浅议手持式凿岩机振动测试方法标准的差异

徐壬六，高波，徐雪锋，许中琛

（1.衢州市计量质量检验研究院，浙江衢州 324002；2.长沙矿冶研究院责任有限公司，湖南长沙 410012；3.深海矿产资源开发利用技术国家重点实验室，湖南长沙 410012；4.浙江开山重工股份有限公司，浙江衢州 324002）

1 概况

自1861 年气动凿岩机开始应用以来，凿岩机强烈的冲击振动的问题一直伴随至今，在施工过程中凿岩机的活塞高速（末速度最高可达12 m/s）冲击钎具以及钎具与矿（岩）石之间的冲击作用，凿岩机不可避免地产生强烈的冲击振动，产品的手柄振动性能是涉及保护操作者的人身安全的重要指标。操作人员长期承受过量振动，会损伤手和手臂的神经和血液循环，同时产生的振动直接影响凿岩机产品的可靠性。产品手柄振动性能的检测不仅是市场竞争的形势所迫，也是提升产品质量的需要。要按照现行的国家标准振动试验方法建立的手持式凿岩机振动测试系统，为手持式凿岩机确定振动参数提供支撑，有必要分析手持式凿岩机振动试验方法标准之间的差异。

目前我国现行的手持式凿岩机振动测试方法的国家标准有两个，一个是根据ISO 8662-3:1992 标准而转化的GB/T 8910.3-2004 手持便携式动力工具 手柄振动测量方法第3 部分：凿岩机和回转锤[1]标准。另一个是根据ISO 28927-10:2011 而转化的标准GB/T 26548.10.-2021手持便携式动力工具 振动试验方法第10 部分：冲击式凿岩机、锤和破碎器[2]（2022-05-01实施）。经查询全国标准信息公共服务平台网站，这2 个标准的状态为现行有效。全国凿岩机械与气动工具标准化技术委员会（SAC/TC173）近年已成为ISO/TC 118/SC3 压缩机和气动工具、机械和设备技术委员会气动工具和机械分委员会的委员，代表我国参加该领域的国际标准的工作，标准的适用性分析有助于我们在国际标准领域开展活动。

2 相关标准

为了分析手持式气动凿岩机振动测试方法标准差异，首先归纳了两个手持式气动凿岩机振动测试方法标准的引用情况以及相关标准清单，分别见表1、表2、表3。

表1 GB/T 8910.3-2004 标准的引用文件表

表2 GB/T 26548.10.-2021 标准的引用文件表

表3 手持式气动凿岩机振动测量方法相关标准清单

3 差异分析

对照手持式气动凿岩机振动测量方法标准，这2 个标准的差异之处见表4。

表4 手持式气动凿岩机振动测试方法标准差异之处

续表4 手持式气动凿岩机振动测试方法标准差异之处

续表4 手持式气动凿岩机振动测试方法标准差异之处

通过对手持便携式动力工具振动测试方法标准差异之处的梳理，找岀和分析GB/T 8910.3-2004/ISO 8662-3:1992 和GB/T 26548.10.-2021/ISO 28927-10:2011 标准的差异之处和适用性，可以看出：

（1）手持便携式动力工具振动测试方法标准的名称有2 处不同，其一：虽然2 个手持便携式动力工具振动测试方法标准均在手柄上测试振动，但GB/T 26548.10-2021/ISO 28927 标准名称去掉了“手柄”二个字；表示该标准是手持便携式动力工具产品振动测试方法，而不仅仅只是手持便携式动力工具手柄振动测试方法；其二：GB/T 26548.10-2021/ISO 2892-10:2011 标准名称为“试验” 方法，而GB/T 8910.3-2004/ISO 8662.3:1992 标准为名称“测量”方法，从标准内容上看，前者标准的名称更确切。

（2）GB/T 8910/ISO 8662 手持便携式动力工具手柄振动测量方法标准由总则、铲和铆钉机、凿岩机和回转锤、砂轮机、路面破碎机和建筑工程用镐、冲击钻、冲击/脉冲/棘轮扳手和螺丝刀及螺母旋具、抛光机和回转式轨道、特殊轨道磨光机、捣固机、冲剪和剪、打钉机、带式锯和锉/摆式或回转式锯、模具用砂轮机、采石用工具和针束除锈器等14 部分组成；GB/T 26548/ISO 28927手持便携式动力工具振动试验方法标准由角式和端面式砂轮机、气扳机/螺母扳手和螺丝刀、抛光机/回转式/滑板式和复式磨光机、直柄式砂轮机、钻和冲击钻、夯实机、冲剪机和剪刀、往复式锯/抛光机和锉刀以及摆式或回转式锯、除锈锤和针束除锈器、冲击式凿岩机/锤和破碎机、石锤、模具砂轮机、紧固件驱动工具等13 部分组成，后者将铲和铆钉机、路面破碎机和建筑工程用镐等部分调整至冲击式凿岩机和锤及破碎机的部分；并且目前已发布了12 部分的文件，仅差第13 部分紧固件驱动工具。

（3）GB/T 8910.3-2004 在引言中指出：本部分规定的试验方法所获得的测量结果具有很好的再现性；而GB/T 26548/ISO 28927 在引言中说明：所获得的值是型式试验值，用来表示机器在实际使用中典型振动量的上四分位数的平均值。然而，实际值有时变化很大，这取决于许多因素，包括操作者、工作任务以及插入工具或消耗品等。

GB/T 26548/ISO 28927 在引言中指出：

（a）该文件是ISO 12100 规定的C 类标准，即GB/T 15706-2012 机械安全设计通则 风险评估与风险减小规定的C 类标准（产品安全标准——对一种特定的机器或一组机器规定出详细的安全要求的标准）。

（b）GB/T 26548 以GB/T 25631 为基础，其标准结构和章的编号和它一致。

（c）本部分采用了欧洲系列标准EN 60745（手持式电动工具安全）中的首次采用的传感器基准定位方法…。

（4）GB/T 8910.3-2004/ISO 8662-3:1992 在范围中指出：对于重型凿岩机，尽管是在模拟作业下测定的振动大小，但却是对实际工况中振动大小的评定；而GB/T 26548.10.-2021/ISO 28927-10:2011 在范围指出: 确定了型式试验状态下操作装有插入工具机器时手柄握持部位振动大小的型式检验程序。其测得的结果用于比较相同型式不同型号机器的振动量。同时还明确指出:本部分不适用于纯冲击机构的冲击钻，以及推力靠附加装置提供而不是用手来施加的气腿式凿岩机。目前气腿式凿岩机振动测试方法标准空白，但阿特拉斯·科普柯公司（现为安百拓公司）的气腿式凿岩机样本标明采用ISO 5349-2（GB/T 14790.2-2014）标准得出的振动级三轴向值[3]，而手持式凿岩机样本标明采用ISO 28927-10（GB/T 26548.10-2021）标准得出的振动级三轴向值。

（5）GB/T 26548.10.-2021/ ISO 28927-10:2011 在基本准则和振动试验方法中指出：本部分以GB/T 25631/ISO 20643：2005 的要求为基础，其结构除附录外在条款标题和编号等方面都与GB/T 25631/ISO 20643：2005 相对应;而GB/T 8910.3 -2004/ISO 8662 -3:1992 仅仅以 GB/T 8910.1—2004（ISO 8662-1：1988）的要求为主要引用文件。

（6）对振动的量方面：GB/T 26548.10.-2021/ISO 28927-10:2011 标准明确规定 “应为频率计权加速度haw,单位为米每二次方秒(m/s2)”；而GB/T 8910.3-2004/ISO 8662-3:1992 标准要求：用均方根（r.m.s）加速度表示；计权加速度应按GB/T 8910.1—2004 中3.3 的规定获得（测试和计算，但这两种方法会产生不同的结果）；对频率分析作了相关规定。

（7）不使用机械滤波器的前提的方面，GB/T 8910.3-2004/ISO 8662-3:1992 标准指出：对于塑制手柄，可不必使用机械滤波器，而GB/T 26548.10.-2021/ISO 28927-10:2011 标准：…有些三轴加速度计（受结构限制，不便使用机械滤波器）也可以用。注意观察测量信号中冲击频率以下的低频成分也是一种比较有效的做法，这部分信号常常是直流漂移或仪器在高频范围过载的早期迹象。

（8）在测量方向和位置方面，GB/T 8910.3-2004/ISO 8662-3:1992 标准强调应在与钎头轴线平行的方向即Z 向测量。同时还提出根据GB/T 14790 的规定，应按3 个方向上进行测量。其位置应设在操作者正常握持并施加推进力的主柄上；而GB/T 26548.10.-2021/ISO 28927-10:2011标准明确提出应在每个手握位置3 个方向上测量手传振动，并提出使用规定的补充位置的条件，对于凿岩机来说，在工作时操作人员用很小的握持力进行导向。为了获得每次试验运转的总振动值，应将每个方向上的测量结果进行合成。

特别说明：我国部分型号手持式气动凿岩机的手握位置的手柄为旋转式操作阀，在其位置上不便测量手传振动。

（9）在操作程序的通则和钎头及推进力方面，GB/T 8910.3-2004/ISO 8662-3:1992 标准提出：钎头应保持转动。该标准涉及钎头提到的是轻型凿岩机钻凿混凝土块，其钎头直径宜按10毫米和20 毫米（表1）选配，对于质量大于15 kg的重型凿岩机，应使用吸能器作为加载装置，尚未见提到钎头，与钎杆连接的一端（另一端扦入被测工具）称为测砧，可以认为：试验时，重型凿岩机的钎杆不旋转。该标准明确提出：通常施加的推进力约是被测工具质量的15 倍，且应大于80 N 而小于200 N；而GB/T 26548.10.-2021/ISO 28927-10:2011 标准在多处提出：试验时，重型凿岩机的钎头应旋转。还提出轻型凿岩机钎头直径按机重选配15 毫米和30 毫米（表3）钻凿混凝土块。以及插入工具的钎肩与机器的钎套不应发生碰触，以确保机器运转平稳。应避免施加的力过大，为使机器操作正常,减震机构应避免超载。但减震机构在标准其他处没有描述。

特别说明：我国部分型号手持式气动凿岩机的钎套缩在机头内，振动试验时，观测不到插入工具（钎杆）的钎肩与机器（机头）的钎套是否发生了碰触。

（10）GB/T 8910.3-2004/ISO 8662-3:1992 标准在加载装置方面提出：轻型凿岩机试验用混凝土最大颗粒直径为16 mm（即≤16）的无钢筋矩形混凝土块，抗压强度至少达到40 MPa（即≥40 MPa），其抗压强度确定应符合ISO 679 的规定。重型凿岩机用钢球吸能器反射能量不超过入射能量的20%。如果测量持续时间长，应对测试系统予以冷却，并例举了一种吸能器（加载装置）和一种试验钎杆的规格；而GB/T 26548.10.-2021/ISO 28927-10:2011 标准给岀了轻型凿岩机试验用混凝土材料配比表，料径在16～32 mm 骨料比例可以低一些（即≥16），其抗压强度应为40 N/mm2（40 MPa），并符合ISO 697（参考文件）的规定。重型凿岩机用钢球吸能器按钎尾规格以23毫米为界分为两种（见表2）。关于加载装置的详细信息见附录C。但附录C 的图C.1 是一个电动工具试验用吸能器，电动工具应在如图C.1 所示的吸能器上进行试验。

（11）GB/T 26548.10.-2021/ ISO 28927-10:2011 标准在测量程序的方面附加条件，即除非遇到情况如大功率机器安装小钻头,这种不可能持续8 秒，否则作业执行时间都不得少于8 秒。同时在压力方面提出：试验时，在软管前直接测定的气压，比制造企业推荐压力值的压力降不应超出0.02 MPa。

（12）GB/T 26548.10.-2021/ ISO 28927-10:2011 标准在测量规程和测量的有效性章中增加了“振动值的标示和验证”条，对振动值的精度和不确定度的精度、验证等方面有明确的规定。

4 结语

（1）GB/T 26548.10.-2021 标准已发布并开始实施，已建或拟建手持式气动凿岩机振动测试系统如何贯标的问题，应引起业内人士的重视，以确保手持式气动凿岩机振动测试结果的有效性。

（2）通过对比2 个手持式气动凿岩机振动测试方法的标准，找出标准间的差异，分析主要差异的内容和原因及适用性，为建立手持式气动凿岩机振动测试系统和测试结果的验证及评价提供技术支撑。

（3）手持式气动凿岩机振动测量（或实验）方法的标准可能是语言表达的不同，或者理解的不同，标准中有些内容尚不很明确，需进一步探讨。标准中某些试验设施没有相关规定或某些关键技术尚未公开，如：机械滤波器、吸能器（加载装置）等，需探索和攻克这些关键技术。

（4）通过对基于国外技术制定的手持式气动凿岩机振动测试方法的标准对我国产品适用性的分析，发现国产手持式气动凿岩机结构不同而贯标有难度的问题，如：手柄为旋转式操作阀、钎套和机头的位置等，可向全国凿岩机械与气动工具标准化技术委员会秘书处反馈，由他们向国际标准化组织提出建议、提案或修改国际标准。