Garso slėgio lygio supratimas
Apibrėžimas: Kas yra garso slėgio lygis?
Garso slėgio lygis (SPL) yra logaritminis akustinio slėgio matas, palyginti su etaloniniu slėgiu, išreiškiamas decibelais (dB). Mašinų atveju SPL kiekybiškai apibūdina triukšmo emisijos intensyvumą – įrangos skleidžiamo garso stiprumą, matuojamą mikrofonais arba garso lygio matuokliais tam tikrais atstumais. SPL koreliuoja su vibracija nes vibruojantys paviršiai spinduliuoja garsą, todėl akustiniai matavimai papildo vibracijos analizę vertinant mašinų būklę, ypač diagnozuojant aerodinamines, pavarų ir guolių problemas, kurios sukelia būdingus toninius arba plačiajuosčio triukšmo parašus.
Nors pirmiausia tai yra profesinės sveikatos ir aplinkosaugos problema (klausos apsauga, triukšmo reglamentavimas), garso slėgio lygio matavimai turi diagnostinę vertę: triukšmo pokyčiai dažnai vyksta prieš mechaninį degradavimą arba jį lydi, o akustinė analizė gali nustatyti konkrečius gedimus pagal būdingus dažnių modelius, panašius į vibracijos spektrus.
Matematinė išraiška
Formulė
- Garso slėgio lygis (dB) = 20 × log₁₀(P / P₀)
- Kur P = išmatuotas garso slėgis (Pa)
- P₀ = etaloninis slėgis = 20 µPa (žmogaus klausos slenkstis)
- Logaritminė skalė apima platų slėgio diapazoną
Decibelų skalė
- 0 dB: Klausos slenkstis
- 30–40 dB: Tylus kambarys
- 60–70 dB: Įprastas pokalbis
- 80–90 dB: Triukšmingi įrenginiai, rekomenduojama naudoti klausos apsaugos priemones
- 100–110 dB: Labai garsūs mechanizmai, reikalingos klausos apsaugos priemonės
- 120+ dB: Skausmo slenkstis, tiesioginis klausos pažeidimas
Matavimas
Garso lygio matuokliai
- Tikslus mikrofonas
- Dažnio svoris (A, C arba Z)
- Laiko svoriai (greitas, lėtas, impulsinis)
- Rodmuo dB SPL
- 1 klasė (tikslumas) arba 2 klasė (bendroji) pagal IEC 61672
Matavimo atstumas
- Artimas laukas: < 1 metras nuo šaltinio (artumo matavimai)
- Tolimas laukas: > 1 metras (matavimai laisvame lauke)
- Standartinis: Dažnai 1 metras mašinoms
- Garso slėgio sumažėjimas: ~6 dB padvigubinus atstumą (laisvas laukas)
Dažnio svoris
- A svertinis koeficientas: Imituoja žmogaus ausies jautrumą, dažniausiai pasitaikantį
- C svertinis koeficientas: Santykinai plokščias, apima žemus dažnius
- Z (tiesinė): Be svorių, visi dažniai vienodi
- Vienetai: dBA, dBC, dBZ (rodo naudotą svorinį koeficientą)
Ryšys su vibracija
Garso spinduliavimas dėl vibracijos
- Vibruojantys paviršiai skleidžia garso bangas
- Garso galia ∝ greitis² × plotas (apytiksliai)
- Koreliacija: didesnė vibracija paprastai → didesnis garso slėgio lygis
- Bet santykiai sudėtingi (spinduliuotės efektyvumas skiriasi)
Diagnostinė koreliacija
- Guolių problemos: aukšto dažnio šnypštimas arba girgždėjimas
- Pavarų problemos: Būdingas švilpimas esant tinklo dažniui
- DisbalansasŽemo dažnio dundesys ties 1×
- KavitacijaAtsitiktinis traškėjimas arba spragsėjimas
Akustinio spektro analizė
Toniniai komponentai
- Pavarų tinklelis: Grynas tonas ties dantų jungimosi dažniu
- Peilio perdavimas: Ventiliatoriaus arba kompresoriaus menčių dažnis
- Elektros: 120/100 Hz ūžesys iš variklių
- Guolių tonai: Gedimų dažnio harmonikos
Plačiajuosčio ryšio triukšmas
- Aerodinamika: Turbulencija, srauto triukšmas
- Kavitacija: Atsitiktinis burbulo subyrėjimas
- Guolių pažeidimai: Plačiajuosčio ryšio padidėjimas su defektais
- Trintis: Nuolatinės atsitiktinės emisijos
Paraiškos
Būklės stebėjimas
- Komplementiniai vibracijos matavimai
- Ankstyva guolio defekto indikacija (triukšmas padidėja prieš vibraciją)
- Pavarų susidėvėjimo stebėjimas (triukšmo kokybės pokyčiai)
- Greiti kokybiniai vertinimai
Kokybės kontrolė
- Naujos įrangos priėmimas (triukšmo ribos)
- Patikrinimas po remonto
- Produkto kokybė gamyboje
Atitiktis reglamentams
- Profesinio triukšmo poveikis (OSHA, ES direktyvos)
- Bendruomenės triukšmo ribos
- Įrangos specifikacijos
- Dokumentacijos reikalavimai
Trikčių šalinimas
- Triukšmo šaltinių nustatymas
- Nustatyti bendro įrenginio triukšmo šaltinius
- Patvirtinkite triukšmo mažinimo priemones
Tipiniai mašinų triukšmo lygiai
Pagal įrangos tipą
- Elektros varikliai: 70–85 dBA
- Išcentriniai siurbliai: 75–90 dBA
- Ventiliatoriai / pūstuvai: 80–100 dBA
- Pavarų dėžės: 75–95 dBA
- Kompresoriai: 85–105 dBA
- Dyzeliniai varikliai: 95–110 dBA
Triukšmas kaip diagnostinis indikatorius
Didėjantis triukšmas
- Guolių susidėvėjimas (girgždėjimas, cypimas)
- Pavarų susidėvėjimas (padidėja vibracijos intensyvumas)
- Tepimo problemos (padidėjęs trinties triukšmas)
- Laisvumas (barškėjimas)
Keičiant triukšmo charakterį
- Atsiranda naujų tonų
- Dažnio poslinkiai
- Pertraukiami garsai
- Visa tai rodo besivystančias problemas
Matavimo standartai
- IEC 61672: Garso lygio matuoklių specifikacijos
- ISO 3744: Garso galios nustatymas
- ISO 1680: Mašinų triukšmo bandymo kodeksas
- ANSI S12.19: Mašinų triukšmo matavimai
Garso slėgio lygis, nors pirmiausia yra sveikatos ir aplinkos rodiklis, suteikia vertingos diagnostinės informacijos, susijusios su mechanine būkle. Akustiniai matavimai papildo vibracijos analizę, kartais pateikdami ankstesnius guolių ar krumpliaračių degradacijos požymius, ir yra būtini išsamiam mašinų įvertinimui, derinant mechaninę vibraciją su akustine spinduliuote, siekiant atlikti išsamų įrangos būklės įvertinimą.