A hangnyomásszint megértése
Definíció: Mi a hangnyomásszint?
Hangnyomásszint Az SPL (hangnyomásszint) az akusztikus nyomás logaritmikus mértéke a referencianyomáshoz képest, decibelben (dB) kifejezve. Gépek esetében az SPL a zajkibocsátás intenzitását – a berendezés által kisugárzott hang hangosságát – számszerűsíti, amelyet mikrofonokkal vagy zajszintmérőkkel mérnek meghatározott távolságokban. Az SPL korrelál a következőkkel: rezgés mivel a rezgő felületek hangot sugároznak, így az akusztikus mérések kiegészítik a rezgéselemzést a gépek állapotfelmérésében, különösen az aerodinamikai, fogaskerék- és csapágyproblémák diagnosztizálásában, amelyek jellegzetes hang- vagy szélessávú zajjeleket produkálnak.
Bár elsősorban munkaegészségügyi és környezetvédelmi aggályokról van szó (hallásvédelem, zajszabályozás), az SPL-mérések diagnosztikai értékkel is bírnak: a zajváltozások gyakran megelőzik vagy kísérik a mechanikai degradációt, és az akusztikus elemzés a rezgési spektrumokhoz hasonló jellegzetes frekvenciamintázatok révén képes azonosítani a specifikus hibákat.
Matematikai kifejezés
Képlet
- Hangnyomásszint (dB) = 20 × log₁₀(P / P₀)
- Ahol P = mért hangnyomás (Pa)
- P₀ = referencianyomás = 20 µPa (emberi hallásküszöb)
- A logaritmikus skála hatalmas nyomástartományt képes lefedni
Decibel skála
- 0 dB: Hallásküszöb
- 30-40 dB: Csendes szoba
- 60-70 dB: Normál beszélgetés
- 80-90 dB: Zajos gépek, hallásvédelem ajánlott
- 100-110 dB: Nagyon hangos gépek, hallásvédelem szükséges
- 120+ dB: Fájdalomküszöb, azonnali halláskárosodás
Mérés
Zajszintmérők
- Precíziós mikrofon
- Frekvencia súlyozás (A, C vagy Z)
- Időbeli súlyozás (gyors, lassú, impulzus)
- Kijelzés dB SPL-ben
- 1. osztály (precíziós) vagy 2. osztály (általános) az IEC 61672 szabvány szerint
Mérési távolság
- Közeli mező: < 1 méter a forrástól (közelségi mérések)
- Távoli mező: > 1 méter (szabadtéri mérések)
- Standard: Gépeknél gyakran 1 méter
- Hangnyomásszint csökkenés: ~6 dB a távolság megduplázódásánként (szabad tér)
Frekvencia súlyozás
- A-súlyozás: Utánozza az emberi fül érzékenységét, a leggyakoribb
- C-súlyozás: Viszonylag lapos, magában foglalja az alacsony frekvenciákat
- Z (Lineáris): Nincs súlyozás, minden frekvencia egyenlő
- Egységek: dBA, dBC, dBZ (a használt súlyozást jelzi)
Kapcsolat a rezgéssel
Rezgésből származó hangkibocsátás
- A rezgő felületek hanghullámokat bocsátanak ki
- Hangteljesítmény ∝ sebesség² × terület (hozzávetőlegesen)
- Összefüggés: Magasabb rezgés általában → magasabb hangnyomásszint
- De a kapcsolat összetett (a sugárzás hatékonysága változó)
Diagnosztikai korreláció
- Csapágyproblémák: Nagyfrekvenciás sziszegés vagy csikorgás
- Fogaskerék-problémák: Jellemző sírás a kapcsolási frekvencián
- KiegyensúlyozatlanságAlacsony frekvenciájú morajlás 1×-es sebességgel
- KavitációVéletlenszerű ropogás vagy pattogás
Akusztikus spektrumelemzés
Tónusösszetevők
- Fogaskerék-háló: Tiszta hang a fogak kapcsolódási frekvenciáján
- Pengeátadás: Ventilátor vagy kompresszor lapátfrekvenciája
- Elektromos: 120/100 Hz-es búgás a motorokból
- Irányhangok: Hibafrekvenciás felharmonikusok
Szélessávú zaj
- Aerodinamikai: Turbulencia, áramlási zaj
- Kavitáció: Véletlenszerű buborékösszeomlás
- Csapágykárosodás: Szélessávú növekedés hibákkal
- Súrlódás: Folyamatos véletlenszerű kibocsátások
Alkalmazások
Állapotfelügyelet
- Kiegészítő rezgésmérések
- Korai csapágyhiba-jelzés (a zaj a rezgés előtt megnő)
- Fogaskerék-kopás monitorozása (zajminőség változása)
- Gyors kvalitatív értékelések
Minőségellenőrzés
- Új berendezések átvétele (zajhatárok)
- Javítás utáni ellenőrzés
- Termékminőség a gyártásban
Szabályozási megfelelőség
- Munkahelyi zajterhelés (OSHA, EU irányelvek)
- Közösségi zajhatárértékek
- Berendezések specifikációi
- Dokumentációs követelmények
Hibaelhárítás
- Zajforrások keresése
- Azonosítsa a létesítmény általános zajszintjéhez hozzájáruló tényezőket
- Zajcsökkentő intézkedések validálása
Tipikus gépzajszintek
Berendezés típusa szerint
- Villanymotorok: 70-85 dBA
- Centrifugális szivattyúk: 75-90 dBA
- Ventilátorok/Fúvók: 80-100 dBA
- Sebességváltók: 75-95 dBA
- Kompresszorok: 85-105 dBA
- Dízelmotorok: 95-110 dBA
A zaj mint diagnosztikai indikátor
Növekvő zaj
- Csapágy kopása (csikorgás, nyikorgás)
- Fogaskerék kopás (a sírás intenzitása növekszik)
- Kenési problémák (megnövekedett súrlódási zaj)
- Lazaság (zörgés)
Változó zajkarakter
- Új hangok megjelenése
- Frekvenciaeltolódások
- Szakaszos zajok
- Mindez kialakulóban lévő problémákra utal
Mérési szabványok
- IEC 61672: Zajszintmérők specifikációja
- ISO 3744 szabvány: Hangteljesítmény meghatározása
- ISO 1680: Gépek zajvizsgálati előírásai
- ANSI S12.19: Gépzaj mérések
A hangnyomásszint, bár elsősorban egészségügyi és környezeti mérőszám, értékes diagnosztikai információkat nyújt a mechanikai állapottal összefüggésben. Az akusztikus mérések kiegészítik a rezgéselemzést, néha korábban jelezve a csapágy vagy a fogaskerék romlását, és elengedhetetlenek az átfogó gépértékeléshez, amely a mechanikai rezgést az akusztikus sugárzással ötvözi a berendezés teljes állapotfelméréséhez.