淺議手持式鑿巖機(jī)振動(dòng)測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)的差異

徐壬六，高波，徐雪鋒，許中琛

（1.衢州市計(jì)量質(zhì)量檢驗(yàn)研究院，浙江衢州 324002；2.長(zhǎng)沙礦冶研究院責(zé)任有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410012；3.深海礦產(chǎn)資源開發(fā)利用技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南長(zhǎng)沙 410012；4.浙江開山重工股份有限公司，浙江衢州 324002）

1 概況

自1861 年氣動(dòng)鑿巖機(jī)開始應(yīng)用以來，鑿巖機(jī)強(qiáng)烈的沖擊振動(dòng)的問題一直伴隨至今，在施工過程中鑿巖機(jī)的活塞高速（末速度最高可達(dá)12 m/s）沖擊釬具以及釬具與礦（巖）石之間的沖擊作用，鑿巖機(jī)不可避免地產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊振動(dòng)，產(chǎn)品的手柄振動(dòng)性能是涉及保護(hù)操作者的人身安全的重要指標(biāo)。操作人員長(zhǎng)期承受過量振動(dòng)，會(huì)損傷手和手臂的神經(jīng)和血液循環(huán)，同時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)直接影響鑿巖機(jī)產(chǎn)品的可靠性。產(chǎn)品手柄振動(dòng)性能的檢測(cè)不僅是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的形勢(shì)所迫，也是提升產(chǎn)品質(zhì)量的需要。要按照現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)試驗(yàn)方法建立的手持式鑿巖機(jī)振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，為手持式鑿巖機(jī)確定振動(dòng)參數(shù)提供支撐，有必要分析手持式鑿巖機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)之間的差異。

目前我國(guó)現(xiàn)行的手持式鑿巖機(jī)振動(dòng)測(cè)試方法的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)，一個(gè)是根據(jù)ISO 8662-3:1992 標(biāo)準(zhǔn)而轉(zhuǎn)化的GB/T 8910.3-2004 手持便攜式動(dòng)力工具 手柄振動(dòng)測(cè)量方法第3 部分：鑿巖機(jī)和回轉(zhuǎn)錘[1]標(biāo)準(zhǔn)。另一個(gè)是根據(jù)ISO 28927-10:2011 而轉(zhuǎn)化的標(biāo)準(zhǔn)GB/T 26548.10.-2021手持便攜式動(dòng)力工具 振動(dòng)試驗(yàn)方法第10 部分：沖擊式鑿巖機(jī)、錘和破碎器[2]（2022-05-01實(shí)施）。經(jīng)查詢?nèi)珖?guó)標(biāo)準(zhǔn)信息公共服務(wù)平臺(tái)網(wǎng)站，這2 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的狀態(tài)為現(xiàn)行有效。全國(guó)鑿巖機(jī)械與氣動(dòng)工具標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC173）近年已成為ISO/TC 118/SC3 壓縮機(jī)和氣動(dòng)工具、機(jī)械和設(shè)備技術(shù)委員會(huì)氣動(dòng)工具和機(jī)械分委員會(huì)的委員，代表我國(guó)參加該領(lǐng)域的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的工作，標(biāo)準(zhǔn)的適用性分析有助于我們?cè)趪?guó)際標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域開展活動(dòng)。

2 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

為了分析手持式氣動(dòng)鑿巖機(jī)振動(dòng)測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)差異，首先歸納了兩個(gè)手持式氣動(dòng)鑿巖機(jī)振動(dòng)測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)的引用情況以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)清單，分別見表1、表2、表3。

表1 GB/T 8910.3-2004 標(biāo)準(zhǔn)的引用文件表

表2 GB/T 26548.10.-2021 標(biāo)準(zhǔn)的引用文件表

表3 手持式氣動(dòng)鑿巖機(jī)振動(dòng)測(cè)量方法相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)清單

3 差異分析

對(duì)照手持式氣動(dòng)鑿巖機(jī)振動(dòng)測(cè)量方法標(biāo)準(zhǔn)，這2 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的差異之處見表4。

表4 手持式氣動(dòng)鑿巖機(jī)振動(dòng)測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)差異之處

續(xù)表4 手持式氣動(dòng)鑿巖機(jī)振動(dòng)測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)差異之處

續(xù)表4 手持式氣動(dòng)鑿巖機(jī)振動(dòng)測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)差異之處

通過對(duì)手持便攜式動(dòng)力工具振動(dòng)測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)差異之處的梳理，找岀和分析GB/T 8910.3-2004/ISO 8662-3:1992 和GB/T 26548.10.-2021/ISO 28927-10:2011 標(biāo)準(zhǔn)的差異之處和適用性，可以看出：

（1）手持便攜式動(dòng)力工具振動(dòng)測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)的名稱有2 處不同，其一：雖然2 個(gè)手持便攜式動(dòng)力工具振動(dòng)測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)均在手柄上測(cè)試振動(dòng)，但GB/T 26548.10-2021/ISO 28927 標(biāo)準(zhǔn)名稱去掉了“手柄”二個(gè)字；表示該標(biāo)準(zhǔn)是手持便攜式動(dòng)力工具產(chǎn)品振動(dòng)測(cè)試方法，而不僅僅只是手持便攜式動(dòng)力工具手柄振動(dòng)測(cè)試方法；其二：GB/T 26548.10-2021/ISO 2892-10:2011 標(biāo)準(zhǔn)名稱為“試驗(yàn)” 方法，而GB/T 8910.3-2004/ISO 8662.3:1992 標(biāo)準(zhǔn)為名稱“測(cè)量”方法，從標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容上看，前者標(biāo)準(zhǔn)的名稱更確切。

（2）GB/T 8910/ISO 8662 手持便攜式動(dòng)力工具手柄振動(dòng)測(cè)量方法標(biāo)準(zhǔn)由總則、鏟和鉚釘機(jī)、鑿巖機(jī)和回轉(zhuǎn)錘、砂輪機(jī)、路面破碎機(jī)和建筑工程用鎬、沖擊鉆、沖擊/脈沖/棘輪扳手和螺絲刀及螺母旋具、拋光機(jī)和回轉(zhuǎn)式軌道、特殊軌道磨光機(jī)、搗固機(jī)、沖剪和剪、打釘機(jī)、帶式鋸和銼/擺式或回轉(zhuǎn)式鋸、模具用砂輪機(jī)、采石用工具和針束除銹器等14 部分組成；GB/T 26548/ISO 28927手持便攜式動(dòng)力工具振動(dòng)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)由角式和端面式砂輪機(jī)、氣扳機(jī)/螺母扳手和螺絲刀、拋光機(jī)/回轉(zhuǎn)式/滑板式和復(fù)式磨光機(jī)、直柄式砂輪機(jī)、鉆和沖擊鉆、夯實(shí)機(jī)、沖剪機(jī)和剪刀、往復(fù)式鋸/拋光機(jī)和銼刀以及擺式或回轉(zhuǎn)式鋸、除銹錘和針束除銹器、沖擊式鑿巖機(jī)/錘和破碎機(jī)、石錘、模具砂輪機(jī)、緊固件驅(qū)動(dòng)工具等13 部分組成，后者將鏟和鉚釘機(jī)、路面破碎機(jī)和建筑工程用鎬等部分調(diào)整至沖擊式鑿巖機(jī)和錘及破碎機(jī)的部分；并且目前已發(fā)布了12 部分的文件，僅差第13 部分緊固件驅(qū)動(dòng)工具。

（3）GB/T 8910.3-2004 在引言中指出：本部分規(guī)定的試驗(yàn)方法所獲得的測(cè)量結(jié)果具有很好的再現(xiàn)性；而GB/T 26548/ISO 28927 在引言中說明：所獲得的值是型式試驗(yàn)值，用來表示機(jī)器在實(shí)際使用中典型振動(dòng)量的上四分位數(shù)的平均值。然而，實(shí)際值有時(shí)變化很大，這取決于許多因素，包括操作者、工作任務(wù)以及插入工具或消耗品等。

GB/T 26548/ISO 28927 在引言中指出：

（a）該文件是ISO 12100 規(guī)定的C 類標(biāo)準(zhǔn)，即GB/T 15706-2012 機(jī)械安全設(shè)計(jì)通則 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與風(fēng)險(xiǎn)減小規(guī)定的C 類標(biāo)準(zhǔn)（產(chǎn)品安全標(biāo)準(zhǔn)——對(duì)一種特定的機(jī)器或一組機(jī)器規(guī)定出詳細(xì)的安全要求的標(biāo)準(zhǔn)）。

（b）GB/T 26548 以GB/T 25631 為基礎(chǔ)，其標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和章的編號(hào)和它一致。

（c）本部分采用了歐洲系列標(biāo)準(zhǔn)EN 60745（手持式電動(dòng)工具安全）中的首次采用的傳感器基準(zhǔn)定位方法…。

（4）GB/T 8910.3-2004/ISO 8662-3:1992 在范圍中指出：對(duì)于重型鑿巖機(jī)，盡管是在模擬作業(yè)下測(cè)定的振動(dòng)大小，但卻是對(duì)實(shí)際工況中振動(dòng)大小的評(píng)定；而GB/T 26548.10.-2021/ISO 28927-10:2011 在范圍指出: 確定了型式試驗(yàn)狀態(tài)下操作裝有插入工具機(jī)器時(shí)手柄握持部位振動(dòng)大小的型式檢驗(yàn)程序。其測(cè)得的結(jié)果用于比較相同型式不同型號(hào)機(jī)器的振動(dòng)量。同時(shí)還明確指出:本部分不適用于純沖擊機(jī)構(gòu)的沖擊鉆，以及推力靠附加裝置提供而不是用手來施加的氣腿式鑿巖機(jī)。目前氣腿式鑿巖機(jī)振動(dòng)測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)空白，但阿特拉斯·科普柯公司（現(xiàn)為安百拓公司）的氣腿式鑿巖機(jī)樣本標(biāo)明采用ISO 5349-2（GB/T 14790.2-2014）標(biāo)準(zhǔn)得出的振動(dòng)級(jí)三軸向值[3]，而手持式鑿巖機(jī)樣本標(biāo)明采用ISO 28927-10（GB/T 26548.10-2021）標(biāo)準(zhǔn)得出的振動(dòng)級(jí)三軸向值。

（5）GB/T 26548.10.-2021/ ISO 28927-10:2011 在基本準(zhǔn)則和振動(dòng)試驗(yàn)方法中指出：本部分以GB/T 25631/ISO 20643：2005 的要求為基礎(chǔ)，其結(jié)構(gòu)除附錄外在條款標(biāo)題和編號(hào)等方面都與GB/T 25631/ISO 20643：2005 相對(duì)應(yīng);而GB/T 8910.3 -2004/ISO 8662 -3:1992 僅僅以 GB/T 8910.1—2004（ISO 8662-1：1988）的要求為主要引用文件。

（6）對(duì)振動(dòng)的量方面：GB/T 26548.10.-2021/ISO 28927-10:2011 標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定 “應(yīng)為頻率計(jì)權(quán)加速度haw,單位為米每二次方秒(m/s2)”；而GB/T 8910.3-2004/ISO 8662-3:1992 標(biāo)準(zhǔn)要求：用均方根（r.m.s）加速度表示；計(jì)權(quán)加速度應(yīng)按GB/T 8910.1—2004 中3.3 的規(guī)定獲得（測(cè)試和計(jì)算，但這兩種方法會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)果）；對(duì)頻率分析作了相關(guān)規(guī)定。

（7）不使用機(jī)械濾波器的前提的方面，GB/T 8910.3-2004/ISO 8662-3:1992 標(biāo)準(zhǔn)指出：對(duì)于塑制手柄，可不必使用機(jī)械濾波器，而GB/T 26548.10.-2021/ISO 28927-10:2011 標(biāo)準(zhǔn)：…有些三軸加速度計(jì)（受結(jié)構(gòu)限制，不便使用機(jī)械濾波器）也可以用。注意觀察測(cè)量信號(hào)中沖擊頻率以下的低頻成分也是一種比較有效的做法，這部分信號(hào)常常是直流漂移或儀器在高頻范圍過載的早期跡象。

（8）在測(cè)量方向和位置方面，GB/T 8910.3-2004/ISO 8662-3:1992 標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)應(yīng)在與釬頭軸線平行的方向即Z 向測(cè)量。同時(shí)還提出根據(jù)GB/T 14790 的規(guī)定，應(yīng)按3 個(gè)方向上進(jìn)行測(cè)量。其位置應(yīng)設(shè)在操作者正常握持并施加推進(jìn)力的主柄上；而GB/T 26548.10.-2021/ISO 28927-10:2011標(biāo)準(zhǔn)明確提出應(yīng)在每個(gè)手握位置3 個(gè)方向上測(cè)量手傳振動(dòng)，并提出使用規(guī)定的補(bǔ)充位置的條件，對(duì)于鑿巖機(jī)來說，在工作時(shí)操作人員用很小的握持力進(jìn)行導(dǎo)向。為了獲得每次試驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)的總振動(dòng)值，應(yīng)將每個(gè)方向上的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行合成。

特別說明：我國(guó)部分型號(hào)手持式氣動(dòng)鑿巖機(jī)的手握位置的手柄為旋轉(zhuǎn)式操作閥，在其位置上不便測(cè)量手傳振動(dòng)。

（9）在操作程序的通則和釬頭及推進(jìn)力方面，GB/T 8910.3-2004/ISO 8662-3:1992 標(biāo)準(zhǔn)提出：釬頭應(yīng)保持轉(zhuǎn)動(dòng)。該標(biāo)準(zhǔn)涉及釬頭提到的是輕型鑿巖機(jī)鉆鑿混凝土塊，其釬頭直徑宜按10毫米和20 毫米（表1）選配，對(duì)于質(zhì)量大于15 kg的重型鑿巖機(jī)，應(yīng)使用吸能器作為加載裝置，尚未見提到釬頭，與釬桿連接的一端（另一端扦入被測(cè)工具）稱為測(cè)砧，可以認(rèn)為：試驗(yàn)時(shí)，重型鑿巖機(jī)的釬桿不旋轉(zhuǎn)。該標(biāo)準(zhǔn)明確提出：通常施加的推進(jìn)力約是被測(cè)工具質(zhì)量的15 倍，且應(yīng)大于80 N 而小于200 N；而GB/T 26548.10.-2021/ISO 28927-10:2011 標(biāo)準(zhǔn)在多處提出：試驗(yàn)時(shí)，重型鑿巖機(jī)的釬頭應(yīng)旋轉(zhuǎn)。還提出輕型鑿巖機(jī)釬頭直徑按機(jī)重選配15 毫米和30 毫米（表3）鉆鑿混凝土塊。以及插入工具的釬肩與機(jī)器的釬套不應(yīng)發(fā)生碰觸，以確保機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。應(yīng)避免施加的力過大，為使機(jī)器操作正常,減震機(jī)構(gòu)應(yīng)避免超載。但減震機(jī)構(gòu)在標(biāo)準(zhǔn)其他處沒有描述。

特別說明：我國(guó)部分型號(hào)手持式氣動(dòng)鑿巖機(jī)的釬套縮在機(jī)頭內(nèi)，振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，觀測(cè)不到插入工具（釬桿）的釬肩與機(jī)器（機(jī)頭）的釬套是否發(fā)生了碰觸。

（10）GB/T 8910.3-2004/ISO 8662-3:1992 標(biāo)準(zhǔn)在加載裝置方面提出：輕型鑿巖機(jī)試驗(yàn)用混凝土最大顆粒直徑為16 mm（即≤16）的無鋼筋矩形混凝土塊，抗壓強(qiáng)度至少達(dá)到40 MPa（即≥40 MPa），其抗壓強(qiáng)度確定應(yīng)符合ISO 679 的規(guī)定。重型鑿巖機(jī)用鋼球吸能器反射能量不超過入射能量的20%。如果測(cè)量持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，應(yīng)對(duì)測(cè)試系統(tǒng)予以冷卻，并例舉了一種吸能器（加載裝置）和一種試驗(yàn)釬桿的規(guī)格；而GB/T 26548.10.-2021/ISO 28927-10:2011 標(biāo)準(zhǔn)給岀了輕型鑿巖機(jī)試驗(yàn)用混凝土材料配比表，料徑在16～32 mm 骨料比例可以低一些（即≥16），其抗壓強(qiáng)度應(yīng)為40 N/mm2（40 MPa），并符合ISO 697（參考文件）的規(guī)定。重型鑿巖機(jī)用鋼球吸能器按釬尾規(guī)格以23毫米為界分為兩種（見表2）。關(guān)于加載裝置的詳細(xì)信息見附錄C。但附錄C 的圖C.1 是一個(gè)電動(dòng)工具試驗(yàn)用吸能器，電動(dòng)工具應(yīng)在如圖C.1 所示的吸能器上進(jìn)行試驗(yàn)。

（11）GB/T 26548.10.-2021/ ISO 28927-10:2011 標(biāo)準(zhǔn)在測(cè)量程序的方面附加條件，即除非遇到情況如大功率機(jī)器安裝小鉆頭,這種不可能持續(xù)8 秒，否則作業(yè)執(zhí)行時(shí)間都不得少于8 秒。同時(shí)在壓力方面提出：試驗(yàn)時(shí)，在軟管前直接測(cè)定的氣壓，比制造企業(yè)推薦壓力值的壓力降不應(yīng)超出0.02 MPa。

（12）GB/T 26548.10.-2021/ ISO 28927-10:2011 標(biāo)準(zhǔn)在測(cè)量規(guī)程和測(cè)量的有效性章中增加了“振動(dòng)值的標(biāo)示和驗(yàn)證”條，對(duì)振動(dòng)值的精度和不確定度的精度、驗(yàn)證等方面有明確的規(guī)定。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）GB/T 26548.10.-2021 標(biāo)準(zhǔn)已發(fā)布并開始實(shí)施，已建或擬建手持式氣動(dòng)鑿巖機(jī)振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)如何貫標(biāo)的問題，應(yīng)引起業(yè)內(nèi)人士的重視，以確保手持式氣動(dòng)鑿巖機(jī)振動(dòng)測(cè)試結(jié)果的有效性。

（2）通過對(duì)比2 個(gè)手持式氣動(dòng)鑿巖機(jī)振動(dòng)測(cè)試方法的標(biāo)準(zhǔn)，找出標(biāo)準(zhǔn)間的差異，分析主要差異的內(nèi)容和原因及適用性，為建立手持式氣動(dòng)鑿巖機(jī)振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)和測(cè)試結(jié)果的驗(yàn)證及評(píng)價(jià)提供技術(shù)支撐。

（3）手持式氣動(dòng)鑿巖機(jī)振動(dòng)測(cè)量（或?qū)嶒?yàn)）方法的標(biāo)準(zhǔn)可能是語(yǔ)言表達(dá)的不同，或者理解的不同，標(biāo)準(zhǔn)中有些內(nèi)容尚不很明確，需進(jìn)一步探討。標(biāo)準(zhǔn)中某些試驗(yàn)設(shè)施沒有相關(guān)規(guī)定或某些關(guān)鍵技術(shù)尚未公開，如：機(jī)械濾波器、吸能器（加載裝置）等，需探索和攻克這些關(guān)鍵技術(shù)。

（4）通過對(duì)基于國(guó)外技術(shù)制定的手持式氣動(dòng)鑿巖機(jī)振動(dòng)測(cè)試方法的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)我國(guó)產(chǎn)品適用性的分析，發(fā)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)手持式氣動(dòng)鑿巖機(jī)結(jié)構(gòu)不同而貫標(biāo)有難度的問題，如：手柄為旋轉(zhuǎn)式操作閥、釬套和機(jī)頭的位置等，可向全國(guó)鑿巖機(jī)械與氣動(dòng)工具標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)秘書處反饋，由他們向國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織提出建議、提案或修改國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。