Tính toán độ bền của mô hình mũ an toàn công nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

NGUYỄN SỸ TÀI

TÍNH TỐN ĐỘ BỀN CỦA MƠ HÌNH MŨ
AN TỒN CƠNG NGHIỆP

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Hà Nội – 2019


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

NGUYỄN SỸ TÀI

TÍNH TỐN ĐỘ BỀN CỦA MƠ HÌNH MŨ
AN TỒN CƠNG NGHIỆP

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT CƠ KHÍ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS. TRẦN ĐÌNH LONG

Hà Nội – 2019


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên tác giả luận văn:
NGUYỄN SỸ TÀI
Đề tài luận văn:
Tính tốn độ bền của mơ hình mũ an tồn cơng nghiệp
Ngành:
Kỹ thuật cơ khí
Mã số HV:
CB170266
Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác
giả đã sửa chữa, bổ sung Luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày 15 tháng 10 năm
2019 với các nội dung sau:
-

Cắt bỏ bớt mục 2.4 “Một số bài toán sử dụng trong bài toán phần tử hữu hạn”ở
trang 19 đến trang 22;

-

Bổ sung phạm vi nghiên cứu của đề tài ở trang 07;

-

Chuẩn hóa thuật ngữ “BHLĐ” bằng thuật ngữ “ATVSLĐ” ở phần Mở đầu

-

Chỉnh sửa các lỗi đánh máy và lỗi trình bày trong luận văn.

Ngày
Giáo viên hướng dẫn

tháng

năm 2019

Tác giả luận văn

TS. Trần Đình Long

Nguyễn Sỹ Tài

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

GS.TS. Trần Ích Thịnh

SĐH.QT9.BM11

Ban hành lần 1 ngày 11/11/2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

LỜI CAM ĐOAN
Tên học viên:

Nguyễn Sỹ Tài

Mã số học viên:

CB170266

Lớp:

17BCTM.KT

Khóa:

2017B

Ngành:

Kỹ thuật cơ khí

Viện Đào tạo Sau đại học – Đại học Bách khoa Hà Nội

Tên đề tài: “Tính tốn độ bền của mơ hình mũ an tồn cơng nghiệp”
Lời cam đoan của học viên:
Tôi xin cam đoan những kết quả được trình bày trong nội dung luận văn là do tôi thực
hiện nghiên cứu tại Bộ môn Cơ học vật liệu và kết cấu, Viện Cơ khí, Trường Đại học
Bách khoa Hà Nội dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Trần Đình Long.

Hà Nội, ngày …… tháng …… năm 2019
Học viên

Nguyễn Sỹ Tài


LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy giáo TS. Trần Đình Long
đã tận tâm hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn này.
Tác giả cũng xin bày tỏ sự biết ơn tới lãnh đạo và đồng nghiệp tại đơn vị công
tác đã quan tâm, ủng hộ, tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong quá trình học tập
và làm luận văn.
Tác giả cũng trân trọng cảm ơn sự quan tâm của Viện Đào tạo Sau đại học –
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội trong quá trình học tập và làm luận văn.
Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn gia đình đã ln động viên, ủng hộ
tác giả trong suốt thời gian làm luận văn.


MỤC LỤC
Nội dung

Trang

Danh mục các bảng và hình ảnh…………..……………………………………...3
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt.…………………………………………....5
MỞ ĐẦU……………………………....…………………………………………....6
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN......................................................................................9
Các báo cáo và thống kê về sự ảnh hưởng của mũ ATCN đến NLĐ .......9

1.1.

1.1.1.

Tình hình trong nước. ........................................................................9

1.1.2.

Tình hình nước ngồi. ......................................................................10

1.3.

Các nghiên cứu liên quan đến mũ ATCN .....................................13

1.3.1.

Nghiên cứu trong nước. ...................................................................13

1.3.2.

Nghiên cứu nước ngoài ....................................................................16

1.4.

Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử Mũ ATCN ......................17

1.4.1.

Yêu cầu kỹ thuật ................................................................................17

1.4.2.

Chỉ tiêu kỹ thuật và yêu cầu đối với Mũ ATCN ..............................19

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ TOÁN HỌC CỦA PHƯƠNG PHÁP ................................24
PHẦN TỬ HỮU HẠN..............................................................................................24
2.1.

Khái niệm chung của phương pháp. ..............................................24

2.2.

Nội dung của phương pháp. ............................................................24

2.3.

Ứng dụng của phương pháp phần tử hữu hạn .............................25

2.3.1.

Trình tự phân tích giải bài toán theo phương pháp PTHH ...........25

2.3.2.

Các phần tử cơ bản ...........................................................................27

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MƠ HÌNH MŨ ATCN VÀ SỬ DỤNG ....................30
PHẦN MỀM TÍNH TỐN ĐỘ BỀN .....................................................................30
3.1.

Xây dựng mơ hình 3D mũ ATCN bằng phần mềm CATIA........30

3.2.

Phân tích độ bền mơ hình Mũ ATCN bằng phần mềm ANSYS.32

3.3.

Mơ hình hóa 3D và quy trình giải các bài tốn cho Mũ ATCN ..35

3.3.1.

Mơ hình 3D Mũ ATCN .....................................................................35

3.3.2.

Các bước giải bài toán ......................................................................37


CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN ĐỘ BỀN MŨ BẰNG PHẦN MẦM ANSYS ..........38
VÀ SO SÁNH THỰC NGHIỆM ............................................................................38
4.1.

Các bước đặt điều kiện ban đầu .....................................................38

4.1.1.

Đưa mơ hình 3D mũ ATCN vào môi trường Ansys.......................38

4.1.2.

Gán dữ liệu ban đầu: vật liệu, đơn vị… ..........................................38

4.1.3.

Đặt tải trọng và ràng buộc cho mơ hình phân tích. ........................39

4.1.4.

Tiến hành chia lưới cho mơ hình. ...................................................40

4.2.

Giải các bài toán ...............................................................................41

4.2.1.

Bài toán va đập giảm chấn ...............................................................41

4.2.2.

Bài toán đâm xuyên ..........................................................................44

4.2.3.

Bài toán ép ngang. ............................................................................46

4.3.

So sánh với kết quả thực nghiệm....................................................51

4.3.1.

Giới thiệu về Hệ thống thử nghiệm Mũ ATCN ...............................51

4.3.2.

So sánh kết quả thực nghiệm ...........................................................52

4.3.2.1. So sánh kết quả độ bền va đập .........................................................52
4.3.2.2. So sánh kết quả độ bền đâm xuyên ..................................................55
4.3.2.3. So sánh kết quả độ bền ép ngang .....................................................57
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................63
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................64


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH ẢNH
Danh mục bảng biểu

Trang

Bảng 1. YCKT của mũ ATCN trong TCVN và một số nước trên thế giới ....................... 20
Bảng 2. YCKT và ngoại quan đo được của mũ Bullard – USA ..................................... 37
Bảng 3. Thông số liên quan đến vật liệu ABS ................................................................. 39
Bảng 4. Tổng hợp kết quả độ bền va đập ........................................................................ 52
Bảng 5. So sánh KQTN độ bền va đập giữa sử dụng Ansys và tại PTN ......................... 53
Bảng 6. Tổng hợp kết quả độ bền đâm xuyên ................................................................. 55
Bảng 7. So sánh KQTN độ bền đâm xuyên giữa sử dụng Ansys và tại PTN................... 55
Bảng 8. Tổng hợp kết quả độ bền ép ngang .................................................................... 57
Bảng 9. So sánh KQTN độ bền ép ngang giữa sử dụng Ansys và tại PTN ..................... 59

Danh mục hình ảnh
Hình 1. Số liệu thống kê tai nạn lao động từ năm 2016 đến 2018 .................................... 9
Hình 2. Thống kê tai nạn lao động tại Hàn Quốc năm 2016 .......................................... 10
Hình 3. Hướng dẫn thao tác khi sử dụng Mũ ATCN đúng cách ..................................... 11
Hình 4. Hệ thống thử nghiệm độ bền va đập Mũ ATCN tại KOSHA .............................. 11
Hình 5. Ảnh hưởng của chấn thương so với chiều cao khi tương tác mũ ATCN ............ 12
Hình 6. Thiết bị thử nghiệm Mũ ATCN ........................................................................... 14
Hình 7. Mũ ATCN sau khi thử nghiệm ............................................................................ 15
Hình 8. Mũ ATCN có lớp xốp (Hàn Quốc) ..................................................................... 15
Hình 9. Mũ ATCN khơng có lớp xốp (Việt Nam) ............................................................ 15
Hình 10. Kết cấu mũ ATCN............................................................................................. 19
Hình 11. Các dạng hình học đơn giản của phần tử ........................................................ 26
Hình 12. Một số phần tử cơ bản...................................................................................... 28
Hình 13. Phần tử khối tuyến tính, khối bậc hai và khối tứ diện...................................... 29
Hình 14. Các module thường dùng trong Catia.............................................................. 31
Hình 15. Giao diện phần mềm ANSYS ............................................................................ 32
Hình 16. Xây dựng các vấu gắn cầu mũ ......................................................................... 35
Hình 17. Mơ hình 3D mũ ATCN...................................................................................... 35
Hình 18. Bản vẽ chi tiết mơ hình mũ ATCN .................................................................... 36
Hình 19. Mũ ATCN hãng Bullard – USA ........................................................................ 36

3


Hình 20. Sơ đồ quy trình sản phẩm ở cơ sở sản xuất ..................................................... 37
Hình 21. Sơ đồ quy trình hướng đến cho sản phẩm ........................................................ 37
Hình 22. Đưa mơ hình 3D mũ ATCN vào mơi trường Ansys .......................................... 38
Hình 23. Thông số vật liệu và khối lượng đo bằng Ansys............................................... 39
Hình 24. Đặt các ràng buộc liên kết cho mơ hình mũ ATCN.......................................... 40

Hình 25. Đặt các lực và tải trọng lên mơ hình mũ ATCN ............................................... 40
Hình 26. Kết quả chia lưới cho mơ hình mũ ATCN ........................................................ 41
Hình 27. Kết quả độ chuyển vị sau va chạm ................................................................... 42
Hình 28. Kết quả phân tích ứng suất sau va chạm ......................................................... 43
Hình 29. Kết quả độ chuyển vị sau khi thử đâm xuyên ................................................... 45
Hình 30. Kết quả ứng suất sau va chạm đâm xuyên ....................................................... 45
Hình 31. Kết quả độ chuyển vị ép ngang ở điều kiện F=30N, t=30s ............................. 47
Hình 32. Ứng suất đo được khi ép ngang ở điều kiện F=30N, t=30s ............................ 47
Hình 33. Kết quả độ chuyển vị tăng lực ép với tốc độ 100 N / phút tới khi đạt được 430
N và giữ lực này trong 30s ................................................................................................... 48
Hình 34. Ứng suất khi lực ép với tốc độ 100 N / phút tới khi đạt được 430 N và giữ 30s48
Hình 35. Kết quả độ chuyển vị khi lực được giảm xuống 25 N và ngay lập tức phải tăng
lên 30 N và giữ lực này trong 30 giây ................................................................................. 49
Hình 36. Ứng suất khi khi lực được giảm xuống 25 N và ngay lập tức phải tăng lên 30 N
và giữ lực này trong 30 giây ................................................................................................ 49
Hình 37. Đồ thị chuyển vị quá trình ép ngang. ............................................................... 51
Hình 38. Hình Thiết bị thử nghiệm độ bền va đập và độ bền đâm xuyên ....................... 51
Hình 39. Hình Thiết bị thử nghiệm độ bền ép ngang ...................................................... 52

4


DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
ATLĐ

: An toàn lao động

AT-VSLĐ

: An toàn - Vệ sinh lao động

ATVSV

: An toàn vệ sinh viên

BHLĐ

: Bảo hộ lao động

BNN

: Bệnh nghề nghiệp

BVMT

: Bảo vệ môi trường

DN

: Doanh nghiệp

ĐKLĐ

: Điều kiện lao động

ILO

: Tổ chức lao động quốc tế

KHKT

: Khoa học kĩ thuật

KT- XH

: Kinh tế xã hội

KTAT

: Kĩ thuật an toàn

MTLĐ

: Môi trường lao động

NSDLĐ

: Người sử dụng lao động

NLĐ

: Người lao động

PTBVCN

: Phương tiện bảo vệ cá nhân

SXKD

: sản xuất kinh doanh

TNLĐ

: Tai nạn lao động

TCVN

: Tiêu chuẩn Việt Nam

PTN

: Phịng thí nghiệm

QCVN

: Quy chuẩn Việt Nam

KQTN

: Kết quả thực nghiệm

5


MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài
Trong sự nghiệp Công nghiệp hóa và hiện đại hóa Việt Nam hiện nay thì vấn
đề bảo đảm môi trường làm việc, sức khỏe và an toàn cho NLĐ là trách nhiệm của
cơ quan quản lý và NSDLĐ. Một trong những vấn đề đó là công tác Bảo hộ lao
động mà cụ thể là trang bị cho NLĐ các trang thiết bị PTBVCN để sử dụng trong

q trình làm việc cho an tồn nhằm giảm thiểu và hạn chế các nguy cơ, tai nạn
trong công việc.
Bảo hộ lao động thể hiện quan điểm coi con người vừa là động lực, vừa là
mục tiêu của sự phát triển. Một đất nước có tỷ lệ tai nạn lao động thấp, người lao
động khỏe mạnh, không mắc bệnh nghề nghiệp là một xã hội luôn luôn coi con
người là vốn quý nhất, sức lao động, lực lượng lao động luôn được bảo vệ và phát
triển. Công tác bảo hộ lao động làm tốt là góp phần tích cực chăm lo bảo vệ sức
khỏe, tính mạng và đời sống người lao động, biểu hiện quan điểm quần chúng, quan
điểm quý trọng con người của Đảng và Nhà nước, vai trị của con người trong xã
hội được tơn trọng.
Ngược lại, nếu công tác bảo hộ lao động không tốt, điều kiện lao động
không được cải thiện, để xảy ra nhiều tai nạn lao động nghiêm trọng thì uy tín của
chế độ, uy tín của doanh nghiệp sẽ bị giảm sút.
Tại Việt Nam, theo thống kê hàng năm, tai nạn lao động liên quan đến bộ phận
Đầu do các yếu tố rơi, ngã, văng bắn vật trong quá trình lao động gây thiệt hại về
thương vong cho NLĐ và ảnh hưởng đến kinh tế doanh nghiệp là vô cùng lớn. Một
trong những nguyên nhân chính là do chất lượng sản phẩm kém chất lượng, không
được đánh giá các chỉ tiêu chất lượng từ khâu thiết kế đến sản xuất theo các quy
định của nhà nước ban hành. Tiếp đó là cơng tác kiểm tra của các phịng thử nghiệm
có chức năng kiểm định cịn q ít, sau đó là chi phí cho các lần thử nghiệm khá lớn
cũng là nguyên nhân làm cho doanh nghiệp né tránh khi sản xuất đưa ra thị trường
mà không qua đánh giá kiểm tra tại các phòng thử nghiệm được nhà nước chỉ định.

6


Còn trên thế giới tại các nước phát triển như: Mỹ, Nhật Bản, Hàn Quốc...báo
cáo hàng năm của họ về tai nạn lao động đều ít hơn so với Việt Nam rất nhiều, điều
đó thể hiện qua sự nhất quán về quản lý nhà nước của họ về công tác Bảo hộ lao
động. Đó là cơng tác tun truyền về nhận thức của NLĐ, sau đó là sự giám sát đầu

vào về chất lượng sản phẩm của doanh nghiệp, đến đầu ra là kiểm tra chứng nhận
kết quả của nhà nước họ. Một trong những cơng cụ góp phần vào việc kiểm tra,
thiết kế sản phẩm cho phù hợp đạt được các chỉ số từ doanh nghiệp đến các PTN là
họ đang áp dụng các phần mềm kỹ thuật (CAE) cho quá trình hình thành và đưa sản
phẩm vào sử dụng.

Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu của luận văn là giải các bài toán bền bằng phần mềm ANSYS theo
các chỉ tiêu kỹ thuật được quy định theo TCVN 6407:1998. Đề tài hướng đến sử
dụng phần mềm vào tính tốn bền với các thông số lực tác động lên mũ ATCN để
cụ thể hoá đưa ra các số liệu kết quả và đồ thị, đồng thời là công cụ hữu hiệu và
khơng thể thiếu trong q trình kiểm tra khi thiết kế trên phần mềm cho doanh
nghiệp, tiếp đó hướng tới xây dựng thành các PTN ảo cho quá trình kiểm tra đánh
giá chất lượng của các loại PTBVCN.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là mũ an tồn cơng nghiệp đang được sử dụng
rộng rãi cho công nhân, người lao động để phục vụ quá trình làm việc và lao động
hằng ngày nhằm bảo vệ khỏi các chấn thương cơ học. Nội dung nghiên cứu được
giới hạn trong phân tích và giải một số bài toán va chạm, lực tác dụng dựa vào phần
mềm kỹ thuật Ansys và so sánh kết quả với thực nghiệm. Cụ thể giải 3 bài toán sau:
-

Độ bền va đập;

-

Độ đâm xuyên;

-

Độ bền ép ngang.

Phương pháp nghiên cứu
Để đạt được mục tiêu đặt ra, phương pháp nghiên cứu là sử dụng các phần
mềm kỹ thuật Catia để thiết kế xây dựng mơ hình của mũ an tồn cơng nghiệp theo
7


đúng quy cách, kích thước của mơ hình thật. Sau đó sử dụng phần mềm Ansys phân
tích giải các bài tốn va chạm theo TCVN 6407:1998
Phân tích các tài liệu khoa học, các cơng trình nghiên cứu mới nhất trong lĩnh
vực sử dụng các phần mềm chuyên ngành vào việc phân tích, giải các bài tốn kỹ
thuật nhằm tổng kết và đánh giá ưu/nhược điểm của các phương pháp và cách tiếp
cận hiện nay. Từ đó, tập trung nghiên cứu để đưa ra nhiều phương pháp và cách giải
quyết các bài toán kỹ thuật, nâng cao hiệu quả của các phương pháp này.
Xây dựng quy trình và các bước để giải các bài tốn kỹ thuật theo u cầu từ
đó đưa ra các số liệu, bảng biểu sau tính tốn.
So sánh thực nghiệm trên mơ hình mũ an tồn cơng nghiệp đã tính tốn để
kiểm chứng các kết quả với thực tế mũ an tồn cơng nghiệp hiện đang được thử
nghiệm thực tế tại PTN PTBVCN – Viện Khoa học An toàn và Vệ sinh lao động.

Bố cục của luận văn
Ngoài phần mở đầu và phần kết luận, luận văn gồm các phần chính sau đây:
Chương 1. Trình bày tổng quan về mũ an tồn cơng nghiệp.
Chương 2. Trình bày về cơ sở toán học của phương pháp phần tử hữu hạn.
Chương 3. Trình bày cơ sở xây dựng mơ hình hóa mũ an tồn cơng nghiệp và
sử dụng phần mềm tính tốn các bài tốn kỹ thuật.
Chương 4. Giải các bài toán kỹ thuật bằng phần mềm Ansys và so sánh thực
nghiệm.

Cuối cùng là kết luận với những đánh giá những mặt đã làm được và chưa làm
được của luận văn. Từ đó rút ra bài học kinh nghiệm và đề xuất hướng phát triển
của đề tài.

8


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1.

Các báo cáo và thống kê về sự ảnh hưởng của mũ ATCN đến NLĐ

1.1.1. Tình hình trong nước.
Năm 2018, Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội thơng báo rên tồn quốc đã
xảy ra 7.997 vụ tai nạn lao động (TNLĐ) làm 8.229 người bị nạn, trong đó:
- Số người chết vì TNLĐ: 1.039 người (trong đó, khu vực có quan hệ lao động:
622 người, giảm 6,6% so với năm 2017; khu vực người lao động làm việc
không theo hợp động lao động: 417 người, tăng 59,16% so với năm 2017);
- Số vụ TNLĐ chết người: 972 vụ (trong đó, khu vực có quan hệ lao động: 578
vụ, giảm 10,8% so với năm 2017; khu vực người lao động làm việc không
theo hợp động lao động: 394 vụ, tăng 57,6% so với năm 2017);
- Số người bị thương nặng: 1.939 người (trong đó, khu vực có quan hệ lao động:
1.684 người, tăng 0,18% so với năm 2017; khu vực người lao động làm việc
không theo hợp động lao động: 255 người, tăng 8,97% so với năm 2017);
- Nạn nhân là lao động nữ: 2.667 người (trong đó, khu vực có quan hệ lao động:
2.489 người, tăng 7,42% so với năm 2017; khu vực người lao động làm việc
không theo hợp động lao động: 178 người, giảm 56,58% so với năm 2017)

Hình 1. Số liệu thống kê tai nạn lao động từ năm 2016 đến 2018

9


1.1.2. Tình hình nước ngồi.
Hàn Quốc được biết đến là một nước phát triển, đối với an toàn trong lao động
họ xem đó là một chính sách cần thiết và ln được chú trọng hàng đầu. Hiện nay
nói về PTBVCN thì Hàn Quốc được biết đến là nước đang cung cấp nhiều sản
phẩm nổi tiếng và chất lượng trên thị trường trong đó có Việt Nam như: COV,
HANKO…Chính vì vậy song song với việc phát triển thị trường thì vấn đề nghiên
cứu cơ sở khoa học và xây dựng phương pháp, công bố các chỉ số được các cơ quan
quản lý Hàn Quốc rất chú trọng.
Năm 2018, Sung Hun Kim 1, Changwon Wang 2, Se Dong Min 3 and Seung
Hyun Lee 4 [24], đã cơng bố về cơng trình “Nghiên cứu hệ thống quản lý mũ
ATCN cho công nhân trong ngành xây dựng bằng cảm biến gia tốc ba trục”. Báo
cáo này đưa ra về tình trạng tai nạn lao động do tai nạn dẫn đến tử vong do chấn
thương bộ phận đầu ở năm 2017 tăng 4,5%, nguyên nhân là do sử dụng mũ ATCN
khơng đúng cách.

Hình 2. Thống kê tai nạn lao động tại Hàn Quốc năm 2016
Qua đó cơ quan Bộ lao động và Bộ Y tế tại Hàn Quốc đã xây dựng nhiều chỉ tiêu,
tiêu chuẩn và các khuyến nghị cảnh báo, hướng dẫn thực hiện đúng về cách sử dụng mũ
ATCN.

10


Hình 3. Hướng dẫn thao tác khi sử dụng Mũ ATCN đúng cách
Tại Hàn Quốc thì KOSHA được biết đến là đơn vị duy nhất có chun mơn về an
tồn lao động và họ có chức năng được phép thử nghiệm các chất lượng PTBVCN trong
đó có mũ ATCN.

Hình 4. Hệ thống thử nghiệm độ bền va đập Mũ ATCN tại KOSHA
Nước Mỹ cũng được biết đến là một quốc gia có nhiều chính sách quan trọng về sự
an tồn cho người lao động, các PTBVCN do Mỹ sản xuất đều có một quy trình nghiêm
ngặt và kinh phí để sử dụng nó cũng khơng hề nhỏ.

11


Năm 2016, Sang Chul Kim 1, Young Sun Ro 2, Sang Do Shin 3 và Joo Yeong Kim 4
[25] tại tạp chí “Sức khỏe cộng đồng” có bài viết nói về tác dụng phòng ngừa tai nạn liên
quan đến chấn thương sợ não khi không dùng mũ ATCN. Báo cáo này đưa ra con số so
sánh tỉ lệ tai nạn sọ não gây chết người liên quan đến phần đầu tại Hàn Quốc là 20%, còn
tại Mỹ là 14% trên tổng số người chết do tai nạn mỗi năm.

Hình 5. Ảnh hưởng của chấn thương so với chiều cao khi tương tác mũ ATCN

1.2.

Các quy định liên quan đến mũ ATCN
An tồn lao động, ln là một vấn đề được xã hội và nhiều ban ngành quan

tâm. An toàn để sản xuất ra của cải vật chất nhưng sản xuất ra của cải vật chất thì
phải an tồn. Đó ln là khẩu hiệu mà người lao động phải nhớ. Bên cạnh những
biện pháp về kỹ thuật đảm bảo, một biện pháp cuối cùng và khơng thể thiếu đó là sử
dụng phương tiện bảo vệ cá nhân và mũ an toàn cơng nghiệp là một trong những
phương tiện đó. Bởi mũ an tồn cơng nghiệp là phương tiện bảo vệ cá nhân có cơng
dụng đặc biệt dùng để bảo vệ đầu người lao động khỏi chấn thương do các vật rơi
hoặc một số yếu tố nguy hiểm khác gây ra như điện, hóa chất.... do vậy cần quan
tâm tới chất lượng của mũ an tồn cơng nghiệp.

Chính vì vậy hiện nay có nhiều văn bản được các cơ quan quản lý nhà nước
ban hành và đang có hiệu lực áp dụng liên quan đến các quy định về chỉ tiêu kỹ
thuật, u cầu đối với mũ an tồn cơng nghiệp. Cụ thể:
12


-

Thông tư Số: 04/2014/TT-BLĐTBXH ban hành ngày 12 tháng 02 năm 2014
quy định về “Hướng dẫn việc thực hiện chế độ trang bị phương tiện bảo vệ cá
nhân”, trong đó có quy định bắt buộc các đối tượng sử dụng Mũ an tồn cơng
nghiệp trong các cơng việc cụ thể;

-

QCVN 06:2012/BLĐTBXH do Ban soạn thảo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về
Mũ an tồn cơng nghiệp biên soạn, Cục An tồn lao động trình duyệt, Bộ
Khoa học và Cơng nghệ thẩm định và được ban hành theo Thông tư số
04/2012/TT - BLĐTBXH ngày 16 tháng 02 năm 2012 của Bộ Lao động –
Thương binh và Xã hội.

-

TCVN 2603 – 87 quy định về yêu cầu “Mũ bảo hộ lao động cho cơng nhân
hầm lị”

-

TCVN 6407 : 1998 tương đương với ISO 3873 : 1977 quy định về “yêu cầu kỹ
thuật và phương pháp thử cho mũ an tồn cơng nghiệp”

-

Thơng tư 28/2012/TT-BKHCN ngày 12/12/2012 của Bộ KHCN quy định về
hướng dẫn “Công bố hợp quy mũ bảo hộ lao động”

1.3. Các nghiên cứu liên quan đến mũ ATCN
1.3.1. Nghiên cứu trong nước.
Ở Việt Nam chất lượng của mũ an toàn công nghiệp trong nhiều năm nay
được quan tâm như đã ban hành các tiêu chuẩn TCVN 2603-1987 và TCVN 64071998, nay các chỉ tiêu chất lượng được qui định trong qui chuẩn QCVN
06:2012/BLĐTBXH, do Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội ban hành, để giám
sát chất lượng mũ, sau đây có một số nghiên cứu liên quan tới mũ an tồn cơng
nghiệp:
Năm 1985, KS. Nguyễn Quốc Chính và cộng sự [2], đã nghiên cứu mũ
chống chấn thương sọ não. Kết quả của nghiên cứu đã đề xuất được hệ thống chỉ
tiêu kỹ thuật cho mũ, phù hợp với điều kiện của Việt Nam. Xây dựng đồng bộ hệ
thống thiết bị thử các chỉ tiêu kỹ thuật của mũ. Ví dụ sử dụng lực kế và hệ thống
cảm biến để đo độ giảm chấn của mũ đảm bảo độ tin cậy cao để xác định thời gian
bắt cháy của thân mũ thay cho xác định tốc độ bắt cháy của vật liệu.
13


Năm 2003, TS. Lưu Văn Chúc và cộng sự [1], đã xây dựng hệ thống đánh
giá chất lượng mũ an tồn cơng nghiệp hiện đại tương đương với hệ thống đánh giá
chất lượng của các nước như Nhật, Hàn Quốc...Cụ thể đã xây dựng hệ thống thiết bị
bao gồm các thiết bị sau: Thiết bị đo độ bền va đập, giảm chấn và đâm xuyên với
dải đo: 1-10kN, sai số≤7%, thiết bị đo độ bền cháy, thiết bị đo độ cứng ép ngang....
Do đó việc giám sát chất lượng của mũ an tồn cơng nghiệp đã được thực thi trong
vài năm gần đây.

Hình 6. Thiết bị thử nghiệm Mũ ATCN

Năm 2010, Nguyễn Thị Thu Thủy và cộng sự [6], xây dựng được qui trình
thực nghiệm xác định thời gian sử dụng mũ an tồn cơng nghiệp sử dụng ngồi trời
ở Việt Nam và đã xác định được thời gian sử dụng của một số loại mũ phổ biến
dùng hiện nay.

14


Hình 7. Mũ ATCN sau khi thử nghiệm

Năm 2009, TS. Phạm Thị Bích Ngân [3], và các cộng sự đã đề cập đến khả
năng chống nóng của 2 loại mũ bảo hộ lao động: màu trắng và màu xanh. Phía trong
mũ có một lớp xốp mỏng (khoảng 2 cm) có tác dụng chống nóng.

Hình 8. Mũ ATCN có lớp xốp (Hàn Quốc)

Hình 9. Mũ ATCN khơng có lớp xốp (Việt Nam)

15


1.3.2. Nghiên cứu nước ngoài
Năm 1986, Hickling [14], đã nghiên cứu 12 yếu tố có thể ảnh hưởng tới việc
bảo vệ đầu người đội mũ khi làm việc đó là: độ bền thời tiết, tính chất nhiệt, độ bền
va đập/giảm chấn, phân bố khối lượng, mức độ vừa vặn, cỡ và kiểu dáng, độ vừa
vặn và sự duy trì hoạt động, thể tích của mũ, yếu tố tầm nhìn, các yếu tố tốc độ và
âm thanh, tính tương hợp của mũ.
Năm 1989, Nagata [17] đề xuất các yêu cầu cho một chiếc mũ được đội

trong suốt mùa hè đó là:
-

Vật liệu sản xuất mũ phải phản xạ tốt bức xạ nhiệt từ mặt trời, ví dụ, màu
trắng hoặc với một bề mặt phẳng và nhẵn.

-

Hệ số truyền nhiệt thấp cho các vật liệu làm thân mũ;

-

Thơng gió hoặc khơng gian mái vòm đủ rộng để ngăn chặn sự gia tăng nhiệt
độ và độ ẩm giữa thân mũ và đầu.

Năm 1976, Fonseca [11], nghiên cứu ảnh hưởng của khe thơng gió trong mũ
ATCN tới truyền nhiệt bay hơi. Tác giả xác định rằng tổng diện tích bao phủ đầu
cần thiết giảm từ 67% đến 47% làm tăng đáng kể truyền nhiệt bay hơi. Thêm vào
đó, lợi ích của hệ thống thơng gió khơng tồn tại khi một khơng gian khơng lớn tồn
tại giữa vỏ mũ và đầu.
Năm 1988, Abeysekera và Shahnavaz [7], nghiên cứu những lợi ích của mũ
ATCN thơng gió trong cả ở phịng thí nghiệm và ở khu khai thác. Trong nghiên cứu
này, mũ thơng gió đã được nhận thấy là ít nóng hơn và do đó đổ mồ hơi ít hơn so
với mũ khơng có thơng gió.
Năm 2009, M.T. Halimi và cộng sự [15] đã mô phỏng số về tính chất trao đổi
nhiệt và độ ẩm của mũ an tồn cơng nghiệp. Để giúp người thiết kế tối ưu hóa các
tính chất nhiệt của mũ, ảnh hưởng của độ dẫn nhiệt và độ dày lớp lót vào nhiệt độ vi
khí hậu của mũ

16

1.4. Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử Mũ ATCN
1.4.1. Yêu cầu kỹ thuật
Mũ ATCN hiện nay rất đa dạng về chủng loại và mẫu mã để phù hợp với
từng công việc. Tại Việt Nam, nhu cầu sử dụng mũ ATCN là vô cùng lớn, lượng lao
động này chủ yếu là các ngành xây dựng, cơ khí, viễn thơng...Mũ ATCN được cung
cấp ra thị trường hiện nay do một số cơ sở sản xuất trong nước như: doanh nghiệp
Thuỳ Dương, doanh nhiệp chế tạo ng Bí và nhập khẩu từ nước ngoài như: COV
(Hàn Quốc), 3M (Mỹ). Mũ ATCN sản xuất ở trong nước hay nhập khẩu đều phải
đảm bảo các yếu tố sau:
 Vật liệu làm mũ
Yêu cầu đối với vật liệu làm mũ
-

Vật liệu làm thân mũ cần có độ bền cơ lý cao, phải giữ được tính chất

này trong suốt thời gian sử dụng.
-

Vật liệu làm mũ khơng được là chất có độc, khơng bị phân hủy do tác

dụng của mồ hôi, các dung dịch tẩy rửa tạo ra các chất độc trong khoảng
không giữa mũ, khơng gây kích thích khi tiếp xúc với da.
-

Vật liệu làm mũ phải bền với xăng dầu, dầu khoáng, các chất điện

phân (axit, kiềm…), nước nóng và các dung dịch thử.
-

Vật liệu thân mũ khi cháy cần không được bắn tung tóe, tạo giọt, tốc

độ chảy của mẫu vật liệu thân mũ không quá 50mm/phút.
-

Vật liệu làm thân mũ không được tạo tia lửa điện khi va chạm với kim

loại.
-

Vật liệu tạo mũ cần bền, hoặc kỵ nước.

-

Vật liệu thân mũ có tính chất cách điện cao.

Vật liệu làm mũ thường là polyethylene tỷ trọng cao (PEHD), Acrylonitrin
butadien styren (ABS), Polyester cốt sợi thuỷ tinh, polyamit (PA), Polycacbonat
(PC)…. Tuy nhiên nhựa ABS và PEHD được sử dụng nhiều nhất. Các loại mũ
ATCN của Hàn Quốc, Nhật, Trung Quốc, Đài Loan, … chủ yếu được làm bằng hai
loại nhựa trên. Ở Việt Nam, các nhà sản xuất thường không công bố vật liệu làm
17


mũ, song theo nhãn mác dán trên một vài loại mũ, vật liệu sử dụng cũng thường
được giới thiệu là ABS
 Kết cấu mũ hiện nay
Trong tiêu chuẩn thì kết cấu mũ cần phải:
-

Mũ phải thuận tiện không cản trở tới thao tác của người lao động.

-

Mũ cần có kết cấu hồn chỉnh (phải có 3 bộ phận cơ bản: thân mũ, các bộ
phận bên trong, quai mũ).

-

Thân mũ phải có hình bầu dục, những chi tiết đưa ra cần uốn trịn.Cho phép
bên ngồi thân mũ có một số cạnh cứng.

-

Cần thiết bị bên trong bao gồm bộ giảm chấn, vành đệm đầu, các khóa và
dây điều chỉnh. Các chi tiết này cần phải tháo mở được, điều chỉnh được độ
rộng hẹp, nông sâu sao cho vừa với đầu (theo cỡ đầu).

-

Mũ cần được sản xuất theo nhiều cỡ khác nhau (cỡ mũ chính là độ dài theo
chu vi của cầu mũ được tính bằng cm)

-

Trọng lượng mũ hồn chỉnh không được quá 400-450g.

-

Mức độ giảm thị trường do mũ không được quá 8%.

-

Lưỡi trai mũ không được dài quá 55mm và góc nghiêng từ 20-320.

-

Mũ phải an tồn với năng lượng va đập là 50J

-

Mũ phải đảm bảo phân bố đều tải trọng va đập khắp bề mặt tiếp xúc với
đầu. Độ giảm chấn của mũ phải…..

-

Thân mũ không được có các chi tiết dẫn điện, mũ phải bền điện…….

-

Khoảng không vành khuyên (khoảng không giữa vành đai mũ và thân mũ)
không được nhỏ hơn 5mm và lớn hơn 25mm.

-

Khoảng khơng an tồn (khoảng khơng giữa cầu mũ với đỉnh mũ) không
được nhỏ hơn 25mm. Khi thử độ bền va đập, khoảng khơng an tồn khơng
được nhỏ hơn 5mm.

18


STT

Tên bộ phận

1

Thân mũ

2

Bộ phận

Bộ giảm chấn

3

bên trong

Cầu mũ
Dây điều chỉnh

4
5

Lớp hấp thụ va đập

6

Quai mũ

7

Lưỡi trai

Hình 10. Kết cấu mũ ATCN

1.4.2. Chỉ tiêu kỹ thuật và yêu cầu đối với Mũ ATCN
Mũ an tồn cơng nghiệp là phương tiện bảo vệ cá nhân có cơng dụng đặc biệt
dùng để bảo vệ đầu người lao động khỏi chấn thương do các vật rơi hoặc một số
yếu tố nguy hiểm khác gây ra như điện, hóa chất.....
Yêu cầu kỹ thuật trong các tiêu chuẩn được thể hiện bằng một loạt các chỉ
tiêu, nhóm các chỉ tiêu như sau:
-

Nhóm các chỉ tiêu về kết cấu:
+ Khe hở thẳng đứng.
+ Khe hở xung quanh.
+ Chiều sâu bên trong.
+ Khối lượng.
+ Độ giảm thị trường (ở số ít tiêu chuẩn).
+ Độ bền của băng chịu lực (ở số ít tiêu chuẩn).
+ Độ hút nước.
- Nhóm các chỉ tiêu bảo vệ bắt buộc:
+ Độ bền va đập.
19

+ Độ giảm chấn.
+ Độ bền đâm xuyên.
+ Độ bền cháy.
- Nhóm các chỉ tiêu bảo vệ để lựa chọn:
+ Độ cứng ép ngang.
+ Độ bền điện.
+ Độ bền ở nhiệt độ cao.
+ Độ bền ở nhiệt độ thấp.
+ Độ bền hố chất (ở số ít tiêu chuẩn).
Các chỉ tiêu bắt buộc áp dụng cho tất cả các mũ ATCN, các chỉ tiêu lựa chọn
chỉ áp dụng cho các loại mũ có các địi hỏi riêng về tính năng bảo vệ. Bảng 2 chỉ ra
yêu cầu kỹ thuật của mũ ATCN trong các tiêu chuẩn của Việt Nam và một số nước:
Bảng 1. YCKT của mũ ATCN trong TCVN và một số nước trên thế giới
Mức đạt
TT

Chỉ tiêu kỹ
thuật

TCVN
TCVN

OCT

OCT

ANSI.

Hàn Quốc

6407.199

2603-

12.4.087-

12.4.128

Z89.1-

12-1995

8

87

80

-83

1986

(ISO
38731977)

I.

Các chỉ tiêu về kết cấu, vật liệu

1

Khe hở thẳng 25 - 45

25-50

đứng

mm

2

25 - 50
mm

Khe hở xung 5quanh

3

mm

 32 mm
 5mm

5-20mm

-

 80, 85,

20mm

Chiều sâu bên 

80, -

trong

90

85,

-

-

90 mm

mm
4

Khối lượng

 450g

400 -460g

400480g

20

-

 440g

 400 
30g