Motor rung 4kW mã ZW-20 (còn gọi là động cơ rung 4kW, đầm rung 4kW hay motor rung 5HP) là động cơ rung 2 cực, chạy điện 3 pha 380V, dòng định mức 9,5 A, tạo lực ly tâm cố định 50 kN ở tốc độ 2.840 vòng/phút và nặng 61 kg. Trên tem, nhà sản xuất xếp ZW-20 vào nhóm "Surface type concrete vibrator", tức đầm rung gắn ngoài bề mặt cốp pha, nhưng với lực rung lớn như vậy, máy cũng thường được lắp cho bàn rung khuôn cỡ lớn, máng cấp liệu đá và phễu chứa vật liệu nặng.
Điểm khác biệt quan trọng nhất của mã này so với phần lớn các mã trong danh mục motor rung là ZW-20 dùng khối lệch tâm cố định, không có búa chỉnh lực rung. Vì vậy, chọn đúng ZW-20 nghĩa là bài toán của bạn thực sự cần khoảng 50 kN; nếu cần lực nhỏ hơn hoặc muốn tinh chỉnh, phải dùng biến tần. Bài viết dưới đây đi sâu vào thông số trên tem, cách tính lực, khối lượng rung được, biên độ, cách lắp đặt chịu được 50 kN và những sự cố hay gặp khi vận hành.
Motor rung 4kW ZW-20 là động cơ điện không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc, công suất 4 kW, hai đầu trục gắn khối lệch tâm cố định, sinh lực rung ly tâm 50 kN với tần số khoảng 47 Hz. Lực quay tròn này truyền qua chân đế vào kết cấu được gắn motor (cốp pha, bàn rung, máng, phễu), làm cả kết cấu dao động theo.
Về bản chất, phần điện của ZW-20 giống một động cơ 3 pha 2 cực thông thường. Thứ biến nó thành "đầm rung" là hai khối kim loại đặt lệch tâm ở hai đầu trục và một kết cấu vỏ, chân đế, ổ bi được gia cường để chịu tải hướng kính rất lớn. Nếu bạn quen với dải motor điện 3 pha 5HP 4kW, có thể hình dung ZW-20 là một motor cùng công suất nhưng được "may đo" để chịu và tạo ra rung động, thay vì kéo tải qua puly hay khớp nối.
Ý nghĩa tên gọi ZW-20, 4kW, 5HP và 3,7kW
Trong dòng ZW, con số phía sau là số hiệu cỡ máy, không trùng với lực rung tính bằng kN (ZW-20 có lực 50 kN chứ không phải 20 kN). ZW-20 tương ứng cỡ công suất 4 kW. Người dùng thường gọi kèm "5HP" hoặc "3,7kW" vì 5 mã lực quy đổi xấp xỉ 3,73 kW; tuy nhiên tem của mã này ghi 4 kW, nên khi tính toán điện, dây dẫn và bảo vệ, hãy dùng số liệu trên tem: 4 kW, 380 V, 9,5 A.
ZW-20 khác gì đầm dùi và đầm bàn cầm tay?
Đầm dùi đưa đầu rung vào trong khối bê tông, còn đầm bàn đặt lên mặt bê tông và di chuyển bằng tay. Motor rung ZW-20 thuộc nhóm thứ ba: bắt cố định bằng bulông lên mặt ngoài cốp pha hoặc lên khung máy. Năng lượng rung đi qua thành cốp pha vào bê tông, nên cốp pha phải đủ cứng và giá bắt motor phải chịu được lực đổi chiều liên tục khoảng 47 lần mỗi giây.
Bảng dưới đây tổng hợp thông số theo tem và bản vẽ kích thước của motor rung 4kW ZW-20. Đây là các con số nên dùng khi thiết kế bệ, chọn aptomat và tính khối lượng rung.
| Thông số | Giá trị motor rung 4kW ZW-20 |
|---|---|
| Mã hàng | ZW-20, loại lực rung cố định |
| Kiểu máy ghi trên tem | Surface type concrete vibrator (đầm rung gắn ngoài) |
| Công suất | 4 kW (thường gọi 5HP) |
| Số cực / tốc độ | 2 cực, 2.840 vòng/phút (tem) |
| Tần số rung | ≈ 47,3 Hz (2.840 ÷ 60) |
| Điện áp / tần số lưới | 380 V 3 pha, 50 Hz |
| Kiểu đấu dây | Sao (Y) |
| Dòng định mức | 9,5 A |
| Cấp cách điện | F |
| Lực ly tâm (lực rung) | 50 kN, không điều chỉnh bằng búa |
| Mô-men tĩnh tính ngược từ lực và tốc độ | ≈ 56,5 kg·cm (tổng hai đầu trục) |
| Khối lượng motor | 61 kg |
| Kích thước (dài × rộng × cao) | 445 × 283 × 265 mm |
| Khoảng cách lỗ chân đế | 220 × 168 mm, 4 lỗ Ø16 mm |
| Khối lượng vật liệu rung ước lượng | Khoảng 2.500 kg vật liệu tơi xốp (quy ước, xem mục 5) |
Hình bên dưới là ảnh tem và bản vẽ kích thước của đầm rung ZW-20. Trên tem thể hiện rõ điện áp 380 V 3 pha, dòng 9,5 A, tốc độ 2.840 vòng/phút, kiểu nối Y, cách điện cấp F và dòng chữ "Surface type concrete vibrator". Bản vẽ cho các kích thước bao dài 445 mm, rộng 283 mm, cao 265 mm, khoảng cách lỗ chân đế 220 × 168 mm với lỗ 16 mm. Ảnh cũng chỉ ra "búa" của motor rung, thực chất là khối lệch tâm cố định gắn ở đầu trục, và ghi chú mức rung khoảng 2.500 kg vật liệu tơi xốp.
Đọc đúng thông số điện trên tem
ZW-20 là motor điện 3 pha 380 V đấu sao, không có phiên bản chạy điện 1 pha 220 V ở công suất này. Dòng 9,5 A là dòng định mức khi motor được bắt chặt trên kết cấu đúng thiết kế; cách đọc dòng đo thực tế và các nguyên nhân dòng vượt tem được trình bày ở mục 9.
Nếu xưởng chỉ có điện 1 pha, phương án khả thi duy nhất là dùng biến tần đầu vào 1 pha 220 V, đầu ra 3 pha. Tuy nhiên biến tần ra 3 pha 220 V chỉ phù hợp motor đấu được tam giác 220 V; với ZW-20 đấu sao 380 V cố định như tem, cần biến tần ra 3 pha 380 V hoặc cấp lưới 3 pha.
Kích thước, chân đế và ý nghĩa với kết cấu bắt motor
Chân đế 220 × 168 mm với 4 lỗ Ø16 mm cho phép dùng bulông M14 (đúng lỗ 16 mm). Thân rộng 283 mm và cao 265 mm, nên khi bố trí trên cốp pha cột hoặc thành khuôn cần chừa khoảng trống để tháo nắp hai đầu kiểm tra và để luồn cáp điện có đoạn võng. Với khối lượng 61 kg, motor nên được nâng bằng tời hoặc pa lăng, không nâng bằng cáp điện hay hộp đấu dây. Khi gia công bệ, nên đo lại lỗ chân trên motor thực tế trước khi khoan.
Video sau giới thiệu tổng quan motor rung 4kW 3 pha và các chi tiết bên ngoài của máy.
Motor rung tạo rung hoàn toàn bằng cơ học: khối lệch tâm quay cùng trục sinh lực ly tâm F = m·r·ω², lực này quay tròn theo trục và truyền qua chân đế vào kết cấu. Không có nam châm vĩnh cửu, không có "rung điện từ" hay cơ cấu bước như một số mô tả cũ.
Các bộ phận chính
Lực rung, mô-men tĩnh và tần số rung của ZW-20
Lực ly tâm của khối lệch tâm được tính theo công thức F = Me·ω², trong đó Me = m·r là mô-men tĩnh (working moment, đơn vị kg·m hoặc kg·cm) và ω là vận tốc góc. Với ZW-20 quay 2.840 vòng/phút:
Mô-men tĩnh là con số dùng để tính biên độ ở mục 5; còn vì lực tỉ lệ với ω², mọi thay đổi tốc độ (điện áp thấp, biến tần) đều làm lực thay đổi mạnh, xem bảng ở mục 4.
Tần số rung bằng tốc độ quay: 2.840 vòng/phút tương đương khoảng 47 dao động mỗi giây. Tần số cao, biên độ nhỏ là đặc trưng của motor rung 2 cực, rất hợp với việc đầm bê tông, làm hạt cốt liệu sắp xếp chặt và đẩy bọt khí ra ngoài, cũng như phá cầu vòm vật liệu bám dính trong phễu. Với vật liệu thô, hạt to cần quãng ném dài, các dòng 4 cực hoặc 6 cực tần số thấp cho biên độ lớn hơn ở cùng gia tốc nên thường hiệu quả hơn.
"Lực cố định" nghĩa là khối lệch tâm của ZW-20 được chế tạo ở một vị trí, motor luôn tạo 50 kN khi chạy đúng tốc độ định mức, người dùng không chỉnh được bằng búa như dòng CVM.
Vì sao có loại lực cố định?
Khối lệch tâm liền một khối giúp kết cấu đơn giản, khó bị lỏng, không có nguy cơ hai đầu đặt lệch phần trăm nhau gây rung xoắn. Với đầm cốp pha, đây là lợi thế: công nhân không tự ý chỉnh, các vị trí đầm trên cùng một khuôn luôn cho lực như nhau. Đổi lại, nếu kết cấu không cần đến 50 kN, motor sẽ "đánh" quá mạnh, gây nứt mối hàn, mỏi bulông và nóng ổ bi.
Giảm lực bằng biến tần
Do ZW-20 là motor 3 pha, có thể dùng biến tần để giảm tốc độ, từ đó giảm lực rung theo bình phương tốc độ. Không nên chạy vượt tần số ghi trên tem (50 Hz), vì lực và tải ổ bi tăng theo bình phương. Dải dùng thực tế điển hình từ khoảng 20–25 Hz đến 50 Hz.
| Tần số biến tần | Tốc độ xấp xỉ (vòng/phút) | Tần số rung (Hz) | Lực rung còn lại (% và kN) |
|---|---|---|---|
| 50 Hz | 2.840 | 47 | 100% ≈ 50 kN |
| 45 Hz | 2.560 | 43 | 81% ≈ 40,5 kN |
| 40 Hz | 2.270 | 38 | 64% ≈ 32 kN |
| 35 Hz | 1.990 | 33 | 49% ≈ 24,5 kN |
| 30 Hz | 1.700 | 28 | 36% ≈ 18 kN |
| 25 Hz | 1.420 | 24 | 25% ≈ 12,5 kN |
Lưu ý: khi giảm tần số, biên độ rung trên cùng một kết cấu cũng giảm theo cùng tỉ lệ với lực, vì mô-men tĩnh không đổi. Khi qua dải tần trùng với tần số riêng của kết cấu, máy có thể rung giật mạnh bất thường; nên cài tăng tốc nhanh qua vùng này hoặc khóa vùng tần số đó trên biến tần. Quy luật bình phương này cũng đúng khi điện áp lưới thấp làm motor tụt tốc: chỉ cần tốc độ giảm 10%, lực còn khoảng 81%.
Con số "khoảng 2.500 kg vật liệu tơi xốp" của ZW-20 tương ứng gia tốc khoảng 2 g, là ước lượng cho vật liệu rời, ít kết dính; khối lượng thực tế rung được phụ thuộc gia tốc và biên độ mà thiết bị cần đạt.
Theo định luật Newton, gia tốc dao động của hệ a = F ÷ M, trong đó M là tổng khối lượng tham gia rung gồm motor, khung máy, máng hoặc khuôn và phần vật liệu dao động cùng. Quy ước "1 kN rung khoảng 50 kg" mà nhiều tài liệu bán hàng dùng thực chất là chọn a ≈ 2 g: 50.000 N ÷ (2 × 9,81) ≈ 2.550 kg. Nếu thiết bị cần rung mạnh hơn, khối lượng cho phép giảm tương ứng.
Bảng chọn theo gia tốc mục tiêu
| Ứng dụng | Gia tốc điển hình | Tổng khối lượng tham gia rung tối đa với 1 motor ZW-20 (50 kN) |
|---|---|---|
| Máng cấp liệu rung, phễu chống kẹt | 2–4 g | ≈ 1.270–2.550 kg |
| Sàng rung | 3–5 g | ≈ 1.020–1.700 kg |
| Bàn rung đầm khuôn, cốp pha | 3–6 g | ≈ 850–1.700 kg |
Ví dụ: một khuôn đúc cống hộp có khung thép 900 kg, chứa thêm khoảng 500 kg bê tông dao động cùng thành khuôn, cộng motor 61 kg, tổng khoảng 1.460 kg. Gia tốc đạt được là 50.000 ÷ 1.460 ≈ 34 m/s², tức khoảng 3,5 g, nằm trong dải phù hợp đầm khuôn.
Ước lượng biên độ rung
Biên độ đỉnh–đỉnh xấp xỉ bằng 2 × mô-men tĩnh tổng ÷ khối lượng tham gia rung. Với ZW-20, mô-men tĩnh khoảng 56,5 kg·cm:
Mức 0,4–1,1 mm đỉnh–đỉnh ở tần số khoảng 47 Hz là vùng làm việc điển hình của đầm rung 2 cực trên cốp pha và bàn rung. Muốn biên độ vài milimét, tăng lực 2 cực không giải quyết được vấn đề, vì biên độ chỉ phụ thuộc mô-men tĩnh và khối lượng.
Với lực 50 kN, ZW-20 là motor rung cỡ lớn. Nó phát huy tốt ở các thiết bị nặng, còn với máy nhỏ thì lại thừa lực và gây hại cho kết cấu.
Đầm rung ngoài cốp pha và khuôn bê tông đúc sẵn
Đây là ứng dụng đúng với dòng chữ "Surface type concrete vibrator" trên tem. Motor được bắt lên giá đỡ hàn vào sườn cứng của cốp pha thép cột, dầm, cấu kiện đúc sẵn, cống hộp, ống cống, cọc vuông, tấm tường, không bắt trực tiếp lên tôn mặt. Tần số khoảng 47 Hz giúp vữa xi măng hóa lỏng tạm thời, cốt liệu sắp xếp chặt, bọt khí nổi lên. Khoảng cách giữa các điểm đầm phụ thuộc độ dày bê tông và độ cứng thành khuôn; nên bố trí điểm đầm ở vùng có gân để lực lan đều, tránh rung cục bộ làm bung ván khuôn.
Bàn rung cỡ lớn, máy ép gạch không nung, máy làm cấu kiện
Bàn rung đầm khuôn tấm lớn, máy làm gạch block, gạch terrazzo hoặc cấu kiện bê tông nhẹ thường cần lực từ vài chục kN. ZW-20 có thể đặt dưới mặt bàn, thường dùng theo cặp để phân bố lực đều. Bàn cần khung có gân cứng và gối đỡ đàn hồi (lò xo hoặc cao su) để rung không truyền xuống nền nhà xưởng.
Máng cấp liệu đá, phễu và silo vật liệu nặng
Với phễu chứa cát ẩm, đá dăm, xi măng, tro bay, motor rung được bắt lên thành phễu ở vùng côn để phá cầu vòm, giúp vật liệu chảy đều. Phễu cỡ lớn bằng tôn dày mới nên dùng lực 50 kN; phễu tôn mỏng dễ bị rách, nứt quanh vị trí bắt motor. Máng cấp liệu đá hộc, đá dăm trước máy nghiền cũng là nơi lực lớn của ZW-20 tỏ ra hữu ích.
Những ứng dụng không nên dùng ZW-20
Mọi hư hỏng của motor rung cỡ lớn như ZW-20 phần lớn bắt đầu từ mối ghép bulông và bệ đỡ, không phải từ cuộn dây. Lực 50 kN đổi chiều khoảng 47 lần mỗi giây, nên bệ phải cứng, phẳng và mối ghép phải được siết đúng.
Bệ và bulông
Cấp điện và bảo vệ
Chạy thử và siết lại
Video dưới đây cho thấy thực tế các đầm rung dòng ZW ở nhiều công suất khác nhau, trong đó có cỡ 4kW, giúp hình dung kích thước thân, chân đế và hộp đấu dây.
Lắp cặp ZW-20 cho bàn rung và máng lớn
Khi lắp hai motor rung cùng mã trên một khung, hai motor sẽ tự đồng bộ pha với nhau. Nếu quay ngược chiều, thành phần lực vuông góc triệt tiêu, thành phần dọc theo một phương cộng lại, tạo rung thẳng (tuyến tính) với biên lực tới 2 × 50 = 100 kN theo phương đó. Kiểu này dùng cho máng cấp liệu, băng rung, sàng tuyến tính; trục nối hai motor thường đặt nghiêng khoảng 45° so với mặt máng để tạo góc ném hợp lý. Nếu quay cùng chiều, lực tổng hợp quay tròn, tạo rung tròn cho bàn rung và một số sàng.
Yêu cầu khi chạy cặp: cùng mã, cùng tần số lưới, khởi động đồng thời, mỗi motor có bảo vệ quá tải riêng nhưng liên động để một motor ngắt thì motor còn lại cũng ngắt. Nếu một motor dừng (kể cả do mất pha) mà motor kia vẫn chạy, rung sẽ chuyển thành dạng lệch, gây xoắn khung và hại ổ bi.
ZW-20 lực cố định và dòng CVM có búa chỉnh
| Tiêu chí | ZW-20 4kW | Motor rung dòng CVM 2 cực |
|---|---|---|
| Chỉnh lực rung | Không, khối lệch tâm cố định | Có, xoay khối di động theo vạch % |
| Cách giảm lực | Chỉ bằng biến tần | Búa chỉnh, giảm tối đa khoảng 80%; có thể kết hợp biến tần |
| Điện áp | 380 V 3 pha, đấu Y | Tem 220/380 V 3 pha (Δ/Y) |
| Thế mạnh | Lực lớn, đơn giản, chắc chắn, hợp đầm cốp pha | Linh hoạt khi thay đổi vật liệu, hợp sàng và máng |
| Rủi ro thường gặp | Thừa lực khi chọn quá cỡ | Chỉnh hai đầu không đều gây rung xoắn |
Video dưới đây giới thiệu đầm rung dòng CVM có búa chỉnh lực, để bạn so sánh hình dáng và cách chỉnh với dòng ZW lực cố định.
Motor nóng nhanh, dòng vượt 9,5 A
Khi đo bằng ampe kìm ở chế độ làm việc ổn định, dòng mỗi pha nên nằm dưới hoặc xấp xỉ 9,5 A và ba pha lệch nhau ít; vỏ motor rung chạy liên tục ấm đến nóng tay là bình thường. Nếu nhiệt tăng nhanh trong vài chục phút hoặc dòng vượt tem, hãy kiểm tra theo thứ tự: điện áp ba pha có thấp hoặc lệch pha không; bulông chân có lỏng không; kết cấu có đang cộng hưởng (rung giật, tiếng ồn tăng vọt) không; ổ bi có tiếng hú rít không. Bệ mềm là nguyên nhân rất phổ biến, vì khi bệ "nhún" theo motor, ổ bi phải chịu tải lớn hơn thiết kế. Dòng cao không có nghĩa motor "khỏe hơn".
Gãy bulông, nứt chân đế, nứt mối hàn
Thường do bulông cấp bền thấp, không siết lại sau giờ chạy đầu, đệm cao su dưới chân, hoặc tấm đế quá mỏng. Khi đã nứt chân, không nên hàn đắp tiếp tục dùng vì vết nứt sẽ lan nhanh dưới tải đổi chiều.
Rung yếu hơn trước
Có thể do điện áp thấp làm tụt tốc, mất một pha, biến tần đặt tần số thấp, hoặc vật liệu bám dày làm tăng khối lượng tham gia rung. Với loại lực cố định, khối lệch tâm không tự xoay lệch, nên ít khi nguyên nhân nằm ở "búa".
Tiếng kêu lạ
Tiếng gõ lách cách thường đến từ nắp che lỏng hoặc khối lệch tâm chạm nắp; tiếng hú rít đều tăng theo thời gian thường là ổ bi. Dừng máy kiểm tra ngay, vì ổ bi motor rung hỏng tiến triển nhanh hơn motor thường do tải hướng kính lớn.
Motor rung 4kW ZW-20 có chạy được điện 1 pha 220V gia đình không?
Không chạy trực tiếp: tem ghi 380 V 3 pha, đấu sao, 9,5 A. Phải kéo lưới 3 pha hoặc dùng biến tần vào 1 pha, ra 3 pha 380 V; loại ra 3 pha 220 V không dùng được.
Lực rung 50 kN của ZW-20 tương đương bao nhiêu kg lực?
50 kN tương đương khoảng 5.100 kgf. Đây là biên độ lực ly tâm quay tròn, không phải lực ép tĩnh. Ở mỗi vòng quay, lực đổi hướng liên tục, nên kết cấu chịu tải động lớn hơn nhiều so với chỉ treo 61 kg trọng lượng motor.
Vì sao có nơi ghi motor rung 4kW rung được 2.500 kg, nơi khác lại chỉ khuyên khoảng 1.000–1.500 kg?
2.500 kg ứng với khoảng 2 g, đủ cho máng và phễu vật liệu tơi xốp; bàn rung, sàng cần 3–5 g nên chỉ khoảng 1.000–1.700 kg. Hai con số chỉ khác mức rung mục tiêu.
ZW-20 có chỉnh lực rung được không?
Không chỉnh bằng búa vì khối lệch tâm cố định. Chỉ giảm được bằng biến tần: 40 Hz còn khoảng 32 kN, 35 Hz còn khoảng 24,5 kN; không chạy quá 50 Hz.
Tốc độ 2.840 vòng/phút trên tem khác gì 3.000 vòng/phút hay ghi trong quảng cáo?
3.000 vòng/phút là tốc độ đồng bộ của motor 2 cực ở lưới 50 Hz; 2.840 vòng/phút là tốc độ thực khi có tải, chênh lệch do độ trượt của motor không đồng bộ. Lực 50 kN trên tem được tính ở tốc độ làm việc này.
Motor rung 4kW có chạy liên tục nhiều giờ được không?
Được, nếu lắp trên bệ đủ cứng, dòng làm việc không vượt 9,5 A và nhiệt độ vỏ ổn định. Cách điện cấp F cho phép cuộn dây làm việc ở nhiệt độ khá cao. Với đầm cốp pha, thực tế motor thường chạy ngắt quãng theo từng mẻ đổ, nên ít khi quá nhiệt nếu bệ tốt.
Gắn ZW-20 lên cốp pha cột cần chú ý gì?
Bắt qua giá đỡ hàn vào sườn cứng, không bắt lên tôn mặt; dùng 4 bulông M14 cấp 8.8, siết lại sau 15–30 phút chạy đầu và treo cáp an toàn.
Tấm đế để bắt ZW-20 nên dày bao nhiêu?
Tối thiểu bằng đường kính bulông, điển hình 16–20 mm thép tấm, có gân hàn về khung chính và đủ phủ toàn bộ chân đế 220 × 168 mm. Tấm 8–10 mm thường bị "nhún", làm dòng tăng và bulông lỏng sau vài ca.
Biên độ rung của motor rung 4kW khoảng bao nhiêu?
Khoảng 1,1 mm đỉnh–đỉnh với hệ 1.000 kg và 0,45 mm với hệ 2.500 kg, tính theo mô-men tĩnh 56,5 kg·cm.
Dùng ZW-20 cho sàng cát, sàng đá có tốt không?
Sàng cát mịn khô khung lớn thì dùng được. Đá dăm, vật liệu thô hoặc ẩm nên dùng motor 4 cực hoặc 6 cực vì biên độ của ZW-20 chỉ dưới khoảng 1,1 mm.
Kích thước lỗ chân đế ZW-20 là bao nhiêu để làm bệ?
Khoảng cách lỗ 220 × 168 mm, 4 lỗ Ø16 mm; thân 445 × 283 × 265 mm.
Motor rung 4kW bị dừng một pha khi đang chạy có sao không?
Mất pha làm motor quay yếu, dòng hai pha còn lại tăng mạnh và cuộn dây quá nhiệt nhanh. Rơ-le nhiệt hoặc bộ bảo vệ động cơ cài đúng 9,5–10 A sẽ ngắt kịp; khi chạy cặp, liên động sẽ dừng luôn motor còn lại.
