【正文】 在此，我還要感謝那些給我?guī)椭钠渌蠋熀屯瑢W，是他們在我 遇到為問題時給了我關心和鼓勵，在我有不懂的地方時熱心的幫助我，使我能夠克服困難，解決難題。而且還每天安排時間給我們答疑，只要我們有不懂得地方可以隨時找到他，非常耐心認真的回答我們的問題，在此我表示再次的感謝。 本設計的減壓裝置，是在原有產(chǎn)品的基礎上，對其結(jié)構布局及形狀進行了修改，并對輸入發(fā)動機過程中的天然氣壓力的變化值進行了精確的設計，預計本次設計出來的減壓裝置具有結(jié)構簡單，外行美觀，精度高的特點，可提高同類產(chǎn)品的質(zhì)量，可以滿足廣大用戶的需求。 7. 裝三級減壓膜片及后蓋 （ 1）按拆卸的相反順序，安裝三級膜片及后蓋，裝好后要求膜片處不漏氣。 （ 4）檢測三級閥口是否密封嚴密。 6. 檢查一、二級減壓閥壓力，三級減壓閥密封及怠速電磁閥的情況 （ 1）卸下一級安全閥及二級壓力檢測口堵頭，分別裝上 1MPa 和 的測試壓力表。 4. 裝三級減壓閥 （ 1）裝三級減壓閥杠桿機構，并用緊固螺釘壓緊杠桿銷。 （ 3）用螺絲刀調(diào)整杠桿機構上閥芯的高低，可調(diào)整閥口的前后吃合線；調(diào)整杠桿銷的高低，可調(diào)整閥口左右的吃合線。 （ 4）裝彈簧及蓋板，擰緊緊固螺母，保證膜片處無天然氣泄漏現(xiàn)象。 2. 裝一級減壓閥 （ 1）裝一級閥芯到閥體內(nèi)，裝一級杠桿并用螺釘壓緊杠桿銷。 4. 檢查杠桿機構有無變形，轉(zhuǎn)動是否靈活，修復、更換損壞的零件。 ，取出怠速調(diào)節(jié)機構、線圈、彈簧、釘形閥，卸下怠速閥體。 ，取下一級閥蓋及彈簧。 6. 卸下三級杠桿固定螺釘，取下三級杠桿。 2. 卸下高壓電磁閥閥筒，取出閥芯，回位彈簧。 2. 如果發(fā)現(xiàn)發(fā)動機運轉(zhuǎn)不正常，應該及時檢查并調(diào)整天然氣汽車的減壓裝置。可從《機械設計》 [7]的 84 頁表 510 查得松螺栓連接的安全系數(shù) S=－ ，為了安全起見，取 S=。 因此，一級閥蓋連結(jié)螺栓選 50 鋼，材料，調(diào)質(zhì)處理，螺紋外徑初選 6mm，螺紋的外形尺寸如圖 所示： 63 5 30 圖 一級閥蓋連結(jié)螺栓 螺柱在壓鑄外殼時采用預埋處理的方法與殼體連為一體。 由于之前在計算的過程中，閥蓋外徑初選 192mm 底邊寬度初選 11mm，根據(jù)該寬度，可安裝 M6 1 的螺栓和螺母，材料選擇 50 鋼，下面對其進行強度校核。S d L?? （ d 為 ? 孔的內(nèi)徑， L 為其寬度） 天然氣汽車供氣系統(tǒng)減壓裝置設計 27 ()S D d L? ? ? （ D 為 ? 的外徑） 則 39。進氣接頭的強度試驗應力為 。安全閥包括閥體、調(diào)節(jié)螺塞、彈簧、閥芯、墊圈等部分。 西南石油大學本科畢業(yè)設計 24 其他重要零部件的設計 高壓電磁閥閥芯、先導閥、彈簧的設計 高壓電磁閥先導閥是用 591 鉛黃銅制作而成的，它放置在 ? 8 的閥體內(nèi)腔里，其形狀如下圖 所示： 圖 高壓電磁閥先導閥 先導閥的重量輕，體積小，容易被磁鐵吸起，它的 ? 5 孔可裝入彈簧的一端，? 4 的柱體用于堵住閥芯的 ? 孔。閥芯的剖視簡圖如下圖所示： 圖 怠速閥閥芯 因為彈簧設計與閥芯的質(zhì)量有關，即減壓閥倒置時，閥芯不能移動，這就意味著彈簧的最小壓縮力應大于閥芯的重力。 ? 22 圓端面用密封墊圈密封。在發(fā)動機剛起動時，由于發(fā)動機沒真空度，供給發(fā)動機起動的氣體只能從二級閥室直接輸出。 三級閥的膜片直徑與外殼的外徑基本相同，初選 196mm，內(nèi)徑初選 180mm，周圍開 8 個 ? 6 螺紋孔，使連接三級閥蓋與閥體的螺紋從中穿過。根據(jù)表 彈簧鋼絲的抗拉強度 b? （摘自GB/） 直徑為 的由該材料制成的彈簧的 b? =1710MPa，由 710頁的計算公式可得： 旋繞比 C=dD==，滿足 4C10 的要求； 曲度系數(shù) K= CCC 14 ??? = ??? ?? =+ = 由公式 pdKCFdKD F ???? ??? 23 88 式中， F= 12 PP? == 則， M PadK C F)(8232??????????? 再由 78 頁表 彈簧的許用應力（摘自 GB/）可知，由碳素鋼絲制成的壓縮彈 Ⅰ 類（指受變載荷作用次數(shù)在 106 以上的彈簧）的許用切應力 p?為（ — ） b? ，為了安全，取最小值 p? = b? 則 p? = b? = 1710 =512MPa 因此， p? ?? =，滿足強度要求，此設計合理。 6 371 01 .4 10 1 10F ?? ? ? ?三 芯 = 當流量為 40 3/mh時，三級閥口的最大縫隙 maxh 為： 23 1m a x 22211 2 ln()mrq R TrhPP??? ? = 732 2 125. 512 0. 00 79 7 14 6. 81 10 51 8. 3 32 3. 15 l n43. 14 ( 0. 19 0. 11 ) 10?? ? ? ? ?? ? ? = 410?? m = 膜片芯子的移動量為： l?三 芯 = max 5711h ? = 11? = 三級壓力彈簧在三級閥真空度為 ~1KPa 時的最小壓縮為： 39。下面是三級減壓杠桿剖面簡圖。天然氣的流量完全由發(fā)動機的真空度進行調(diào)節(jié)。 現(xiàn)將二級減壓閥彈簧的結(jié)構示意圖如下圖 所示： 圖 二級減壓閥彈簧 天然氣汽車供氣系統(tǒng)減壓裝置設計 17 三級減壓閥的設計 三級減壓閥的工作原理 在本次設計中，三級減壓閥是常閉式的閥，主要是利用閥室的真空度進行調(diào)壓。 222 3 . 1 44 9 4 DA ???? ? ?22 2 上 擋 2 上 擋 下 擋有 效 3 . 1 4 D D3 . 1 4 4 9（ ）44 = 223 1 3 .1 4 3 14 9 4? ? ???23 . 1 4 4 9 3 . 1 4 3 1（ ）44 =（ ） ? ? =1470 2mm 當 2P = 時，膜片芯子受膜片向下的作用力為： 614 70 10F ?? ? ? ?6二 芯 （ ） 10 西南石油大學本科畢業(yè)設計 16 =147N 當 2P = 時，膜片芯子受膜片向下的作用力為： 639。二級閥膜片上擋板直徑 2D下 檔 初選 31mm，杠桿在左端部分的轉(zhuǎn)臂初選為，右端部分的轉(zhuǎn)臂長度初選為 ，即 2al杠 桿 =， 2bl杠 桿 =。 二級減壓閥的設計 二級減壓閥的工作原理 二級減壓閥的工作原理與一級減壓閥的工作原理基本一致，也屬于常開式減壓閥，利用縫隙進行減壓，但也有一定的不同的地方，二級減壓閥的壓力彈簧是鈕簧，可調(diào)節(jié)，而杠桿是不可調(diào)節(jié)的，閥芯可實現(xiàn)微調(diào)。 ，此時，一級閥室的壓強不能保持在原定范圍，但其流量可達 40m3/h。閥芯的最大行程初選 177。閥室的容積與閥 室的高度有關，容積的大小，與氣體變化快慢程度相關，因此，也要取得適當，再參照已有減壓閥，初選 27mm。該減壓閥在未通入氣體時，閥芯與閥口保持一定的間隙，通入高壓氣體時，隨著閥室壓力的升高，氣體作用在膜片下方并克服膜片上方彈簧的壓力使膜片及其芯子產(chǎn)生向上的動作，從而帶動杠桿轉(zhuǎn)動，使閥口關閉。其缺點是鑄造難度大，體積大，零部件多，費用較高。其缺點是不太安全，如果一級閥室損壞，高壓天然氣會從安全閥中排泄到大氣中，污染環(huán)境，如果不關閉手動截止閥， 左右的天然氣長期作用在一、二級閥室，使閥室的彈簧、橡膠 的使用壽命下降，而且正負壓彈簧減壓精度難以控制，需要較高的技術，因此可靠性較差。 天然氣汽車供氣系統(tǒng)減壓裝置設計 9 2 設計方案的研究與選擇 減壓調(diào)節(jié)器的分類 減壓閥按其結(jié)構主要分為彈簧活塞式減壓閥、彈簧膜片式減壓閥、氣腔控制活塞式減壓閥和氣腔控制膜片式減壓閥；按多級減壓室的組裝方式可分為正壓進氣減壓閥和負壓進氣減壓閥；按減壓方式可分為杠桿式減壓閥和正負式彈簧減壓閥；按 是否用電動控制可分為機電控制式減壓閥和機械控制式減壓閥。 怠速工況 發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)時，由于節(jié)氣門開度很小，轉(zhuǎn)速又低，因此混合器喉管處的真空度很低，難以從減壓器燃料出口吸出天然氣，但怠速工況下節(jié)氣門后面的真空度卻很高，利用一真空管將此真空度引入真空泵室，節(jié)氣門后的真空度越大，真空膜片壓縮真空彈簧并帶動三級閥門開啟得越大，進入三級減壓室的 CNG 便增多，這就滿足了怠速工況對混合氣的要求。尤其在冷啟動時，由于發(fā)動機溫度很低，氣缸內(nèi)混合氣過稀，難以保證其著火與燃燒。 在減壓器主氣道之外設置一旁通氣道，旁通氣道的接通與截斷由起動電磁閥控制。 怠速調(diào)整部分 圖 三級減壓、真空加濃和怠速調(diào)整原理 天然氣汽車供氣系統(tǒng)減壓裝置設計 7 怠速工況的調(diào)整是通過旋動怠速調(diào)節(jié)螺釘實現(xiàn)的。真空泵室通過一個真空管引入發(fā)動機的進氣管真空度。由于三級閥門的節(jié)流作用使 CNG氣體的壓力降至負壓左右。二級閥 門的開啟與關閉由二級杠桿來控制，二級杠桿的動作由二級膜片位置決定，而二級膜片的位置由二級減壓室壓力、二級彈簧預緊力、三級減壓室壓力共同決定。 二級減壓部分 圖 二級減壓原理 圖 。在一級減壓室內(nèi)壁上有許多擋片， CNG氣體在流過它們時壓力被進一步降低。這是一個動平衡過程 ,并不是瞬間完成的。而節(jié)流閥雖有減壓功能 ,通過 啟閉件的節(jié)流來實現(xiàn) ,但是它沒有穩(wěn)壓功能。 西南石油大學本科畢業(yè)設計 4 資料調(diào)研 減壓閥的定義 國標 GB1224489關于減壓閥的定義是 :通過啟閉件的節(jié)流 ,將進口壓力降至某一個需要的出口壓力 ,并能在進口壓力及流量變動時 ,利用本身介質(zhì)能量保持出口壓力基本不變的閥門。 設計思路 根據(jù)國內(nèi)外文獻資料，了解有關天然氣汽車供氣系統(tǒng)減壓裝置的基本情況 。由于發(fā)動機所需要的天然氣的壓力很低（通?？刂圃?），要將 20MPa 的天然氣壓力降到如此低的氣壓是很難的，同時需要將氣壓穩(wěn)定在所要求的范圍內(nèi)，從而達到由減壓器出口流出的低壓氣量，僅由混合器喉管真空度所決定，保證調(diào)節(jié)可靠使發(fā)動機工況穩(wěn)定，節(jié)約燃氣，改善排放的目的。因此，我們必須對壓縮天然氣裝置（包括減壓裝置）的制造和改裝成本進行一次大的調(diào)整，對其性能進行改進，另一方面，在我國市場上銷售的天然氣減壓裝置一半是國產(chǎn)的，一半是進口的。天然氣汽車以其減輕環(huán)境污染、緩解石油資源的優(yōu)點得到了快速發(fā)展，但是我國的天然氣汽車在 2021 年只能達到100 萬輛，而與世界水平相比還有非常大的差別。 在當今社會，天然氣與柴油的熱值相當，但價格僅為柴油的三分之二左右，而且天西南石油大學本科畢業(yè)設計 2 然氣汽車對大氣的污染小，可以大大改善環(huán)境污染和能源緊缺的問題，因此，天然氣汽車以其排放清潔、技術成熟、資源豐富等特點在世界范圍內(nèi)已得到廣泛應用 。該裝置在 1991 年通過技術鑒定， 1993 年通過部級驗收，樣車經(jīng)測試，性能達到國外同類產(chǎn)品水平。 早在 1958 年，四川就曾研制過天然氣汽車，但是由于當時科技的發(fā)展，有一些技術問題不能解決，以及當時油價較低，而未能得到發(fā)展。 為了提高天然氣汽車一次沖氣行使的里程，車用天然氣一般是壓縮在 20MPa 存儲在高壓汽缸里，但發(fā)動機工作時，卻要求燃氣壓力降到 進入混合器，以便與空氣混合進入汽缸，而且由于高壓氣瓶中的 CNG 氣體壓力隨著燃料充裝和使用不斷變化，要保持較穩(wěn)定的空燃比控制，還要求無論瓶內(nèi)壓力如何變化，減壓調(diào)節(jié)器也應保證進入混合器的燃氣壓力基本恒定，以此實現(xiàn)比較穩(wěn)定的燃氣與空氣混合比控制。預計本次設計出來的減壓裝置具有結(jié)構簡單，外行美觀，精度高的特點，可提高同類產(chǎn)品的質(zhì)量，可以滿足廣大用戶的需求。因此，通過利用減壓裝置，可以把 220MPa 的壓縮天然氣壓力降到 進入混合器，以便與空氣混合進入汽缸，由于高壓氣瓶中的 CNG 氣體壓力隨著燃料充裝和使用不斷變化，要保持較穩(wěn)定的空燃比控制，還要求無論瓶內(nèi)壓力如何變化，減壓調(diào)節(jié)器也應保證進入混合器的燃氣壓力基本恒定，以此實現(xiàn)比較穩(wěn)定的燃氣與空氣混合比控制。從而實現(xiàn)減壓和穩(wěn)壓的作用。 關鍵詞 ：天然氣汽車；減壓裝置；減壓閥 西南石油大學本科畢業(yè)設計 II ABSTRACT The natural gas automobile depressor is a natural gas automobile important part, its quality quality vehicle performance has the very big relations, it is main