Разумевање нивоа звучног притиска
Дефиниција: Шта је ниво звучног притиска?
Ниво звучног притиска (SPL) је логаритамска мера акустичног притиска у односу на референтни притисак, изражена у децибелима (dB). За машине, SPL квантификује интензитет емисије буке - јачину звука који емитује опрема - мерено микрофонима или мерачима нивоа звука на одређеним удаљеностима. SPL је у корелацији са вибрација јер вибрирајуће површине емитују звук, што акустична мерења чини допуном анализи вибрација за процену стања машина, посебно за дијагностиковање аеродинамичких проблема, проблема са зупчаницима и лежајевима који производе карактеристичне тонске или широкопојасне бучне сигнале.
Иако је првенствено питање здравља на раду и животне средине (заштита слуха, прописи о буци), мерења SPL-а пружају дијагностичку вредност: промене буке често претходе или прате механичку деградацију, а акустична анализа може идентификовати специфичне кварове кроз карактеристичне фреквентне обрасце сличне вибрационим спектрима.
Математички израз
Формула
- SPL (dB) = 20 × log₁₀(P / P₀)
- Где је P = измерени звучни притисак (Pa)
- P₀ = референтни притисак = 20 µPa (праг људског слуха)
- Логаритамска скала прилагођава огроман опсег притиска
Децибелска скала
- 0 дБ: Праг слуха
- 30-40 дБ: Тиха соба
- 60-70 дБ: Нормалан разговор
- 80-90 дБ: Бучне машине, препоручује се заштита за слух
- 100-110 дБ: Веома гласне машине, потребна је заштита за слух
- 120+ дБ: Праг бола, тренутно оштећење слуха
Мерење
Мерачи нивоа звука
- Прецизни микрофон
- Фреквентно пондерисање (A, C или Z)
- Временско пондерисање (брзо, споро, импулсно)
- Приказ у dB SPL
- Класа 1 (прецизност) или класа 2 (опште) према IEC 61672
Мерење удаљености
- Блиско поље: < 1 метар од извора (мерења близине)
- Далеко поље: > 1 метар (мерења у слободном пољу)
- Стандардно: Често 1 метар за машине
- Смањење SPL-а: ~6 dB по удвостручавању удаљености (слободно поље)
Фреквентно пондерисање
- А-тежинирање: Имитира осетљивост људског уха, најчешћа
- C-тежиновање: Релативно равно, укључује ниске фреквенције
- Z (Линеарно): Без пондерисања, све фреквенције су једнаке
- Јединице: dBA, dBC, dBZ (означава коришћено пондерисање)
Однос према вибрацији
Звучно зрачење од вибрација
- Вибрирајуће површине зраче звучне таласе
- Звучна снага ∝ брзина² × површина (приближно)
- Корелација: Генерално веће вибрације → виши SPL
- Али однос је сложен (ефикасност зрачења варира)
Дијагностичка корелација
- Проблеми са лежајевима: Високофреквентно шиштање или шкрипање
- Проблеми са зупчаником: Карактеристично звиждуње на фреквенцији мреже
- НеравнотежаНискофреквентно тутњање при 1×
- КавитацијаСлучајно пуцкетање или пуцкетање
Анализа акустичког спектра
Тонске компоненте
- Мрежа зупчаника: Чист тон на фреквенцији захватања зуба
- Додавање сечива: Фреквенција лопатица вентилатора или компресора
- Електрични: Зујање мотора од 120/100 Hz
- Тонови лежаја: Хармоници фреквенције квара
Шум широкопојасног интернета
- Аеродинамички: Турбуленција, бука протока
- Кавитација: Случајно колапс мехурића
- Оштећење лежаја: Повећање широкопојасног интернета са недостацима
- Трење: Континуиране случајне емисије
Апликације
Праћење стања
- Допунска мерења вибрација
- Рана индикација квара лежаја (бука се повећава пре вибрација)
- Праћење хабања зупчаника (промене квалитета буке)
- Брзе квалитативне процене
Контрола квалитета
- Прихватање нове опреме (ограничења буке)
- Верификација након поправке
- Квалитет производа у производњи
Усклађеност са прописима
- Изложеност буци на раду (OSHA, директиве ЕУ)
- Ограничења буке у заједници
- Спецификације опреме
- Захтеви за документацију
Решавање проблема
- Лоцирајте изворе буке
- Идентификујте факторе који доприносе укупној буци у објекту
- Валидирајте мере за смањење буке
Типични нивои буке машина
По типу опреме
- Електромотори: 70-85 dBA
- Центрифугалне пумпе: 75-90 dBA
- Вентилатори/дувалке: 80-100 dBA
- Мењачи: 75-95 dBA
- Компресори: 85-105 dBA
- Дизел мотори: 95-110 dBA
Шум као дијагностички индикатор
Повећање буке
- Погоршање стања лежајева (шкрипање, шкрипање)
- Трошење зупчаника (интензитет зујања се повећава)
- Проблеми са подмазивањем (повећана бука трења)
- Лабавост (звецкање)
Промена карактера буке
- Појављују се нови тонови
- Померање фреквенција
- Повремени звуци
- Све указује на развој проблема
Стандарди мерења
- ИЕЦ 61672: Спецификација мерача нивоа звука
- ИСО 3744: Одређивање звучне снаге
- ИСО 1680: Код за испитивање буке машина
- АНСИ С12.19: Мерења буке машина
Ниво звучног притиска, иако првенствено показатељ здравља и животне средине, пружа вредне дијагностичке информације у корелацији са механичким стањем. Акустична мерења допуњују анализу вибрација, понекад пружајући раније индикације о деградацији лежајева или зупчаника, и неопходна су за свеобухватну процену машина комбинујући механичке вибрације са акустичним зрачењем за комплетну процену здравља опреме.