性与时间关系的对比

为体现驾驶员在高原与平原公路行车时心率变异性指标LF/HF差别,以高原行车试验中随时间变化较为明显的上行过程与平原进行对比,如图6所示。

由图6可以看出: 首先在高原公路行车时的LF / HF平均值明显大于平原公路; 其次,高原公路上LF/HF值随驾驶时间的增大速度明显高于平原公路。说明: 驾驶员在高原公路行车时交感神经的张力大于平原公路,为使人体适应高原环境,交感神经兴奋性增强; 驾驶员在高原公路行车时疲劳程度加深速度较在平原行车时快。图6中驾驶员在平原公路驾驶试验过程心率变异性指标LF/HF曲线回归方程见式( 6) 。

式( 6) 中: R5为平原试验与驾驶时间有关的驾驶员心率变异指标LF/HF的比值; t为时间,min。

据式( 2) 和式( 6) 可分别计算出驾驶员在高原公路和平原公路行车时不同时间对应的LF/HF的估计值( 表2) 。

3. 4海拔与驾驶时间综合作用下驾驶员心率变异性指标变化

由3. 2. 1节中分析知下行过程受海拔降低的影响驾驶员心率变异性指标LF/HF随时间变化趋势不明显; 为了更好的研究LF/HF与驾驶时间及海拔的关系,用上行过程试验数据建立LF/HF与时间及海拔的二元相关模型。根据式( 2) 和式( 3) 构造二元回归模型如式( 7) 。

式( 7) 中: R为与海拔高度、驾驶时间相关的驾驶员心率变异性指标LF/HF; a与b为回归系数,c为常量。

用SPSS对其进行二元回归分析,得到回归相关系数见表3,回归模型参数见表4。

将表4中模型系数带入式( 7) ,得到式( 8) 。进一步将式( 2) 、式( 3) 带入式( 8) ,得到式( 9) 。

式( 9) 中: R为与海拔高度、驾驶时间相关的驾驶员心率变异性指标LF/HF; t为时间,min; h为海拔高度,m。

二元回归模型相关系数为0. 730,即驾驶时间和海拔的综合作用与驾驶员心率变异性指标LF HF相关程度较高。驾驶时间越长、海拔越高,驾驶员心率变异性指标LF/HF越大,驾驶员交感神经张力越大,表明随驾驶时间的增加与长海拔高度的升高,驾驶员疲劳程度增大。

5结论

以心率变异性指标LF/HF作为高原公路驾驶员行车过程中心率变异性特征量,对驾驶试验获得数据进行分析可以得到以下结论:

( 1) 高原公路行车时交感神经的张力随驾驶时间有增大的趋势。

( 2) 高原公路行车时交感神经的张力大于在平原公路行车时交感神经的张力。

( 3) 高原行车时交感神经张力随海拔的升高有增大的趋势,在海拔4 000 m以后增大较快。

( 4) 高原公路行车时交感神经张力受到海拔和驾驶时间的双重影响,驾驶时间越长、海拔越高,驾驶员交感神经张力越大,表明随驾驶时间的增加与长海拔高度的升高,驾驶员疲劳程度增大。

驾驶台指令试验器 篇2

关键词：重型卡车；驾驶室；抖动；道路试验

中图分类号：U463.8 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2011）04-0059-05

Experimental Study and Improvement on Cab Jitter Problem for Heavy Truck

LEI Qi-ming，YUN Wei-guo，LIU Bao-feng，SONG Xiao-yong

（Shanxi Heavy-Duty Automobile Co，Ltd. Automotive Engineering Research Institute，Xi'an 710200，China）

Abstract: Aiming for cab jitter of some heavy truck in the course of traveling nearly to 70km/h.To solve this problem，in this paper，we mainly study the reasons which arise the cab jitter by the method of road experiment. The result of the test show that radial and balancing of wheels cause this problem. Based on the above reasons，through assembling with qualified rims and tires.And then testing by the same method. Finally we found that the abnormal vibration energy which is in sensitive of body is declined and the phenomenon of cab jitter is disappeared. The effect has been recognized. So the concludes provide an effective method for solving heavy truck cab jitter problem.

Key words: heavy truck；cab；jitter；road testing

随着社会经济的飞速发展，国内汽车设计与制造技术取得了前所未有的进步，同时对汽车的各项性能也提出了越来越高的要求：不但要求汽车高可靠性、低油耗，而且对汽车的排放指标、NVH性能也提出了更高的要求。重型卡车作为一种生产工具，随着政府NVH法规要求的不断提高和重卡司机对工作环境的不断重视，在某种程度上NVH性能的优劣决定了该车在市场上的定位及畅销与否。随着商用车销量不断增加，国内重型卡车出现的NVH问题也日益增多，其中车辆高速行驶时的驾驶室抖动问题几乎成为困扰各生产厂家的首要问题。本文就国内某重型卡车驾驶室抖动问题从试验角度进行了系统的分析与研究，找出了引起该车型驾驶室抖动的主要原因，并提出了切实可行的解决方案。

1 问题车辆故障描述

据用户反映，某国产6×4牵引车在平直路面上（如西安市绕城高速公路）以70 km/h左右的速度匀速行驶时，存在严重的驾驶室抖动现象，在空载行驶时该现象更为突出；当车辆行驶速度低于或者高于70 km/h时，驾驶室抖动现象消失。该抖动现象振动频率较为单一，节奏感较强，车辆长时间行驶在该车速时，驾驶员容易产生疲劳感觉，同时对其身心健康造成一定程度的影响。

2 道路试验及数据分析

2.1 试验条件及方案

重型卡车是一个非常复杂的振动系统，其振动属于无限自由度的连续体振动，振源主要有来自路面的不平度激励、发动机振动激励、其他旋转部件的惯性力及其不平衡量引起的振动［1］。

依据车辆故障描述，本试验的条件与方案如下。

试验目的：通过测量车辆不同位置（如车桥、车架等）在出现故障的车速和非故障车速下的振动情况，根据振动信号频域特性分析即可判断引起驾驶室抖动的主要振源。

试验方案：本试验所使用的仪器主要有东华测试DH5920 36通道数据采集仪及9个单项和1个三向ICP型加速度传感器，传感器详细布置位置见表1。测试采样频率为200 Hz，试验车辆为空载状态，不带挂车，试验道路为西安市绕城高速公路，各状态下采样时间为50 s。

2.2 试验数据分析

2.2.1 不同车速下，相关位置功率谱密度对比分析

利用matlab编程语言编写了自功率谱密度批处理程序，处理之后得到车辆空载情况下在良好路面上以40 km/h（非抖动车速）和70 km/h（抖动车速）时，表1所示位置的加速度功率谱密度函数（见图1～图4）。

由图1及图2可以看出：轴桥在40 km/h时的能量分布较为分散且能量幅值较小；在70 km/h时，轴桥部位出现频率较为单一的振动且能量幅值较大，此时轴桥的振动能量是40 km/h时的10倍以上。初步可以判定试验车辆在70 km/h时，轴桥部位受到周期激励力作用。

从图3及图4可以看出：70 km/h时，车架后端的振动能量是40 km/h的100倍以上，车架前端振动能量增加了1倍；70 km/h时，后端车架振动能量集中在5.5 Hz左右，频率较为单一；40 km/h时，后端车架振动频谱出现了两个峰值，表明车架没有出现单一频率的振动。

此外，从图4还可以看出，驾驶室地板三方向的振动频率与车架、轴桥部位的振动频率完全相关。

2.2.2 不同车速下，人体振动量级对比分析

本试验采用ISO2631-1：1997E推荐的基本评价方法——加权加速度均方根值评价法来评价振动对人体舒适度和健康的影响。试验过程中，为排除座椅对平顺性的影响，利用同样的方法对驾驶室地板位置的振动量级进行了分析，不同车速下驾驶室地板位置人体振动加权加速度均方根值及量级见表2。

通过以上分析可以得出，试验车辆在70 km/h匀速行驶时，引起驾驶室抖动的主要振源是车辆轴桥部位单一频率的振动，其振动量级约为40 km/h时的2.8倍。

由于测试时车辆行驶的路面为平直的高速公路且速度为40 km/h时，车辆驾驶室并无抖动现象，这就排除了路面对驾驶室抖动产生影响的可能性。根据作用力与反作用力的关系，考虑到这种激励可能是由轮胎的周期性转动引起的，即车辆在高速行驶时轮胎总成的动不平衡量和径向跳动超标均会引起驾驶室抖动现象，为验证该假设进行以下运算。

假定车辆以v=70 km/h的速度匀速行驶时，车轮每秒钟滚动的圈数为n，根据GB/T 2977-2008《载重汽车轮胎规格、尺寸、气压与负荷》试验车辆所配装的12.00 R20普通断面子午轮胎在静负荷下的半径r=526 mm，轮胎滚动一周行驶的距离l=2?仔r=２×3.14×0.526=3.3 m，轮胎滚动的圈数为：

轮胎在一秒钟内滚动的圈数跟轴桥振动的主要频率非常接近，可以初步判定该车速下，驾驶室的抖动主要是由于轮胎总成的不平衡量或径向跳动超标所致［2，3］。

3 方案实施及效果评估

根据测试数据的分析，初步判定引起驾驶室抖动的主要原因是轮胎总成的动不平衡和径向跳动超标。为解决该问题，在市场上购买了同样规格的米其林轮胎，其径向跳动量均小于2.2 mm，配装各项检测指标均合格的兖州环宇牌8.5-20型轮辋，然后对轮胎总成进行双边动平衡，最后装车进行主观评价和相同工况的测试工作［3］。

经相同状态下测试，试验人员主观认为车辆在70 km/h附近的驾驶室抖动现象完全消失，其他车速未发现驾驶室抖动现象。按照同样的方法对车辆轴桥等部位振动信号进行采集，经处理得到其功率谱密度函数，将70 km/h匀速行驶时各部位的功率谱密度见图5～图7。

可以得出：整改后，车辆轴桥位置的功率谱分布较为分散，不存在单一频率的振动现象。车架的主要振动频率移到人体敏感的范围之外，驾驶室位置的振动能量基本上达到了整改前以40 km/h行驶时的平顺指标，见表3。

可见，轮胎动平衡量过大及均匀性超标是引起该车型驾驶室抖动的真正原因。

4 总结

重型卡车驾驶室抖动是目前国内重卡车NVH性能的突出问题，其严重影响了车辆的行驶平顺性，给司乘人员的身心健康造成了一定程度的影响。也严重影响了部分车辆的市场定位。

根据分析断定，造成试验车型驾驶室抖动的主要原因是车轮总成径向跳动及动平衡过大。经过整改方案的实施，试验车辆的驾驶室抖动现象消失，平顺性得到很大程度的提升，该方案在其他相同类型车辆上实施后均取得了较好的效果。

造成轮胎总成径向跳动量及动平衡超标的原因主要有以下几个方面：

（1）各厂家竞相压低车辆的生产成本，造成轮辋及轮胎质量的下降；

（2）各整车制造厂对轮辋及轮胎的质量控制存在漏洞；

（3）用户使用过程中严重超载导致轮辋变形。

参考文献：

［1］ 庞剑，谌刚. 汽车噪声与振动—理论与应用［M］. 北京:北京理工大学出版社，2006 :119-303.

［2］ 庄继德. 汽车轮胎学［M］. 北京:北京理工大学出版社，1996:273-320.

［3］ 赵敬义，张满良. 降低某重型卡车异常振动的研究［C］.2006LMS首届用户大会论文集.

［4］ 陈效华，朱学华. 汽车机场振动的试验研究［J］. 淮阴工学院学报，2002，11-3.

［5］ 白云志，王少军. 商用车驾驶室模态测试与误差来源分析［J］. 汽车科技，2010，（3）.

驾驶台指令试验器 篇3

一、轮式拖拉机驾驶员全身振动的限值和依据

1. 驾驶员全身联合加权加速度aw

拖拉机驾驶员全身振动试验是考核拖拉机行进中的振动对驾驶员影响程度的试验, 考核指标是驾驶员全身联合加权加速度aw (以下简称“加权加速度”) 。根据GB 18447.1-2008《安全要求第一部分轮式拖拉机》的规定, 该指标限值为:直联传动拖拉机不大于3.0m/s2, 皮带传动拖拉机不大于3.5m/s2。

2. 该指标通过驾驶员座椅产生

拖拉机作业时, 拖拉机座椅与驾驶员直接接触, 拖拉机的振动通过座椅传递给驾驶员。试验时将扁平状的加速度传感器安放在座椅的表面, 驾驶员乘坐在传感器上, 振动参数则通过传感器和振动采集系统记录到计算机上。

3. 试验依据

拖拉机驾驶员全身振动试验依据两个标准GB/T 10910-2004《农业轮式拖拉机和田间作业机械驾驶员全身振动的测量》和GB/T 13876-2007《农业轮式拖拉机驾驶员全身振动的评价指标》。GB/T 10910-2004规定了对测量仪器 (系统) 和测量条件的要求, 包括驾驶员、驾驶座, 拖拉机的状态、测量场地和工作条件, 另外对行驶速度和数据处理都做了规定;GB/T 13876-2007规定了对GB/T 10910-2004试验方法的相关条款引用、联合加权加速度aw的计算和指标限值。

二、试验条件

1. 振动跑道

根据GB/T 10910-2004和GB/T 13876-2007的规定, 驾驶员全身振动试验在100米长较平滑跑道进行。跑道依据标准规定建设, 由626块高度起伏的刚性混凝土条组成, 在跑道的进出口应设置斜坡, 保证拖拉机进出跑道时行驶平稳。

2. 试验仪器

试验时采用的加速度传感器为三轴传感器, 通过振动采集系统, 能够在驾驶员座椅的X、Y和Z三个方向对频率范围在1Hz～80Hz的振动进行分别测量和记录。试验前将加速度传感器、采集仪器和计算机安放在拖拉机上, 采集仪器和计算机在确保牢固可靠的同时应有防振措施。

3. 拖拉机、驾驶员及环境条件

拖拉机应处于工作状态, 按使用说明书要求加注油和水, 但不带选装的配重、悬挂机具及任何专用部件;使用的轮胎为企业规定的标准轮胎, 花纹深度不小于新轮胎深度的65%, 轮胎气压调至企业规定值;驾驶员体重在 (75±5) kg范围内, 且能熟练驾驶拖拉机;试验时环境温度应保证在5℃～30℃范围内。

三、试验过程

驾驶员驾驶拖拉机按要求的方向以 (12±0.) 5km/h的速度通过跑道, 每次均得到X、Y和Z三个方向的加速度awx、awy和awz, 按照标准要求, 该通过跑道的过程要重复5次。将5次的参数综合进行加权计算, 得到加权加速度aw, 计算公式为

四、试验结果分析

1. 合格率统计

2009年至2010年共完成212台拖拉机的驾驶员全身振动试验, 合格情况见下表:

从结果看, 总合格率为80.2%;20-50马力段的合格率最低, 只有68.7%, 50-100马力为84.0%;100马力以上最高, 达到100%。在不合格的样机中:有15台经过整改, 对更换座椅、轮胎和重新设计座椅的联接结构等整改后合格, 其中20-50马力的10台, 50-100马力的5台;有27台经过对轮胎气压、驾驶座椅, 驾驶座底座连接进行调整后合格。

2. 试验结果分析

测量的振动主要是路面激励振动, 它是由于地面的不平, 拖拉机行走过程产生的振动通过轮胎轮辋、前后桥、拖拉机底盘、驾驶底座和驾驶员座椅最终传递到驾驶员。在这个振动传递链中, 具备减震条件的零部件主要有:轮胎、驾驶座椅底座连接、驾驶员座椅等。在试验中, 对于不合格的样机, 整改和调整的对象主要为具备减震条件的零部件, 整改情况如下:

下面针对这些零部件分别分析:

1.轮胎。轮胎气压和轮胎的品质对减震有明显效果。试验中, 拖拉机因为轮胎影响试验结果的有14台, 其中12台调整了轮胎气压, 2台更换为质量较好的轮胎。

试验结果说明在拖拉机正常行驶的情况下, 胎压较高的状态和胎压较低的状态相比, 前者的振动强度大。但是有的企业在设计胎压时, 农田耕作胎压定得过高或过低, 使拖拉机在作业时, 振动参数超标。

大多数拖拉机企业能够自觉采用品质较好的轮胎, 但有一些企业为降低成本, 尤其是小型拖拉机厂家, 采用质量低劣的轮胎。这些轮胎材质差, 轮胎的结构和力学特性不好, 装配了这些轮胎的拖拉机在试验中对试验结果影响很大。更换了质量较好的轮胎的2台样机, 整改后加权加速度能降低0.4m/s2以上, 减震效果明显。

对于不同功率段的拖拉机的轮胎, 大型拖拉机的轮胎较大, 轮胎接地面积多, 在振动跑道行走时, 跑道刚性长条间过渡较为平稳;同时, 轮胎充气量大, 轮胎截面大, 缓冲效果更好。

2.驾驶座椅底座连接。底座连接的好坏直接影响试验结果, 同时也反映企业部件装配精度和稳定性水平。试验中, 更换座椅底座联接的有5台, 调整座椅联接有7台。造成这种现象的原因是企业对驾驶员的舒适性不够重视, 认为座椅能够支撑人体重量就够了, 低估了座椅的连接和装配对驾驶员全身振动的影响。

有的中小型拖拉机, 座椅底座与拖拉机变速箱壳体或提升器上盖直接连接, 连接部分是企业自行设计的简单支架, 焊接和装配的水平都较差。企业在整改时, 对座椅底座的连接进行重新设计, 提高强度, 对比试验结果前后相差达0.5m/s2之多。

另外一个问题, 多数驾驶座椅和驾驶底座之间可以在一定范围内调整前后位置, 调好之后会有一定自由间隙, 但是有些调节导轨加工精度差, 自由间隙大, 座椅的稳定性受到一定影响, 试验中企业通过调整进行加固, 提高配合精度, 调整前后试验结果相差约0.3m/s2。

在座椅底座连接方面, 大型拖拉机比小型拖拉机的总体水平好, 更加牢固可靠。大马力拖拉机座椅在减小自由摆动、稳定减震性能方面有更大的优势。

3.驾驶员座椅。座椅是与驾驶员直接接触的部件, 也是对减震影响最大的一个部件。通过试验发现, 座椅的问题比较突出, 共有16台拖拉机因为座椅不合格, 其中整改更换座椅有8台, 调整座椅有8台。

不同功率段的拖拉机制造成本不同, 装配的座椅有很多种类。根据座椅结构分为以下三类:简易式座椅、机械减震座椅和空气悬浮座椅。

1) 简易式座椅。在座垫和底板之间没有减震元件, 座椅由固定框架刚性支撑, 对减震只能依靠座垫, 一般见于小型拖拉机或者特殊专用拖拉机, 如“大棚王”系列拖拉机。这种座椅成本低、生产工艺差、产品质量不稳定、通过率不高, 试验中更换座椅的8台全部为该类型座椅, 因此不建议企业采用。

2) 机械减震座椅。座椅的支撑机构中带有减震悬挂元件, 通常由压簧、拉簧与阻尼器及调整机构组成, 减震效果较好, 有的甚至还通过了国内或国外安全认证, 为各种马力段的拖拉机普遍采用。这类座椅在试验时, 通常需要调整座椅弹簧以适应驾驶员的体重, 试验通过率比较高, 但是国内生产该类型座椅的厂家比较多, 不同的产品质量有较大差异, 有的座椅弹簧弹性系数相差大, 锁定位置不同, 较难调整到适合驾驶员体重的位置;有的阻尼器质量不稳定, 相同的座椅试验结果却相差很大, 给试验调整带来很多麻烦, 试验中8台样机座椅调整均为该类型座椅。建议企业在选配座椅时, 对供应商进行充分的考核和评价, 尽量选择通过安全认证的座椅, 保证座椅的质量。

3) 空气悬浮座椅。它采用减震性能更好的空气弹簧、高度调节阀和阻尼器组成减震机构, 使用时需要供气管路的支持, 优点是刚度小、振动频率低, 但成本较高, 应用于高档拖拉机上。参与试验的29台100马力以上拖拉机多数配备了该类型座椅, 它们都通过了国内或国外的座椅安全认证, 具有很高的减震水平, 能全部能通过驾驶员全身振动试验的考核。

4. 其他部件和因素。

对比大型拖拉机和小型拖拉机, 从整机参数来看, 大型拖拉机有更大的轮距和轴距, 车辆底盘会有更好的稳定性, 有利于降低驾驶员全身振动强度, 提高乘坐的舒适性。另外, 大型拖拉机座椅是安装在驾驶室或驾驶台底板上, 它们和底盘之间的连接基本采用更好的弹性减震连接, 使得大型拖拉机在振动传递链上多了一个媒介, 其减震能力进一步得到提升。

五、总结和建议

驾驶员全身振动试验是对拖拉机整体减震水平的一个考核。轮胎、驾驶座椅底座的连接、驾驶员座椅以及其他一些因素在试验中将来自试验跑道的激励振动传递到驾驶员, 各个部分发挥着不同的减震作用, 所以其中的每个环节都很重要。

在影响驾驶员全身振动的各个环节, 大型拖拉机有明显优势, 试验通过率很高。然而, 中小型拖拉机由于整机参数和设计的不同, 零部件质量和影响因素不一样, 在实施驾驶员全身振动试验时有着不同的特点。

拖拉机企业应充分认识到驾驶员全身振动检测的重要性, 在考虑产品成本的同时更多关注产品的质量, 以满足国家强制标准的要求。在具体实施时, 应根据产品的特点, 制定相关措施, 如采用通过安全认证的座椅, 设计更加牢固的连接方式, 安装质量可靠的轮胎, 对轮胎气压等技术参数认真检查, 严格规范等。