Stötdämpande fjädrade säten

Stötdämpande fjädrande säten är utformade för att minska svårighetsgraden av vibrationer och mekaniska stötar . Dessa säten används i fordon som arbetar i miljöer med hög exponering, såsom höghastighetsvattenskotrar , militära plattformar , bygg- , skogs- och jordbruksfordon och industrilastbilar (som gaffeltruckar ). Ett fordons kollisioner med vågor eller ojämn terräng är en källa till helkroppsvibrationer som kan orsaka obehag, akuta skador och kronisk smärta bland förare. Den marina miljön är särskilt svår och människor som utsätts för dessa förhållanden kan uppleva ovanligt höga skadefrekvenser.

Stötdämpande fjädrande säten är relaterade till sprängsäten som används för att skydda personal från IED i pansarfordon och krocksäten som används i militärhelikoptrar. Till skillnad från dessa andra säten måste dock stötdämpande fjädrande säten utformas för att överleva och behålla sin funktionalitet för tusentals stötar. Förekomsten av deras användning i den marina industrin, där sätena utsätts för väder och vind, inklusive extrema temperaturintervall och närvaron av havsvatten, är en annan utmärkande egenskap som styr utformningen av stötdämpande fjädrande säten.

Allmän beskrivning

I sin enklaste form består ett stötdämpande fjädrande säte av en sittyta fäst på en vertikalt monterad upphängningsenhet uppburen av en medföljande konstruktionsram. Applikationsberoende funktioner som armstöd, kontrollfästen och justeringsmekanismer är vanliga.

Sittyta

Sittytan består vanligtvis av en styv sittpanna toppad med en stoppad skumkudde . Kuddens primära funktion är att ge komfort, och detta uppnås genom att sprida tryckfördelningen över den åkandes kropp, vilket minskar tryckkoncentrationerna.

Upphängningsmodulen

Luftringar, spiralfjädrar och bladfjädrar används vanligtvis för att ge en återställande kraft för fjädrande säten. Rörelse dämpas och stötenergi försvinner som värme i en dämpningskammare som är kopplad till fjädermekanismen. Denna kombination är avsedd att göra det möjligt för sätena att minska belastningen och återgå till sitt jämviktsläge.

Även om det är den vanligaste konfigurationen behöver stötdämparens rörelseaxel inte vara parallell med sätesytans rörelseaxel och den behöver inte fixeras under dess slaglängd. I sådana fall uppnås överföringen av krafter från däcket till sätet genom ett eller flera länkorgan. Fjädringsmodulen kan vara av specialdesignad eller anpassad från de stötdämpande isolatorerna som används i terrängfordon, lastbilar eller mountainbikes. Viktbegränsningar, utrymmesbegränsningar och krav på siktlinje för föraren avgör fjädringens fysiska egenskaper. I den marina miljön krävs ytterligare betoning på robustisering för att skydda suspensionen från korrosion.

Prestationsmätning

Banbrytande arbete med sätesbedömning utfördes av utkastarsätesindustrin (se artikeln om utkastarstolar och referenserna däri). Det dynamiska responsindexet (DRI) har spelat en viktig roll i området. Utveckling av sitttestkoder för andra branscher har också skett. Det allmänna tillvägagångssättet för dessa standarder är att fordon klassificeras efter relevanta egenskaper såsom allmän typ, storlek/massa och drivsystem (band, hjul), och ett exempel på rörelse som representerar varje klass anges. Säten kan testas mot en eller flera klasser och krävs för att visa att de på ett användbart sätt kan minska vibrationsexponeringen med olika vikter av sätespassagerare.

Det finns betydande utmaningar med att mäta sjösäten till sjöss, inklusive varierande väderförhållanden, båttillgänglighet, driftskostnader och personalsäkerhet. Standarder för att bedöma marina säten i representativa laboratorieförhållanden, liknande det tillvägagångssätt som används för jordbruks-, industrilastbils- och tunga plansektorer, börjar dyka upp, drivna av krav från stora flottoperatörer. Storbritanniens försvarsministerium har engagerat sig i omfattande mätningar av sätesprestanda, och den första prestandastandardiserade testmetoden för marina sittplatser publicerades av den amerikanska flottan efter samarbete från flottoperatörer i USA, Storbritannien och Kanada.

Alla standarder använder någon form av metrik för att relatera vibration och stötexponering till risk för skada. Att bedöma sätets prestanda i termer av enkla toppaccelerationer är inte genomförbart utan att ta hänsyn till de sannolika effekterna av frekvensinnehållet, amplituden, varaktigheten och andra aspekter av rörelsen på människokroppen. De flesta metoder för bedömning av fjädrande sätesprestanda använder antingen det mänskliga svaret på vibrationsbedömningsmetoder som anges i ISO 2631-1, även om den amerikanska marinens standard för marina säten effektivt använder DRI (med endast en liten modifiering av den naturliga frekvensen av engradssätena). of-freedom-modell) utvecklad för bedömning av spräng- eller utkastningssäten.

Ett antal faktorer är kända för att påverka stötdämpande sätesupphängning. Dessa faktorer inkluderar passagerares massa, kollisionsgrad, sätesrörelse/slaglängd, dämpningsegenskaper och fjäderhastighet. Beroende på applikationen och säteskonfigurationen kan prestandan variera avsevärt mellan passagerarmassorna inom användardemografin. Prestandavariationen är en följd av det stora antal passagerarmassor som måste tillgodoses. Naval Surface Warfare Center, till exempel, föreskriver testmassor som sträcker sig från 49 till 112 kg.

Lagstiftning

Exponering för mekaniska stötar (helkroppsvibrationer) har erkänts som en hälsorisk, och i 2002 års vibrationsdirektiv 2002/44/EC fastställde Europeiska unionen strikta exponeringsgränser i ett försök att skydda sin arbetsstyrka. Direktivet gäller för alla medlemsländer och definierar dagliga vägda exponeringsgränser (normaliserade till 8 timmar) med de metoder som definieras i ISO 2631-1.

Förenade kungariket införlivade vibrationsdirektivet i sin egen nationella lagstiftning med reglerna om kontroll av vibrationer på arbetsplatsen och reglerna om kontroll av vibrationer vid arbete för handelsfartyg och fiskefartyg. Båda dessa föreskrifter definierar samma exponeringsgränser och har sedan dess tillämpats i större upphandlingar för att lindra chock i Royal Navys flotta.