Mối liên hệ giữa mặt sàn và tiếng ồn khi sử dụng bánh xe đẩy

Khi bánh xe lăn qua độ nhám, khe nối, vết nứt hoặc chênh lệch cao độ, lực tiếp xúc giữa bánh và sàn thay đổi liên tục. Các biến thiên lực này làm bánh xe, càng bánh, xe đẩy và mặt sàn rung. Rung động sau đó phát ra thành âm thanh trong không khí hoặc truyền qua kết cấu công trình dưới dạng tiếng ồn kết cấu.

Vì vậy, cùng một xe đẩy có thể vận hành khá êm trên sàn phẳng, liền mạch nhưng trở nên ồn rõ rệt khi đi trên sàn thô ráp, xuống cấp hoặc có nhiều khe nối. Nghiên cứu về tiếng ồn do vật thể lăn trong nhà cũng xác định độ nhám của bánh và sàn, đặc tính vật liệu, hình học bánh xe, tốc độ di chuyển và tải trọng là những yếu tố chính ảnh hưởng đến âm thanh phát sinh.

Vì sao tiếp xúc giữa bánh xe và mặt sàn tạo ra tiếng ồn?

Tiếng ồn không phát sinh đơn thuần vì bánh xe “chạm” vào sàn. Nguồn gốc chính là sự biến đổi của lực tiếp xúc trong quá trình lăn.

Độ nhám tạo ra các va đập liên tiếp

Dù nhìn bằng mắt có vẻ bằng phẳng, bề mặt sàn và bánh xe vẫn có các đỉnh, rãnh và sai lệch kích thước rất nhỏ. Khi bánh lăn, những điểm không đồng đều này tạo ra chuỗi kích thích cơ học liên tục.

Mức kích thích phụ thuộc vào tương quan giữa hai bề mặt:

·         Bánh cứng đi trên sàn nhám thường tạo xung lực rõ và âm thanh sắc

·         Bánh đàn hồi có thể biến dạng để hấp thụ một phần sai lệch bề mặt

·         Khuyết tật lớn như ổ gà, khe co giãn hoặc mép sàn tạo ra va đập mạnh hơn độ nhám thông thường

·         Bánh bị mòn lệch hoặc có mặt lăn không tròn làm lực tiếp xúc biến đổi theo từng vòng quay

Độ nhám tại vùng tiếp xúc giữa bánh và sàn có thể kích thích rung động kết cấu khi xe di chuyển. Đây là cơ chế trung tâm của tiếng ồn lăn trong môi trường trong nhà.

Rung động lan sang xe và kết cấu nhà xưởng

Sau khi hình thành tại điểm tiếp xúc, rung động có thể truyền theo hai đường.

Đường thứ nhất đi từ bánh xe lên ổ bi, càng bánh, khung xe và hàng hóa. Các bộ phận có độ rơ hoặc những tấm kim loại lớn có thể rung như bề mặt phát âm, khiến tiếng ồn nghe lớn hơn so với âm thanh tại bánh xe.

Đường thứ hai đi xuống mặt sàn rồi lan qua kết cấu công trình. Sàn có khả năng truyền rung cao có thể khiến âm thanh xuất hiện ở khu vực khác hoặc tầng bên dưới. NIOSH từng lưu ý rằng tiếng ồn tần số thấp từ thiết bị có thể được hạn chế bằng cách giảm rung và giảm sự truyền rung sang mặt sàn xung quanh.

Do đó, mức ồn nghe được không chỉ phụ thuộc vào tiếng va chạm ban đầu mà còn phụ thuộc vào khả năng cộng hưởng của xe, sàn và không gian nhà xưởng.

Những đặc điểm của mặt sàn làm bánh xe đẩy ồn hơn

Độ nhám và tình trạng hoàn thiện bề mặt

Sàn càng thô ráp, biên độ dao động của bánh xe càng lớn. Bề mặt bê tông hoàn thiện kém, lớp phủ bong tróc, cốt liệu lộ ra hoặc các vùng sửa chữa không đồng đều đều có thể tạo tiếng rung và tiếng lạch cạch.

Không nên đánh giá độ êm chỉ bằng loại vật liệu. Hai sàn cùng làm bằng bê tông vẫn có thể tạo mức ồn rất khác nhau nếu một sàn được mài phẳng và bảo trì tốt, còn sàn kia bị rỗ, nứt hoặc mòn không đều.

Khe nối, vết nứt và chênh lệch cao độ

Khe co giãn, rãnh thoát nước, mép tấm sàn và các điểm chuyển tiếp là nguồn tạo tiếng va đập cục bộ. Khi bánh xe rơi vào khe rồi leo ra, lực tác động có thể lớn hơn nhiều so với khi lăn trên mặt phẳng liên tục.

Mức ồn thường tăng khi:

·         Khe rộng so với đường kính bánh

·         Hai mép khe không cùng cao độ

·         Vật liệu chèn khe bị co ngót hoặc bong mất

·         Bánh xe nhỏ, cứng và chịu tải lớn

·         Xe đi nhanh hoặc đi chéo qua khe

Các khuyết tật này còn làm tăng lực đẩy, gây rung hàng hóa và thúc đẩy quá trình hư hỏng bánh xe. Sàn không bằng phẳng cũng được các hướng dẫn an toàn lao động xem là yếu tố gây khó khăn cho hoạt động vận chuyển thủ công.

Độ cứng của lớp bề mặt

Sàn cứng ít biến dạng nên thường truyền xung lực nhanh hơn. Khi kết hợp với bánh nylon, kim loại hoặc polyurethane cứng, hệ tiếp xúc có khả năng tạo âm thanh sắc và truyền rung mạnh, đặc biệt trên bề mặt không hoàn toàn phẳng.

Lớp phủ có độ đàn hồi nhất định có thể hấp thụ một phần năng lượng va chạm. Tuy nhiên, sàn mềm không mặc nhiên luôn tốt hơn. Nếu lớp phủ quá mềm so với tải trọng, bánh xe có thể lún xuống, làm tăng lực cản lăn, phát nhiệt và khiến người vận hành phải dùng lực đẩy lớn hơn.

Độ rỗng và khả năng cộng hưởng của kết cấu

Sàn bê tông đặc trên nền đất thường phản ứng khác với sàn nâng, tấm kim loại, sàn lắp ghép hoặc kết cấu có khoảng rỗng phía dưới. Một bề mặt nhìn tương đối phẳng vẫn có thể tạo tiếng ồn lớn nếu bản sàn hoặc tấm phủ dễ rung.

Đây là lý do giải pháp chỉ thay bánh xe đôi khi không xử lý được toàn bộ vấn đề. Nguồn kích thích có thể giảm nhưng kết cấu sàn vẫn khuếch đại những rung động còn lại.

Mối quan hệ giữa độ cứng bánh xe và độ cứng mặt sàn

Tiếng ồn phải được đánh giá theo cặp bánh xe – mặt sàn, không nên xem từng thành phần riêng biệt.

Bánh cứng trên sàn cứng

Bánh nylon, gang, thép hoặc polyurethane cứng thường có khả năng chịu tải và lăn hiệu quả trên mặt sàn phù hợp. Tuy nhiên, khả năng biến dạng thấp khiến chúng hấp thụ ít năng lượng va đập hơn.

Trên sàn bê tông cứng có độ nhám, khe nối hoặc mảnh vụn, tổ hợp này dễ tạo ra:

·         Tiếng gõ có dải âm cao

·         Rung truyền lên khung xe

·         Va đập rõ tại khe và mép sàn

·         Nguy cơ làm xước hoặc gây hư hại cho một số lớp phủ

Bánh mềm hơn trên sàn cứng

Cao su, cao su nhiệt dẻo và một số loại polyurethane đàn hồi có thể biến dạng tại vùng tiếp xúc. Biến dạng này giúp giảm xung lực khi bánh gặp độ nhám nhỏ, nhờ đó thường tạo cảm giác vận hành êm hơn.

Đổi lại, bánh mềm có thể có lực cản lăn cao hơn, sinh nhiệt nhiều hơn hoặc giảm khả năng chịu tải. Hiệu quả thực tế còn phụ thuộc đường kính bánh, chiều rộng mặt lăn, độ cứng vật liệu, chất lượng ổ bi và tải trọng.

Không có một vật liệu bánh tối ưu cho mọi loại sàn

Chọn bánh mềm nhất không phải lúc nào cũng là phương án đúng. Một bánh xe phù hợp phải đồng thời đáp ứng:

·         Tải trọng làm việc

·         Tình trạng mặt sàn

·         Lực khởi động và lực duy trì chuyển động

·         Tốc độ di chuyển

·         Tần suất sử dụng

·         Nhiệt độ, độ ẩm và hóa chất

·         Yêu cầu bảo vệ sàn

·         Yêu cầu kiểm soát tiếng ồn

Hướng dẫn về vận chuyển thủ công của HSE cũng nhấn mạnh thiết bị cần được lắp đúng loại bánh để có thể chạy dễ dàng trên bề mặt sử dụng thực tế.

Tải trọng, tốc độ và đường kính bánh làm thay đổi ảnh hưởng của mặt sàn

Mặt sàn là yếu tố quan trọng nhưng không hoạt động độc lập.

Tải trọng càng lớn, kích thích cơ học càng mạnh

Khi xe chịu tải cao, lực ép tại điểm tiếp xúc tăng. Bánh xe biến dạng nhiều hơn và tác động mạnh hơn vào các khuyết tật của sàn. Nếu bánh nhỏ hoặc cứng, tải trọng tập trung trên diện tích nhỏ có thể làm tiếng va đập tại khe nối trở nên rõ rệt.

Tải trọng cũng làm tăng khả năng rung của:

·         Khung xe

·         Thành xe bằng kim loại

·         Khay hoặc thùng hàng

·         Chi tiết lắp ghép bị lỏng

·         Hàng hóa không được cố định

Vì vậy, một xe rỗng chạy tương đối êm không chứng minh rằng xe sẽ đạt mức ồn chấp nhận được khi chở đủ tải.

Tốc độ làm tăng tần suất và cường độ va đập

Khi tốc độ tăng, bánh xe gặp các điểm không đều trong thời gian ngắn hơn. Xung lực có thể mạnh hơn, trong khi số lần kích thích mỗi giây cũng tăng. Âm thanh vì thế thường rõ hơn và có phổ tần khác so với khi xe chạy chậm.

Giảm tốc tại khe nối, vùng sàn hư hỏng và đoạn chuyển tiếp là biện pháp vận hành đơn giản, nhưng đây chỉ là kiểm soát bổ sung. Nếu tuyến đường được sử dụng thường xuyên, sửa chữa bề mặt vẫn là giải pháp kiểm soát tại nguồn bền vững hơn.

Bánh có đường kính lớn vượt chướng ngại tốt hơn

Bánh lớn thường đi qua khe, gờ và khuyết tật cục bộ với góc tiếp cận nhỏ hơn bánh có đường kính nhỏ. Điều này có thể giảm mức thay đổi lực theo phương thẳng đứng, giảm rung và giảm lực đẩy.

Tuy nhiên, tăng đường kính không tự động loại bỏ tiếng ồn nếu:

·         Mặt bánh quá cứng

·         Ổ bi hoặc càng xoay bị hỏng

·         Bánh mất độ tròn

·         Sàn có chênh lệch cao độ lớn

·         Khung xe và hàng hóa vẫn cộng hưởng mạnh

Bởi vậy, đường kính bánh phải được lựa chọn cùng vật liệu mặt lăn và chất lượng tuyến đường.

Cách giảm tiếng ồn từ mặt sàn và bánh xe đẩy

Kiểm soát hiệu quả nên bắt đầu từ nguồn phát sinh, sau đó mới đến đường truyền và người tiếp nhận.

Sửa chữa tuyến đường di chuyển

Doanh nghiệp nên khảo sát đúng tuyến xe đẩy thay vì chỉ đánh giá tổng thể nhà xưởng. Các điểm cần ưu tiên gồm:

·         Vết nứt và ổ gà

·         Khe nối bị mất vật liệu chèn

·         Mép sàn chênh cao

·         Rãnh hoặc nắp kỹ thuật bị lỏng

·         Vùng lớp phủ bong tróc

·         Mảnh vụn thường xuyên xuất hiện

·         Điểm chuyển tiếp giữa hai loại sàn

Mài phẳng, trám vá, xử lý khe nối và duy trì bề mặt sạch giúp giảm kích thích ngay tại điểm tiếp xúc. Đây thường là giải pháp có tác dụng đồng thời đối với tiếng ồn, lực đẩy, độ ổn định của hàng hóa và tuổi thọ bánh xe.

Chọn bánh xe theo điều kiện sàn thực tế

Việc lựa chọn nên được thử nghiệm trên chính tuyến vận chuyển với tải trọng đại diện. Chỉ so sánh thông số trong catalogue có thể không phản ánh tiếng rung của cả xe.

Trong khu vực nhạy cảm với tiếng ồn, có thể xem xét bánh có mặt lăn đàn hồi hơn, đường kính lớn hơn hoặc kết cấu giảm rung. Tuy nhiên, cần kiểm tra khả năng chịu tải và lực cản lăn để tránh giảm tiếng ồn nhưng làm tăng đáng kể sức đẩy của người lao động.

Bảo trì cả bánh xe lẫn khung xe

Bánh mòn không đều, ổ bi khô, càng xoay có độ rơ và chi tiết khung bị lỏng đều có thể biến kích thích nhỏ từ mặt sàn thành tiếng lạch cạch lớn.

Một chương trình bảo trì nên kiểm tra:

·         Độ tròn và mức mòn của mặt bánh

·         Vết nứt, bong hoặc biến dạng vật liệu bánh

·         Khả năng quay của ổ bi

·         Độ rơ của càng xoay

·         Độ chặt của bu lông

·         Các tấm kim loại có khả năng rung

·         Khả năng cố định hàng hóa

Một trường hợp do HSE công bố cho thấy bánh xe đẩy bị hư hỏng liên quan đến khó khăn khi đẩy xe; chương trình sửa chữa và thay thế bánh định kỳ đã làm giảm đáng kể khiếu nại và chấn thương liên quan.

Kiểm soát tốc độ và bố trí tuyến đường

Có thể giảm các sự kiện va đập bằng cách quy định tốc độ, tránh đổi hướng đột ngột và bố trí tuyến đi qua vùng sàn tốt hơn. Nếu phù hợp với quy trình sản xuất, nên tách tuyến xe đẩy khỏi khu vực làm việc cần giao tiếp, tập trung hoặc nhận biết tín hiệu cảnh báo.

Tiếng ồn không chỉ liên quan đến nguy cơ suy giảm thính lực. Nó còn có thể che lấp âm thanh cảnh báo và tiếng máy móc đang di chuyển, từ đó làm tăng rủi ro an toàn.

Đo và đánh giá tiếng ồn như thế nào để tránh kết luận sai?

Không có một con số cố định cho biết sàn epoxy, bê tông hoặc vinyl chắc chắn làm giảm bao nhiêu decibel. Chênh lệch thực tế phụ thuộc đồng thời vào kết cấu sàn, bánh xe, tải trọng, vận tốc, xe đẩy và điều kiện đo.

So sánh trong cùng điều kiện vận hành

Khi đánh giá hai giải pháp sàn hoặc bánh xe, cần giữ ổn định:

·         Cùng một xe đẩy

·         Cùng loại và vị trí hàng hóa

·         Cùng tải trọng

·         Cùng tốc độ

·         Cùng tuyến đường

·         Cùng trạng thái bánh xe

·         Cùng vị trí và độ cao đặt thiết bị đo

·         Cùng điều kiện hoạt động của nhà xưởng

Nếu các điều kiện này thay đổi, chênh lệch đo được không thể quy hoàn toàn cho mặt sàn.

Phân biệt tiếng ồn của lượt xe với mức tiếp xúc trong ca làm việc

Mức âm cao trong một lần bánh xe đi qua và mức tiếp xúc trung bình của người lao động trong tám giờ là hai chỉ số khác nhau. Việc đánh giá rủi ro nghề nghiệp phải xét cả cường độ, thời gian, tần suất xe đi qua và các nguồn ồn khác trong khu vực.

Theo QCVN 24:2016/BYT, mức áp suất âm tương đương cho thời gian tiếp xúc tám giờ tại nơi làm việc không được vượt quá 85 dBA; thời gian tiếp xúc cho phép giảm khi mức ồn tăng. Quy chuẩn cũng quy định mức áp âm cực đại trong mọi thời điểm làm việc không vượt quá 115 dBA.

Ngưỡng này dùng để đánh giá mức tiếp xúc của người lao động, không phải tiêu chí riêng để kết luận một chiếc xe đẩy hoặc một loại mặt sàn có “êm” hay không. Một nguồn ồn dưới ngưỡng tiếp xúc nghề nghiệp vẫn có thể gây khó chịu, cản trở giao tiếp hoặc che lấp tín hiệu cảnh báo.

Đo trước và sau khi cải tạo

Cách đáng tin cậy nhất là thiết lập đường cơ sở, thực hiện biện pháp kiểm soát rồi đo lại trong cùng điều kiện. Ngoài mức âm tổng, nên ghi nhận:

·         Vị trí phát ra tiếng va đập

·         Thời điểm bánh đi qua khe hoặc vùng hỏng

·         Tình trạng tải

·         Tốc độ xe

·         Loại bánh và đường kính bánh

·         Tình trạng bảo trì

·         Số lượt xe trong một khoảng thời gian

Dữ liệu này giúp phân biệt vấn đề do độ nhám liên tục, khuyết tật cục bộ, bánh xe xuống cấp hay cộng hưởng của khung xe.

Mặt sàn ảnh hưởng trực tiếp đến tiếng ồn của bánh xe đẩy bằng cách tạo kích thích tại vùng tiếp xúc và truyền rung vào xe cũng như kết cấu nhà xưởng. Sàn nhám, nứt, có khe rộng hoặc chênh lệch cao độ thường làm tăng va đập; sàn cứng kết hợp với bánh cứng có thể tạo âm thanh sắc và truyền rung mạnh hơn.

Tuy nhiên, không thể đánh giá tiếng ồn chỉ dựa trên tên vật liệu sàn. Kết quả thực tế còn phụ thuộc vào độ cứng và đường kính bánh, tải trọng, tốc độ, tình trạng ổ bi, kết cấu xe và khả năng cộng hưởng của sàn.

Giải pháp hiệu quả nhất thường là một tổ hợp gồm sửa chữa tuyến đường, chọn đúng bánh xe, tăng cường bảo trì, kiểm soát tốc độ và đo kiểm trong điều kiện vận hành đại diện. Cách tiếp cận này xử lý tiếng ồn ngay tại nguồn thay vì chỉ cố gắng che chắn âm thanh sau khi nó đã phát sinh.