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(jī)制造和使用大國，目前普通縫紉機(jī)基本使用離合器電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。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(jī)、釘扣機(jī)、埋夾機(jī)、包縫機(jī)、側(cè)刀機(jī)、差動(dòng)機(jī)及平縫機(jī)等?？p紉機(jī)電機(jī)主要包括普通離合器電機(jī)和電子控制離合器電機(jī)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(hù)和使用成本，筆者采用伺服電機(jī)對傳統(tǒng)縫紉機(jī)用電機(jī)進(jìn)行改造，從而達(dá)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(jī)分為電機(jī)和離合器兩部分。工作時(shí)，接通電源電機(jī)主體線圈得電，推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，將動(dòng)力傳輸給主動(dòng)輪，動(dòng)力輸出時(shí)通過腳力推動(dòng)離合器使離合器摩擦片與主動(dòng)輪摩擦產(chǎn)生阻力，離合器軸將動(dòng)力輸出、帶動(dòng)皮帶輪旋轉(zhuǎn)。在通電過程中，電機(jī)始終以固定的速率旋轉(zhuǎn)，由腳提供摩擦片與主動(dòng)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(jī)存在體積大、振動(dòng)大、溫升高、噪聲大、壽命短、維修率高、工人操作強(qiáng)度高及電源空耗多等不足，已不能滿足公司當(dāng)前節(jié)能、降耗、提效等要求。

近年來，伺服電機(jī)用于縫紉機(jī)已成為一種趨勢，但因其制造成本高，主要用于釘扣機(jī)、鎖眼機(jī)等高端專用設(shè)備以及帶自動(dòng)倒回針、自動(dòng)剪線功能的高附加值電子平縫機(jī)，對不具備自動(dòng)剪線和自動(dòng)倒回針功能的設(shè)備一般配置普通離合器電機(jī)。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(jī)用普通離合器電機(jī)的伺服電機(jī)。該電機(jī)具有質(zhì)量輕、體積小、功率大、速度快、效率高、壽命長、轉(zhuǎn)動(dòng)平滑以及免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用范圍較廣[2]。

普通縫紉機(jī)配置離合器電機(jī)，動(dòng)力輸出的運(yùn)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(dòng)主動(dòng)輪以固定速率旋轉(zhuǎn)，當(dāng)長時(shí)間通電旋轉(zhuǎn)時(shí)導(dǎo)致溫升高、軸承老化快，主動(dòng)輪慣性大、振動(dòng)大。離合器通過腳力控制摩擦片與主動(dòng)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(yùn)行和剎車停止時(shí)都產(chǎn)生噪聲。

2 技術(shù)改造可行性

因?yàn)樗欧姍C(jī)采購成本高，為避免盲目改造給公司造成不必要的浪費(fèi)，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(jī)使用狀況進(jìn)行調(diào)研，具體情況如下。

2.1 負(fù)效益

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

表1 離合器電機(jī)維修情況

2.2 工人勞動(dòng)強(qiáng)度大

普通離合器電機(jī)依靠腳力帶動(dòng)離合器進(jìn)行軸向動(dòng)作，皮帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)與停止靠人力踩動(dòng)踏板來完成。在電機(jī)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(dòng)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(fèi)

普通離合器電機(jī)在接通電源后始終在旋轉(zhuǎn)，而縫紉機(jī)的運(yùn)行則是非連續(xù)性的，即其效率取決于針動(dòng)時(shí)間。在整個(gè)工作時(shí)間內(nèi)的電機(jī)始終耗電，而縫紉機(jī)針動(dòng)時(shí)間實(shí)際需要的動(dòng)力輸出時(shí)間見表2。

表2 單臺離合器電機(jī)動(dòng)力輸出情況

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

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(jī)→伺服電機(jī)系統(tǒng)準(zhǔn)備→伺服電機(jī)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(hù)

伺服電機(jī)為終身免維護(hù)，使用壽命基本不少于10 a，無易損件、不需定期維修，真正實(shí)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(jì)損失[3-4]。

3.2.2 勞動(dòng)強(qiáng)度低

伺服電機(jī)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(dòng)力，控速部件具有輕便、靈敏的特點(diǎn)，有效降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

3.2.3 節(jié)約能源

伺服電機(jī)基本達(dá)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(dá)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(jī)年維修達(dá)到70多次，而伺服電機(jī)終身免維護(hù)。

3.3.2 耗電量及電費(fèi)

離合器電機(jī)和伺服電機(jī)每天開機(jī)10 h，單臺電機(jī)改造前后能耗對比見表3。

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

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

伺服電機(jī)同比離合器電機(jī)，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(fèi)達(dá)到5.25萬元。

3.3.3 運(yùn)行情況

經(jīng)過改造的縫紉機(jī)操作性能大幅提升，控制輕便、工人操作強(qiáng)度降低，運(yùn)行穩(wěn)定、基本無噪聲，電機(jī)溫升達(dá)標(biāo)，未出現(xiàn)普通離合器電機(jī)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(jī)改造后，工人的勞動(dòng)強(qiáng)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(jī)伺服電機(jī)具有較廣的應(yīng)用及推廣前景。