Skaņas spiediena līmeņa izpratne
Definīcija: Kas ir skaņas spiediena līmenis?
Skaņas spiediena līmenis (SPL) ir akustiskā spiediena logaritmiskais mērs attiecībā pret atsauces spiedienu, kas izteikts decibelos (dB). Mašīnām SPL kvantificē trokšņa emisijas intensitāti — iekārtas izstarotās skaņas skaļumu —, ko mēra ar mikrofoniem vai skaņas līmeņa mērītājiem noteiktos attālumos. SPL korelē ar vibrācija jo vibrējošas virsmas izstaro skaņu, padarot akustiskos mērījumus par papildinājumu vibrācijas analīzei mašīnu stāvokļa novērtēšanā, jo īpaši aerodinamisko, pārnesumu un gultņu problēmu diagnosticēšanā, kas rada raksturīgus tonālus vai platjoslas trokšņa parakstus.
Lai gan galvenokārt tas ir arodslimību un vides aizsardzības jautājums (dzirdes aizsardzība, trokšņa noteikumi), skaņas spiediena (SPL) mērījumiem ir diagnostiska vērtība: trokšņa izmaiņas bieži vien notiek pirms vai pavada mehānisku degradāciju, un akustiskā analīze var identificēt specifiskus defektus, izmantojot raksturīgus frekvenču modeļus, kas līdzīgi vibrācijas spektriem.
Matemātiska izteiksme
Formula
- SPL (dB) = 20 × log₁₀(P / P₀)
- Kur P = izmērītais skaņas spiediens (Pa)
- P₀ = atsauces spiediens = 20 µPa (cilvēka dzirdes slieksnis)
- Logaritmiskā skala aptver plašu spiediena diapazonu
Decibelu skala
- 0 dB: Dzirdes slieksnis
- 30–40 dB: Klusa istaba
- 60–70 dB: Parasta saruna
- 80–90 dB: Trokšņainas iekārtas, ieteicami dzirdes aizsarglīdzekļi
- 100–110 dB: Ļoti skaļa tehnika, nepieciešami dzirdes aizsargi
- 120+ dB: Sāpju slieksnis, tūlītēji dzirdes bojājumi
Mērīšana
Skaņas līmeņa mērītāji
- Precīzs mikrofons
- Frekvences svēršana (A, C vai Z)
- Laika svēršana (ātra, lēna, impulsa)
- Attēlojums dB SPL
- 1. klase (precīza) vai 2. klase (vispārīga) saskaņā ar IEC 61672
Mērīšanas attālums
- Tuvumā esošais lauks: < 1 metrs no avota (tuvuma mērījumi)
- Tālais lauks: > 1 metrs (brīvā lauka mērījumi)
- Standarts: Bieži vien 1 metrs mašīnām
- SPL samazinās: ~6 dB uz attāluma dubultošanos (brīvā laukā)
Frekvences svēršana
- A-svērums: Atdarina cilvēka auss jutību, visbiežāk sastopamo
- C svērums: Relatīvi plakans, ietver zemas frekvences
- Z (lineārs): Nav svēruma, visas frekvences ir vienādas
- Vienības: dBA, dBC, dBZ (norāda izmantoto svērumu)
Saistība ar vibrāciju
Skaņas starojums no vibrācijas
- Vibrējošas virsmas izstaro skaņas viļņus
- Skaņas jauda ∝ ātrums² × laukums (aptuveni)
- Korelācija: Augstāka vibrācija parasti → augstāks skaņas spiediens (SPL)
- Bet attiecību sarežģītība (starojuma efektivitāte mainās)
Diagnostiskā korelācija
- Gultņu problēmas: Augstas frekvences šņākšana vai berzēšana
- Zobratu problēmas: Raksturīga dūkoņa pie acs frekvences
- NelīdzsvarotībaZemfrekvences dārdoņa ar ātrumu 1×
- KavitācijaNejauša sprakšķēšana vai sprakšķēšana
Akustiskā spektra analīze
Tonālie komponenti
- Zobratu siets: Tīrs tonis zobu saspiešanas frekvencē
- Asmens piespēle: Ventilatora vai kompresora lāpstiņas frekvence
- Elektriskās: 120/100 Hz dūkoņa no motoriem
- Gultņu toņi: Kļūmju frekvences harmonikas
Platjoslas troksnis
- Aerodinamisks: Turbulence, plūsmas troksnis
- Kavitācija: Nejauša burbuļa sabrukšana
- Gultņu bojājumi: Platjoslas pieaugums ar defektiem
- Berze: Nepārtrauktas nejaušas emisijas
Pieteikumi
Stāvokļa uzraudzība
- Komplementa vibrācijas mērījumi
- Agrīna gultņu defektu indikācija (troksnis palielinās pirms vibrācijas)
- Zobratu nodiluma uzraudzība (trokšņa kvalitātes izmaiņas)
- Ātri kvalitatīvi novērtējumi
Kvalitātes kontrole
- Jaunu iekārtu pieņemšana (trokšņa ierobežojumi)
- Pēc remonta verifikācija
- Produkta kvalitāte ražošanā
Atbilstība normatīvajiem aktiem
- Darba vides trokšņa iedarbība (OSHA, ES direktīvas)
- Kopienas trokšņa ierobežojumi
- Aprīkojuma specifikācijas
- Dokumentācijas prasības
Problēmu novēršana
- Atrodiet trokšņa avotus
- Nosakiet kopējā objekta trokšņa cēloņus
- Trokšņa samazināšanas pasākumu validēšana
Tipiski mašīnu trokšņa līmeņi
Pēc aprīkojuma veida
- Elektromotori: 70–85 dBA
- Centrbēdzes sūkņi: 75–90 dBA
- Ventilatori/pūtēji: 80–100 dBA
- Pārnesumkārbas: 75–95 dBA
- Kompresori: 85–105 dBA
- Dīzeļdzinēji: 95–110 dBA
Troksnis kā diagnostikas indikators
Pieaugošs troksnis
- Gultņu nodilums (slīpēšana, čīkstēšana)
- Zobratu nodilums (palielinās dūkoņas intensitāte)
- Eļļošanas problēmas (paaugstināts berzes troksnis)
- Vaļīgums (grabēšana)
Mainīgs trokšņa raksturs
- Parādās jauni toņi
- Frekvences nobīdes
- Periodiskas skaņas
- Tas viss norāda uz problēmu attīstību
Mērījumu standarti
- IEC 61672: Skaņas līmeņa mērītāju specifikācija
- ISO 3744: Skaņas jaudas noteikšana
- ISO 1680: Mašīnu trokšņa testēšanas kodekss
- ANSI S12.19: Mašīnu trokšņa mērījumi
Skaņas spiediena līmenis, lai gan galvenokārt ir veselības un vides rādītājs, sniedz vērtīgu diagnostikas informāciju, kas saistīta ar mehānisko stāvokli. Akustiskie mērījumi papildina vibrācijas analīzi, dažreiz sniedzot agrākas norādes par gultņu vai zobratu degradāciju, un ir būtiski visaptverošai iekārtu novērtēšanai, apvienojot mehānisko vibrāciju ar akustisko starojumu, lai veiktu pilnīgu iekārtu stāvokļa novērtējumu.