BÀI TẬP KỸ THUẬT XỬ LÝ TIẾNG ồn VÀ RUNG ĐỘNG TRONG SẢN XUẤT

LỜI NÓI ĐẦUViệc làm bài tập là yêu cầu cần thiết không chỉ đối với môn học “Kỹ thuật xử lý tiếng ồn và rung động trong sản xuất” mà còn cần thiết với bất kì môn học nào.Sinh viên cần vận

ĐẠI HỌC CÔNG ĐOÀN VIỆT NAM

TS NGUYỄN ĐẮC DIỆN – TS VŨ VĂN THÚ

LỜI NÓI ĐẦU

Việc làm bài tập là yêu cầu cần thiết không chỉ đối với môn học “Kỹ thuật xử

lý tiếng ồn và rung động trong sản xuất” mà còn cần thiết với bất kì môn học nào.Sinh viên cần vận dụng kiến thức lý thuyết của môn học, các công thức, định luật,đơn vị các đại lượng để xử lý các bài toán cụ thể từ đơn giản đến phức tạp Điều đógiúp người học hiểu sâu vấn đề, ghi nhớ công thức, định luật, đơn vị, có tư duyphân tích, phán đoán Để giải quyết bài toán, không chỉ cần có kiến thức mà cần có

nỗ lực, cố gắng, đức kiên trì vượt khó, chăm chỉ, cẩn thận và tinh thần quyết tâmchiến thắng Việc giải thành công bài toán, ra kết quả đúng sẽ đem lại niềm vui chongười học, là động lực để tìm lời giải mới, hướng đi khác để ra cùng kết quả, đốichiếu các phương pháp giải khác nhau để tìm ra phương pháp ngắn gọn nhất, dễhiểu nhất, ít nhầm lẫn nhất

Cuốn bài tập này gồm các câu hỏi lý thuyết giúp các em ôn lại bài học bằngcách trả lời câu hỏi, và các bài tập vận dụng công thức tính toán từ dễ đến khó giúpcác em có kỹ năng tính toán, vận dụng toán học và vật lý để giải quyết vấn đề cụthể trong đời sống và kỹ thuật Cuối sách là hướng dẫn giải các câu hỏi và bài tập.Các em chỉ xem hướng dẫn giải sau khi đã tự mình giải bài tập để so sánh kết quảhoặc tìm phương pháp giải hay hơn Sinh viên cần có kiến thức về Toán học caocấp và Vật lý đại cương và phải chịu khó đọc sách, làm bài tập Nội dung cuốn sáchgồm 3 chương tương ứng với 3 chương của cuốn giáo trình “Kỹ thuật xử lý tiếng

ồn và rung động trong sản xuất” của TS Nguyễn Đắc Diện và TS Vũ Văn Thú, mỗichương có 20-30 câu hỏi lý thuyết và bài tập tính toán Tổng số câu hỏi và bài tập

là 90 Đề thi giữa kì và cuối kì được lấy nguyên dạng từ cuốn sách này, chỉ khác về

dữ liệu và đại lượng được hỏi Sinh viên ôn tập bám sát cuốn sách này để có kếtquả cao Tác giả hoan nghênh mọi ý kiến góp ý, phê bình xây dựng của bạn đọc vềmọi vấn đề trong cuốn sách, từ nội dung khoa học đến hình thức trình bày, lỗichính tả để tác giả chỉnh sửa, hoàn thiện nhằm cung cấp tài liệu học tập bổ ích chosinh viên Mọi góp ý xin gửi về Khoa Bảo hộ lao động, trường Đại học Công đoàn,phòng 208 nhà B, số 169 Tây Sơn, Đống Đa, Hà Nội hoặc qua email:

diennd@dhcd.edu.vn Xin chân thành cảm ơn bạn đọc

Hà Nội, ngày 30 tháng 9 năm 2020

Các tác giả

MỤC LỤCLỜI NÓI ĐẦU iCHƯƠNG I: TIẾNG ỒN VÀ RUNG ĐỘNG TRONG SẢN XUẤT 1CHƯƠNG II: MÁY ĐO, PHƯƠNG PHÁP ĐO TIẾNG ỒN VÀ RUNG ĐỘNG 5CHƯƠNG III: CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ TIẾNG ỒN VÀ RUNG ĐỘNG 7

CHƯƠNG I: TIẾNG ỒN VÀ RUNG ĐỘNG TRONG SẢN XUẤT

1 Trình bày khái niệm về âm thanh, các thông số đặc trưng của sóng âm hình sin

2 Trình bày định nghĩa mức âm, mức cường độ âm, mức áp suất âm, phổ của âm

3 Các tính chất của sóng âm, sự phụ thuộc tốc độ âm vào nhiệt độ, sự nhiễu xạsóng âm, năng lượng sóng, năng thông sóng, sóng đứng

4 Khái niệm rung động, năng lượng dao động, dao động tắt dần, dao động cưỡngbức, sự cộng hưởng dao động, mức vận tốc dao động, mức gia tốc rung động

5 Sự lan truyền âm ngoài trời, sự truyền âm trong phòng kín, quá trình thu nhận

âm thanh trong phòng, sự lan truyền của rung động

6 Đặc điểm cảm thụ âm thanh của tai người, các đơn vị đo độ to và mối quan hệgiữa chúng, mức to của một âm phức tạp

7 Tác hại của tiếng ồn đến con người, cường độ ồn tổng hợp, áp suất ồn tổng hợp

8 Ảnh hưởng của rung động đến con người, rung toàn thân, rung cục bộ, hội chứngHAVS, công thức tính thời gian tiếp xúc với rung động gây hội chứng HAVS

9 Ảnh hưởng của tiếng ồn và rung động tới môi trường và đô thị

10 Nguồn gây tiếng ồn và rung động trong sản xuất

11 Một sợi dây đàn hồi dài 1,8 m, hai đầu cố định, đang có sóng dừng với 6 bụngsóng Tìm tốc độ truyền sóng trên dây biết tần số sóng là 100 Hz

Điều kiện để xảy ra cộng hưởng, biên độ dao động lớn nhất khi tần số ngoại lựcbằng tần số dao động riêng và là 0,425 Hz.

13 Tiếp theo bài 12, biên độ dao động của người và ghế là 5 cm Tìm năng lượngdao động Nếu người đang ở vị trí cao nhất thì đóng chốt giữ chặt điểm chính giữacủa lò xo Tìm biên độ dao động và năng lượng dao động sau giữ chốt

14 Một bao xi măng nặng 50 kg được kéo lên bằng một dây cáp không giãn, chiều

dài l = 10 m, khối lượng không đáng kể ở nơi có gia tốc trọng trường g = 10 m/s2.Dây cáp dao động quanh phương thẳng đứng với biên độ góc là 5 và đang đi lênnhanh dần đều với gia tốc a = 2 m/s2 Tìm chu kì dao động và lực căng dây cực đại.Giải

Lực căng dây khi cân bằng P' P F  qt mg ma m(g a) mg'   

Gia tốc trọng trường hiệu dụng g ' g a 10 2 12 m2

Vận tốc cực đại khi đi qua vị trí cân bằng vmax  o g 'l

Lực căng dây cực đại khi đi qua vị trí cân bằng

15 Để đo tần số âm cơ bản do một động cơ phát ra, một kĩ sư bảo hộ lao độngdùng một dụng cụ đơn giản là một ống chứa nước, nước được rót dần vào ống đểthay đổi chiều dài cột khí trong ống Hai lần anh ta nghe được âm rõ nhất khi chiềudài cột khí liên tiếp là 0,51 m và 0,16 m Biết tốc độ truyền âm trong không khí là

340 m/s Tìm tần số âm cơ bản của động cơ

Giải

Tổng khối lượng của người và ghế là m 60 10 70 kg  

Khi không dao động, lò xo bị nén một đoạn lo thỏa mãn điều kiện cân bằng: trọnglực bằng lực đàn hồi

Phương trình dao động có dạng x Acos   t 

Khi t 0 xo Acos  A cos    1 0

Phương trình dao động là x 4cos10 5t cm 

7



Tốc độ cực đại tính theo biên độ vmax   với  là tần số gócA

Sau mỗi chu kì vmax   , A là độ giảm biên độ sau một chu kìA

max max



Biên độ dao động giảm 10% sau mỗi chu kì

Năng lượng dao động bằng động năng cực đại tính theo tốc độ cực đại là

2 max

1

2

Sau một chu kì, vận tốc cực đại mới là '

Năng lượng suy giảm 19% sau một chu kì

18 Một ghế chống rung gồm lò xo có độ cứng k, ghế có khối lượng 10 kg đang daođộng điều hòa với biên độ 2 cm, biết tốc độ cực đại là 20 cm/s Tìm k

 

2 2 2

19 Một vật nặng được kéo lên đều bằng một dây cáp có chiều dài l = 10 m, vật

nặng dao động nhỏ với biên độ góc αo = 5 trong mặt phẳng thẳng đứng Khi qua vị

trí cân bằng, dây treo vướng phải một đinh cách vị trí treo đoạn l/2 Tìm tỉ số lực

căng dây ngay trước và sau khi vướng đinh Tìm chu kì dao động tuần hoàn củacon lắc

o

2 2

21 Một động cơ coi là nguồn âm điểm O phát sóng âm đẳng hướng với công suất

P 10 mW không đổi ra môi trường không hấp thụ âm Một người dùng máy đo

mức cường độ âm đứng tại A cách O một khoảng OA thì đo được mức cường độ

âm là 50 dB Biết cường độ âm chuẩn là Io = 10-12 W/m2 Tìm OA Tìm mật độnăng lượng âm tại đó, lấy vận tốc âm trong không khí là 340 m/s

Giải

Diện tích mặt cầu tâm O, bán kính OA là S 4 OA  2

 

Mức cường độ âm tại A là

Tìm mật độ năng lượng âm tại điểm cách nguồn âm 10 m, vận tốc truyền âm là 340m/s.

Mật độ năng lượng âm bằng năng lượng âm chứa trong một đơn vị thể tích khônggian có âm truyền qua

 là mật độ năng lượng âm (J/m3)

E là năng lượng âm (J)

V là thể tích không gian có âm truyền qua (m3)

S là diện tích của mặt cầu tâm nguồn âm điểm, bán kính là r (m2)

l là chiều dài đường đi của âm trong khoảng thời gian t (m)

Vật nặng chịu tác dụng đồng thời của ba lực:

- Lực đàn hồi của lò xo theo định luật Hooke: Fdh  kx

- Lực cản của môi trường theo định luật Stoke: Fc  hv  hx

- Ngoại lực cưỡng bức F F cos t o  với o

Nghiệm của phương trình có dạng x Acos    với t   0 là độ trễ pha của

dao động cưỡng bức so với ngoại lực cưỡng bức Tần số góc của dao động cưỡngbức bằng tần số góc của ngoại lực cưỡng bức

v 331,5 0,61t 331,5 0,61 27 347,97

s

29 Không khí có khối lượng riêng  = 1,29 kg/m3, tốc độ âm trong không khí là

v 340 m/s Một âm có tần số 1 kHz lan truyền trong không khí với biên độ A = 1

mm Tìm áp suất âm cực đại, áp suất âm hiệu dụng, mật độ năng lượng âm, cường

độ âm, trở âm Tìm năng thông sóng đi qua lỗ tai người có đường kính 1,5 cm Tìmmật độ năng thông sóng trung bình U

u là li độ dao động của phần tử vật chất môi trường tại vị trí x

A là biên độ dao động của phần tử vật chất môi trường

u  A là tốc độ dao động cực đại của phần tử vật chất môi trường

3 2

30 Ba máy tạo ra tại một ví trí công nhân ba mức cường độ âm riêng lẻ là 50 dB,

60 dB và 70 dB Tìm mức cường độ âm tổng hợp tại vị trí người công nhân đó.Giải

Giải

Bề rộng của dải tần số    f f2 f1 11313 5657 5656 Hz 

Tần số trung tâm f  f f1 2  5657 11313 8000 Hz 8 kHz  

Đây là dải 1 ốc ta.

Độ chênh lệch mức áp suất âm giữa hai tần số giới hạn của dải tần số này

 là tần số góc của dao động tắt dần, khác tần số dao động riêng o

 là pha ban đầu của dao động tắt dần, phụ thuộc việc chọn gốc thời gian

  t

o

A t A e biên độ dao động tắt dần, giảm dần theo thời gian theo quy luật hàm

mũ, Ao là biên độ dao động ban đầu

Khi t 0 xo A coso  Ao cos    1 0

Phương trình dao động có dạng: x 10e cos6 11t cm 2t  

34 Một lò xo có độ cứng 400 N/m gắn vật nặng khối lượng 1 kg, hệ số nhớt củamôi trường là r = 4 kg/s Tác dụng vào hệ một ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn

F 4cos10 t (N)  Tìm biên độ dao động cưỡng bức Tìm tần số góc của ngoại lựccưỡng bức để xảy ra cộng hưởng dao động Tìm biên độ dao động cưỡng bức cựcđại

Giải

Vật nặng chịu tác dụng đồng thời của ba lực:

- Lực đàn hồi của lò xo theo định luật Hooke: Fdh  kx

- Lực cản của môi trường theo định luật Stoke: Fc     rv rx

- Ngoại lực cưỡng bức F F cos t o  với o

Theo định luật II Newton, hợp lực truyền cho vật m gia tốc a x 

 o 

FA

vận tốc dao động tối đa và mức gia tốc tối đa là 140 dB

CHƯƠNG II: MÁY ĐO, PHƯƠNG PHÁP ĐO TIẾNG ỒN VÀ RUNG ĐỘNG

40 Một công nhân tiếp xúc với tiếng ồn 86 dB trong 3 h và 91 dB trong 2 h Tìmmức âm tương đương trong thời gian 5 h đó Tìm mức âm tương đương trong mộtngày làm việc 8 h

10 d

42 Vẽ sơ đồ khối, mô tả chức năng từng bộ phận trong sơ đồ máy đo mức âm

43 Trình bày cấu tạo microphone dạng tụ và dạng electret

44 Trình bày phương pháp đo âm thanh và tiếng ồn

45 Phương pháp định mức tiêu chuẩn tiếng ồn

46 Tiêu chuẩn mức ồn cho phép theo các TCVN 5949:1998, TCVN 3985:1999

47 Cấu tạo máy đo rung động, sơ đồ khối dao động kế và nguyên lí hoạt động

48 Phương pháp đo rung động, gia tốc toàn phần, gia tốc tương đương, thời giantiếp xúc cực đại

49 Mức rung động cho phép tại chỗ làm việc, giá trị rung cho phép theo thời giantác động, liều rung động đối với một ngày làm việc theo TCVN 5126 – 1990

50 Tiêu chuẩn rung động đối với khu công cộng và khu dân cư theo TCVN 6962:2001

51 Đánh giá liều tiếp xúc với rung động bàn tay – cánh tay

52 Các bệnh nghề nghiệp liên quan đến tiếng ồn, rung động được hưởng bảo hiểm

y tế theo quy định tại Thông tư 15/2016/TT-BYT ngày 15/5/2016 của Bộ Y tế

53 Giới hạn mức áp suất âm tương đương theo thời gian tiếp xúc với tiếng ồn quy

định tại Thông tư 24/2016/TT-BYT ngày 30/6/2016 của Bộ Y tế.

54 Giới hạn mức áp suất âm ở các vị trí lao động trực tiếp, trong phòng có nguồn

ồn và phòng lắp ráp ở các dải ốc ta quy định tại Thông tư 24/2016/TT-BYT

55 Giá trị trung bình cho phép của gia tốc rung và vận tốc rung ở các dải tần số ốc

ta theo Thông tư 27/2016/TT-BYT ngày 30/6/2016 của Bộ Y tế

56 Giá trị trung bình cho phép của gia tốc rung và vận tốc rung theo thời gian tiếpxúc quy định tại Thông tư 27/2016/TT-BYT ngày 30/6/2016 của Bộ Y tế

57 Mức gia tốc rung đứng và rung ngang ở các dải tần số ốc ta quy định tại Thông

tư 27/2016/TT-BYT ngày 30/6/2016 của Bộ Y tế

58 Mức vận tốc rung đứng và rung ngang ở các dải tần số ốc ta quy định tại Thông

tư 27/2016/TT-BYT ngày 30/6/2016 của Bộ Y tế

59 Phản ứng của con người với môi trường rung động theo TCVN 6964-1: 2001

70 Giá trị cho phép và phương pháp đánh giá rung cục bộ theo TCVN 5127: 1990

61 Đánh giá sự tiếp xúc với rung động toàn thân theo TCVN 6964-1:2001

62 Chu kì khám bệnh nghề nghiệp do tiếng ồn hoặc rung động quy định tại Thông

tư 28/2016/TT-BYT ngày 30/6/2016 của Bộ Y tế

63 Giới hạn tối đa cho phép tiếng ồn khu vực công cộng và dân cư theo TCVN5949: 1998

64 Tiêu chuẩn mức ồn cho phép tại các vị trí làm việc theo TCVN 3985: 1999

65 Giá trị trung bình cho phép của vận tốc rung và gia tốc rung của rung vậnchuyển phụ thuộc phương dao động và tần số trung tâm của dải tần số 1 ốc ta

66 Giới hạn gia tốc rung cho phép của các phương tiện giao thông đường bộ tácđộng đến môi trường khu công cộng và dân cư theo TCVN 7210: 2002

CHƯƠNG III: CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ TIẾNG ỒN VÀ RUNG ĐỘNG

67 Sự hút âm và vật liệu hút âm, cơ chế hút âm, phân loại vật liệu hút âm, hệ sốhút âm, hệ số hút âm khuếch tán, hệ số hút âm phụ thuộc loại vật liệu, chiều dày vàtần số

68 Đo hệ số hút âm, tính hệ số hút âm bằng phương pháp ống giao thoa

69 Các loại vật liệu và kết cấu hút âm, tần số cộng hưởng, lượng hút âm cực đại

70 Chống tiếng ồn cho nhà công nghiệp, giảm tiếng ồn ngay tại nguồn phát sinh

71 Giảm tiếng ồn trên đường truyền, phủ vật liệu cách âm, độ giảm mức âm khi cótường ngăn, độ giảm mức âm sau màn chắn âm, cabin cách âm, độ giảm mức âmcủa bao cách âm

72 Chống tiếng ồn khí động trên đường ống, độ giảm âm phụ thuộc đường kínhống, tiết diện mặt thoáng và vật liệu hấp thụ âm

73 Biện pháp trang bị phương tiện bảo vệ cá nhân để giảm tiếng ồn, độ giảm mức

âm của bao tai Việt Nam ở các dải tần số ốc ta Biện pháp tổ chức sản xuất

74 Giảm tiếng ồn cho hệ thống thông gió và điều hòa công nghiệp, độ giảm mức

ồn khi tiết diện ống thay đổi, độ giảm mức ồn khi đường ống phân nhánh, mức ồntruyền vào phòng

75 Phòng chống ô nhiễm tiếng ồn môi trường, biện pháp quy hoạch kiến trúc, giaothông thành phố, cây xanh và tường chắn tiếng ồn

76 Các biện pháp giảm rung động trong sản xuất, biện pháp cân bằng máy, bộ tắtrung động lực

77 Giảm rung động trên đường lan truyền, tiêu tán năng lượng trong môi trườngcản, giảm xóc, giảm rung động bằng trang bị bảo vệ cá nhân, giảm rung bằng biệnpháp tổ chức lao động

78 Một công nhân tiếp xúc với tiếng ồn 98 dB trong 30 phút, 93 dB trong 5 h và 87

dB trong 2,5 h cùng một ngày làm việc Tìm mức âm tương đương trong ngày làmviệc 8 h

79 Một công nhân tiếp xúc với mức cường độ âm 92 dB Tìm thời gian tiếp xúc đểmức âm tương đương trong ngày làm việc 8 h đạt 80 dB, 90 dB

80 Một công nhân mỏ khai thác đá nghe được mức cường độ âm do nổ mìn là 121

dB và một tiếng máy bay quân sự bay qua đầu có mức âm 119 dB Mỗi sự kiện chỉxảy ra một lần trong ngày Hỏi mức âm tương đương trong ngày làm việc 8 h làbao nhiêu?

với mức ồn 94 dB là bao nhiêu trong cùng ngày làm việc để mức âm tương đươngtrong ngày làm việc 8 h là 87 dB.

82 Một công nhân tiếp xúc với mức ồn 97 dB trong 30 phút Thời gian còn lạitrong 8 h làm việc, anh ta tiếp xúc với mức ồn bao nhiêu để mức âm tương đươngtrong ngày làm việc 8 h là 87 dB

83 Một công nhân tiếp xúc với mức ồn 106 dB, sử dụng bộ bảo vệ tai để giảm mức

ồn xuống 79 dB Nếu anh ta sử dụng bộ bảo vệ tai trong 7 h thì mức ồn tươngđương trong ngày làm việc 8 h là bao nhiêu?

84 Gia tốc rung động bàn tay được đo theo ba phương là ax = 2,9 m/s2; ay = 4,3m/s2; az = 3,5 m/s2 Gia tốc toàn phần bằng bao nhiêu?

85 Một cưa tay có gia tốc rung 6 m/s2 được sử dụng 2,5 h mỗi ngày Liều tiếp xúcvới rung động của người vận hành trong một ngày là bao nhiêu?

86 Một công nhân vận hành máy bào có gia tốc rung 8,4 m/s2 trong 30 phút, vậnhành máy nghiền có gia tốc rung 5,2 m/s2 trong 2 h, vận hành máy đánh bóng cógia tốc rung 3,8 m/s2 trong 2 h Tìm liều tiếp xúc với rung động tương đương trongngày làm việc 8 h

87 Một người vận hành công cụ cầm tay có gia tốc rung 7,5 m/s2 Tìm thời gianvận hành để liều tiếp xúc với rung động tương đương đạt giá trị giới hạn tiếp xúccho phép là 5 m/s2

88 Gia tốc của một dụng cụ cầm tay được đo theo mỗi trục có giá trị tương ứng là:

ax = 3,2 m/s2; ay = 3,4 m/s2; az = 5 m/s2 Tìm giới hạn thời gian vận hành để liều tiếpxúc không vượt quá giá trị giới hạn 5 m/s2

89 Một người sử dụng máy bào có gia tốc 7,5 m/s2 trong 30 phút sau đó sử dụngmáy nghiền có gia tốc 5,3 m/s2 Tìm thời gian sử dụng máy nghiền để liều tiếp xúcvới rung động tương đương không vượt quá giá trị giới hạn cho phép 5 m/s2

90 Một người lái xe tải tiếp xúc với gia tốc rung có các thành phần ax = 0,52 m/s2;

ay = 0,43 m/s2; az = 0,75 m/s2 trong ca làm việc 5 h Tìm mức tiếp xúc với rungđộng tương đương trong ngày làm việc 8 h