EBNER輥底爐氣動(dòng)執(zhí)行器活塞結(jié)構(gòu)改進(jìn)

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(xiàn)有1臺EBNER輥底式淬火爐，設(shè)定工作溫度為540℃，爐溫均勻性要求在±1.5℃。采用氣動(dòng)執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)蝶閥開啟冷風(fēng)管送風(fēng)來調(diào)節(jié)溫度。新設(shè)備在使用半年后，陸續(xù)出現(xiàn)氣動(dòng)執(zhí)行器不工作，蝶閥不能開關(guān)的情況，導(dǎo)致爐區(qū)溫度異常，輥底爐不能正常工作。將氣動(dòng)執(zhí)行器拆卸后，研究分析氣動(dòng)執(zhí)行器的原有結(jié)構(gòu)及損壞原因，制定解決方案并付諸實(shí)施，很好地解決了氣動(dòng)執(zhí)行器易損壞的問題。

1 改進(jìn)前狀況

齒輪齒條式氣動(dòng)執(zhí)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(gè)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(jìn)風(fēng)量。活塞推動(dòng)齒輪齒條的嚙合運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對蝶閥的控制。在使用一段時(shí)間后，輥底爐控制系統(tǒng)檢測出氣動(dòng)執(zhí)行器不工作。將氣動(dòng)執(zhí)行器拆卸后發(fā)現(xiàn)缸體內(nèi)壁有擦劃傷（嚴(yán)重時(shí)膠合），活塞卡死，導(dǎo)向環(huán)脫落和O形密封圈嚴(yán)重磨損等現(xiàn)象。輥底爐有10個(gè)爐區(qū)，每個(gè)爐區(qū)有4個(gè)氣動(dòng)執(zhí)行器。輥底爐投入使用了4 a，40臺氣動(dòng)執(zhí)行器陸續(xù)損壞（報(bào)廢），全部換新。增加了維護(hù)工作量和維護(hù)費(fèi)用，給輥底爐的生產(chǎn)和維護(hù)帶來嚴(yán)重影響。

2 原因分析

（1）齒條不在活塞的中心，活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)，作用在活塞上的壓力不均勻、產(chǎn)生彎矩并使活塞傾斜。由于輥底爐工作時(shí)的溫度需要維持在一定范圍內(nèi)，氣動(dòng)執(zhí)行器要頻繁動(dòng)作驅(qū)動(dòng)蝶閥控制冷風(fēng)進(jìn)風(fēng)量來調(diào)節(jié)溫度。長期頻繁的活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使得活塞工況惡化。

（2）活塞與缸體內(nèi)壁的間隙過小，當(dāng)活塞出現(xiàn)微小傾斜時(shí)，就使得活塞邊緣與缸體內(nèi)壁接觸、摩擦，缸體內(nèi)壁出現(xiàn)嚴(yán)重擦劃傷，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生膠合。

（3）活塞密封圈槽寬過小，密封圈受到兩側(cè)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(nèi)壁之間的摩擦力過大。長期的往復(fù)運(yùn)動(dòng)使密封圈急劇磨損，失去密封作用，氣動(dòng)執(zhí)行器發(fā)生內(nèi)泄。

3 改進(jìn)措施

改進(jìn)實(shí)施參照圖1、圖2。

圖1 氣動(dòng)執(zhí)行器結(jié)構(gòu)

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(fā)生微小傾斜時(shí)與缸體內(nèi)壁摩擦。

（2）減小導(dǎo)向環(huán)內(nèi)徑，增加導(dǎo)向環(huán)的厚度來消除原導(dǎo)向環(huán)易脫槽的缺點(diǎn)。

（3）密封圈槽寬增加0.8 mm，達(dá)到規(guī)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(jìn)效果

改進(jìn)前輥底爐投入使用了4 a，更換40臺氣動(dòng)執(zhí)行器，花費(fèi)48萬元人民幣。通過對活塞結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，徹底根治原外方的設(shè)計(jì)缺陷，避免鋁合金缸體擦傷后難以修復(fù)、氣動(dòng)執(zhí)行器陸續(xù)損壞（報(bào)廢）的情況發(fā)生。改進(jìn)后，每半年更換1次導(dǎo)向環(huán)及O形圈，延長了氣動(dòng)執(zhí)行器的使用壽命。導(dǎo)向環(huán)和O形圈價(jià)格低廉，相比改進(jìn)前每年可節(jié)省12萬元人民幣，維護(hù)費(fèi)用和維護(hù)工作量大幅度減少。