缝纫机用电机节能降耗改造

宋海燕，陈 峰，乔建伟，何振兴

(鲁泰纺织股份有限公司，山东 淄博 255100)

0 引言

我国是缝纫机制造和使用大国，目前普通缝纫机基本使用离合器电机进行驱动。鲁泰制衣工厂现有的缝制设备按照其功能和用途分为锁眼机、钉扣机、埋夹机、包缝机、侧刀机、差动机及平缝机等。缝纫机电机主要包括普通离合器电机和电子控制离合器电机两种型式，其使用中存在维修率高、耗电多等问题。为了提高生产效率、降低维护和使用成本，笔者采用伺服电机对传统缝纫机用电机进行改造，从而达到节能、降耗、提效的目的。

1 技术现状

普通离合器电机分为电机和离合器两部分。工作时，接通电源电机主体线圈得电，推动转子旋转，将动力传输给主动轮，动力输出时通过脚力推动离合器使离合器摩擦片与主动轮摩擦产生阻力，离合器轴将动力输出、带动皮带轮旋转。在通电过程中，电机始终以固定的速率旋转，由脚提供摩擦片与主动轮接触的力，摩擦力的大小与摩擦片的施加压力相关，摩擦片的施加压力越大则摩擦力越大、速度越快；否则，反之[1]。普通离合器电机存在体积大、振动大、温升高、噪声大、寿命短、维修率高、工人操作强度高及电源空耗多等不足，已不能满足公司当前节能、降耗、提效等要求。

近年来，伺服电机用于缝纫机已成为一种趋势，但因其制造成本高，主要用于钉扣机、锁眼机等高端专用设备以及带自动倒回针、自动剪线功能的高附加值电子平缝机，对不具备自动剪线和自动倒回针功能的设备一般配置普通离合器电机。在2011年9月中国国际缝制设备展览会(CISMA)上，制造商推出能够替代缝纫机用普通离合器电机的伺服电机。该电机具有质量轻、体积小、功率大、速度快、效率高、寿命长、转动平滑以及免维护等优点，应用范围较广[2]。

普通缝纫机配置离合器电机，动力输出的运行速度、停止速度都取决于脚力大小，通电后转子旋转带动主动轮以固定速率旋转，当长时间通电旋转时导致温升高、轴承老化快，主动轮惯性大、振动大。离合器通过脚力控制摩擦片与主动轮压力大小从而产生不同摩擦力，得到不同输出转速，在摩擦运行和刹车停止时都产生噪声。

2 技术改造可行性

因为伺服电机采购成本高，为避免盲目改造给公司造成不必要的浪费，因此，改造必须具有可行性。笔者对制衣工厂普通离合器电机使用状况进行调研，具体情况如下。

2.1 负效益

虽然现使用的离合器电机价格低，但其电机零件不耐用，磨损快、寿命短，自建厂以来因零件更换对电机的维修共计631次，具体统计情况见表1。 对设备的维修相当于企业的负效益，以致企业经济效益降低。在设备故障的维修过程中，还要承担配件采购费用、维修人工费用以及设备停止造成的产量损失。

表1 离合器电机维修情况

2.2 工人劳动强度大

普通离合器电机依靠脚力带动离合器进行轴向动作，皮带轮的转动与停止靠人力踩动踏板来完成。在电机使用过程中，摩擦片和刹车盘的不断磨损造成离合间隙逐渐变大，推杆行程可超过最佳行程的4倍以上，使工人在操作中动作幅度须越来越大、疲劳度越来越高，直到更换新零件后方可改善。

2.3 能源浪费

普通离合器电机在接通电源后始终在旋转，而缝纫机的运行则是非连续性的，即其效率取决于针动时间。在整个工作时间内的电机始终耗电，而缝纫机针动时间实际需要的动力输出时间见表2。

表2 单台离合器电机动力输出情况

通过表2数据可知，缝纫机实际使用的动力不足整个动力输出的43%，其余的57%以上的动力并未产生任何效益。对于未利用的动力有2个选择，或合理利用、提高效益，或暂停输出、减少浪费。

3 技术改造

3.1 技术改造流程

技术改造流程：拆除旧电机→伺服电机系统准备→伺服电机安装→设备调试→安装结束。

3.2 技术改造效果

3.2.1 免维护

伺服电机为终身免维护，使用寿命基本不少于10 a，无易损件、不需定期维修，真正实现一次投入、终身使用，大幅减少了配件成本、维修人工成本以及维修过程中因设备停台造成的经济损失[3-4]。

3.2.2 劳动强度低

伺服电机是通过将电信号转换成转轴的角位移或角速度来输出动力，控速部件具有轻便、灵敏的特点，有效降低劳动强度。

3.2.3 节约能源

伺服电机基本达到了能源100%的使用率，除控制电路约5 W的消耗外，能源使用率高达98.75%。

3.3 技术改造效益对比

3.3.1 维修率

原离合器电机年维修达到70多次，而伺服电机终身免维护。

3.3.2 耗电量及电费

离合器电机和伺服电机每天开机10 h，单台电机改造前后能耗对比见表3。

每台离合器电机的每天耗电量为4 kW·h，按每台每年使用300 d计算，年耗电量约为1200 kW·h，折合人民币为912元。

每台伺服电机每天耗电量为1.698 kW·h，按每台每年使用300 d计算，年耗电仅约为509.4 kW·h，折合人民币为387元。

伺服电机同比离合器电机，每台年耗电约可节约690.6 kW·h，每百台设备每年可节约电费达到5.25万元。

3.3.3 运行情况

经过改造的缝纫机操作性能大幅提升，控制轻便、工人操作强度降低，运行稳定、基本无噪声，电机温升达标，未出现普通离合器电机因摩擦片摩擦产生高温引发自燃的问题。

4 结语

缝纫机改造后，工人的劳动强度降低了，故障率大幅减小，从而避免设备维修停台。其能源消耗少的优势显著，有效降低产品生产成本，传统缝纫机伺服电机具有较广的应用及推广前景。