噪聲是機(jī)床產(chǎn)品的一個(gè)重要質(zhì)量指標(biāo)，它直接影響著操作工人的身心健康和機(jī)床產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)能力。機(jī)床噪聲是由多個(gè)發(fā)聲體發(fā)出的，在有多個(gè)噪聲源又無(wú)先進(jìn)的分析儀器的情況下如何判定整機(jī)噪聲的合格性，這是設(shè)計(jì)和工藝人員所關(guān)心的。基于上述，推導(dǎo)出聲壓級(jí)分貝值的加減運(yùn)算方法，并在生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用中取得了顯著的效果。并得出結(jié)論，改進(jìn)機(jī)床噪聲的關(guān)鍵是改進(jìn)機(jī)床的最大噪聲源。 1 聲壓級(jí)隨聲壓的對(duì)數(shù)函數(shù)變化關(guān)系 聲強(qiáng)=功率/面積=能量(/面積×?xí)r間)=壓力×速度 即 I=PV (1) 式中：P為聲壓的有效值：V為聲音質(zhì)點(diǎn)速度的有效值。 由式(1)，聲強(qiáng)與聲壓的關(guān)系可化為 I=PP/PV=P2/400 (2) 式中：PV為空氣的聲特性阻抗，近似等于400J。 聲壓級(jí)SPL=10lgI/I0=10lgI+120(dB) (3) 式中：I0為基準(zhǔn)聲強(qiáng)，I0=10-12W/m2。 SPL=10lgP2/400+120=20lgP/( 2×10-5)(dB) (4) 式中：2×10-5為基準(zhǔn)聲壓，N/m2。 表1 聲壓級(jí)隨聲壓的對(duì)數(shù)函數(shù)變化關(guān)系 I P SPL I P SPL 10-12 2×10-5 0 10-5 6.33×10-2 70 10-11 6.33×10-5 10 10-4 2×10-1 80 10-10 2×10-4 20 10-3 6.33×10-1 90 10-9 6.33×10-2 30 10-2 2 100 10-8 2×10-3 40 10-1 6.33 110 10-7 6.33×10-3 50 1 20 120 10-6 2×10-2 60   聲壓級(jí)可定義為：聲壓與基準(zhǔn)聲壓之比的以10為底的對(duì)數(shù)乘以20。從式(2)、式(4)可知，不同值的聲強(qiáng)、聲壓對(duì)應(yīng)不同值的聲壓級(jí)，以I0、P0值為基準(zhǔn)逐一計(jì)算出不同的SPL，如表1所示。 分析表1可得到以下結(jié)論： 聲壓級(jí)隨聲壓的對(duì)數(shù)函數(shù)變化： 以10-12聲強(qiáng)為基準(zhǔn)，當(dāng)聲強(qiáng)分別增大到原來(lái)的10倍時(shí)，聲壓級(jí)分別增加10dB，而聲壓是原來(lái)的3倍。 2 合成聲壓級(jí)與單個(gè)聲壓級(jí)之間的關(guān)系 在實(shí)際生產(chǎn)中，在有數(shù)個(gè)噪聲源的情況下要利用合成聲壓級(jí)來(lái)衡量整機(jī)的噪聲。 由式(4)可得出 SSPL合=10lgP2合/400+120 (5) 假設(shè)用SSPL合ab來(lái)表示合成聲壓級(jí)，a、b 分別為兩個(gè)聲源，SPLa、SPLb分別為a、b 兩個(gè)聲源的各自聲壓級(jí)，Pa、Pb分別為兩個(gè)聲源的聲壓，由式(3)、式(4)可得出 I=10(SPLa/10-12) (6) 設(shè)SPLb=SPLa+t，t為正值，則由式(5)、式(6)可推導(dǎo)出 SSPLab=SPLa+10lg(1+10t/10) (7)  表2 合成聲壓級(jí)與單個(gè)聲壓級(jí)之間的關(guān)系 t D t D 0 3 11 11.3 1 3.5 12 12.3 2 4.1 13 13.2 3 4.8 14 14.2 4 5.5 15 15.1 5 6.2 16 16.1 6 7 17 17.1 7 7.8 18 18.1 8 8.6 19 19.1 9 9.5 20 20 10 10.4   當(dāng)t=0時(shí)，SSPLab=SPLa+3 (dB) 當(dāng)t=1時(shí)，SSPLab=SPLa+3.5 (dB) 當(dāng)t=2時(shí)，SSPLab=+4.1 (dB) 以此類(lèi)推，根據(jù)不同的t值，計(jì)算出不同的SSPLab，如表2所示。 表2中，D=SSPLab-SPLa。分析表2可得出 以下兩點(diǎn)結(jié)論： 兩個(gè)發(fā)聲體分貝值相等時(shí)，合成聲壓級(jí)分貝值比單一發(fā)聲體的聲壓級(jí)增加3倍： 兩個(gè)發(fā)聲體聲壓相差值逐漸變大時(shí)，合成聲壓級(jí)分貝值趨向于兩個(gè)發(fā)聲體中最高一個(gè)發(fā)聲體的分貝值，即SSPLab≈SPLb，因此降低最大噪聲源的分貝值是降低機(jī)床噪聲的主要途徑。 在有多個(gè)發(fā)聲體的分貝值，用以上方法每?jī)蓚€(gè)進(jìn)行合成，計(jì)算出它們的合成聲壓級(jí)。 表3 機(jī)床噪聲聲壓級(jí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 測(cè)點(diǎn)位置 噪聲(dB) 反轉(zhuǎn)速 1000 轉(zhuǎn)/分 正轉(zhuǎn)速 800 轉(zhuǎn)/分 1 83.2 80 4 70 70 6 60 60 7 58 58 9 70 70 12 67 67 2 83.2 83 4 63 65 8 54 60 10 57 58 11 67 65 3 65 67 3 應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較 CW6163A 型普通車(chē)床，其外型尺寸為3540mm×1770mm×1571mm，凈重為4480kg，工作時(shí)的聲壓級(jí)分別為SPLa=65dB，SPLb=60dB，SPLc=58dB，SPLd=65dB，SPLe=67dB，SPLf=83dB，則按2中敘述的方法可求出SPLab=66.2dB，SPLabc=66.6dB，SPLabcdef=83.4dB，精密機(jī)床和普通機(jī)床噪聲不得超過(guò)85dB，高精密機(jī)床不得超過(guò)低75dB，因此可確定該機(jī)床噪聲在合格范圍內(nèi)。 采用四種不同的轉(zhuǎn)速(主軸空轉(zhuǎn))，在背景噪聲保持在5dB 的情況下，用精密聲級(jí)計(jì)A 對(duì)該整機(jī)進(jìn)行兩級(jí)位置的測(cè)量，位置1、4、6、7、9、12 為一組測(cè)點(diǎn)，位置2、5、8、10、11、3 為一組測(cè)點(diǎn)。每組測(cè)點(diǎn)分別用正反兩種轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量。實(shí)驗(yàn)(示意圖略)結(jié)果見(jiàn)表3。 從上表可以看出，四組測(cè)量結(jié)果最大值分別為83.2dB、80dB、83.2dB、83dB。則該整機(jī)噪聲取最大值為83.2dB，與上述計(jì)算結(jié)果相差-0.2dB。  4 結(jié)論 根據(jù)機(jī)床噪聲源的分貝值計(jì)算可以判定整機(jī)噪聲是否在合格范圍內(nèi)。合成升壓級(jí)的分貝值總是趨近與發(fā)生體中最高一個(gè)發(fā)生體的分貝值。因此降低機(jī)床最大主噪聲源的分貝值是降低機(jī)床噪聲的關(guān)鍵。