振动评价的易与难

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振动怎样评价？评价指标难易程度如何？本文阐述笔者的理解，开篇先列举几个振动评价的案例。

第一个例子：
某工程车辆动力总成四点悬置平均隔振率为10dB，通过固有频率匹配、能量解耦率提高与支架结构拓扑优化等方案，使隔振率提高至15dB，本例采用隔振率作为振动指标进行评价。

第二个例子：
某行驶车辆在随机路面激励下，各车速最大总加权加速度均方根值为0.8m/s2，通过减小车轮摆振、更换驾驶室悬置装置、调整驾驶室悬置刚度、将钢板弹簧更改为螺旋弹簧等方案，使总加权加速度均方根值降至0.63m/s2以下，本例参照《GB/T 4970-2009 汽车平顺性试验方法》，采用总加权加速度均方根值作为振动指标进行评价。

以上两个例子，振动指标明确，评价比较容易，再列举两个振动指标难以明确、评价则非常困难的例子。

第三个例子：
某环卫车辆作业臂振动明显，容易造成自身的损坏，振动烈度是评价其运行状态以及发生故障的重要指标，但是确定振动烈度不能超过多少才能保证设计寿命要求、确定哪些代表测点能够全面地反映振动臂运行状态、确定各个方向振动量如何叠加计算等，这些都是难点，无标准规范可依。

第四个例子：
某工程车辆驾驶室存在低频晃动的问题，采用什么方法来测量晃动、利用什么参数来评价晃动，这是难点，而且作业工况包含多种，如何对人体暴露于全身振动进行评价，这是难点，无标准规范可依。

振动评价准则首先确定评价的目的是什么，是机械本身的安全可靠性，是对周边环境的污染与相关设备的影响？是对人体舒适性的评价。

ISO2372是最早关于机械振动测量与评价的标准，其最核心的内容是建立了振动烈度的概念，它将振动速度有效值从0.11mm/s（人体刚有振动的感觉）到71mm/s的范围内分为15个量级，相邻两个烈度量级的比值约为1:1.6，即相差4dB，如表1所示。后期发展的ISO3945、ISO7919、ISO10816都是基于此发展起来的，像铁路、家电等行业也基于此形成了标准规范，工程机械行业也基于此形成了一些标准规范，例如《JG/T 5076.2-1996振动压路机减振系统检验规范》，关于振动烈度的具体详解将在今后的章节阐述。

针对第三个案例，笔者认为可以通过现有产品的测试和多年来测试数据统计，结合国际国内先进对标车的水平，基于此表形成振动烈度标准规范，确定振动指标。

表1 振动烈度分级表

我国制定的城市区域环境振动标准采用铅垂向z振级作为环境振动的评价量，给出了城市区域室内振动标准值，有些行业也形成了很多相关的标准规范，例如《JGJ/T170-2009城市轨道交通引起建筑物室内振动限值及其测量方法》。工程车辆作业中也会对周边环境与相关设施产生影响，目前尚未有标准形成，很少有人关注。

表2  城市区域环境振动标准值 (dB)

ISO2631是一个人体承受全身振动的通用性标准，该标准主要从振动强度、频率、受振方向及受振时间四个方面来描述振动对人体的影响。我国已等效采用了1997年版本的ISO2631标准，代替了1985年版本，汽车平顺性试验方法就是基于ISO2631-1997这个版本形成的。这两个标准有很大的不同，1985年版本认为暴露时间对不同的影响（健康、工作效率和舒适）是相同的，规定了人体对振动反应的三种不同的感觉界限，图1为疲劳-工作效率界限，暴露界限的加速度允许值增加了6dB，舒适性界限则降低了10dB，而1997年版本认为这一概念没有得到试验结果的支持，取消了暴露界限，形成了加权加速度均方根值作为评价方法，而且频率计权曲线有了很大的差异，图2为新版本的基本频率计权曲线，图3为Z方向频率计权曲线对比。

图1 疲劳-工作效率界限

图2 基本频率计权曲线

图3 Z方向频率计权曲线对比

针对第四个案例，基于1985年版本形成了某工程车辆的舒适性评价标准，将疲劳-工作效率界限作为评价方法，笔者认为可基于1997年版本计算出各工况的总加权加速度均方根值，然后参照GB/Z26139-2010，计算出每日振动暴露A(8)作为评价方法。关于晃动，笔者认为可参照《GB/T6323-2014 汽车操纵稳定性试验方法》，利用陀螺仪测量出角速度来评价，值得讨论。

来源：谈振说音微信公众号（ID：gh_d2be360b4cbd），作者：苏俊收。