ISO 7096:2020
(Main)Earth-moving machinery — Laboratory evaluation of operator seat vibration
Earth-moving machinery — Laboratory evaluation of operator seat vibration
1.1 This document specifies, in accordance with ISO 10326‑1:2016, a laboratory method for measuring and evaluating the effectiveness of the seat suspension in reducing the vertical whole-body vibration transmitted to the operator of earth-moving machines at frequencies between 1 Hz and 20 Hz. It also specifies acceptance criteria for application to seats on different machines. 1.2 This document is applicable to operator seats used on earth-moving machines as defined in ISO 6165. 1.3 This document defines the input spectral classes required for the following earth-moving machines. Each class defines a group of machines having similar vibration characteristics: — rigid-frame dumpers >4 500 kg operating mass; — articulated-frame dumpers; — scrapers without axle or frame suspension[1]; — wheeled loaders >4 500 kg operating mass; — graders; — wheeled dozers; — soil compactors; — backhoe loaders; — crawler dumpers; — crawler loaders; — crawler-dozers ≤50 000 kg operating mass[2]; — compact dumpers ≤4 500 kg operating mass; — wheeled compact loaders ≤4 500 kg operating mass; — skid-steer loaders, wheeled ≤4 500 kg and tracked ≤6 000 kg operating mass. 1.4 The following machines impart sufficiently low vertical vibration inputs at frequencies between 1 Hz and 20 Hz to the seat during operation that these seats do not require suspension for the attenuation of transmitted vibration: — excavators, including walking excavators and cable excavators[3]; — trenchers; — landfill compactors; — non-vibratory rollers, except soil compactors; — vibratory rollers, except soil compactors; — pipelayers; — horizontal directional drills (HDD). 1.5 The tests and criteria defined in this document are intended for operator seats used in earth-moving machines of conventional design. NOTE Other tests can be appropriate for machines with design features that result in significantly different vibration characteristics. 1.6 Vibration which reaches the operator other than through the seat, for example that sensed by the operator's feet on the platform or control pedals or by the operator´s hands on the steering-wheel, is not covered. [1] For scrapers with suspension, either a seat with no suspension can be used, or one having a suspension with high damping. [2] For crawler dozers greater than 50 000 kg, the seat performance requirements are suitably provided by a cushion type seat. [3] For excavators, the predominant vibration is generally in the fore and aft (X) axis.
Engins de terrassement — Évaluation en laboratoire des vibrations transmises à l'opérateur par le siège
1.1 Le présent document spécifie, conformément à l'ISO 10326‑1:2016, une méthode en laboratoire de mesurage et d'évaluation de l'efficacité du siège à réduire les vibrations verticales transmises au corps entier de l'opérateur des engins de terrassement, à des fréquences comprises entre 1 Hz et 20 Hz. Elle spécifie également les critères d'acceptation pour l'application à des sièges sur différentes machines. 1.2 Le présent document s'applique aux sièges d'opérateur utilisés sur des engins de terrassement tels qu'ils sont définis dans l'ISO 6165. 1.3 Le présent document définit les classes de spectres d'excitation pour les engins de terrassement suivants. Chaque classe définit un groupe de machines ayant des caractéristiques vibratoires similaires: — Tombereaux à châssis rigide avec une masse en service > 4 500 kg; — Tombereaux à châssis articulé; — Décapeuses sans essieux ou à châssis suspendu[1]; — Chargeuses sur roues avec une masse en service > 4 500 kg; — Niveleuses; — Bouteurs à pneus; — Compacteurs de sols; — Chargeuses-pelleteuses; — Tombereaux à chenilles; — Chargeuses à chenilles; — Bouteurs à chenilles avec une masse en service ≤ 50 000 kg[2]; — Motobasculeurs avec une masse en service ≤ 4 500 kg; — Chargeuses compactes avec une masse en service ≤ 4 500 kg; — Chargeuses articulées avec une masse en service ≤ 4 500 kg. 1.4 Les machines suivantes transmettent au siège des vibrations verticales de fréquences suffisamment basses, comprises entre 1 Hz et 20 Hz, pendant le fonctionnement, pour que ces sièges n'aient pas besoin d'une suspension pour atténuer ces vibrations: — pelles, y compris les pelles articulées et les pelles à câbles[3]; — trancheuses; — compacteurs de remblai; — compacteurs non vibrants, à l'exception des compacteurs de sol; — compacteurs vibrants, à l'exception des compacteurs de sol; — tracteurs poseurs de canalisations; — appareils de forage horizontal dirigé (HDD). 1.5 Les essais et critères définis dans le présent document sont destinés aux sièges d'opérateur utilisés dans les engins de terrassement de conception classique. NOTE D'autres essais peuvent être nécessaires pour les engins dont les caractéristiques de conception entraînent des caractéristiques vibratoires significativement différentes. 1.6 Les vibrations qui atteignent l'opérateur autrement que par l'intermédiaire du siège, par exemple celles transmises à ses pieds par la plate-forme ou les pédales de commande, ou à ses mains par le volant, ne sont pas couvertes ici. [1] Pour les décapeuses automotrices à suspension, on peut utiliser un siège sans suspension ou bien un siège à suspension avec un amortissement élevé. [2] Pour les bouteurs à chenilles de masse supérieure à 50 000 kg, les exigences de performance du siège sont suffisantes avec un siège de type coussin. [3] Pour les pelles, les vibrations prédominantes sont généralement situées selon l'axe avant-arrière (X).
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 7096
Fourth edition
2020-02
Earth-moving machinery —
Laboratory evaluation of operator seat
vibration
Engins de terrassement — Évaluation en laboratoire des vibrations
transmises à l'opérateur par le siège
Reference number
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ISO 2020
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ISO 7096:2020(E)
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Published in Switzerland
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ISO 7096:2020(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 2
3 Terms, definitions, symbols and abbreviated terms . 2
3.1 Terms and definitions . 2
3.2 Symbols and abbreviated terms. 3
4 General . 4
5 Test conditions and test procedure . 4
5.1 General . 4
5.2 Simulation of vibration . 5
5.3 Test seat . 5
5.3.1 General. 5
5.3.2 Run-in . 5
5.3.3 Seat adjustment . 5
5.4 Test person and posture . 5
5.5 Input vibration . 6
5.5.1 Simulated input vibration test to evaluate the SEAT factor . 6
5.5.2 Damping test . 6
5.5.3 Damping test for active and semi-active suspension systems . 7
5.6 Tolerances on input vibration . 7
5.6.1 General. 7
5.6.2 Distribution function . 7
5.6.3 Power spectral density and rms values. 7
6 Acceptance values . 8
6.1 SEAT factor . 8
6.2 Damping performance. 8
7 Seat identification . 9
8 Information for use . 9
8.1 General . 9
8.2 Test report . 9
Bibliography .23
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ISO 7096:2020(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www .iso .org/
iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 127, Earth-moving machinery,
Subcommittee SC 2, Safety, ergonomics and general requirements, in collaboration with the European
Committee for Standardization (CEN) Technical Committee CEN/TC 151, Construction equipment and
building material machines - Safety, in accordance with the Agreement on technical cooperation between
ISO and CEN (Vienna Agreement).
This fourth edition cancels and replaces the third edition (ISO 7096:2000), which has been technically
revised.
The main changes compared to the previous edition are as follows:
— Clause 1, horizontal direction drills added to the list of machines with low vertical vibration inputs;
— crawler dumpers added to Table 4 and aligned with Figure 7;
— whole document, update of normative references;
— skid steer loaders with tracks have been added;
— 5.4, reference to the posture of the test person added and total mass of heavy person updated;
— 5.5.2, informative note for bag filling;
— 5.5.3, damping test for active and semi-active suspension systems added;
— Table 2, Power Spectral Density of class EM 1 and EM 3 modified;
— Table 3, Filter cut-off frequencies of class EM 1 modified;
— Table 4, Characteristics of the simulated input vibration modified for the following machine types:
— Articulated or rigid frame dumper >4 500 kg;
— Wheel loader >4 500 kg.
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ISO 7096:2020(E)
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
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ISO 7096:2020(E)
Introduction
This document is a type-C standard as stated in ISO 12100.
This document is of relevance, in particular, for the following stakeholder groups representing the
market players with regard to machinery safety:
— machine manufacturers (small, medium and large enterprises);
— health and safety bodies (regulators, accident prevention organisations, market surveillance etc.)
Others can be affected by the level of machinery safety achieved with the means of the document by the
above-mentioned stakeholder groups:
— machine users/employers (small, medium and large enterprises);
— machine users/employees (e.g. trade unions, organizations for people with special needs);
— service providers, e. g. for maintenance (small, medium and large enterprises);
— consumers (in case of machinery intended for use by consumers).
The above-mentioned stakeholder groups have been given the possibility to participate at the drafting
process of this document.
The machinery concerned and the extent to which hazards, hazardous situations or hazardous events
are covered are indicated in the Scope of this document.
When requirements of this type-C standard are different from those which are stated in type-A or
type-B standards, the requirements of this type-C standard take precedence over the requirements of
the other standards for machines that have been designed and built according to the requirements of
this type-C standard.
The operators of earth-moving machinery are often exposed to a low frequency vibration environment
partly caused by the movement of the machines over uneven ground and the tasks carried out. The seat
constitutes the last stage of suspension before the operator. To be efficient at attenuating the vibration,
the suspension seat should be chosen according to the dynamic characteristics of the machine. The
design of the seat and its suspension are a compromise between the requirements of reducing the effect
of vibration and shock on the operator and providing him with stable support so that he can control the
machine effectively.
Thus, seat vibration attenuation is a compromise of a number of factors and the selection of seat
vibration parameters needs to be taken in context with the other requirements for the seat.
The performance criteria provided in this document have been set in accordance with what is attainable
using what is at present the best design practice. They do not necessarily ensure the complete protection
of the operator against the effects of vibration and shock. They could be revised in the light of future
developments and improvements in suspension design.
The test inputs included in this document are based on a very large number of measurements taken in
situ on earth-moving machinery used under severe but typical operating conditions. The test methods
are based on ISO 10326-1:2016, which is a general method applicable to seats for different types of
machines.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 7096:2020(E)
Earth-moving machinery — Laboratory evaluation of
operator seat vibration
1 Scope
1.1 This document specifies, in accordance with ISO 10326-1:2016, a laboratory method for measuring
and evaluating the effectiveness of the seat suspension in reducing the vertical whole-body vibration
transmitted to the operator of earth-moving machines at frequencies between 1 Hz and 20 Hz. It also
specifies acceptance criteria for application to seats on different machines.
1.2 This document is applicable to operator seats used on earth-moving machines as defined in
ISO 6165.
1.3 This document defines the input spectral classes required for the following earth-moving machines.
Each class defines a group of machines having similar vibration characteristics:
— rigid-frame dumpers >4 500 kg operating mass;
— articulated-frame dumpers;
1)
— scrapers without axle or frame suspension ;
— wheeled loaders >4 500 kg operating mass;
— graders;
— wheeled dozers;
— soil compactors;
— backhoe loaders;
— crawler dumpers;
— crawler loaders;
2)
— crawler-dozers ≤50 000 kg operating mass ;
— compact dumpers ≤4 500 kg operating mass;
— wheeled compact loaders ≤4 500 kg operating mass;
— skid-steer loaders, wheeled ≤4 500 kg and tracked ≤6 000 kg operating mass.
1.4 The following machines impart sufficiently low vertical vibration inputs at frequencies between
1 Hz and 20 Hz to the seat during operation that these seats do not require suspension for the attenuation
of transmitted vibration:
3)
— excavators, including walking excavators and cable excavators ;
1) For scrapers with suspension, either a seat with no suspension can be used, or one having a suspension
with high damping.
2) For crawler dozers greater than 50 000 kg, the seat performance requirements are suitably provided by a
cushion type seat.
3) For excavators, the predominant vibration is generally in the fore and aft (X) axis.
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ISO 7096:2020(E)
— trenchers;
— landfill compactors;
— non-vibratory rollers, except soil compactors;
— vibratory rollers, except soil compactors;
— pipelayers;
— horizontal directional drills (HDD).
1.5 The tests and criteria defined in this document are intended for operator seats used in earth-
moving machines of conventional design.
NOTE Other tests can be appropriate for machines with design features that result in significantly different
vibration characteristics.
1.6 Vibration which reaches the operator other than through the seat, for example that sensed by the
operator’s feet on the platform or control pedals or by the operator´s hands on the steering-wheel, is not
covered.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 2041:2018, Mechanical vibration, shock and condition monitoring — Vocabulary
ISO 2631-1:1997/Amd 1:2010, Mechanical vibration and shock — Evaluation of human exposure to whole-
body vibration — Part 1: General requirements; Amendment 1
ISO 8041-1:2017, Human response to vibration — Measuring instrumentation — Part 1: General purpose
vibration meters
ISO 10326-1:2016, Mechanical vibration — Laboratory method for evaluating vehicle seat vibration —
Part 1: Basic requirements
ISO 12100:2010, Safety of machinery — General principles for design — Risk assessment and risk reduction
ISO 13090-1:1998, Mechanical vibration and shock — Guidance on safety aspects of tests and experiments
with people — Part 1: Exposure to whole-body mechanical vibration and repeated shock
3 Terms, definitions, symbols and abbreviated terms
3.1 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 12100, ISO 2041 and the
following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp.
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/ .
3.1.1
whole-body vibration
vibration transmitted to the body as a whole through the buttocks of a seated operator
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ISO 7096:2020(E)
3.1.2
input spectral class
ride vibration characteristics at the seat attachment point for machines, grouped by virtue of various
vibration characteristics
3.1.3
operating mass
mass of the base machine, with equipment and empty attachment in the most usual configuration as
specified by the manufacturer, and with the operator (75 kg), full fuel tank and all fluid systems (i.e.
hydraulic oil, transmission oil, engine oil, engine coolant) at the levels specified by the manufacturer
and, when applicable, with sprinkler water tank(s) half full
[SOURCE: ISO 6016:2008, 3.2.1, modified — Notes 1 and 2 to entry have been deleted.]
3.1.4
operator seat
portion of the machine provided for the purpose of supporting the buttocks and back of the seated
operator, including any suspension system and other mechanisms provided (for example, for adjusting
the seat position)
3.1.5
active and semi-active suspension systems
seat suspension system with a control system that changes seat suspension performance automatically
3.1.6
frequency analysis
process of arriving at a quantitative description of a vibration amplitude as a function of frequency
3.1.7
measuring period
time duration in which vibration data for analysis is obtained
3.2 Symbols and abbreviated terms
a ( f ) Unweighted rms value of the measured vertical acceleration at the platform at the
P r
resonance frequency
a* a* Unweighted rms value of the target vertical acceleration at the platform under the
P12, P34
seat (see Figure 3) between frequencies f and f , or f and f
1 2 3 4
a , a Unweighted rms value of the measured vertical acceleration at the platform between
P12 P34
frequencies f and f , or f and f
1 2 3 4
a ( f ) Unweighted rms value of the measured vertical acceleration at the seat disk at the
S r
resonance frequency
a* a* Weighted rms value of the target vertical acceleration at the platform between
wP12, wP34
frequencies f and f , or f and f
1 2 3 4
a Weighted rms value of the measured vertical acceleration at the platform between
wP12
f
frequencies f and
1 2
a Weighted rms value of the measured vertical acceleration at the seat disk (see
wS12
Figure 3) between frequencies f and f
1 2
B Resolution bandwidth, in hertz
e
f Frequency, in hertz
f Frequency at resonance
r
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ISO 7096:2020(E)
G ( f ) Measured PSD of the vertical vibration at the platform (seat base)
P
G* ( f ) Target PSD of the vertical vibration at the platform (seat base)
P
G* ( f ) Lower limit for the measured PSD of the vertical vibration at the platform (seat base)
PL
G* ( f ) Upper limit for the measured PSD of the vertical vibration at the platform (seat base)
PU
H( f ) Transmissibility at resonance
r
PSD Power Spectral Density, expressed as acceleration squared per unit bandwidth
2 2
(m/s ) /Hz
rms root mean square
SEAT Seat Effective Amplitude Transmissibility
T Sampling time, in seconds
s
4 General
4.1 Machinery shall comply with the safety requirements and/or protective/risk reduction measures
of this clause. In addition, the machine shall be designed according to the principles of ISO 12100:2010
for relevant but not significant hazards which are not dealt with by this document.
4.2 The laboratory-simulated machine vertical vibration, specified as input spectral class, is based
on representative measured data from machines in severe but typical working conditions. The input
spectral class is a representative envelope for the machines within the class, as measured under severe
conditions.
4.3 Two criteria are used for the evaluation of seat:
a) the Seat Effective Amplitude Transmissibility (SEAT) factor according to ISO 10326-1:2016, 10.2,
but with frequency weighting according to ISO 2631-1:1997/Amd 1:2010;
b) the maximum transmissibility ratio in the damping test according to ISO 10326-1:2016, 10.2.
4.4 The measuring equipment shall be in accordance with ISO 8041-1:2017 (type 1 instrument) and
ISO 10326-1:2016, Clauses 4 and 5. The frequency weighting shall include the effects of the band limiting
filters, and be in accordance with ISO 2631-1:1997/Amd 1:2010.
4.5 Safety precautions shall be in accordance with ISO 13090-1:1998.
Any compliant end-stops or devices normally fitted to production versions of the seat to be tested to
minimise the effect of suspension overtravel shall be in place for the dynamic tests.
5 Test conditions and test procedure
5.1 General
The test conditions and test procedure shall be in accordance with ISO 10326-1:2016, Clauses 8 and 10.
4 © ISO 2020 – All rights reserved
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ISO 7096:2020(E)
5.2 Simulation of vibration
A platform, the dimensions of which correspond approximately to those of the operator's platform of an
earth-moving machine, shall be mounted on a vibrator which is capable of generating vibration along
the vertical axis (see Figure 1).
In the case of classes EM 1 and EM 2 the vibrator should be capable of simulating sinusoidal vibration
having a displacement amplitude of at least ±7,5 cm at a frequency of 2 Hz; see 5.5.1.
5.3 Test seat
5.3.1 General
The operator seat for the test shall be representative of series-produced models, with regard to
construction, static and vibration characteristics and other features which can affect the vibration
test result.
5.3.2 Run-in
Before the test, the suspension seats shall be run-in under conditions stipulated by the manufacturer.
If the manufacturer does not state such conditions, then the seat shall be run-in for 5 000 cycles, with
measurements at 1 000 cycle intervals.
For this purpose, the seat shall be loaded with an inert mass of 75 kg and adjusted to the mass in
accordance with the manufacturer's instructions. The seat and suspension shall be mounted on the
platform of a vibrator, and a sinusoidal input vibration shall be applied to the platform at approximately
the suspension natural frequency. This input vibration shall have a peak to peak displacement sufficient
to cause movement of the seat suspension over approximately 75 % of its stroke. A platform peak to
peak displacement of approximately 40 % of the seat suspension stroke is likely to achieve this. Care
should be taken to ensure against overheating of the suspension damper during the running-in, for
which forced cooling is acceptable.
The seat shall be considered to have been run-in if the value for the vertical transmissibility remains
within a tolerance of ±5 % when three successive measurements are performed under the condition
described above. The time interval between two measurements shall be half an hour, or 1 000 cycles
(whichever is less), with the seat being constantly run-in.
5.3.3 Seat adjustment
The seat shall be adjusted to the weight of the test person in accordance with the manufacturer's
instructions.
With seats where the suspension stroke available is unaffected by the adjustment for seat height or
test person weight, testing shall be performed with the seat adjusted to the centre of the stroke.
With seats where the suspension stroke available is affected by the adjustment of the seat height or by
test person weight, testing shall be performed in the lowest position which provides the full working
suspension stroke as specified by the seat manufacturer.
When the inclination of the backrest is adjustable, it shall be set approximately upright, inclined slightly
backwards (approximately 10° ± 5°).
5.4 Test person and posture
The posture of the test person during the testing shall be in accordance with Figure 1.
NOTE 1 See ISO 10326-1:2016, 8.2.
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ISO 7096:2020(E)
NOTE 2 The differences in the posture of the test person can cause a 10 % difference between test results. For
this reason, recommended angles of knees and ankles have been specified in Figure 1.
The simulated input vibration test shall be performed with two persons. The light person shall have a
total mass of 52 kg to 55 kg, of which not more than 5 kg may be carried in a belt around the waist. The
heavy person shall have a total mass of 110 kg to 115 kg, of which not more than 12 kg may be carried
in a belt around the waist.
5.5 Input vibration
5.5.1 Simulated input vibration test to evaluate the SEAT factor
This document specifies the input vibration in nine input spectral classes (EM 1 through EM 9) for
earth-moving machinery for the purpose of determining the SEAT factor.
In accordance with ISO 10326-1:2016, 10.2.2, the SEAT factor is defined as
SEAT = a / a
wS12 wP12
The simulated input vibration used to determine the SEAT factor is defined in accordance with
ISO 10326-1:2016, 9.2, but the frequency weighting shall be in accordance with ISO 2631-1:1997/Amd
1:2010. The test input for each class is defined by a power spectral density, G* ( f ), of the vertical (Z
P
axis) acceleration of the vibrating platform, and by the unweighted rms vertical accelerations on that
platform (a* , a* ).
P12 P34
The vibration characteristics for each input spectral class EM 1 through EM 9 are shown in Figures 2
through 10, respectively. Formulae for the acceleration power spectral density curves of Figures 2 to 10
are included in Table 2. The curves defined by these equations are the target values to be produced at
the base of the seat for the simulated input vibration test of 5.6.2.
The input vibration shall be determined (calculated) without components at frequencies outside the
frequency range defined by f and f .
1 2
Table 4 further defines the test input values for the actual test input PSD at the base of the seat.
Three tests shall be performed for each test person and each input vibration in accordance with
ISO 10326-1:2016, Clause 10. The effective duration of each test shall be at least 180 s.
If none of the SEAT factor values relating to one particular test configuration deviate by more than
±5 % from the arithmetic mean, then, in terms of repeatability, the three tests mentioned above shall be
deemed to be valid. If this is not the case, as many series of three tests as are necessary to satisfy this
requirement shall be carried out.
The sampling time T and resolution bandwidth B shall satisfy the following:
s e
2 × B × T > 140
e s
B < 0,5 Hz
e
NOTE 1 Class EM 7 is also used to test agricultural wheeled tractor seats for class I tractor (see ISO 5007:2003).
NOTE 2 Any means, including double integrators, analog signal generators and filters, and digital signal
generators with digital-to-analog converters, can be used to produce the required PSD and rms characteristics at
the base of the seat for the simulated input vibration test.
5.5.2 Damping test
The damping test is comprised of two steps: the first is a search to determine the resonant frequency of
the suspension; the second determines the transmissibility of the suspension at that frequency.
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ISO 7096:2020(E)
The seat shall be loaded with
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 7096
Quatrième édition
2020-02
Engins de terrassement — Évaluation
en laboratoire des vibrations
transmises à l'opérateur par le siège
Earth-moving machinery — Laboratory evaluation of operator seat
vibration
Numéro de référence
ISO 7096:2020(F)
©
ISO 2020
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ISO 7096:2020(F)
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publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .vi
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 2
3 Termes, définitions, symboles et termes abrégés . 2
3.1 Termes et définitions . 2
3.2 Symboles et termes abrégés . 3
4 Généralités . 4
5 Conditions d'essai et mode opératoire . 5
5.1 Généralités . 5
5.2 Simulation des vibrations . 5
5.3 Siège soumis à essai . 5
5.3.1 Généralités . 5
5.3.2 Rodage . 5
5.3.3 Réglage du siège . 5
5.4 Sujet effectuant les essais et sa posture . 6
5.5 Vibrations d'excitation . 6
5.5.1 Essai avec vibration d'excitation simulée pour évaluer le facteur SEAT . 6
5.5.2 Essai d'amortissement . . 7
5.5.3 Essai d'amortissement pour les systèmes de suspension active et semi-active . 7
5.6 Tolérances sur les vibrations d'excitation . 7
5.6.1 Généralités . 7
5.6.2 Fonction de distribution . 8
5.6.3 Densité spectrale de puissance et valeurs efficaces . 8
6 Valeurs de réception . 8
6.1 Facteur SEAT . 8
6.2 Performance de l'amortissement . 9
7 Identification du siège . 9
8 Informations pour l'utilisation . 9
8.1 Généralités . 9
8.2 Rapport d'essai . 9
Bibliographie .24
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Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/ directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/ brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www .iso .org/ avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 127, Engins de terrassement, sous-
comité SC 2, Sécurité, ergonomie et exigences générales, en collaboration avec le comité technique CEN/
TC 151, Machines de génie civil et de production de matériaux de construction - Sécurité, du Comité
européen de normalisation (CEN) conformément à l’Accord de coopération technique entre l’ISO et le
CEN (Accord de Vienne).
Cette quatrième édition annule et remplace la troisième édition (ISO 7096:2000), qui a fait l’objet d’une
révision technique.
Les principales modifications par rapport à l’édition précédente sont les suivantes:
— Article 1, les appareils de forage horizontal dirigé (HDD) sont ajoutés à la liste des machines ayant
des vibrations verticales de fréquences basses;
— les tombereaux à chenilles sont ajoutés au Tableau 4 et alignés avec la Figure 7;
— tout le document, mise à jour des références normatives;
— les chargeuses à direction par ripage avec chenilles ont été ajoutées;
— 5.4, référence de la posture du sujet d’essai ajouté et masse totale de la personne la plus lourde
mise à jour;
— 5.5.2, note informative pour le remplissage des sacs;
— 5.5.3, essai d'amortissement pour les systèmes de suspension active et semi-active ajouté;
— Tableau 2, Classe de spectre d’excitation EM 1 et EM 3 modifiées;
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ISO 7096:2020(F)
— Tableau 3, Fréquences de coupure des filtres de EM 1 modifiées;
— Tableau 4, Caractéristiques des vibrations d'excitation simulées modifiées pour les types de
machines suivants:
— Tombereau à châssis rigide > 4 500 kg;
— Chargeuse sur roues > 4 500 kg.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/ fr/ members .html.
© ISO 2020 – Tous droits réservés v
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ISO 7096:2020(F)
Introduction
Le présent document est une norme de type C comme mentionné dans l’ISO 12100.
Le présent document est notamment pertinent pour les groupes de parties prenantes suivants
représentant les acteurs du marché pour ce qui concerne la sécurité des machines:
— fabricants de machines (petites, moyennes et grandes entreprises);
— organismes de santé et de sécurité (législateurs, organisations de prévention des accidents,
surveillance du marché, etc.)
D’autres peuvent être affectés par le niveau de sécurité des machines obtenu au moyen du document
par les groupes de parties prenantes mentionnés ci-dessus:
— utilisateurs/exploitants de machines (petites, moyennes et grandes entreprises);
— utilisateurs/exploitants de machines (par exemple, organisations syndicales, organisations de
personnes ayant des besoins particuliers);
— fournisseurs de services, par exemple pour la maintenance (petites, moyennes et grandes
entreprises);
— consommateurs (dans le cas des machines destinées à être utilisées par le grand public).
La possibilité a été donnée aux groupes de parties prenantes mentionnés ci-dessus de participer au
processus de rédaction du projet du présent document.
Les machines concernées et l'étendue des phénomènes dangereux, situations dangereuses ou
événements dangereux couverts sont indiquées dans le Domain d'application du présent document.
Les opérateurs d'engins de terrassement sont souvent exposés à un environnement vibratoire à basse
fréquence causé, en partie, par les mouvements des machines sur des terrains accidentés et par les
tâches réalisées. Le siège constitue le dernier étage de suspension avant l'opérateur. Pour atténuer
efficacement les vibrations, le siège à suspension doit être choisi conformément aux caractéristiques
dynamiques de la machine. La conception du siège et de sa suspension est un compromis entre les
exigences pour réduire l'effet des vibrations et des chocs sur l'opérateur et la fourniture d'un support
stable lui permettant de maîtriser efficacement la machine.
Ainsi, les caractéristiques vibratoires du siège sont un compromis entre un certain nombre de facteurs,
et la sélection des paramètres dynamiques du siège est effectuée en tenant compte des autres exigences
prévues pour le siège.
Les critères de performance fournis dans le présent document ont été établis conformément à ce qui
est réalisable en utilisant ce qui est actuellement la meilleure pratique en matière de conception. Ils
n'assurent pas nécessairement la protection complète de l'opérateur contre les effets des vibrations
et des chocs. Ils peuvent être révisés à la lumière de futurs développements et améliorations dans la
conception de la suspension.
Les données d'essai contenues dans le présent document résultent d'un très grand nombre de
mesurages effectués in situ sur des engins de terrassement lors d'utilisations dans des conditions de
fonctionnement sévères, mais représentatives. Les méthodes d'essai reposent sur l'ISO 10326-1:2016,
qui est une méthode générale applicable aux sièges de différents types de machines.
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NORME INTERNATIONALE ISO 7096:2020(F)
Engins de terrassement — Évaluation en laboratoire des
vibrations transmises à l'opérateur par le siège
1 Domaine d'application
1.1 Le présent document spécifie, conformément à l'ISO 10326-1:2016, une méthode en laboratoire de
mesurage et d'évaluation de l'efficacité du siège à réduire les vibrations verticales transmises au corps
entier de l'opérateur des engins de terrassement, à des fréquences comprises entre 1 Hz et 20 Hz. Elle
spécifie également les critères d'acceptation pour l'application à des sièges sur différentes machines.
1.2 Le présent document s'applique aux sièges d'opérateur utilisés sur des engins de terrassement tels
qu'ils sont définis dans l'ISO 6165.
1.3 Le présent document définit les classes de spectres d'excitation pour les engins de terrassement
suivants. Chaque classe définit un groupe de machines ayant des caractéristiques vibratoires similaires:
— Tombereaux à châssis rigide avec une masse en service > 4 500 kg;
— Tombereaux à châssis articulé;
1)
— Décapeuses sans essieux ou à châssis suspendu ;
— Chargeuses sur roues avec une masse en service > 4 500 kg;
— Niveleuses;
— Bouteurs à pneus;
— Compacteurs de sols;
— Chargeuses-pelleteuses;
— Tombereaux à chenilles;
— Chargeuses à chenilles;
2)
— Bouteurs à chenilles avec une masse en service ≤ 50 000 kg ;
— Motobasculeurs avec une masse en service ≤ 4 500 kg;
— Chargeuses compactes avec une masse en service ≤ 4 500 kg;
— Chargeuses articulées avec une masse en service ≤ 4 500 kg.
1.4 Les machines suivantes transmettent au siège des vibrations verticales de fréquences suffisamment
basses, comprises entre 1 Hz et 20 Hz, pendant le fonctionnement, pour que ces sièges n’aient pas besoin
d’une suspension pour atténuer ces vibrations:
3)
— pelles, y compris les pelles articulées et les pelles à câbles ;
1) Pour les décapeuses automotrices à suspension, on peut utiliser un siège sans suspension ou bien un siège à
suspension avec un amortissement élevé.
2) Pour les bouteurs à chenilles de masse supérieure à 50 000 kg, les exigences de performance du siège sont
suffisantes avec un siège de type coussin.
3) Pour les pelles, les vibrations prédominantes sont généralement situées selon l'axe avant-arrière (X).
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— trancheuses;
— compacteurs de remblai;
— compacteurs non vibrants, à l'exception des compacteurs de sol;
— compacteurs vibrants, à l'exception des compacteurs de sol;
— tracteurs poseurs de canalisations;
— appareils de forage horizontal dirigé (HDD).
1.5 Les essais et critères définis dans le présent document sont destinés aux sièges d'opérateur utilisés
dans les engins de terrassement de conception classique.
NOTE D'autres essais peuvent être nécessaires pour les engins dont les caractéristiques de conception
entraînent des caractéristiques vibratoires significativement différentes.
1.6 Les vibrations qui atteignent l'opérateur autrement que par l'intermédiaire du siège, par exemple
celles transmises à ses pieds par la plate-forme ou les pédales de commande, ou à ses mains par le volant,
ne sont pas couvertes ici.
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des
exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 2041:2018, Vibrations et chocs mécaniques, et leur surveillance — Vocabulaire
ISO 2631-1:1997/Amd 1:2010, Vibrations et chocs mécaniques — Évaluation de l’exposition des individus à
des vibrations globales du corps — Partie 1: Spécifications générales; Amendement 1
ISO 8041-1:2017, Réponse des individus aux vibrations — Appareillage de mesure — Partie 1: Instrument
de mesure à usage général
ISO 10326-1:2016, Vibrations mécaniques — Méthode en laboratoire pour l'évaluation des vibrations du
siège de véhicule — Partie 1: Exigences de base
ISO 12100:2010, Sécurité des machines — Principes généraux de conception — Appréciation du risque et
réduction du risque
ISO 13090-1:1998, Vibrations et chocs mécaniques — Lignes directrices concernant les aspects de sécurité
des essais et des expérimentations réalisés sur des sujets humains — Partie 1: Exposition de l'ensemble du
corps aux vibrations mécaniques et aux chocs répétés
3 Termes, définitions, symboles et termes abrégés
3.1 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions de l’ISO 12100 et ISO 2041 ainsi que
les suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http:// www .electropedia .org/
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ISO 7096:2020(F)
3.1.1
vibrations au corps entier
vibrations transmises au corps dans son ensemble par l'intermédiaire des fesses d'un opérateur assis
3.1.2
classe de spectre d'excitation
caractéristiques vibratoires au point de fixation du siège des machines, regroupées selon diverses
caractéristiques mécaniques
3.1.3
masse en service
masse de l'engin de base avec équipement et accessoire vide dans la configuration la plus usuelle, tel
que spécifié par le constructeur, avec l'opérateur (75 kg), le réservoir de carburant plein et tous les
circuits de fluide (c'est-à-dire, liquide hydraulique, huile pour transmissions hydrauliques, huile pour
moteur et liquide de refroidissement du moteur) aux niveaux spécifiés par le constructeur, et, le cas
échéant, avec le ou les réservoirs d'asperseurs à moitié remplis d'eau
[SOURCE: ISO 6016:2008, 3.2.1 modifié – les Notes 1 et 2 à l'article ont été supprimées, dans la version
française, correction pour indiquer le réservoir de carburant “plein”]
3.1.4
siège de l'opérateur
élément de l'engin prévu pour soutenir les fesses de l'opérateur assis, y compris tout système de
suspension et autres mécanismes prévus (par exemple pour régler la position du siège)
3.1.5
système de suspension active et semi-active
système de suspension du siège avec un système de contrôle qui change la performance de la suspension
du siège automatiquement
3.1.6
analyse de la fréquence
processus permettant d'arriver à une description quantitative d'une amplitude vibratoire en fonction
de la fréquence
3.1.7
durée du mesurage
durée pendant laquelle les données concernant les vibrations sont obtenues à des fins d'analyse
3.2 Symboles et termes abrégés
a ( f ) Valeur efficace non pondérée, mesurée, de l'accélération verticale au niveau de la
P r
plate-forme, à la fréquence de résonance
a* , a* Valeur efficace non pondérée, théorique, de l'accélération verticale au niveau de la
P12 P34
f et f , ou f et f
plate-forme sous le siège (voir Figure 3), entre les fréquences
1 2 3 4
a , a Valeur efficace non pondérée, mesurée, de l'accélération verticale au niveau de la
P12 P34
plate-forme, entre les fréquences f et f , ou f et f
1 2 3 4
a ( f ) Valeur efficace non pondérée, mesurée, de l'accélération verticale au niveau de la
S r
cupule sur le siège, à la fréquence de résonance
a* , a* Valeur efficace pondérée, théorique, de l'accélération verticale au niveau de la plate-
wP12 wP34
forme, entre les fréquences f et f , ou f et f
1 2 3 4
a Valeur efficace pondérée, mesurée, de l'accélération verticale au niveau de la plate-
wP12
forme, entre les fréquences f et f ,
1 2
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ISO 7096:2020(F)
a Valeur efficace pondérée, mesurée, de l'accélération verticale au niveau de la cupule
wS12
sur le siège (voir Figure 3), entre les fréquences f et f ,
1 2
B Largeur de bande de la résolution, en hertz
e
f Fréquence, en hertz
f Fréquence de résonance
r
G ( f ) Densité spectrale de puissance mesurée de la vibration verticale sur la plate-forme
P
(assise du siège)
G* ( f ) Densité spectrale de puissance théorique de la vibration verticale sur la plate-forme
P
(assise du siège)
G* ( f ) Limite inférieure de la densité spectrale de puissance mesurée de la vibration
PL
verticale sur la plate-forme (assise du siège)
G* ( f ) Limite supérieure de la densité spectrale de puissance mesurée de la vibration
PU
verticale sur la plate-forme (assise du siège)
H( f ) Facteur de transmission à la fréquence de résonance
r
PSD Densité spectrale de puissance, exprimée en accélération élevée au carré par largeur
2 2
de bande unitaire (m/s ) /Hz
rms moyenne quadratique
SEAT Facteur de transmission des amplitudes efficaces du siège (en anglais, Seat Effective
Amplitude Transmissibility factor)
T Durée d'échantillonnage, en secondes
s
4 Généralités
4.1 Les machines doivent être conformes aux exigences de sécurité et/ou mesures de protection
du présent article. De plus, les machines doivent être conçues selon les principes de l’ISO 12100:2010
pour les phénomènes dangereux pertinents mais non significatifs qui ne sont pas traités par le présent
document.
4.2 Les vibrations verticales d'engins simulées en laboratoire, spécifiées en classes de spectre
d'excitation, ont été définies à partir de données mesurées, représentatives d'engins utilisés dans
des conditions de travail sévères, mais typiques. La classe de spectre d'excitation est une enveloppe
représentative regroupant les engins au sein d'une classe; par conséquent, l'essai en laboratoire est plus
sévère que l'environnement vibratoire habituel de tout engin spécifique.
4.3 Deux critères servent à l'évaluation du siège:
a) le facteur de transmission des amplitudes efficaces du siège, facteur SEAT conformément à
l'ISO 10326-1:2016, 10.2, mais avec une pondération en fréquences conforme à l'ISO 2631-1:1997/
Amd 1:2010;
b) le facteur maximal de transmission obtenu lors de l'essai d'amortissement conformément à
l'ISO 10326-1:2016, 10.2.
4.4 L'équipement de mesurage doit être conforme à l'ISO 8041-1:2017 (instrument de type 1) et à
l'ISO 10326-1:2016, Articles 4 et 5. La pondération en fréquence doit comporter les filtres passe-bande
et être conforme à l'ISO 2631-1:1997/Amd 1:2010.
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4.5 Les précautions prises en matière de sécurité doivent être conformes à l'ISO 13090-1:1998.
Toutes les butées élastiques, ou les dispositifs généralement montés sur les versions commerciales du
siège à soumettre à essai pour réduire l'effet de mise en butée de la suspension, doivent être en place
lors des essais dynamiques.
5 Conditions d'essai et mode opératoire
5.1 Généralités
Les conditions d'essai et le mode opératoire doivent être conformes à l'ISO 10326-1:2016, Articles 8 et 10.
5.2 Simulation des vibrations
Une plate-forme, dont les dimensions correspondent approximativement à celles du poste de l'opérateur
d'un engin de terrassement, doit être montée sur un simulateur capable de générer des vibrations le
long de l'axe vertical (voir Figure 1).
Dans le cas des classes EM 1 et EM 2, le simulateur doit être capable de reproduire des vibrations
sinusoïdales ayant une amplitude de déplacement d’au moins ±7,5 cm pour une fréquence de 2 Hz;
voir 5.5.1.
5.3 Siège soumis à essai
5.3.1 Généralités
Le siège de l'opérateur qui est soumis à essai doit être représentatif des modèles produits en série en ce
qui concerne les caractéristiques de fabrication, les paramètres statiques et dynamiques et les autres
paramètres qui peuvent affecter le résultat de l'essai de vibration.
5.3.2 Rodage
Avant l'essai, le siège à suspension doit être rodé dans les conditions stipulées par le fabricant. Si le
fabricant n'indique pas ces conditions, le siège doit être rodé pendant 5 000 cycles, avec des mesurages
effectués à des intervalles de 1 000 cycles.
À cet effet, le siège doit être chargé avec une masse inerte de 75 kg et réglé pour cette masse
conformément aux instructions du fabricant. Le siège et la suspension doivent être montés sur la
plate-forme du simulateur et une vibration sinusoïdale d'excitation doit être appliquée à la plate-forme
approximativement à la fréquence de résonance de la suspension. Cette vibration d'excitation doit
avoir une amplitude suffisante pour entraîner un mouvement de la suspension du siège correspondant
approximativement à 75 % de sa course. Une amplitude de mouvement de la plate-forme d'environ
40 % de la course de la suspension du siège est susceptible d'arriver à ce résultat. Il convient de veiller
à éviter la surchauffe de l'amortisseur de la suspension pendant le rodage; il est acceptable de procéder
à un refroidissement forcé.
Le siège peut être considéré comme ayant été rodé si le facteur de transmission verticale reste dans une
tolérance de ± 5 % lorsque trois mesurages successifs ont été effectués dans les conditions décrites ci-
dessus. L'intervalle entre deux mesurages doit être d'une demi-heure ou de 1 000 cycles (on retiendra la
durée la plus courte), le siège étant rodé en permanence.
5.3.3 Réglage du siège
Le siège doit être réglé pour le poids du sujet conformément aux instructions du fabricant.
Quand la course de la suspension n'est pas affectée par le réglage de la hauteur du siège ou du poids de
la personne, l'essai est effectué avec le siège réglé de façon que la suspension soit au centre de la course.
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ISO 7096:2020(F)
Quand la course de la suspension est affectée par le réglage de la hauteur du siège ou du poids de
la personne, l'essai est effectué pour la position la plus basse de la suspension permettant la course
complète de la suspension comme spécifié par le fabricant du siège.
Lorsque l'inclinaison du dossier est réglable, il doit être réglé à peu près à la verticale, mais légèrement
incliné vers l'arrière (environ 10° ± 5°).
5.4 Sujet effectuant les essais et sa posture
La posture du sujet effectuant pendant l'essai doit être conforme à la Figure 1.
NOTE 1 Voir l'ISO 10326-1:2016, 8.2.
NOTE 2 Des différences de position du sujet effectuant les essais peuvent entraîner des différences de 10 %
entre les résultats d'essais. Pour cette raison, les angles recommandés au niveau des genoux et des chevilles sont
spécifiés dans la Figure 1.
L'essai avec une vibration d'excitation simulée doit être mené avec deux sujets. La personne la plus
légère doit avoir une masse totale de 52 kg à 55 kg, dont au plus 5 kg d'apport de poids provenant du
port d’une ceinture à la taille. La personne la plus lourde doit avoir une masse totale de 110 kg à 115 kg,
dont au plus 12 kg d'apport de poids provenant du port d’une ceinture à la taille.
5.5 Vibrations d'excitation
...
Questions, Comments and Discussion
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