改革開發(fā)以來，我國服裝工業(yè)生產大幅度的增長，特別是在中國加入WTO以后，取消了服裝出口的配額，極大的促進了服裝行業(yè)的蓬勃發(fā)展。但是，由于當前人力和物力成本不斷地提高，為了提高企業(yè)競爭力，提高生產效率是降低生產成本的最重要的途徑之一。而提高生產效率最直接的途徑就是購買生產效率高的縫紉設備。
一臺縫紉機的效率高低取決于三個方面，一是穩(wěn)定的性能，二是較高的縫紉速度，三是緊湊的輔助動作。而縫紉速度的不斷提高，對縫紉機的發(fā)熱、耐磨性、穩(wěn)定性及噪音都提出了新的設計要求。在這里，筆者結合ZOJE2290機器，與大家探討一下高速曲折縫縫紉機旋梭機構發(fā)熱問題的優(yōu)化設計。
機構介紹
ZOJE2290機器的最高轉速為5000rpm，那么，通過傳動機構傳遞到旋梭的最高轉速為10000rpm，在如此高的轉速下工作，旋梭必定容易發(fā)熱，旋梭過熱后，就容易斷線、卡線，甚至操作人員無法換梭心。為此，如何控制旋梭的發(fā)熱和散熱問題很重要。
如圖1所示為ZOJE2290機器的旋梭機構示意圖，件1為向心球軸承；件2和件4旋梭齒輪；件3為旋梭軸；件5齒輪箱；件6為油封；件7為旋梭軸軸套；8所指的為旋梭供油孔，同時提供旋梭軸軸套潤滑用油；件9旋梭。上軸伺服電機的轉動，通過傳動機構，帶動齒輪2轉 動，通過傘齒輪2和4，帶動旋梭9高速運轉。
優(yōu)化設計前后的測試和分析
改進前零件的設計數(shù)據：件7旋梭軸軸套的內孔為Φ7.94（+0.005 ~ +0.02）；件3旋梭軸的外徑為Φ7.94（0 ~ -0.009）;件6為旋梭軸軸套油封，與軸配合的孔徑為Φ6.9，單邊過盈為0.5mm；件5的腔中填入足量的油脂；為了防止油脂從件1的軸承中擠出，損壞軸承和油脂的流失，件1軸承選用了NSK6901DDU CN型，防塵蓋為橡膠接觸型密封的軸承；油泵從油孔8往旋梭和軸套提供足量10#縫紉機油。整機溫度測試的條件：我們使用的機器的控制系統(tǒng)自帶的跑合測試程序，總共跑合的時間為45分鐘，其中前15分鐘的機器運轉速度為2500n/min，中間15分鐘的機器運轉速度為3700n/min，后15分鐘的機器運轉速度為5000n/min；在跑合過程中，機器運轉20秒停5秒；測試時的環(huán)境溫度為32℃；測試位置為旋梭表面和旋梭軸端面。測試數(shù)據見表1。按表1的測試溫度來看是過熱的，通過分析，認為熱源主要有以下幾個地方：旋梭、軸承、旋梭軸軸套及傘齒輪，需要對產生熱源的幾個地方的進行改進：○1是軸套與軸之間的配合間隙需要增大，因為旋梭軸的旋轉速度為上軸轉速的2倍，按現(xiàn)在的軸套和軸的極限配合間隙0.005~0.029來看，當間隙在0.01以下時，難以得到足夠的潤滑油來滿足軸和軸套的高速旋轉；○2油封與軸的過盈太大，造成發(fā)熱過大；○3NSK6901DDU CN軸承的防塵蓋需要改為非接觸密封式的，增大軸承的游隙；○4齒輪箱中的油脂散熱效果不佳；○5兩個傘齒輪的90度嚙合角度不好，造成齒輪嚙合不好，需要改進機器底板的機加工。
部位 時間 15分鐘 30分鐘 45分鐘
旋梭表面 44 55 63
旋梭軸端面 44 50 60
針對以上的分析，我們對相關零件做了相應的改進：○1把旋梭軸軸套的內孔尺寸Φ7.94（+0.015 ~ +0.024）；○2對于軸承該選型號為NSK6901ZZ C3，更改為非接觸型的防塵改和增大軸承的游隙；○3把油封的內孔改為Φ7.4；○4把加入齒輪箱中的普通油脂改為一種特殊油脂，該油脂只需要在傘齒輪面上涂一層，它就能齒面上形成一層油膜，并且在齒輪高速運轉下不會被甩掉，這樣不但提高的齒輪箱中的散熱能力，并且保證了不會有油脂從軸承中溢出。我們再次用按以上更改后的零件做了溫升測試，測試數(shù)據見表2。
部位 時間 15 分鐘 30分鐘 45分鐘
旋梭表面 36 40 48
旋梭軸端面 35 39 46.5
通過表1和表2的對比，可以明顯的看到改進后的零件對降低溫度所帶來的效果，后來對多臺機器進行了溫度測試，溫度都控制在45℃~50℃之間�？紤]到在實際使用中一般用最高轉速的80%左右速度工作，我們對此做了4000n/min速度下的溫度測試，測試程序的前兩個15分鐘同前面，只是第三個15分鐘的速度為4000n/min，測試結果見表3。表2和表3的溫度，經過縫紉專家們的確認，
部位 時間 15分鐘 30分鐘 45分鐘
旋梭表面 36 40 42
旋梭軸端面 35 39 42
在該測試程序的條件下，是可以接受的溫度范圍。為了檢驗更改后的零件對機器性能的影響，我們做了4500n/min轉速下，運轉10秒停3秒的耐久性試驗，1500小時后測試縫紉性能良好，證明更改后軸套和放大后軸承游隙后對縫紉性能是能夠保證的。拆下傘齒輪檢測，齒面磨損是正常磨損，證明新選用的油脂的潤滑性能是良好的。齒輪箱5中沒有發(fā)現(xiàn)滲漏的白油，證明新油封的密封性能是可以保證的。
結論
該機器經過以上的改進，得到的批量批量生產，在市場使用，普遍反應良好，這為以后我們高速縫紉機的旋梭發(fā)熱問題的解決提出了一個參考。我國的縫紉機研發(fā)現(xiàn)在還處于仿制模式開始走向自主研發(fā)過程，這種提高性能優(yōu)化設計，也是走向自主研發(fā)的一小步。
