Nghiên cứu giảm tiếng ồn trong gia công cơ giới gỗ

Có nhiều nguyên nhân làm cho tiếng ồn trong các xưởng gia công gỗ ở nước ta hiện nay vượt quá mức cho phép, nhưng trong đó có nguyên nhân chính là các máy và thiết bị gia công với trình

-

HOÀNG QUỐC TẦN

NGHIÊN CỨU GIẢM TIẾNG ỒN TRONG

GIA CÔNG CƠ GIỚI GỖ

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hà Nội, 2011

-

HOÀNG QUỐC TẦN

NGHIÊN CỨU GIẢM TIẾNG ỒN TRONG

GIA CÔNG CƠ GIỚI GỖ

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và Thiết bị Cơ giới hóa Nông - Lâm nghiệp

Mã số: 60.52.14

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS HOÀNG VIỆT

Hà Nội, 2011

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian hoàn thành luận văn tôi đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của nhiều tập thể và cá nhân Nhân dịp này cho phép tôi được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn khoa học

TS Hoàng Việt đã dành nhiều thời gian chỉ bảo tận tình và cung cấp nhiều tài liệu có giá trị cho tôi thực hiện luận văn tốt nghiệp của mình

Tôi trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu, các thầy cô giáo Khoa Cơ điện

và Công trình, Khoa Chế biến Lâm sản, các thầy cô giáo Khoa Sau đại học Trường Đại học Lâm Nghiệp đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành nhiệm vụ

Cuối cùng, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, cơ quan, bạn bè, đồng nghiệp đã thường xuyên quan tâm, động viên, tạo mọi điều kiện tốt nhất về tinh thần cũng như vật chất cho tôi trong suốt thời gian vừa qua

Tôi xin cam đoan số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Những nội dung tham khảo, trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc

Xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, tháng 09 năm 2011

Tác giả

Hoàng Quốc Tần

MỤC LỤC

Trang Trang phụ bìa

Lời cảm ơn

Mục lục

Danh mục các bảng i

Danh mục các hình ii

Đặt vấn đề 1

Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Tiếng ồn và những nghiên cứu giảm tiếng ồn trong công nghịêp gia công gỗ trên thế giới 3

1.2 Tình hình nghiên cứu và thực tiễn áp dụng các giải pháp giảm tiếng ồn trong công nghịêp gia công gỗ ở Việt Nam 7

1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của vấn đề nghiên cứu 14

Chương 2: MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15

2.1 Mục tiêu nghiên cứu 15

2.2 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 15

2.3 Nội dung/ nhiệm vụ nghiên cứu 16

2.4 Phương pháp nghiên cứu 16

2.4.1 Các phương pháp nghiên cứu chung 16

2.4.2 Phương pháp nghiên cứu và thiết bị đo tiếng ồn sản xuất 17

Chương 3: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 22

3.1 Cơ sở lý thuyết về tiếng ồn 22

3.1.1 Âm thanh Sự lan truyền của âm thanh Áp suất âm Sự nhiễu xạ Cộng và tách âm 22 3.1.2 Đo áp suất.Công suất âm.Lực âm thanh.Thang Đêxiben Độ to 25

3.1.3 Tiếng ồn.Phổ tiếng ồn Mức tổng tiếng ồn của một số nguồn 28

3.1.4 Ảnh hưởng của tiếng ồn đối với con người 31

3.2 Các phương pháp chung chống tiếng ồn 33

3.2.1 Sự lan truyến của tiếng ồn trong không gian mở Phản xạ và hấp thụ tiếng ồn Sự lan truyền tiếng ồn trong phòng kín 33

3.2.2 Vật liệu tiêu âm và ứng dụng chống ồn 36

3.2.3 Giảm tiếng ồn bằng cách âm Che chắn một lớp 41

3.2.4 Giảm tiếng ồn bằng tấm cách âm nhiều lớp 45

3.2.6 Giảm tiếng ồn bằng màn chắn âm 47

3.2.7 Giảm tiếng ồn từ các máy và thiết bị rung động 49

Chương 4: NGHIÊN CỨU GIẢM TIẾNG ỒN SẢN XUẤT CỦA CÁC MÁY GIA CÔNG GỖ 54

4.1 Đặc trưng của tiếng ồn sản xuất 54

4.2 Định hướng các giải pháp giảm tiếng ồn sản xuất gia công gỗ 56

4.2.1.Chống tiếng ồn ở nguồn 56

4.2.2 Giảm tiếng ồn bằng hấp thụ âm và cách âm 57

4.2.3 Giảm tiếng ồn bằng chắn âm 57

4.3 Giảm tiếng ồn cho các máy bào 58

4.3.1 Tổng quan chung và các nguyên nhân gây ồn ở máy bào 58

4.3.2 Những giải pháp giảm tiếng ồn ở nguồn phát sinh 60

4.3.3 Giải pháp giảm tiếng ồn bằng chắn âm 63

4.3.4 Giảm tiếng ồn bằng hấp thụ âm (tiêu âm) 63

4.4 Giảm tiếng ồn cho các máy cưa đĩa 65

4.4.1 Tổng quan chung và các nguyên nhân gây ồn ở máy cưa đĩa 65

4.4.2 Những giải pháp giảm tiếng ồn ở nguồn phát sinh 67

4.4.3 Giảm tiếng ồn cho các máy bằng hộp cách âm 71

4.4.4 Giảm tiếng ồn cho cưa đĩa bằng tấm chắn 72

Chương 5: KHẢO NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 74

5.1 Kết quả giảm tiếng ồn cho máy bào 74

5.1.1 Kết quả theo giải pháp giảm tiếng ồn từ nguồn phát sinh 74

5.1.2 Giảm tiếng ồn bằng tấm chắn âm 75

5.1.3 Phối hợp các giải pháp giảm tiếng ồn từ nguồn và bằng tấm chắn âm 76

5.2 Kết quả giảm tiếng ồn cho máy cưa đĩa 78

5.2.1 Kết quả theo giải pháp giảm tiếng ồn từ nguồn phát sinh 78

5.2.2 Giảm tiếng ồn bằng tấm chắn âm 80

5.2.3 Phối hợp các giải pháp giảm tiếng ồn từ nguồn và bằng tấm chắn âm 80

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG

3.1 Tương quan giữa đơn vị logarit dB và áp suất âm ở kG/m2 27

3.3 Tác hại theo mức độ ồn ảnh hưởng đến não bộ con người 32

4.2 Hiệu quả cách âm(tính theo lý thuyết) cho máy bào CP6-7 64

5.2 Kết quả giảm tiếng ồn bằng điền đầy các rãnh hở trên trục dao 75

5.4 Kết quả giảm tiếng ồn bằng các giải pháp kỹ thuật 76 5.5 Tổng hợp các kết quả giảm tiếng ồn cho máy bào CP6-7 78 5.6 Kết quả giảm tiếng ồn từ động cơ điện trên máy cưa đĩa 79 5.7 Kết quả giảm tiếng ồn bằng giảm rung cho đĩa cưa 79 5.8 Kết quả giảm tiếng ồn cho cưa đĩa bằng tấm chắn âm 80 5.9 Kết quả giảm tiếng ồn bằng phối hợp các giải pháp kỹ thuật 81 5.10 Tổng hợp các kết quả giảm tiếng ồn cho máycưa đĩa SA-4K 81

3.6 Đồ thị biểu diễn sự giảm tiếng ồn sau màn chắn 49

5.1 Biểu đồ các kết quả nghiên cứu giảm tiếng ồn cho máy bào 77 5.2 Biểu đồ các kết quả nghiên cứu giảm tiếng ồn cho máy cưa đĩa 82

“nhẹ hơn” Tuy nhiên điều này cũng dẫn tới tăng biên độ, tần số dao động của máy cũng như các bộ phận của nó, sự thay đổi mạnh hơn các thông số vận tốc

và áp suất các dòng khí và kết quả sẽ là tăng tiếng ồn cơ khí (kết cấu) và khí động học Tiếng ồn trong công nghiệp là dạng ô nhiễm có ảnh hưởng lớn đến con người tham gia sản xuất và môi trường xung quanh

Tiếng ồn trong các xưởng gia công vật liệu nói chung, chế biến nông lâm sản nói riêng là dạng tiếng ồn công nghiệp.Thực tế sản xuất cho thấy tiếng ồn tại các cơ sở sản xuất chế biến gỗ ở nước ta hiện nay thường có mức âm rất cao từ

80 -140dB Khi làm việc ở nơi có tiếng ồn với tần số cao, cường độ lớn kéo dài

sẽ gây sự mệt mỏi, giảm năng xuất lao động, sự giảm tập trung chú ý làm việc từ

đó giảm chất lượng hàng hoá khi sản xuất ra và tăng tai nạn lao động hay dẫn tới các bệnh về thần kinh trầm trọng Có nhiều nguyên nhân làm cho tiếng ồn trong các xưởng gia công gỗ ở nước ta hiện nay vượt quá mức cho phép, nhưng trong

đó có nguyên nhân chính là các máy và thiết bị gia công với trình độ kỹ thuật thấp mà không có các giải pháp giảm tiếng ồn hiệu quả

Nhiệm vụ bảo vệ môi trường, tạo lập các quá trình sản xuất sạch hơn là vấn đề quan trọng mang tính toàn cầu Đối với Việt Nam càng trở nên cấp thiết, đòi hỏi có những nghiên cứu sâu rộng, thích ứng với từng điều kiện sản xuất cụ thể Tại một số cơ sở chế biến nông lâm sản ở Lương Sơn – Hoà Bình đang hoạt

động sản xuất với nhịp độ khá cao, song tiếng ồn gia công trên các thiết bị phát

ra rất lớn Đối tượng chịu tác động trực tiếp là các công nhân làm việc tại cơ sở sản xuất Hơn nữa cơ sở sản xuất lại ở rất gần với khu dân cư, chính vì thế tiếng

ồn xuất phát từ cơ sở sản xuất có ảnh hưởng xấu tới nơi làm việc và nghỉ ngơi của người dân sống xung quanh Đã có nhiều hội nghị, hội thảo, chuyên đề liên quan tới vấn đề trên và đòi hỏi phải có những giải pháp khắc phục

Xuất phát từ những yêu cầu thực tiễn nêu trên, được sự đồng ý của Hội đồng Khoa học - Công nghệ cơ sở đào tạo Sau đại học trường Đại học Lâm

Nghiệp, chúng tôi tiến hành thực hiện luận văn tốt nghiệp với đề tài “Nghiên

cứu giảm tiếng ồn trong gia công cơ giới gỗ” Kết quả nghiên cứu của đề tài

sẽ là tài liệu cần thiết làm cơ sở để đưa ra các biện pháp làm giảm thiểu tiếng

ồn trong gia công cơ giới gỗ, góp phần bảo vệ môi trường và nâng cao hiệu quả sản xuất

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tiếng ồn và những nghiên cứu giảm tiếng ồn trong công nghịêp gia công gỗ trên thế giới

Thuật ngữ “tiếng ồn” được dùng để chỉ những âm thanh gây khó chịu, quấy rối sự làm việc và nghỉ ngơi của con người Nghiên cứu về tiếng ồn GS Chizevski M.P đã chỉ rõ, từ quan điểm vật lý sự khác nhau về nguyên lý giữa

âm thanh và tiếng ồn là không có, những khái niệm về âm thanh hoàn toàn phù hợp với tiếng ồn Đánh giá về tác động của tiếng ồn đến con người đã được nghiên cứu từ lâu, nổi tiếng trong lĩnh vực này được đề cập trong các công trình của các nhà khoa học Cheremni N.N.,Rusak O.N,(Nga) và Malkolm F (Mỹ)[1,3,15,27,39]

Trong sản xuất công nghiệp cùng với các chất thải rắn, khí thường làm

ô nhiễm nguồn nước, không khí , tiếng ồn là một dạng ô nhiễm môi trường luôn được quan tâm Tại các nước có nền công nghiệp phát triển từ những năm 1970 đã có hàng loạt các công trình nghiên cứu luật lệ, quy định về đánh giá tác động môi trường (ĐGTĐMT) ra đời Riêng Hoa Kỳ tính đến năm

1976 có 26 sách chuyên đề và 89 phương pháp ĐGTĐMT Năm 1979 có

1400 bản báo cáo về ĐGTĐMT đã được thực hiện.Tính đến năm 1985 hầu như tất cả các nước phát triển đều có quy định pháp chế về ĐGTĐMT, 3/4 các nước phát triển đã có quy định đó hoặc ít nhất cũng hoàn thành một bản báo cáo đánh giá tác động môi trường Tuy nhiên ĐGTĐMT vẫn còn là một

bộ môn khoa học đang hình thành Nhiều vấn đề về phương pháp luận đang tiếp tục nghiên cứu để hoàn chỉnh việc sử dụng một cách thích hợp các phương pháp đã có vào điều kiện các nước đang phát triển Lĩnh vực chiếnlược này hiện nay đang được nhiều cơ quan khoa học trên thế giới đang

tiếp tục đi sâu nghiên cứu

Tính chất của tiếng ồn sản xuất phụ thuộc vào nguồn phát sinh ra nó;

cơ khí, va đập, thuỷ khí động, nổ…Về đặc điểm thời gian tiếng ồn được chia thành liên tục và gián đoạn, trong đó có các dạng tiếng ồn dao động, ngắt quãng, xung Nhiều nghiên cứu đã kết luận nguy hiểm nhất đối với con người

là âm thanh đơn điệu gián đoạn có tần số cao

Sản xuất gia công gỗ là một trong những quá trình sản xuất gây ồn nhất Các nhà khoa học [31,32,39,40] đã kết luận những nguồn gây ồn chính

là các máy gia công gỗ, hệ thống vận chuyển trong đường ống bằng sức gió

và các quạt gió Nhiều giải pháp nghiên cứu giảm tiếng ồn cho các xưởng máy gia công, các khu làm việc được quan tâm nghiên cứu [6,11,16] Theo đó việc đưa ra các giải pháp chống tiếng ồn sản xuất phải được bắt đầu từ khâu thiết kế các quá trình công nghệ và thiết bị, thiết kế sơ đồ nhà xưởng, sắp đặt trình tự các công đoạn sản xuất và tổng thể nhà máy Trong đó cũng khẳng định hiệu quả cao cho chống ồn là sử dụng các loại vật liệu cách âm, hấp thụ

âm cho các kết cấu trần, tường nhà xưởng và các thiết bị thu âm đơn chiếc

Giảm tiếng ồn cho các máy gia công đã được các nhà khoa học quan tâm đặc biệt Nhiều công trình đã đi sâu nghiên cứu giảm tiếng ồn từ nguồn phát sinh như động cơ, các bộ truyền động và cơ cấu chấp hành Nghiên cứu giảm tiếng ồn phát sinh từ động cơ điện trên các máy gia công các nhà khoa học Kovtun N.K., Iudin E.A [36,39] đã đưa ra giải pháp đặt động cơ trên đệm cách rung và trong hộp tiêu âm, theo đó kết quả giảm mức độ ồn tới 3

dB Nhiều giải pháp giảm tiếng ồn hiệu quả cao bằng hộp và màn chắn âm cho các máy bào, cưa đĩa, cưa vòng đã được nghiên cứu trong từng điều kiện sản xuất cụ thể Nổi tiếng là các công trình của Cheremni N.N và Ivanov R.P.[32,39] Nghiên cứu giảm tiếng ồn cho các máy băm dăm tại các nhà máy sản xuất giấy, sợi xellulô và thuỷ phân gỗ Starzinski V.N đã đưa ra các kết

cấu vỏ cách âm cho đĩa dao và kết cấu máng chất liệu hấp thụ âm cho cửa thoát dăm tới hệ thống vận chuyển khác Kết quả đã giảm được mức áp suất

âm tại vị trí làm việc của vận hành viên tới 14 dB ở tất cả các giá trị tần số trung bình của dải ôcta [34,37,39]

Nghiên cứu giảm tiếng ồn gia công trên cơ sở thiết kế chế tạo các lưỡi cắt chuyên dùng như lưỡi cưa đĩa tạo rãnh thoát nhiệt, giảm dao động, chế tạo các lưỡi phay, bào dạng xoắn vít đã được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học Điển hình là công trình của các GS Kovtun E.G và Kulesop V.P.[39] Theo đó mức ồn ở hành trình chạy không giảm được 7 dB, ở hành trình làm việc giảm được 11 dB

Nghiên cứu về máy và thiết bị gia công các nhà khoa học Spirindonov A.A, Fedorov V.B., Molchanov G.I., Aliabiev V.I., Manjốt F.M , Makovski N

V ,… [15, 31, 32, 36, 40] đã chỉ rõ mức độ rung động, tiếng ồn là những chỉ tiêu quan trọng đánh giá chất lượng máy và thiết bị, biểu thị sự hoàn thiện kỹ thuật trong việc sử dụng chúng để tạo ra các sản phẩm Công nghệ và thiết bị sản xuất gia công các loại vật liệu phục vụ sản xuất đã được các nước phát triển trên thế giới như Nga, Mỹ, Đức, Nhâ ̣t, Thuỵ Điển, Úc…nghiên cứu sâu rộng với các dây chuyền sản xuất hiện đại [15, 28] Nhiều hãng nổi tiếng như: MAC (Đức) sản xuất các loại máy tiện CNC mã hiệu CJK1640 (hình 1.1) với khả năng gia công linh hoạt, đường kính chi tiết gia công có thể tới 410 mm, chiều dài chi tiết 800mm, dải vận tốc vô cấp 8 – 2000 rpm; Hãng Fanuuc (Mỹ) chế tạo các máy tiện, khoan liên

hợp mã hiệu PDL-T6/8, các máy bào (hình 1.2), các máy đánh nhẵn (hình 1.3)

thế hệ mới có thiết kế hiện đại, đặc biệt cho phép gia công nhiều chủng loại sản phẩm tinh xảo, vận hành an toàn, tiếng ồn nhỏ, năng suất cao và vận hành

dễ ràng hơn, cải thiện tốt điều kiện làm việc và vệ sinh môi trường

Hình 1.1 Máy tiện CNC CJK1640

Hình 1.2 Máy bào với hệ thống chống tiếng ồn và bụi

1.2 Tình hình nghiên cứu và thực tiễn áp dụng các giải pháp giảm tiếng

ồn trong công nghịêp gia công gỗ ở Việt Nam

Ở Việt Nam, từ năm 1983 chương trình nghiên cứu về tài nguyên, thiên nhiên và môi trường bắt đầu đi vào nghiên cứu phương pháp luận ĐGTĐMT Năm 1985 trong quyết định về điều tra cơ bản sử dụng hợp lý thiên nhiên và bảo vệ môi trường, Hội đồng bộ trưởng nước CHXHCN Việt Nam đã quy định rằng trong xét duyệt luận chứng kinh tế kỹ thuật của các công trình xây dựng lớn hoặc các chương trình phát triển kinh tế xã hội cần tiến hành ĐGTĐMT Để thực hiện quyết định này một số dự án phát triển quan trọng trong thời gian đó như: Thuỷ điện Trị An, nhà máy hoá dầu Thành Tuy Hạ đã phải có những báo cáo luận chứng về ĐGTĐMT

Trong thời gian 1986 – 1990, việc nghiên cứu về ĐGTĐMT sau xây dựng đã được triển khai rộng hơn, một loạt dự án Quốc gia lớn như: Thuỷ điện Ialy, Sơn La, Thác mơ, đã được đánh giá về môi trường Năm 1992 –

1993 đánh giá các công trình khoan dò dầu khí của công ty BP Việt Nam, Shell tại vùng phía nam cũng được tiến hành

Hình 1.3 Máy đánh nhẵn với hệ thống hút bụi và cách âm

Đầu năm 1993 trong chỉ thị về công tác bảo vệ môi trường Thủ tướng Chính phủ đã quyết định: “Các ngành, các địa phương khi xây dựng các dự án phát triển hợp tác với nước ngoài đều phải thực hiện nội dung đánh giá tác động môi trường trong các luận chứng kinh tế kĩ thuật”

Ngày 10/9/1993 Bộ trưởng bộ Khoa học công nghệ và môi trường đã ban hành, hướng dẫn tạm thời về ĐGTĐMT, đồng thời quy định thời hạn kinh phí cần thiết cho các khâu ĐGTĐMT Luật bảo vệ môi trường do hội CHXHCN Việt Nam thông qua ngày 27/12/1993 và được Chủ tịch nước kí lệnh công bố ngày 10/01/1994 trong một số điều khoản đã xác định nội dung

và chế định ĐGTĐMT ở nước ta

Thủ tướng Chính phủ ngày 07/9/2009 đã ra Quyết định số TTg Phê duyệt “Chiến lược sản xuất sạch hơn trong công nghiệp đến năm 2020” với mục tiêu: sản xuất sạch hơn được áp dụng rộng rãi tại các cơ sở sản xuất công nghiệp nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên thiên nhiên, nguyên liệu, nhiên liệu, vật liệu; giảm thiểu phát thải và hạn chế độ gia tăng ô nhiễm, bảo vệ và cải thiện chất lượng môi trường, sức khoẻ con người và đảm bảo phát triển bền vững

1419/QĐ-Việc đánh giá tác động môi trường đã thực sự trở thành một yêu cầu trong

sự nghiệp phát triển kinh tế xã hội ở Việt Nam với ý nghĩa như một phương tiện khoa học kỹ thuật và pháp chế để xử lý một cách tích cực mối quan hệ giữa phát triển với bảo vệ tài nguyên thiên nhiên, điều kiện môi trường

Với đặc thù của Việt Nam là một nước có diện tích rừng nhiều nhưng quy mô sản xuất lại chưa lớn mà chỉ sản xuất theo hình thức là các làng nghề thủ công Đã bao đời nay, các làng nghề với phương thức sản xuất thủ công nghiệp đã tồn tại và phát triển, đóng vai trò quan trọng trong quá trình phát triển kinh tế - xã hội của đất nước, đặc biệt góp phần cải thiện đời sống nông dân Tuy nhiên sản xuất tại các làng nghề cũng có nhiều hạn chế như: quy mô

sản xuất nhỏ, vốn đầu tư ít nên việc cải thiện công nghệ và áp dụng các tiến

bộ khoa học kỹ thuật gặp khó khăn, lao động thủ công là chính, sử dụng nguyên liệu rẻ tiền có nồng độ ô nhiễm cao không được xử lý mà thải trực tiếp ra môi trường gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ người lao động và sức khoẻ cộng đồng Trong đó ô nhiễm tiếng ồn là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường đáng kể, ảnh hưởng nhiều đến sức khoẻ người lao động cũng như các khu vực xung quanh Điển hình ở đây là các làng nghề mộc và chạm khắc, yếu tố gây ô nhiễm môi trường ở những khu vực này chủ yếu là: tiếng ồn, bụi, hơi dung môi và nhiệt Tiếng ồn sinh ra từ các máy xẻ gỗ, máy cưa, máy bào, máy tiện, máy phun sơn, máy chuốt, máy băm dăm Ở các vị trí này, tiếng ồn đo được đều vượt 85dBA Do đặc thù sản xuất là các làng nghề nên nơi sản xuất và nơi ở của dân cư gần nhau nên những người dân xung quanh phải chịu đựng cả tiếng ồn trong những thời gian nghỉ ngơi Ở nhiều gia đình, khi đo mức độ ồn ở phòng khách, phòng ngủ lên tới 75dBA, vượt quá mức độ cho phép theo TCCP ở khu dân cư (Tiêu chuẩn TCXD 175:1990, mức tiếng ồn tương đương cho phép là: Từ 22h – 6h là 40dBA Từ 6h – 22h là 55dBA Do không gian chật chội và không có vùng đệm nên tiếng ồn mà các cơ sở sản xuất này gây ra cho khu vực xung quanh là khá cao Ở nhiều vị trí trước của nhà, mức ồn đo được lên tới 80dBA – 82dBA

Từ những lý do như trên, đã có nhiều các đề tài, các nghiên cứu về môi trường nói chung và các nghiên cứu về tiếng ồn nói riêng

Tại Viện nghiên cứu khoa học kỹ thuật bảo hộ lao động đã có một loạt các công trình nghiên cứu cũng như các bài viết về vấn đề ô nhiễm môi trường giúp chúng ta hiểu được phần nào về thực trạng môi trường hiện nay

để từ đó chính bản thân của mỗi người có những hành động, nhận thức đúng đắn hơn với môi trường sống:

Bài viết của Ths Nguyễn Trinh Hương, “Môi trường và sức khoẻ cộng đồng tại các làng nghề ở Việt Nam”, Viện nghiên cứu Khoa học kỹ thuật bảo hộ lao động Lê Vân Trình và cộng sự, “Môi trường, điều kiện làm việc và sức khoẻ người lao động tại các cơ sở sản xuất tiểu thủ công nghiệp, làng nghề” - Hội thảo khoa học “Công tác an toàn, vệ sinh lao động trong khu vực sản xuất phi kết cấu, các làng nghề ở Việt Nam – Kinh nghiệm của Nhật Bản”, Tháng 12/2000 Nguyễn Thế Công, “Điều kiện làm việc và sức khoẻ nghề nghiệp của lao động nữ” – NXB Lao động – 2003 Vũ Mạnh Hùng và cộng sự “Xây dựng các giải pháp dự phòng và để cải thiện môi trường và các điều kiện lao động ở một số làng nghề có nguy cơ cao nhằm bảo vệ sức khoẻ người lao động” – Báo cáo tổng kết dự án, Tháng 7/2005 Đặng Kim Chi, Nguyễn Ngọc Lân, Trần Lệ Minh, “Làng nghề Việt Nam và môi trường”, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật – 2005 [1,2,6]

Năm 2009 các nhà khoa học Phạm Xuân Vượng, Nông Văn Vìn, Trịnh Hữu Trọng đã biên soạn “Giáo trình an toàn và vệ sinh công nghiệp”[21], theo đó để giảm tiếng ồn cho các máy công tác (máy kéo, máy gặt đập) có thể bằng cách thay đổi công nghệ (tán rivê thay cho hàn, ), thay bộ truyền bánh răng thẳng bằng bnhs răng xiên với góc nghiêng 400, bôi trơn các bộ phận chuyển động

Tiếng ồn công nghiệp tại các cơ sở sản xuất, đặc biệt tại các cơ sơ gia công cơ giới gỗ đang là vấn đề quan trọng rất cần được quan tâm và tìm biện pháp giải pháp để hạn chế Trường Đại học Lâm nghiệp đã có các đề tài nghiên cứu để đánh giá tác động môi trường tại các phân xưởng sản xuất gia công cơ giới gỗ với qui mô nhỏ như: Đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số chế độ gia công đến mức độ ồn và chất lượng mạch xẻ trên máy cưa đĩa”- Trịnh Minh Quy, 2002; Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số hình học công cụ cắt đến mức độ ồn và chất lượng sản phẩm gia công trên máy cưa

đĩa – Nguyễn Văn Đoàn, 2002; Xây dựng báo cáo và đánh giá tác động môi trường tại phân xưởng sản xuất ván dăm Trung tâm công nghiệp rừng và đưa

ra giải pháp khắc phục – Hoàng Thị Tám, 2002 [3,10, 11,12]

Các đề tài nghiên cứu ở trên cũng đã kể được các tác động đến môi trường nhưng mới chỉ dừng lại ở những vấn đề chung và ở một số máy nhất định Chưa có được những phân tích sâu về nguồn phát sinh tiếng ồn trong các cơ cấu, bộ phận máy và nhất là chưa có được những những giải pháp cụ thể để giảm tiếng ồn gia công cho các máy và tổng thể xưởng sản xuất

Ở trong nước cũng đã có rất nhiều nghiên cứu nhằm cải tiến các loại máy gia công cơ giới gỗ theo hướng đảm bảo an toàn cho người lao động Điển hình như máy cưa đĩa an toàn NILP – CĐ.07 (hình 1.4) do Trung tâm Khoa học An toàn Lao động (Viện Nghiên cứu Khoa học Kỹ thuật Bảo hộ Lao động) nghiên cứu, thiết kế và chế tạo

Máy băm dăm gỗ (hình 1.5) được nghiên cứu trên cơ sở đề tài của Viện công nghiệp rừng và đựơc chế tạo và chuyển giao công nghệ tại các cơ sở sản xuất như Nhà máy giấy Bãi Bằng

Hình 1.4 Máy cưa đĩa an toàn NILP – CĐ.07

Một số Công ty trong nước như Formach, Hồng ký đã sản xuất nhiều loại máy gia công gỗ như các máy phay ngón (hình 1.6) với mức độ cơ giới hoá cao

Hình 1.5 Máy băm dăm chế tạo tại Việt Nam

Hình 1.6 Máy phay mộng ngón

Nhận xét:

Lĩnh vực vệ sinh công nghiệp, sản xuất thân thiện với môi trường trong công nghiệp nói chung và ngành công nghiệp đồ gỗ nói riêng trên thế giới đãcó những bước phát triển mạnh mẽ Đã có nhiều công trình khoa học cơ bản và ứng dụng đảm bảo cho các quá trình công nghệ sạch phát triển bền vững Đó là những cơ sở và luận chứng khoa học nền tảng cho các nghiên cứu phát triển và ứng dụng

Ở Việt Nam vấn đề tiếng ồn trong gia công gỗ và nghiên cứu chống tiếng ồn này còn rất hạn chế, chưa có công trình nào đi sâu nghiên cứu áp dụng thực tiễn Hầu hết các thiết bị trong các cơ sở sản xuất còn ở trình độ thấp, điều kiện lao động nặng nhọc, chất lượng môi trường bị ô nhiễm với mức cao

Cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật nói chung,

kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá nông lâm nghiệp nói riêng, việc nghiên cứu sử dụng các thiết bị công nghệ một cách có hiệu quả và thu được những sản phẩm theo yêu cầu, cải thiện chất lượng môi trường và sức khoẻ con người là một trong những nhiệm vụ cấp thiết và quan trọng hàng đầu trong mọi quá trình sản xuất

Vì vậy, cần phải có những công trình nghiên cứu cụ thể về đặc trưng của tiếng ồn trong gia công vật liệu gỗ để tạo lập cơ sở tính toán thiết kế, cải tiến thiết bị, lựa chọn các giải pháp kỹ thuật giảm thiểu tiếng ồn, lựa chọn chế độ gia công, góp phần giảm thiểu phát thải và hạn chế độ gia tăng ô nhiễm, bảo

vệ và cải thiện chất lượng môi trường, sức khoẻ con người và nâng cao hiệu quả kinh tế thích ứng với các điều kiện sản xuất cụ thể

Từ những phân tích trên một lần nữa cho thấy vấn đề mà luận văn cần giải quyết là thời sự và cấp thiết Phù hợp với chiến lược phát triển đất nước trên nền tảng các công nghệ sản xuất xanh

1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của vấn đề nghiên cứu

- Ý nghĩa lý luận:

+ Lần đầu tiên tiến hành nghiên cứu về các giải pháp giảm tiếng ồn trong các máy gia công gỗ, những kết quả sẽ là tài liệu có giá trị, bổ sung dữ liệu về tiếng ồn phát sinh ở một số máy gia công gỗ thông dụng, là cơ sở để cải tiến hoàn thiện máy theo hướng nâng cao chỉ tiêu chất lượng Ergonomic

+ Xác định được cơ sở khoa học cho đánh giá mức độ ô nhiễm tiếng ồn nói riêng, ô nhiễm chất thải nói chung trong các cơ sở sản xuất gia công gỗ và vật liệu từ gỗ

- Ý nghĩa thực tế:

+ Khẳng định các giải pháp kỹ thuật hợp lý giảm tiếng ồn trên máy gia công, đảm bảo giảm thiểu tác động xấu tới sức khoẻ người lao động trực tiếp

và cuộc sống ngườu dân lân cận

+ Định hướng cho các cơ sở sản xuất tổ chức và chỉ đạo kỹ thuật khâu gia công đảm bảo nâng cao chất lượng sản phẩm, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất

Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Mục tiêu nghiên cứu

- Mục tiêu tổng quát: Nghiên cứu tạo lập cơ sở lý thuyết và các giải

pháp kỹ thuật giảm tiếng ồn khi gia công vật liệu đáp ứng yêu cầu giảm thiểu tác động xấu tới sức khoẻ con người, cải thiện môi trường, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất

2.2 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

Trong đề tài luận văn giới hạn ở các đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Vật liệu, chi tiết gia công và dao cắt: Tiếng ồn trong gia công phụ thuộc

cả vào vật liệu gia công và công cụ cắt Đề tài không nghiên cứu tất cả các loại vật liệu gỗ, cũng không nghiên cứu ở nhiều loại dao cắt của các hãng khác nhau

mà chỉ tập trung nghiên cứu loại vật liệu phổ biến trong ngành gỗ hiện nay là các loại gỗ Keo Các công cụ cắt được lựa chọn là một chủng loa ̣i

- Thông số đo: Mức độ ồn (dB), thang đo tiêu chuẩn Việt Nam và quốc tế

- Các giải pháp kỹ thuật: Giải pháp bảo dưỡng kỹ thuật máy và thiết bị, giải pháp sử dụng các bộ phận, cơ cấu phụ trợ giảm tiếng ồn

- Thiết kế hộp cách âm, màn chắn âm cho máy lựa chọn nghiên cứu tại

cơ sở sản xuất

2.3 Nội dung/ nhiệm vụ nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu của đề tài chúng tôi tập trung giải quyết những nội dung sau:

- Nghiên cứu lý thuyết, tổng hợp những cơ sở khoa học về tiếng ồn công nghiệp và tác động của tiếng ồn tới con người.Các phương pháp chống tiếng

ồn công nghiệp

- Khảo sát đánh giá mức độ ồn khi gia công gỗ trên các máy tại cơ sở sản xuất Khảo sát tình trạng kỹ thuật máy, phân tích nguyên nhân phát sinh tiếng ồn lớn

- Nghiên cứu đề xuất các giải pháp kỹ thuật giảm tiếng ồn khi gia công

gỗ trên các máy điển hình tại cơ sở sản xuất

2.4 Phương pháp nghiên cứu

2.4.1 Các phương pháp nghiên cứu chung

Các phương pháp chủ đạo được sử dụng để giải quyết các nội dung nghiên cứu của đề tài là phương pháp nghiên cứu lý thuyết, phương pháp kế thừa

và phương pháp thực nghiệm

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết được sử dụng trong nghiên cứu các

công trình khoa học, tổng hợp cơ sở lý luận để giải quyết các nội dung: tổng quan về vấn đề nghiên cứu; tạo lập cơ sở lý luận của đề tài

- Phương pháp kế thừa được sử dụng trong phân tích lựa chọn, sử dụng

các kết quả đã được nghiên cứu trên thế giới và trong nước có liên quan phục vụ giải quyết nội dung đề xuất các giải pháp kỹ thuật giảm tiếng ồn, sử dụng các phần mềm thiết kế mô phỏng các cơ cấu cách âm, sử dụng các vật liệu cách âm, hấp thụ âm và nhận xét đánh giá kết quả

- Phương pháp thực nghiệm được sử dụng trong khảo sát đánh giá tình

trạng kỹ thuật máy, triển khai thí nghiệm đo tiếng ồn công nghiệp theo Tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế phục vụ giải quyết các nhiệm vụ nội dung về đánh giá mức độ ồn khi gia công gỗ trên các máy tại cơ sở sản xuất, khảo nghiệm đánh giá hiệu quả áp dụng các giải pháp kỹ thuật đề xuất

2.4.2 Phương pháp nghiên cứu và thiết bị đo tiếng ồn sản xuất

a Đặc tính tiếng ồn của các máy

Các đặc trưng tiếng ồn của máy bao gồm mức áp suất âm (trong các dải octa) và mức âm biến đổi được đo trong các điểm kiểm tra Chúng được xác định theo tiêu chuẩn (SN2.2.4/2.1.8.562-96) [39] và bằng các phương pháp sau

-Trong trường âm thanh tự do Chúng được coi là phòng khép kín hay

phòng có hấp thụ âm lớn hoặc không gian mở Phương pháp này là cơ bản đối với tất cả các máy và là bắt buộc đối với các máy có yêu cầu xác định đặc tính hướng bức xạ ồn Các thí nghiệm được tiến hành trong phòng cánh rung chuyên dùng, gần tương tự như các điều kiện ở môi trường không gian sóng

âm lan truyền

- Trong môi trường âm phản xạ Môi trường có địa điểm hay trong các

phòng được làm kín Để nghiên cứu theo phương pháp này cần có phòng riêng chuyên dùng thể tích 100 đến 1000m3, tương quan giữa kích thước nhỏ nhất và lớn nhất không lớn hơn 4:1 và không nhỏ hơn 1,5:1 Nó cần được cách âm, cách rung và cần đảm bảo tạo môi trường phản xạ

- Trong các phòng thông thường với trợ giúp của các nguồn âm chuẩn

Theo phương pháp này cần phải có nguồn ồn mẫu chuẩn, có các thiết bị cố định và hiệu chuẩn công suất âm Trong phòng tiến hành đo mức áp suất âm

và mức âm trong các điểm trên bề mặt đo khi máy làm việc, sau đó nguồn mẫu được lắp đặt tại vị trí này tương tự như máy nghiên cứu

- Trên khoảng cách 1m từ chu tuyến ngoài của máy Phương pháp này

là cơ bản khi nghiên cứu tiếng ồn thực tế của các thiết bị trong sản xuất Các điểm đo được bố trí trên bề mặt đo dọc hai đường (tuyến) đo: trong mặt phẳng

đứng và mặt phẳng ngang như giới thiệu trên hình 2.1 Chúng không cần phải gần tới 1m từ biên và bề mặt các máy bên cạnh và gần 2m từ các góc phòng (gian xưởng) Số lượng điểm tối thiểu cần đo là 5 Các điểm còn lại được bố

trí cách đều nhau với khoảng 1m các điểm đo chính và phụ trong mặt phẳng ngang được lấy ở nửa chiều cao máy, nghĩa là h = 0,5H Nếu mức của các điểm đo khác với mức trung bình lớn hơn 5dB, thì xác lập các điểm phụ thêm

ở giữa các điểm đã được đo

Mức trung bình của áp suất âm hay mức âm trung bình trên bán kính giá được tính theo công thức:

Lr = Lcp+ 20lg.rs rog dB, (2.1)

ở đây Lcp- mức ôcta trung bình của áp suất âm hay mức ồn trung bình trên bề mặt đo, dB

Lcp= 10lg( 100,1Li) - 10lg.n = Lt - 10lgn (2.2) Trong đó Li (i= 1;2;…n)- mức áp suất âm ở điểm đo thứ i; n- số lượng điểm đo; rog- bán kính giá chuẩn,m Nó được đo từ tâm bề mặt đo mà tới nó trong trường hợp cần phải tiến hành đưa ra kết quả đo Bán kính giá chuẩn

Hình 2.1 Bố trí các tuyến và các điểm đo:

a trong mặt phẳng đứng; b- trong mặt phẳng ngang; x-điểm cơ bản; o-các điểm

cần phải là một trong các trị số: 1,3 hay 10m; rs- bán kính của bán cầu tương đương rs được tính theo biểu thức :

Mức công suất ở các dải ôcta được xác định

b Thiết bị đo tiếng ồn của các máy

Thiết bị đo tiếng ồn công nghiệp có nhiều loại được các nước trên thế giới sản xuất như: ВСНВ, СНВИЛ, СНВД (Nga) RTF, SLM (Đức), Brul & Kyer (Đan Mạch) Trong luận văn sử dụng thiết bị đo tiếng ồn SL 4001 sản xuất tại Cộng hoà liên bang Đức (hình 2.2)

Hình 2.2 Thiết bị đo tiếng ồn SL 4001

Thiết bị SL 4001 chuyên dụng để đo các thông số đặc trưng cho tiếng

ồn, trong đó có mức ồn (đặc trưng A) và áp suất âm (đặc tính tuyến tính hay đặc trưng C)

Khi thực hiện quá trình đo ta gạt công tắc ở bộ phận 1 sang bên có kí hiệu là On Máy bắt đầu hoạt động, các số chỉ mức ồn trong máy dao động liên tục để ổn định ta dùng vít điều chỉnh ở bộ phận 7 sao cho chỉ số màn ở bộ phận 6 xuất hiện số 94 dB ổn định Ở bộ phận 3 ta điều chỉnh sang nấc S (slowly) tức là mức độ dao động của các chỉ số trên màn hình chậm lại Ta cần xách định mục đích đo ở mức độ ồn khoảng bằng bao nhiêu Giả sử để đo mức đô ồn < 100dB thì ở bộ phận 4 ta thường gạt ở nấc 50dB – 100 dB Nếu lớn hơn thì gạt sang nấc 80dB – 150 dB Khi trên màn hình mà xuất hiện  ở phía trái góc trên thì mức độ ồn đo được sẽ không phù hợp nữa Ta cần xác định theo trực quan rằng nếu ở mức lớn thì sẽ gạt sang nấc 80dB - 150dB còn nhỏ hơn thì phụ thuộc vào mức ồn trong khoảng là bao nhiêu để tùy theo mà điều chỉnh đo cho phù hợp (khi không xuất hiện  như đã nói ở trên)

Để kiểm tra tốc độ quay các trục dao và động cơ, luận văn sử dụng thiết

bị đầu đo HT-3100 và đồng hồ bấm giây (hình 2.3)

Hình 2.3 Đồng hồ bấm giây và đo số vòng quay

c Thao tác trên dexiben

Thang mức (thang dexben), trong chúng thiết bị đo tiếng ồn được trang

bị là rất tiện lợi Trong quá trình đo không cần xử lý toán học các kết quả đo

“cộng”, “trừ”, “chia” các mức Thuật ngữ lấy trong ngoặc kép vì đây là hoạt động với các đại lượng logarit – các dexiben Trực tiếp cộng và trừ chỉ có thể

ở đặc trưng năng lượng của tiếng ồn: cường độ hay bình phương tỷ lệ của nó

và công suất Chuyển đổi từ các mức về các trị số tuyệt đối tương ứng (theo các công thức đã rõ), nhân - trừ các kết quả trung bình và chuyển đổi kết quả nhận được về mức là thao tác khó, không ứng dụng trong thực tế Để đơn giản các tính toán thực tế thường sử dụng các phương pháp họa đồ hay phương pháp từng phần [33, 39]

d Tiêu chuẩn độ ồn cho phép

Để phục vụ cho nhận xét, đánh giá kết quả nghiên cứu luận văn sử dụng các tiêu chuẩn của Việt Nam, TCVN 5965 : 1995 (tiêu chuẩn mô tả và

đo tiếng ồn của môi trường - áp dụng các giới hạn tiếng ồn) được thể hiện ở bảng 2.1

Bảng 2.1 Bảng giới hạn mức độ ồn cho từng khu vực (đơn vị dBA) theo

tiêu chuẩn của Việt Nam (theo http://www.enidc.com.vn)

Thời gian 6h đến

18h

Từ 18h đến 22h

Từ 22h đến 6h

1

Khu vực đặc biệt cần yên tĩnh: Bệnh

viện, thư viện, nhà điều dưỡng, nhà trẻ,

trường học, nhà thờ, chùa chiền…

2 Khu dân cư, khách sạn, nhà nghỉ, cơ

3 Khu dân cư xen kẽ trong khu vực

Chương 3

CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

3.1 Cơ sở lý thuyết về tiếng ồn

3.1.1 Âm thanh Sự lan truyền của âm thanh Áp suất âm Sự nhiễu xạ Cộng và tách âm

Âm thanh – chuyển động sóng dao động của môi trường đàn hồi được

cơ quan thính giác (tai) của chúng ta tiếp nhận Âm thanh lan truyền trong môi trường khí được gọi là âm thanh khí, trong các vật thể rắn – âm thanh kết cấu Vùng khí bao trùm quá trình dao động được giọi là trường âm thanh Khoảng không gian trong đó các sóng âm thanh lan truyền tự do, không gặp

cá vật cản đươc gọi là trường âm thanh tự do Âm thanh khí được lan truyền ở dạng sóng học , nghĩa là sóng mà ở chúng các dao động của những phần tử khí trùng với phương chuyển động của sóng âm Dạng thường gặp nhất của các dao động âm học là sóng cầu Nó tỏa ra như nhau theo tất cả các phía của nguồn âm, các kích thước của nó nhỏ hơn so với sóng âm dài Âm thanh kết cấu được lan truyền ở dạng các sóng dọc và sóng ngang Các sóng ngang khác với sóng dọc ở chỗ các dao động trong chúng diễn ra ở hướng vuông góc với phương truyền sóng Chuyển động của năng lượng âm thanh của sóng trong không khí song hành với sự tăng lên theo chu kỳ và giảm áp suất Áp suất cao hơn hơn atmôtphe (không khí) được gọi là âm hưởng hay âm thanh, áp suất càng cao thì âm thanh càng lớn

Đồ thị quá trình dao động âm được biểu thị ở dạng Sin.Những dao động này được gọi là các dao động điều hòa.Chúng thuộc các dạng đơn giản nhất của các dao động Sóng âm được đặc trưng bởi tần số và biên độ dao động.Thứ nguyên của tần số f là Hec(Hz)- số các dao động trong một giây

Trị số biên độ phụ thuộc vào áp suất âm Biên độ dao động càng lớn thì áp suất âm càng lớn và âm thanh càng to

Thời gian một dao động được gọi là chu kỳ dao động

T 1

f

 , s (3.1) Vùng nghe được của con người giới hạn bởi tần số âm thanh xác định Chúng ta nghe được âm thanh với tần số từ 16-20 Hz đến 16- 20 ngàn Hz.Các

âm thanh có tần số 30-300 Hz đươc cho là thấp, từ 300÷800 trung bình lớn hơn 800 là âm thanh cao

Khoảng cách giữa hai lớp kề nhau của không khí có cùng áp suất âm được đo cùng thời điểm được gọi là độ dài sóng λ Vận tốc lan truyền của sóng âm được gọi là vận tốc âm C Nó quan hệ với chiều dài sóng và chu kỳ dao động theo biểu thức:

Ngoài vận tốc âm C, người ta còn chia ra vận tốc chuyển động dao động của các phần tử trong sóng âm V, vận tốc này phụ thuộc vào biên độ dao động (nghĩa là phụ thuộc vào áp suất p) và tần số

.

p V C



 cm/s (3.4)

Trị số ρ.C được gọi là sức cản âm hoc riêng của môi trường mà qua đó

âm được lan truyền Đối với không khí ở áp suất tiêu chuẩn (áp suất khí quyển 760mm, t = 200C ), khối lượng riêng ρ = 0,001205 g/cm3,C= 344m/s, ρ.C = 41 g/cm2s Sức cản riêng có vai trò quan trọng khi xem xét các vấn đề phản xạ và dập tắt âm thanh Nếu trên đường đi của sóng âm có vật cản thì chúng có thể vòng tránh nó Đây là hiện tượng được gọi là nhiễu xạ Độ vòng càng lớn khi chiều dài sóng càng lớn so với các kích thước vật cản Nếu chiều dài sóng nhỏ hơn kích thước vật cản thì sẽ có vị trí phản xạ sóng âm, tương tự như phản xạ sóng ánh sáng từ gương Trong trường hợp này sau vật cản được tạo thành như thường gọi là tường âm thanh

Âm thanh tần số thấp có độ dài lớn (công thức (3.3)) sẽ dễ dàng vòng tránh vật cản và dễ đi qua màn chắn và lỗ hở hơn âm thanh tần số cao Điều này cho chúng ta cơ sở khoa học khi khử âm cho các đối tượng nhờ trợ giúp của các màn chắn.Ở hàng loạt trường hợp từ các nguồn, âm thanh tần số cao

có thể được phòng ngừa rất hiệu quả bằng màn chắn, khi đó cũng như ở tiếng

ồn tần số thấp phương pháp này có thể sẽ không hiệu quả

Nếu có vị trí dao động phức tạp của môi trường đàn hồi do kích động của một số vật thể dao động điều hòa với các biên độ tần số khác, thì các thông số của dao động này nhận được bằng cách cộng biên độ các dao động đơn giản

Như vậy bằng cách cộng từ các âm đơn giản ta sẽ có các âm phức tạp

và ngược lại âm phức tạp có thể biểu thị ở dạng tổng các âm đơn giản, nghĩa

là các âm điều hòa với những tần số và biên độ khác nhau

Cấu tạo tai của chúng ta nó ghi lại không phải sự thay đổi tuyệt đối của tần số âm và áp suất âm mà là sự thay đổi tương đối của chúng (mức tiếp nhận) Ví dụ, sự thay đổi của tần số âm từ 250Hz đến 500Hz được cảm nhận bằng tai, cũng như sự thay đổi tần số từ 1000 đến 2000Hz Mỗi một mức trình

tự ghi nhận khác nhau so với trước đó là 12,4% Tính đến điều này khả năng tai chúng ta khi phân tích (nó được thực hiện nhờ sự trợ giúp của các thiết bị -các máy phân tích) thu được khoảng xác định các tần số Tỷ số các tần số của hai dao động âm được gọi là khoảng âm Nếu tỷ số bằng 1:2 khoảng được gọi

là ôcta , nếu 2  1.41 – sàn ôcta, nếu 3

2  1.26 quãng 1/3, nếu 2:3 quãng năm, nếu 3:4 quãng bốn Tỷ số 4:5 gọi là độ ba lớn, còn 5:6 độ ba nhỏ [26, 34, 39] Tầm âm (âm vực) các âm thanh được phân ra 9 ôcta , bắt đầu từ 63Hz: 63-125-250-500-1000-2000-4000-8000-10000, chúng xác định các thông số của các dao động điều hòa mà từ chúng tạo nên âm phức tạp

3.1.2 Đo áp suất.Công suất âm.Lực âm thanh.Thang Đêxiben Độ to

Đơn vị đo áp suất âm trong hệ SI là N/m2 Có giới hạn dưới và trên của

sự nghe thấy Giới hạn dưới được gọi là ngưỡng nghe được, giới hạn trên – ngưỡng đau Ngưỡng nghe thấy được gọi là sự thay đổi nhỏ nhất của áp suất

âm, áp suất này chúng ta cảm thấy Nó được phân ra đối với các âm thanh tần

số khác nhau.Trong tần số 1000Hz (ở tần số này tai có cảm nhận lớn nhất) áp suất bằng P0= 2.10-5 N/m2 (P0 ≈ 2.10-6 kg/m2) Ngưỡng nghe thấy con người nhận được chỉ với tai cực thính, số này rất hiếm, chỉ khoảng 1% toàn bộ loài người Nó nhỏ hơn tiếng lá rơi Ngưỡng đau, đây là áp suất âm lớn nhất mà con người cảm nhận được bằng tai như là âm thanh Áp suất cao hơn ngưỡng đau sẽ có thể gây ra tổn thương cơ quan bộ phận thính giác Khi tần số 1000Hz ngưỡng đau tương ứng với áp suất âm P = 20 N/m2 (P= 0,0002 kg/cm2) Tỷ số của áp suất âm ở ngưỡng đau và ngưỡng nghe thấy bằng 106 Đây là khoảng áp suất âm mà tai người cảm nhận được

Áp suất âm không đặc trưng đầy đủ cho nguồn âm thanh Một nguồn

âm khi ở trong phòng thể tích lớn có thể nghe nhỏ (khẽ), còn nếu ở phòng hẹp

có thể tạo ra áp suất âm lớn Để đặc trưng đầy đủ hơn cho nguồn âm thanh

cần đưa vào khái niệm năng lượng âm tính bằng Oát (W) - năng lượng được phát ra bởi các nguồn âm vào môi trường xung quanh trong đơn vị thời gian Trị số dòng năng lượng âm thanh đi ra sau 1s qua diện tích 1cm2 vuông góc với phương truyền sóng âm được gọi là cường độ âm hay lực âm thanh Đơn vị của lực âm thanh W/m2 Lực âm thanh tỷ lệ thuận với bình phương áp suất âm và được biểu thị bằng biểu thức:

2

.

P I C

Từ sự liên quan giữa việc cảm nhận của thính giác và kích thích tồn tại

ở dạng logarit nên thực tế khi đo áp suất âm, lực âm và công suất âm ta sử dụng thang logarit Điều này cho phép đo được khoảng lớn các giá trị (theo áp suất âm bằng 106, theo lực âm - 1012) thu gọn trong khoảng so sánh không lớn các đơn vị logarit Trong thang logarit mỗi mức kế tiếp nhau của thang lớn hơn trước đó 10 lần Đơn vị được sử dụng là một Ben Trong âm học được sử dụng đơn vị nhỏ hơn – Đêxiben (dB), 1dB = 0,1B

Trị số được biểu thị ở Ben hay đêxiben được gọi là mức của đại lượng này Cụ thể như, nếu lực của một âm lớn hơn âm khác 100 lần thì mức của lực các âm khác nhau là lg100= 2B hay 20dB

Mức âm thanh ở thứ nguyên Ben và dexiben được biểu thị bằng biểu thức :

0

lg I

L I

P

 (3.10) Thực tế còn sử dụng các thuật ngữ “mức âm” và “mức áp suất” Để đặc trưng cho các âm thanh đơn giản (âm điều hòa) trong các giải ôcta (tức là trong các tần số 63-125-250-500Hz …) sẽ sử dụng mức áp suất âm; để đặc trưng cho âm phức (nghĩa là không phân bố theo thang ôcta tần số) sẽ sử dụng mức âm trong dBA (dexiben theo thang của thiết bị đo tiếng ồn A) giữa các đơn vị logarit dB và tương ứng với chúng là áp suất âm ở kG/m2 có mối tương quan như bảng 3.1

kG/m2 0.0002 0.00065 0.002 0.0065 0.02 0.065 0.2

Từ bảng 3.1 có thể thấy rõ, phép đo mức áp suất âm ở 10dB tương ứng với phép đo áp suất âm (áp suất này đặc trưng cho âm lượng) ở 3 lần lớn hơn Ngoài mức âm và mức áp suất âm người ta còn đưa vào mức công suất âm

ở đây W0 = 10-12 - giá trị ngưỡng của công suất âm, W

Sự cảm thụ âm lượng âm thanh phụ thuộc không chỉ vào trị số của áp suất âm mà còn vào tần số âm Âm thanh với áp suất như nhau nhưng tần số khác nhau sẽ có âm lượng khác nhau Âm thanh có âm lương lớn khi tần số cao Đặc tính này của sự cảm thụ âm thanh phản ánh khái niệm mức âm lượng Nó được gọi là mức áp suất âm với tần số 1000Hz, bằng với âm lượng cảm nhận thính giác theo âm thanh đã có Đơn vị đo âm lượng được goi là Fon Mức áp suất âm ở dB và mức âm lượng ở khi tần số 1000Hz là bằng nhau Khi ở các tần số khác sự tương quan này không quan sát được

3.1.3 Tiếng ồn.Phổ tiếng ồn Mức tổng tiếng ồn của một số nguồn

Từ quan điểm vật lý về nguyên lý sự khác nhau giữa âm thanh và tiếng

ồn là không có.Tiếng ồn được hiểu là tổ hợp không có trật tự của các âm thanh gây khó chịu cho con người Tất cả khái niệm nêu trên về âm thanh cũng áp dụng đúng cho tiếng ồn [2, 31,39]

Theo nguồn gốc phát sinh tiếng ồn, cũng như âm thanh có thể được phân ra hai nhóm chính :

- Tiếng ồn phát sinh cơ học hay tiếng ồn kết cấu do rung động của các vật thể rắn tạo ra

- Tiếng ồn phát sinh thủy khí động lực xuất hiện do xung động áp lực trong không khí (hơi và chất lỏng) Tiếng ồn phát sinh do xung động áp suất trong không khí được gọi là tiếng ồn không khí (xả khí, tiếng ồn do quay các trục dao của các máy…)

Tiếng ồn cũng như tất cả các âm thanh phức tạp có thể được biểu thị bằng trang thái từ số lớn các dao động điều hòa có tần số khác nhau Sự phân

ly này cho phép suy xét về các mức áp suất âm trong các tần số xác định của các dao động, điều này rất cần thiết khi tạo lập các vấn đề thực tế giảm thiểu tiếng ồn, cũng như các giải pháp giảm tiếng ồn của các âm thanh tần số cao và thấp thực tế khác nhau Theo các kết quả đo mức áp suất âm với trợ giúp của các thiết bị chuyên dùng, tiến hành xác lập phổ tiếng ồn (âm thanh), đây là đăc trưng quan trọng nhất của tiếng ồn

Theo đặc tính tiếng ồn các phổ được chia ra thanh điệu (sắc) và dải rộng hay không thanh Ở phổ thanh điệu các đơn âm riêng biệt được nghe thấy; thường là các âm tần số cao Ví dụ trong tiếng ồn chung của các cưa đĩa khi cắt nghe rõ được tiếng ồn giao nhau tần số cao Trong các phổ không thanh điệu hiện tượng này không quan sát được Nếu tiếng ồn có phổ dày và tung độ các thành phần của

nó trong vùng rộng các tần số bằng nhau thì tiếng ồn này được gọi là tiếng ồn trắng Tiếng ồn thanh điệu có phổ hỗn hợp, trên nó được tách ra các tung độ riêng hay nhóm các tung độ Nếu trong thành phần tiếng ồn trị số ưu thế là các tiếng ồn với tần số f = 30-500Hz, tiếng ồn này được gọi là tần số thấp, nếu ưu thế là các âm thanh với f = 350-800Hz tần số trung Nếu phổ biến mức áp suất âm ở tần số lớn hơn 800Hz - tiếng ồn tần số cao

Theo thời gian tác động người ta chia ra các loại tiếng ồn sản xuất như sau:

- Ổn định – khi mức áp suất âm sau toàn bộ thời kỳ quan sát đo được không thay đổi lớn hơn 5dB

- Xung – hay va chạm, chúng được cảm nhận như sự va chạm của các vật thể này với vật thể khác Trị số của chúng có thể thay đổi tới 5dB một giây Tiếng ồn xung không thể xác định được bằng dụng cụ đo thông thường

- Kéo dài- tổng thời gian của chúng với các khoảng ngắt hay không có khoảng ngắt không nhỏ hơn 4 giờ trong ca

- Ngắn hạn- thời gian của chúng nhỏ hơn 4 giờ trong ca

Khi xây dựng các phổ tần thường đưa vào khoảng độ rộng xác định của dải tần số, thường bằng 1ôcta Mức áp suất âm trong phổ trên trục hoành tương ứng với dải tần số trung bình hình học ft6 Nếu f1 – tần số giới hạn dưới của dải và f2 là giới hạn trên thì:

f tb  f f1. 2Khi tần số trung bình hình học thứ nhất ở dải 1 ôcta lấy bằng ft6 = 63

Hz, thì tần số ban đầu tương ứng của dải f1 = 45Hz và kết thúc dải f2 = 90Hz Nếu đồng thời có một số nguồn tiếng ồn tác động thì mức độ ồn của tất

cả n nguồn được xác định theo công thức:

L = L1+ 10lg.n , dB (3.12) Trong đó L1 mức độ ồn của một nguồn khi có tác động của hai nguồn rời mức độ ồn như nhau, mức độ ồn tổng sẽ lớn hơn một lượng 10lg2 = 3dB; khi 10 nguồn thì lượng gia tăng là 10dB; khi 100 nguồn -20dB v.v…

Khi tác động đồng thời của hai nguồn với các mức độ ồn khác nhau L1

và L2 thì mức độ ồn tổng được xác định theo tương quan:

L = L1 + ΔL dB (3.13) Lượng gia tăng ΔL được xác định theo thực nghiệm (bảng 3.2)[33,39] Khi có sự tác động đồng thời của một số nguồn thì tổng được tiến hành trình tự, bắt đầu từ cường độ cao nhất

Bảng 3.2 Lượng gia tăng ΔL cho công thức (3.13)

Độ lệch mức độ ồn giữa 2

nguồn,dB L1 - L2 (L1>L2)

3.1.4 Ảnh hưởng của tiếng ồn đối với con người

Con người thu nhận các kích thích âm thanh nhờ cơ quan thính giác, nhưng tiếng ồn ảnh hưởng trước hết đến hệ thần kinh trung ương, sau đó đến

hệ thống tim mạch và các cơ quan khác, còn sự thay đổi trong cơ quan thính giác phát triển muộn hơn nhiều

Ảnh hưởng của tiếng ồn phụ thuộc vào ảnh hưởng của năng lượng âm tác dụng vào cơ thể, thời gian chịu tác động của tiếng ồn trong một ngày làm việc, quá trình lâu dài người công nhân làm việc trong phân xưởng ồn, phụ thuộc vào sự nhạy cảm của từng người, lứa tuổi, nam hay nữ

a Ảnh hưởng của tiếng ồn tới cơ quan thính giác

Tiếng ồn có thể làm giảm khả năng nghe của tai và gây ra các bệnh về thính giác Dưới tác dụng kéo dài của tiếng ồn, độ nhạy cảm của thính giác bị giảm đi rõ rệt nhất là ở tần số cao, sau khi rời khỏi nơi ồn phải một thời gian dài thính giác mới có thể phục hồi được Đồng thời có cảm giác mệt mỏi ở cơ quan thính giác Nếu tác dụng của tiếng ồn lặp lại nhiều lần hiện tượng mệt mỏi của cơ quan thính giác không còn khả năng phục hồi hoàn toàn về trạng thái bình thường, quá trình nặng tai phát triển màng nhĩ sẽ dày lên và hơi bị lõm vào trong, đồng thời ở đầu các dây thần kinh thính giác nằm trong cơ quan Corti (các chất ở cơ quan vỏ não) có một số thay đổi xảy ra hiện tượng rối loạn việc cung cấp các tế bào cảm giác, một loạt tất cả các thay đổi thoái hóa mang tính chất bệnh lý sẽ dẫn đến các bệnh về tai Khi làm việc trong môi trường tại xưởng sản xuất làm giảm sự tập trung công việc, gây ức chế, căng thẳng thần kinh thường dẫn tới sản xuất sản phẩm bị kém chất lượng hoặc xảy

ra tai nạn nghề nghiệp Những ảnh hưởng của tiếng ồn ảnh hưởng đến não bộ con người được thể hiện qua bảng 3.3

Bảng 3.3 Tác hại theo mức độ ồn ảnh hưởng đến não bộ con người

30 Chưa gây hiệu quả gì

50 Có những phản ứng sinh lý

65 Những phản ứng thần kinh thực vật (Chi phối vận động

tuần hoàn, hô hấp)

85 Giảm sức khỏe ở mức nghe không hồi phục hoặc hồi phục

được

120 Những hư hỏng cơ học vĩnh viễn của cơ quan thính giác

b Ảnh hưởng tới các cơ quan khác

Tiếng ồn có cường độ cao và trung bình, kích thích mạnh mẽ hệ thần kinh trung ương, gây ra rối loạn về chức năng thần kinh và thông qua hệ thống thần kinh tác động vào cơ quan khác của cơ thể Tiếng ồn mạnh thường gây cho công nhân bệnh đau đầu, chóng mặt, cảm giác sợ hãi, bực tức vô cớ, trạng thái thần kinh không ổn định

Với tác dụng của tiếng ồn trong cơ thể con người xảy ra một loạt thay đổi biểu hiện qua sự rối loạn trạng thái bình thường của hệ thống thần kinh ngay từ khi tiếng ồn không đáng kể từ 50dB đến 70dB Tác động này dần có thể đạt đến trị số rất lớn, đặc biệt với những người hoạt động trí óc Đồng thời

nó cũng có tác dụng gây những thay đổi trong hệ thống tim mạch rối loạn nhịp tim kèm theo sự rối loạn chức năng bình thường của dạ dày, làm giảm bớt sự tiết dịch vị, sự co bóp bình thường của dạ dày cũng bị ảnh hưởng