縫紉機用電機節(jié)能降耗改造

宋海燕，陳 峰，喬建偉，何振興

(魯泰紡織股份有限公司，山東 淄博 255100)

0 引言

我國是縫紉機制造和使用大國，目前普通縫紉機基本使用離合器電機進行驅(qū)動。魯泰制衣工廠現(xiàn)有的縫制設(shè)備按照其功能和用途分為鎖眼機、釘扣機、埋夾機、包縫機、側(cè)刀機、差動機及平縫機等?？p紉機電機主要包括普通離合器電機和電子控制離合器電機兩種型式，其使用中存在維修率高、耗電多等問題。為了提高生產(chǎn)效率、降低維護和使用成本，筆者采用伺服電機對傳統(tǒng)縫紉機用電機進行改造，從而達到節(jié)能、降耗、提效的目的。

1 技術(shù)現(xiàn)狀

普通離合器電機分為電機和離合器兩部分。工作時，接通電源電機主體線圈得電，推動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，將動力傳輸給主動輪，動力輸出時通過腳力推動離合器使離合器摩擦片與主動輪摩擦產(chǎn)生阻力，離合器軸將動力輸出、帶動皮帶輪旋轉(zhuǎn)。在通電過程中，電機始終以固定的速率旋轉(zhuǎn)，由腳提供摩擦片與主動輪接觸的力，摩擦力的大小與摩擦片的施加壓力相關(guān)，摩擦片的施加壓力越大則摩擦力越大、速度越快；否則，反之[1]。普通離合器電機存在體積大、振動大、溫升高、噪聲大、壽命短、維修率高、工人操作強度高及電源空耗多等不足，已不能滿足公司當前節(jié)能、降耗、提效等要求。

近年來，伺服電機用于縫紉機已成為一種趨勢，但因其制造成本高，主要用于釘扣機、鎖眼機等高端專用設(shè)備以及帶自動倒回針、自動剪線功能的高附加值電子平縫機，對不具備自動剪線和自動倒回針功能的設(shè)備一般配置普通離合器電機。在2011年9月中國國際縫制設(shè)備展覽會(CISMA)上，制造商推出能夠替代縫紉機用普通離合器電機的伺服電機。該電機具有質(zhì)量輕、體積小、功率大、速度快、效率高、壽命長、轉(zhuǎn)動平滑以及免維護等優(yōu)點，應用范圍較廣[2]。

普通縫紉機配置離合器電機，動力輸出的運行速度、停止速度都取決于腳力大小，通電后轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)帶動主動輪以固定速率旋轉(zhuǎn)，當長時間通電旋轉(zhuǎn)時導致溫升高、軸承老化快，主動輪慣性大、振動大。離合器通過腳力控制摩擦片與主動輪壓力大小從而產(chǎn)生不同摩擦力，得到不同輸出轉(zhuǎn)速，在摩擦運行和剎車停止時都產(chǎn)生噪聲。

2 技術(shù)改造可行性

因為伺服電機采購成本高，為避免盲目改造給公司造成不必要的浪費，因此，改造必須具有可行性。筆者對制衣工廠普通離合器電機使用狀況進行調(diào)研，具體情況如下。

2.1 負效益

雖然現(xiàn)使用的離合器電機價格低，但其電機零件不耐用，磨損快、壽命短，自建廠以來因零件更換對電機的維修共計631次，具體統(tǒng)計情況見表1。 對設(shè)備的維修相當于企業(yè)的負效益，以致企業(yè)經(jīng)濟效益降低。在設(shè)備故障的維修過程中，還要承擔配件采購費用、維修人工費用以及設(shè)備停止造成的產(chǎn)量損失。

表1 離合器電機維修情況

2.2 工人勞動強度大

普通離合器電機依靠腳力帶動離合器進行軸向動作，皮帶輪的轉(zhuǎn)動與停止靠人力踩動踏板來完成。在電機使用過程中，摩擦片和剎車盤的不斷磨損造成離合間隙逐漸變大，推桿行程可超過最佳行程的4倍以上，使工人在操作中動作幅度須越來越大、疲勞度越來越高，直到更換新零件后方可改善。

2.3 能源浪費

普通離合器電機在接通電源后始終在旋轉(zhuǎn)，而縫紉機的運行則是非連續(xù)性的，即其效率取決于針動時間。在整個工作時間內(nèi)的電機始終耗電，而縫紉機針動時間實際需要的動力輸出時間見表2。

表2 單臺離合器電機動力輸出情況

通過表2數(shù)據(jù)可知，縫紉機實際使用的動力不足整個動力輸出的43%，其余的57%以上的動力并未產(chǎn)生任何效益。對于未利用的動力有2個選擇，或合理利用、提高效益，或暫停輸出、減少浪費。

3 技術(shù)改造

3.1 技術(shù)改造流程

技術(shù)改造流程：拆除舊電機→伺服電機系統(tǒng)準備→伺服電機安裝→設(shè)備調(diào)試→安裝結(jié)束。

3.2 技術(shù)改造效果

3.2.1 免維護

伺服電機為終身免維護，使用壽命基本不少于10 a，無易損件、不需定期維修，真正實現(xiàn)一次投入、終身使用，大幅減少了配件成本、維修人工成本以及維修過程中因設(shè)備停臺造成的經(jīng)濟損失[3-4]。

3.2.2 勞動強度低

伺服電機是通過將電信號轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)軸的角位移或角速度來輸出動力，控速部件具有輕便、靈敏的特點，有效降低勞動強度。

3.2.3 節(jié)約能源

伺服電機基本達到了能源100%的使用率，除控制電路約5 W的消耗外，能源使用率高達98.75%。

3.3 技術(shù)改造效益對比

3.3.1 維修率

原離合器電機年維修達到70多次，而伺服電機終身免維護。

3.3.2 耗電量及電費

離合器電機和伺服電機每天開機10 h，單臺電機改造前后能耗對比見表3。

每臺離合器電機的每天耗電量為4 kW·h，按每臺每年使用300 d計算，年耗電量約為1200 kW·h，折合人民幣為912元。

每臺伺服電機每天耗電量為1.698 kW·h，按每臺每年使用300 d計算，年耗電僅約為509.4 kW·h，折合人民幣為387元。

伺服電機同比離合器電機，每臺年耗電約可節(jié)約690.6 kW·h，每百臺設(shè)備每年可節(jié)約電費達到5.25萬元。

3.3.3 運行情況

經(jīng)過改造的縫紉機操作性能大幅提升，控制輕便、工人操作強度降低，運行穩(wěn)定、基本無噪聲，電機溫升達標，未出現(xiàn)普通離合器電機因摩擦片摩擦產(chǎn)生高溫引發(fā)自燃的問題。

4 結(jié)語

縫紉機改造后，工人的勞動強度降低了，故障率大幅減小，從而避免設(shè)備維修停臺。其能源消耗少的優(yōu)勢顯著，有效降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本，傳統(tǒng)縫紉機伺服電機具有較廣的應用及推廣前景。