EBNER輥底爐氣動執行器活塞結構改進

王 福，馮廣明

（廣西南南鋁加工有限公司，廣西南寧 530031）

0 引言

廣西南南鋁加工有限公司現有1臺EBNER輥底式淬火爐，設定工作溫度為540℃，爐溫均勻性要求在±1.5℃。采用氣動執行器驅動蝶閥開啟冷風管送風來調節溫度。新設備在使用半年后，陸續出現氣動執行器不工作，蝶閥不能開關的情況，導致爐區溫度異常，輥底爐不能正常工作。將氣動執行器拆卸后，研究分析氣動執行器的原有結構及損壞原因，制定解決方案并付諸實施，很好地解決了氣動執行器易損壞的問題。

1 改進前狀況

齒輪齒條式氣動執行器主要由鋁合金缸體，兩端的端蓋，帶齒條的左、右鋁合金活塞和貫穿缸體的齒輪軸組成（圖1）。2個活塞與齒輪軸連接，齒輪軸外部連接蝶閥，蝶閥控制輥底爐的進風量。活塞推動齒輪齒條的嚙合運動帶動軸的旋轉，實現對蝶閥的控制。在使用一段時間后，輥底爐控制系統檢測出氣動執行器不工作。將氣動執行器拆卸后發現缸體內壁有擦劃傷（嚴重時膠合），活塞卡死，導向環脫落和O形密封圈嚴重磨損等現象。輥底爐有10個爐區，每個爐區有4個氣動執行器。輥底爐投入使用了4 a，40臺氣動執行器陸續損壞（報廢），全部換新。增加了維護工作量和維護費用，給輥底爐的生產和維護帶來嚴重影響。

2 原因分析

（1）齒條不在活塞的中心，活塞運動時，作用在活塞上的壓力不均勻、產生彎矩并使活塞傾斜。由于輥底爐工作時的溫度需要維持在一定范圍內，氣動執行器要頻繁動作驅動蝶閥控制冷風進風量來調節溫度。長期頻繁的活塞往復運動，使得活塞工況惡化。

（2）活塞與缸體內壁的間隙過小，當活塞出現微小傾斜時，就使得活塞邊緣與缸體內壁接觸、摩擦，缸體內壁出現嚴重擦劃傷，嚴重時發生膠合。

（3）活塞密封圈槽寬過小，密封圈受到兩側槽壁擠壓變形。密封圈變形后外徑過度增大，造成密封圈與缸體內壁之間的摩擦力過大。長期的往復運動使密封圈急劇磨損，失去密封作用，氣動執行器發生內泄。

3 改進措施

改進實施參照圖1、圖2。

圖1 氣動執行器結構

圖2 活塞

（1）活塞外徑單邊減小1 mm，增大活塞和缸體的間隙，避免活塞發生微小傾斜時與缸體內壁摩擦。

（2）減小導向環內徑，增加導向環的厚度來消除原導向環易脫槽的缺點。

（3）密封圈槽寬增加0.8 mm，達到規范要求寬度。消除密封圈的過度變形，使密封圈與密封面接觸壓力適中。

4 改進效果

改進前輥底爐投入使用了4 a，更換40臺氣動執行器，花費48萬元人民幣。通過對活塞結構的改進，徹底根治原外方的設計缺陷，避免鋁合金缸體擦傷后難以修復、氣動執行器陸續損壞（報廢）的情況發生。改進后，每半年更換1次導向環及O形圈，延長了氣動執行器的使用壽命。導向環和O形圈價格低廉，相比改進前每年可節省12萬元人民幣，維護費用和維護工作量大幅度減少。