Шумовые характеристики ЭМ нормируются общесоюзными и отраслевыми стандартами, а также техническими условиями на конкретные виды изделий. В настоящее время введен ГОСТ 16372-84 (СТ СЭВ 1348-78) на допускаемые уровни шума ЭМ. Уровень шума большинства ЭМ, измеренный по шкале А, в том числе двигателей единых серий, находится в пределах 65—90 дБ (А). Однако существуют ЭМ, которые имеют как малые уровни шума до 20—30 дБ (А), так и большие уровни до 100-110 дБ (А).
Измерение и анализ шума, позволяют эффективно выявить дефекты конструкции или изготовления узлов ЭМ. Методы контроля шумовых характеристик ЭМ определяются ГОСТ 11929-87 (СТ СЭВ 828-77).
Шумовые характеристики и единицы измерения.
Звуком называются воспринимаемые человеческим слухом изменения давления в воздухе, воде или иной среде, т. е. звук — это волновое колебание частиц упругого тела или среды. Частота колебаний имеет диапазон 20— 20000 Гц. Звук распространяется со скоростью около 340 м/с в воздухе, 1500 м/с в воде, 5000 м/с в металле и 50 м/с в резине, при температуре окружающей среды 20 ° С.
Важной характеристикой звука является частота колебаний /, Гц,
где с — скорость звука, м/с; λ — длина волны, м.
При распространении звука в воздухе возникают продольные волны, создающие сжатия и разряжения, т. е. добавочное давление по отношению к среднему давлению в воздухе. Пульсации добавочного давления называются звуковым давлением р, которое измеряется в паскалях (Па).
При распространении звуковой волны происходит передача энергии. Количество звуковой энергии, передаваемой в течение одной секунды, называется звуковой мощностью Р. Звуковая мощность, передаваемая через единицу поверхности, перпендикулярной направлению звуковой волны, называется интенсивностью звука (/).
Свойство среды оказывать сопротивление распространению в ней звуковых волн называется акустическим сопротивлением. Удельное акустическое сопротивление равно рс, где р — плотность среды, кг/м3; с — скорость звука, м/с.
Численное значение его для воздуха при нормальных условиях равно 42 кг/м2 · с, или 42 Па · с/м.
Значения нулевых уровней /0, io, Ро, указанных выше, приняты как международные.
Суммарный уровень шума L„ нескольких источников в равноудаленной от них точке можно определить по формулам.
Если источники шума одинаковы, то суммарный уровень шума
L„ = L1 + 10 lg η,
где L1 — уровень шума одного источника; п — число источников шума.
Значения добавки к уровню шума одного источника 10 lg п приведены ниже:
При совместном действии двух различных источников с уровнями шума L1 и L2 суммарный уровень
где L i — больший из двух суммируемых уровней шума; AL — добавка, определяемая по номограмме на рис. 7.4.
Рис. 7.4. Номограмма добавок для суммирования уровней шума
Если разность уровней двух источников превышает 10 дБ, то уровень менее громкого источника можно не учитывать.
Чувствительность уха к звукам разной частоты не одинакова, поэтому субъективное ощущение громкости звука зависит не только от звукового давления, но и от частоты. В связи с этим, по аналогии с понятием уровня интенсивности звука, введено понятие уровня громкости звука, единица измерения которого называется фоном. Уровень звука в фонах показывает, сколько децибел имеет равный с ним по громкости звук с частотой 1000 Гц. Следует иметь в виду, что уровень в фонах характеризует субъективное восприятие громкости только для звуков, называемых чистыми тонами, т. е. имеющих одну определенную высоту.
Для шумов, характеризуемых не одной частотой, а наличием многих частот, оценка уровней громкости в фонах не соответствует действительному восприятию человека. Примерному восприятию человеком громкости соответствует характеристика, измеренная шумомером с так называемой коррекцией А. Эта коррекция обеспечивает существенное ослабление чувствительности прибора на низких частотах и небольшое увеличение чувствительности на высоких частотах. Шумомер измеряет уровень звука , выраженный в децибелах по шкале А.
Таким образом, уровень шума является общим понятием, и он может быть охарактеризован уровнем звукового давления, уровнем звуковой мощности, уровнем интенсивности, уровнем звука и уровнем громкости. Уровни звуковой мощности и интенсивности непосредственно не могут быть измерены и определяются пересчетом из уровней звукового давления. Так как уровень звуковой мощности характеризует всю мощность, излучаемую ЭМ, то он не является функцией расстояния от ЭМ. Уровень звукового давления и уровень громкости зависят от расстояния, на котором они измеряются. Большинство ЭМ можно рассматривать как шаровые излучатели, поэтому уровень звукового давления находящейся в свободном звуковом поле ЭМ всегда уменьшается на 6 дБ (в 2 раза) при удвоении расстояния от ЭМ.
Для того чтобы получать сопоставимые результаты измерений уровня шума, необходимо определять их на одинаковом расстоянии от ЭМ. Таким стандартным расстоянием в соответствии с ГОСТ 11929-87 (СТ СЭВ 828-77) является 1 м от наружного контура машины.
Важной характеристикой шума ЭМ является показатель направленности излучения G, определяемый как разность между уровнем звука или звукового давления в данной точке и средним уровнем на измерительной поверхности, включающей данную точку:
(7.1)
где Lf — уровень звука (или уровень звукового давления в полосах частот) в измерительной точке по заданному направлению, дБ (А) или дБ; LdlA или Ldx — средний уровень звука или звукового давления, определяемый по п. 7.1 ГОСТ 11929-87.
При анализе шума представляют интерес не только общие уровни звукового давления, мощности и интенсивности, но и распределение их по частотам или частотным полосам, т. е. частотный спектр шума. Используются спектры уровней звуковой мощности или звукового давления. Они могут определяться в различных полосах частот — октавных, третъоктавных или более узких. Спектр шума может быть сплошным, тональным (дискретным) или смешанным. Виды спектров показаны на рис. 7.5, а—в. Тональным спектром называется спектр, в котором имеются слышимые дискретные частоты. Шум считается тональным, если на частотах свыше 300 Гц уровень звукового давления в одной третьоктавной полосе превышает уровни звукового давления в соседних третъоктавных полосах частот не менее чем на 10 дБ.
