Motor Rung (Động Cơ Rung) Là Gì? Cấu Tạo, Nguyên Lý Và Ứng Dụng Đầm Rung

Motor rung (động cơ rung) là motor điện có gắn quả văng lệch tâm ở hai đầu trục; khi trục quay, khối lệch tâm sinh ra lực ly tâm làm cả motor và kết cấu gắn với nó rung lên. Motor rung công nghiệp dùng cho sàng rung, phễu rung, bàn rung, máng cấp liệu, đầm bàn bê tông; motor rung mini một chiều dùng trong điện thoại, tay cầm game, máy massage. Chọn motor rung theo lực rung (kN), số cực (tốc độ, tần số rung), điện áp 1 pha hay 3 pha và trọng lượng phần rung.

1) Motor rung là gì, đầm rung là gì

Motor rung biến điện năng thành lực rung chứ không phải momen quay để kéo tải. Khối lượng lệch tâm m đặt cách tâm trục một khoảng r, quay với tốc độ góc ω thì sinh lực ly tâm F = m x r x ω². Lực này đổi hướng liên tục theo vòng quay nên kết cấu bị rung.

"Đầm rung" là cách gọi chung các máy dùng rung động để làm chặt bê tông, đất: đầm dùi (cắm vào trong khối bê tông, tần số khoảng 10.000–12.000 lần/phút), đầm bàn (đặt trên mặt), đầm cóc, đầm thước. Đầm bàn và đầm thước thường dùng chính motor rung gắn trên tấm thép. Rung làm hỗn hợp bê tông "lỏng" tạm thời, bọt khí nổi lên, đá cát xếp chặt lại, khối bê tông không bị rỗ.

2) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động motor rung

a) Motor rung công nghiệp (motor rung 3 pha, 1 pha)

• Thân motor: motor không đồng bộ rotor lồng sóc, vỏ gang hoặc nhôm đúc gân dày, chân đế bắt bu lông chịu rung.
• Quả văng lệch tâm: mỗi đầu trục có hai quả, một quả cố định và một quả xoay được. Xoay lệch hai quả so với nhau là chỉnh lực rung từ 0 tới 100%.
• Bạc đạn: loại chịu tải nặng (thường là bạc đạn đũa), vì phải chịu cả lực ly tâm.
• Nắp che hai đầu: che quả văng, chống bụi và an toàn cho người đứng gần.

Cấp điện cho motor, rotor quay, quả văng tạo lực ly tâm hướng kính quay tròn theo trục. Một motor gắn trên sàng tạo rung tròn; hai motor giống nhau gắn song song, quay ngược chiều nhau thì thành phần lực ngang triệt tiêu, chỉ còn lực theo một phương, tạo rung thẳng (sàng rung thẳng, máng cấp liệu). Hai motor này tự đồng bộ với nhau nhờ khung sàng, không cần nối cơ khí.

b) Motor rung mini một chiều (ERM, đồng xu, LRA)

Motor rung mini là motor DC nhỏ có chổi than, rotor 3 cuộn dây nối với cổ góp 3 phiến, stato là nam châm vĩnh cửu. Motor đường kính trên khoảng 10mm hay dùng rotor lõi sắt; nhỏ hơn thì dùng rotor không lõi (coreless) để nhẹ, ít quán tính. Trục gắn một miếng kim loại lệch tâm (kiểu ERM) hoặc khối lệch tâm nằm bên trong vỏ dẹt (kiểu đồng xu, bánh kếp). Loại LRA không quay mà dùng khối nam châm gắn lò xo, đẩy kéo bằng cuộn dây giống loa, rung ở tần số cộng hưởng, phản hồi nhanh nên hay dùng trong điện thoại cao cấp.

3) Phân loại motor rung theo số cực và lực rung

• Motor rung 2 cực (khoảng 3.000 vòng/phút): tần số rung cao, biên độ nhỏ, hợp với bột mịn, hạt nhựa, rung cho rớt bụi, chống bám vách phễu bột.
• Motor rung 4 cực (khoảng 1.500 vòng/phút): dùng nhiều nhất, cân bằng giữa tần số và biên độ, cho sàng cát, sàng đá nhỏ, máng cấp liệu, bàn rung tạo hình gạch block, đầm bàn.
• Motor rung 6 cực (khoảng 1.000 vòng/phút): biên độ lớn, hợp với vật liệu nặng, cục to: sỏi, đá dăm, quặng, sàng rung mỏ.
• Motor rung 8 cực (khoảng 750 vòng/phút): cho kết cấu rất nặng, biên độ lớn.

Cùng một khối lệch tâm, lực ly tâm tăng theo bình phương tốc độ; vì vậy nhà sản xuất làm quả văng của motor 4, 6 cực nặng hơn để bù. Thông số quan trọng trên catalog là lực ly tâm cực đại (kN hoặc kgf) và momen tĩnh (kg.cm).

4) Điện áp, dòng điện và biến tần cho motor rung

Motor rung công nghiệp chủ yếu là 3 pha 380V; motor rung 1 pha 220V có ở cỡ nhỏ tới khoảng 1.5kW cho đầm bàn, phễu nhỏ ở nơi không có điện 3 pha. Motor rung mini chạy 1,5–3V hoặc 12–24V DC.

• Motor rung khởi động có tải lệch tâm nên dòng khởi động cao và kéo dài hơn motor thường.
• Rơ le nhiệt chỉnh theo dòng tem, mỗi motor một rơ le riêng.
• Số liệu tham khảo, dòng thật xem trên tem của từng mẫu.

Dùng biến tần cho motor rung giúp khởi động mềm (đỡ sụt áp, đỡ giật khung sàng) và chỉnh tần số để đổi lực rung không cần mở nắp xoay quả văng. Hạ tần số từ 50Hz xuống 40Hz thì lực rung còn khoảng 64%. Sàng hai motor có thể dùng chung một biến tần nhưng mỗi motor cần rơ le nhiệt riêng; biến tần chọn dư dòng 20–30% so với tổng dòng hai motor vì tải rung dao động.

5) Cách chọn motor rung

• Lực rung: lực ly tâm tổng của các motor thường lấy khoảng 5–10 lần tổng khối lượng phần rung (khung sàng + vật liệu trên sàng) tùy biên độ mong muốn; phễu chống bám vách thì cần ít hơn nhiều. Ví dụ khung sàng và vật liệu nặng 300kg, lực rung tổng cần khoảng 15–30kN.
• Số cực: bột mịn chọn 2 cực; cát, hạt vừa chọn 4 cực; đá, quặng cục to chọn 6 cực.
• Kiểu rung: rung tròn dùng 1 motor; rung thẳng dùng 2 motor quay ngược chiều.
• Nguồn điện: có 3 pha thì dùng 3 pha; chỉ có 1 pha thì chọn motor rung 1 pha cỡ nhỏ hoặc biến tần 1 pha ra 3 pha 220V.
• Môi trường: bụi, nước, ngoài trời chọn IP65 trở lên; nơi có bụi than, khí dễ cháy thì dùng loại phòng nổ.

Xem thêm các mẫu motor rung: ứng dụng, các công suất, bản vẽ kích thước.

6) Ứng dụng motor rung trong thực tế

• Sàng rung cát, sàng đá, sàng phân loại hạt: motor rung 4 cực, 6 cực gắn hai bên hông sàng.
• Phễu rung, silo chống bám vách, chống vòm vật liệu: motor rung 2 cực nhỏ gắn ngoài thành phễu bột mì, xi măng, thức ăn chăn nuôi.
• Máng cấp liệu rung: cấp đá vào máy nghiền, cấp viên nén vào máy đóng gói.
• Bàn rung tạo hình: bàn rung gạch block, gạch terrazzo, bàn rung bê tông đúc sẵn, bàn rung khuôn cống.
• Đầm bàn bê tông, đầm thước mặt sàn: motor rung 1 pha 220V hoặc 3 pha 380V gắn trên tấm thép.
• Ngành thực phẩm, dược: sàng rung tròn inox sàng bột, sàng đường, sàng hạt điều.
• Motor rung mini: điện thoại, đồng hồ thông minh, tay cầm game, máy massage, thiết bị y tế cầm tay.

7) Ưu điểm và nhược điểm của motor rung

a) Ưu điểm

• Kết cấu đơn giản: motor gắn thẳng lên sàng, không cần trục lệch tâm, dây curoa, gối đỡ riêng.
• Chỉnh lực rung dễ bằng cách xoay quả văng hoặc dùng biến tần.
• Kín bụi, chịu nước, chạy được ngoài trời.
• Thay thế nhanh, chỉ cần tháo bốn bu lông chân và dây điện.

b) Nhược điểm

• Bạc đạn chịu tải nặng liên tục, cần tra mỡ đúng chu kỳ.
• Rung truyền vào kết cấu nhà xưởng nếu không có lò xo, cao su giảm chấn.
• Bu lông chân, dây cáp dễ lỏng, gãy do rung nếu lắp không đúng.
• Gây ồn khi chạy sàng kim loại.

8) Câu hỏi thường gặp về motor rung

a) Người sắp mua motor rung cần hỏi gì, xác minh gì

• Thông số nào trên tem motor rung là quan trọng nhất? Lực ly tâm cực đại (kN), công suất (kW), số cực hoặc tốc độ, điện áp 1 pha 220V hay 3 pha 380V, dòng định mức, cấp bảo vệ IP, khoảng cách lỗ chân đế. Nhiều người chỉ hỏi kW, nhưng hai motor rung cùng 1.5kW có thể khác lực rung khá xa.
• Hỏi người bán những gì? Lực rung ghi trên tem là ở mức quả văng 100% hay mức cài sẵn khi xuất xưởng, bạc đạn loại gì, có kèm cáp điện chịu rung không, có bản vẽ lỗ chân để khoan khung sàng trước không.
• Làm sao nhận ra motor rung không đúng như quảng cáo? So khối lượng motor với catalog của dòng tương đương: motor nhẹ hẳn thường quả văng nhỏ, lực rung thấp. Chạy thử trên giá đỡ đàn hồi, đo dòng bằng ampe kìm; mở nắp xem quả văng có vạch chia phần trăm và có chốt khóa chắc chắn.
• Chọn công suất, lực rung thế nào? Cân khối lượng phần rung (khung + vật liệu trên sàng), nhân 5–10 lần ra lực rung tổng cần, chia cho số motor. Không chắc thì chọn motor có lực rung cực đại dư 20–30% rồi chỉnh quả văng xuống.
• Giá motor rung khoảng bao nhiêu? Giá trung bình thị trường Việt Nam phụ thuộc lực rung, số cực và kiểu 1 pha hay 3 pha: motor rung nhỏ vài chục, vài trăm W ở mức vài triệu đồng; motor rung 6 cực lực lớn cho sàng mỏ cao hơn nhiều. So giá cần so cùng lực rung (kN), không chỉ so kW.

b) Người đã mua: lắp cho đúng, dùng cho tối ưu

• Lắp motor rung lên khung cần chú ý gì? Mặt bắt phải phẳng, cứng, đủ dày (thường thép tấm từ 12–20mm tùy cỡ motor). Dùng bu lông cường độ cao cấp 8.8 trở lên, long đen vênh hoặc đai ốc khóa, siết đúng lực. Sau 1–2 giờ chạy đầu tiên, siết lại toàn bộ bu lông vì lúc đầu mặt tiếp xúc còn lún.
• Đấu điện motor rung khác motor thường chỗ nào? Dùng cáp mềm chịu rung, để một vòng dư gần motor, kẹp cáp lên phần không rung. Mỗi motor một rơ le nhiệt. Sàng hai motor rung thẳng thì hai motor phải quay ngược chiều nhau, kiểm tra chiều quay từng con trước khi chạy chung.
• Chỉnh lực rung bằng quả văng ra sao? Cắt điện, mở nắp hai đầu, nới bu lông quả văng ngoài, xoay theo vạch chia phần trăm, hai đầu trục chỉnh bằng nhau tuyệt đối, siết lại rồi đóng nắp. Hai đầu lệch nhau thì motor bị rung lắc xoắn, bạc đạn một bên chịu tải quá nặng.
• Dùng sao cho bền và đỡ tốn điện? Chỉnh lực rung vừa đủ để vật liệu chạy đều, đừng để 100% khi 60% đã đủ. Tra mỡ bạc đạn theo số giờ ghi trên tem hoặc hướng dẫn, đúng loại mỡ chịu nhiệt. Lò xo, cao su giảm chấn của sàng thay khi đã nứt, xẹp.
• Sàng đang chạy bỗng rung yếu hoặc lệch? Kiểm tra mất pha, bu lông chân lỏng, quả văng bị xoay lệch, lò xo gãy, một trong hai motor bị nhảy rơ le. Với sàng rung thẳng, một motor ngừng thì chuyển động thành rung tròn, vật liệu đi lệch sang một bên.

c) Các lỗi người dùng thường mắc và cách chỉnh sửa

• Hai motor sàng rung thẳng quay cùng chiều. Triệu chứng: sàng lắc tròn, vật liệu không đi về phía cửa ra hoặc dồn một góc. Cách sửa: đổi hai pha bất kỳ ở một motor để nó quay ngược lại.
• Chỉnh quả văng hai đầu không bằng nhau. Triệu chứng: motor nóng một đầu, bạc đạn hỏng nhanh, có tiếng gõ. Cách sửa: mở nắp, chỉnh hai đầu cùng vạch, siết chặt.
• Không siết lại bu lông sau lần chạy đầu. Bu lông lỏng dần, chân motor nứt, có khi motor văng khỏi khung. Cách sửa: siết lại sau 1–2 giờ, sau đó kiểm tra định kỳ, dùng thêm keo khóa ren hoặc đai ốc khóa.
• Dùng cáp cứng, không có vòng dư. Cáp gãy lõi ngay chỗ vào hộp cực, mất pha, motor cháy. Cách sửa: thay cáp mềm, làm vòng dư, kẹp cố định ở phần không rung.
• Gắn motor rung lên vách phễu mỏng. Vách bị nứt quanh chân motor sau vài tuần. Cách sửa: hàn thêm tấm đế dày và gân tăng cứng để phân tán lực.

d) Dành cho sinh viên cơ điện mới vào ngành: nên tìm hiểu gì trước

• Khái niệm cần nắm trước? Lực ly tâm F = m x r x ω², tần số và biên độ dao động, cộng hưởng, độ cứng lò xo, tốc độ đồng bộ theo số cực, dòng định mức và rơ le nhiệt, cấp bảo vệ IP.
• Nên học thiết bị nào trước? Học motor 3 pha rotor lồng sóc trước, vì motor rung chỉ là motor không đồng bộ có thêm quả văng. Sau đó học sàng rung tròn một motor, rồi tới sàng rung thẳng hai motor tự đồng bộ.
• Thứ tự học hợp lý? Nguyên lý motor không đồng bộ → lực ly tâm và quả văng → chọn lực rung theo khối lượng phần rung → lò xo giảm chấn và tần số riêng của hệ → điều khiển bằng biến tần.
• Tự kiểm chứng bằng cách nào? Đo dòng motor rung ở các mức quả văng 40%, 70%, 100% và ghi lại; dùng máy đo rung cầm tay đo biên độ trên khung sàng; đổi tần số bằng biến tần để thấy lực rung giảm theo bình phương tốc độ.
• Bài nền nên đọc kèm? Bài phân loại động cơ điện, cấu tạo, nguyên lý và bài động cơ điện 1 pha nếu làm đầm bàn chạy điện 220V.

Đọc thêm: động cơ Parma; cách đấu điện motor 1 pha, đấu tụ, đảo chiều tùy ý; giá motor 3 pha các hãng.