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配备环锭纺纱机的纺纱车间

纺织工业传动装置:减速机、电机、伺服与联轴器

一台纺织机就是同一机架上数十乃至数百个同步传动装置:一台梳棉机可装有多达50个可独立调速的辊轴,浆纱机多达30个,采用群组传动驱动200台织机的织布车间则24小时连续运行。这里没有冶金行业那种重型冲击载荷,但有其自身的严苛要求:纱线张力精度±0.5%、长期S1工作制不停机、染色车间的高湿度、可燃的纺织粉尘(梳理与开松工位需要Ex防爆型),以及紧凑性——传动装置安装在节距200–400 mm的框架式机器的狭小空间内。

行业典型工况

  • 梳棉机与开松机组主传动——S1长期工作制、稳定转速、防尘与22区Ex防爆型
  • 环锭纺纱机与粗纱机锭子传动——6 000–25 000 r/min精确保持转速、240–1 200个锭子群组调速
  • 气流纺(OE)转子主传动——60 000–120 000 r/min、每个转子独立伺服控制
  • 整经机与浆纱机经轴传动——经纱张力精度±0.5%、送经与卷取同步
  • 织机主传动(剑杆、喷气、喷水)——主轴转速400–1 100 r/min、每班次多达150 000个循环
  • 烘干与定形拉幅机传动——各段功率30–250 kW、织物速度精确调节
  • 染色卷染机、喷射染色机与连续染色线传动——功率75–355 kW、防腐蚀液与湿气IP65防护
  • 非织造布生产线传动(纺粘、熔喷、针刺)——喷丝头组件、压光机、针刺机伺服控制

减速机与减速电机

纺织设备需要两大基础减速机系列:用于框架式与多工段机器的R/M/F系列紧凑型减速电机(数十个传动装置以200–400 mm节距安装于狭小空间),以及用于烘干、染色和压光生产线主传动的中功率工业减速机。主要选型准则是紧凑性与低噪运行(纺织车间昼夜运行,传动噪声对劳动条件至关重要),以及满载24/7运行时不过热的S1长期工作制。

辊轴群组传动的梳棉机
Carding machine: up to 50 rolls on one frame, each with its own gearmotor or servo drive.

框架式与多工段机器的紧凑型减速电机

BONENG的R系列(同轴)和M系列(平行轴)通用减速电机,功率0.18–7.5 kW,安装于框架式机器的每个工段——烘干定形拉幅机、浆纱机、整理生产线。小尺寸(机壳长度起自180 mm)可在每个工段以250–400 mm节距布置传动装置。负载系数0.7–0.9的S1长期工作制是纺织行业的典型工况。

功率0.18–7.5 kW
传动比5–250
2.2 kW以下R系列机壳长度不超过350 mm
S1、24/7工况下服务系数不低于1.4
IP55、F级绝缘

烘干与定形拉幅机主传动

BONENG或GUOMAO的两级与三级K系列圆柱-圆锥减速机,用于拉幅机与烘干段主传动,功率30–110 kW。配合织物张紧链工作,要求运行平稳、转速保持精确——偏差±1%即会在染色时产生色差。功率45 kW以上必须配备带过滤的油泵润滑系统。

K系列(圆锥)或R系列(同轴)
功率30–110 kW
服务系数不低于1.5
负载变化时转速保持精度±1%
强制循环润滑

染色卷染机与喷射染色机传动

染色设备在100%湿度、强腐蚀性染料及95–135 °C温度下运行。采用IP65防护型减速电机,配FKM(Viton)轴密封和机壳防腐涂层。卷染机滚筒传动功率7.5–45 kW,喷射染色机循环泵功率22–75 kW。

IP65起,机壳带防腐涂层
FKM轴密封(耐染料与温度)
功率7.5–75 kW
H级绝缘,潮湿环境下留有热裕量
服务系数不低于1.5

压光机与涂层生产线传动

用于压花、薄膜复合和织物上浆的压光机要求减速机具有高扭转刚度和精确的扭矩保持——否则织物上会出现条纹和涂层不匀。采用BONENG的H系列圆柱减速机或GUOMAO/HUALI通用减速机,功率22–160 kW。常与辊轴液压加压系统配合使用。

高扭转刚度(抑制振动)
功率22–160 kW
服务系数不低于1.8
通过增量编码器兼容伺服控制
可成对运行(压光机双辊轴同步)

电动机与伺服传动

纺织设备使用三类电机:用于辅助传动和循环泵的通用异步电机(Y2/YE2/YE3)、用于染色机和拉幅机主传动的中大功率专用电机(22–355 kW),以及用于精确定位和多电机同步控制的伺服电机。现代非织造布生产线和高速织机几乎完全建立在INOVANCE伺服传动之上——正是它实现了±0.5%的纱线张力精度,并通过EtherCAT总线同步数十个传动装置。

带锭子的环锭纺纱机
Ring spinning frame: precise speed holding at 6,000–25,000 rpm across 240–1,200 spindles.

染色与烘干生产线主传动

WOLONG的YE3/YE4高效异步电机,功率22–250 kW,用于喷射染色机循环泵、卷染机主传动、拉幅机风机。S1长期工作制,启动频率低(每班1–3次),但要求通过变频器精确保持转速——采用通过增量编码器进行转速反馈的系列。

功率22–250 kW,IE3/IE4效率
IP55起,F级绝缘并留有B级温升裕量
兼容变频器(NEMA MG1 Part 31绝缘)
S1、24/7长期工作制下留有热裕量
可选编码器用于闭环控制

多电机同步控制伺服电机

INOVANCE SV660 / IS620P系列伺服传动,扭矩0.64–55 N·m,通过EtherCAT总线独立控制多工段机器的每根轴。这是现代生产线的基础方案:纱线张力保持±0.5%,加减速在各传动间同步至1 ms。应用于整经、浆纱、针刺、纺粘生产线。

扭矩0.64–55 N·m,转速达6 000 r/min
编码器分辨率不低于23位
用于传动同步的EtherCAT总线
定位精度±5角秒
电机机壳IP65防护等级

非织造布针刺机伺服传动

针刺机通过曲柄-偏心传动以每分钟1 000–3 000次进行针刺。WOLONG的ZD系列直驱伺服电机或INOVANCE伺服,扭矩30–150 N·m,确保精确的转速保持和对纤维密度变化的快速响应。以伺服替代异步传动可节能多达35%,并改善织物针刺的均匀性。

扭矩30–150 N·m,转速1 500–3 000 r/min
S6工况(40%负载持续率)下留有热裕量
机壳IP65,强制风冷
通过EtherCAT与机器PLC系统兼容
23位绝对值编码器

辅助传动用通用电机

HUALI Y2/YE2电机,功率0.75–22 kW,用于辅助传动:抽风风机、配液循环泵、卷材输送机、卷绕传动。S1长期工作制,无频繁启动。梳理与开松工位(可燃纺织粉尘)需采用22区Ex防爆型。

功率0.75–22 kW,IE2/IE3效率
通用场所IP55,潮湿车间IP65
梳理工位采用22区Ex防爆型(纺织粉尘)
F级绝缘,B级温升裕量
可与变频器配合运行

传动控制、变频器与液压

除传动装置本身外,纺织机器还需要完善的控制基础设施:用于通用传动调速的变频器、用于精确定位的伺服系统、用于轧液压辊和压光机的液压站,以及用于冷却染液和减速机润滑油的换热器。电子与液压部件占现代纺织生产线成本的30–40%,整机24/7运行的稳定性取决于这些部件的质量。

烘干定形拉幅机
Stenter frame: a 30–110 kW main drive plus compact gearmotors on every section.

通用传动变频器

INVT GD200A / GD350系列变频器,功率0.75–315 kW,用于通用变频调速传动:泵、风机、输送机、辅助设备主传动。无编码器矢量控制无需编码器即可实现±0.5%的转速保持精度——对纺织生产中绝大多数连续传动而言已足够。

功率0.75–315 kW,电压380 V
无编码器矢量控制,精度±0.5%
内置制动单元达30 kW
Modbus RTU / Profinet总线与PLC通信
柜式IP21,内置式可选IP54

轧液压辊与压光机液压站

DONLY液压站配7.5–55 kW泵,为压光机加压辊、染后轧液压辊、丝光机提供16–25 MPa压力。要求油液过滤至ISO 4406 17/15/12级,因为纺织纤维可能通过密封进入系统并迅速堵塞精滤器。

压力16–25 MPa
流量30–250 L/min
油液过滤至ISO 4406 17/15/12级
油冷却器(用于连续工况)
压力与温度监控并输出至PLC

染色与烘干设备换热器

DEO的DFL/DFLA系列板式换热器用于冷却染液(130 °C煮练后排放前降至60 °C)以及大型减速机循环润滑系统的油液。在烘干定形拉幅机上用于从排出空气中回收热量——可节省燃料15–25%。

热功率50–800 kW
工作压力1.0–1.6 MPa
板片材质AISI 316(耐染料)
EPDM或FKM密封垫
便于拆卸以清除纺织纤维

多电机机器的PLC与控制系统

现代整经机或浆纱机由一台PLC在单一EtherCAT总线上控制30–60个伺服传动。采用INOVANCE AM600或AC700 PLC,集成EtherCAT支持及自有伺服传动。这提供了单一厂商的整体系统方案——相比由不同品牌传动拼装的方案,调试和维护更为简便。

支持EtherCAT的PLC(最少32轴)
10–15英寸HMI,前面板IP65
支持Modbus TCP / Profinet协议以与MES集成
程序循环周期不超过1 ms
PLC电源冗余(UPS)

联轴器

纺织传动中使用三种主要类型的联轴器:用于烘干和染色机主传动的弹性柱销联轴器(缓冲载荷脉动)、用于伺服传动的紧凑型爪式与膜片联轴器(最小间隙以保证定位精度),以及用于压光机和大型染色机主传动的鼓形齿式联轴器。纺织行业的特点是机器长——整经机长达12–18 m,轴间串联5–8个联轴器,每个都需补偿机壳热膨胀后产生的0.3–0.5 mm径向偏移。

非织造布生产线
Spunbond line: servo drives on the spinneret block, calenders and needle-punch station, all over EtherCAT.

烘干机主传动弹性柱销联轴器

YONGJING LX(LMC)和LONGXUAN HL系列——带弹性套的柱销联轴器,扭矩0.1–25 kN·m。缓冲载荷脉动,补偿拉幅机电机与减速机间0.2–1.0 mm的径向偏移。弹性元件采用NBR或聚氨酯——选择取决于安装区域温度(NBR至+80 °C,PU至+110 °C)。

扭矩0.1–25 kN·m
径向偏移补偿0.2–1.0 mm
弹性元件NBR(标准)或PU(高温区)
弹性套使用寿命不低于30 000 h
转速>1 500 r/min时G6.3平衡

伺服传动与多电机生产线紧凑型联轴器

整经机与针刺机的伺服传动采用YONGJING膜片(bellows)与爪式联轴器,零间隙,扭矩1–500 N·m。长型机器——12–18 m的整经机——在一条轴系上含多达8个联轴器,整条链的累积间隙不得超过0.1°,以保持纱线张力精度±0.5%。

零间隙(zero backlash)
扭矩1–500 N·m
紧凑(50 N·m以下系列机壳长度不超过80 mm)
耐温至+120 °C
转速>3 000 r/min时G2.5平衡

压光机与染色机主传动齿式联轴器

YONGJING GIICL和LONGXUAN WGZ鼓形齿式联轴器在压光机电机与减速机间传递5–125 kN·m扭矩,同时补偿至1°的角向偏移和6–10 mm的轴向偏移。通过油杯加注润滑脂,维护间隔6个月。染色机工况要求带密封,防止蒸汽和染料进入齿圈。

扭矩5–125 kN·m
角向偏移补偿至1°
润滑脂润滑,维护间隔6个月
带防蒸汽与防潮密封
G6.3平衡

框架式机器狭小空间用小型联轴器

框架式机器(浆纱、整理)的紧凑型减速电机采用LONGXUAN ML / YONGJING LMS微型弹性联轴器,扭矩10–500 N·m,机壳长度60–120 mm。这使得传动装置可装入机器各工段间250–400 mm的狭小安装空间。缓冲启动并补偿预热后的小幅偏移。

扭矩10–500 N·m
机壳长度60–120 mm(100 N·m以下系列)
偏移补偿0.1–0.5 mm
NBR/PU弹性套,使用寿命30 000 h
无需拆卸轴即可现场更换弹性套

应用图库

BONENG BE
BONENG · BE
WOLONG OLI
WOLONG · OLI
HUALI 1AL
HUALI · 1AL
INOVANCE EASY-PLC
INOVANCE · EASY-PLC
INVT DA180A
INVT · DA180A
DONLY DLBE
DONLY · DLBE
DEO DFL
DEO · DFL
YONGJING GICL
YONGJING · GICL
LONGXUAN GIICL
LONGXUAN · GIICL

我们的行业解决方案

SDS 产品组合中覆盖该行业典型应用的品牌。

  • BONENG用于框架式与多工段机器的R/M/F系列紧凑型减速电机0.18–7.5 kW——纺织设备的主力;用于烘干机和压光机主传动的工业K/H系列22–160 kW
  • WOLONG染色与烘干机大功率传动电机22–250 kW(YE3/YE4);用于针刺和精确定位的ZD系列伺服电机
  • HUALI用于辅助传动的Y2/YE2通用电机0.75–22 kW:风机、泵、输送机,含梳理工位的Ex防爆型
  • INOVANCE用于精确纱线张力和通过EtherCAT多电机同步控制的SV660/IS620P伺服传动——现代纺织生产线的基础架构
  • INVT用于通用变频调速传动的GD200A/GD350变频器0.75–315 kW,无编码器矢量控制
  • DONLY用于轧液压辊、压光机和丝光机的液压站,压力16–25 MPa
  • DEO用于染液冷却、拉幅机排气热回收和减速机油液冷却的DFL/DFLA板式换热器
  • YONGJINGLX弹性柱销联轴器、用于伺服传动的膜片与爪式联轴器、用于压光机主传动的GIICL齿式联轴器
  • LONGXUAN用于长型机器(整经、浆纱)的ML/HL紧凑型联轴器,间隙最小并可补偿偏移
  • GUOMAO用于拉幅机与压光机主传动的中功率工业减速机22–110 kW

图片来源: Jack Boucher, HAER (U.S. Library of Congress) (Public domain) · Clem Rutter, Rochester, Kent. (CC BY 3.0) · Ryj (Public domain) · Terry Whalebone (CC BY 2.0) · Anh Nhi Đỗ Lê (CC0)