天然氣汽車供氣系統(tǒng)減壓裝置設(shè)計 I 摘 要 天然氣汽車減壓裝置是天然氣的汽車的一個重要部件，它的質(zhì)量好壞車的性能有很大的關(guān)系，它在天然氣汽車中主要起減壓和穩(wěn)壓的作用。因此，通過利用減壓裝置，可以把 2壓縮天然氣壓力降到 入混合器，以便與空氣混合進入汽缸，由于高壓氣瓶中的 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(yīng)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。 本次畢業(yè)設(shè)計在原有減壓產(chǎn)品的基礎(chǔ)上， 對其結(jié)構(gòu)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(shè)計，主要是對一級減壓閥的縫隙減壓和二級減壓閥的縫隙減壓，以及三級減壓閥利用真空度進行減壓進行計算，使其能夠滿足減壓至預(yù)期的要求。而且對各主要受載荷的零部件進行了強度校核，使選擇的材料滿足強度要求。預(yù)計本次設(shè)計出來的減壓裝置具有結(jié)構(gòu)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。 關(guān)鍵詞 ：天然氣汽車；減壓裝置；減壓閥 he is a it is in in to in NG of by in on to to in to on is to of as as of on to on to to to on to is 然氣汽車供氣系統(tǒng)減壓裝置設(shè)計 i 全套 資料 ， 扣扣 414951605 目 錄 摘要 .論 .然氣汽車減壓裝置的用途和功能 .然氣汽車減壓裝置在我國的發(fā)展概況 .然氣汽車減壓裝置設(shè)計的目的和意義 . 設(shè)計任務(wù)書 .計題目 .目說明 . 設(shè)計參數(shù)規(guī)范 . 符合標(biāo)準(zhǔn) . 設(shè)計思路 .計方案 .料調(diào)研 . 減壓閥的定義 . 減壓閥的工作原理 . 減壓閥的工作過程 . 設(shè)計方案的研究與選擇 . 9 壓調(diào)節(jié)器的分類 .案選擇 . 方案一及其優(yōu)缺點 . 方案二及其優(yōu)缺點 . 設(shè)計方案的選擇 . 10 3 總體方案設(shè)計 .級減壓閥的設(shè)計 . 11 級減壓閥的工作原理 . 11 級減壓閥閥室的設(shè)計 . 11 級減壓閥杠桿、彈簧與閥口的設(shè)計 . 11 級減壓閥的設(shè)計 . 19 級減壓閥的工作原理 . 19 級減壓閥閥室及蓋板、杠桿、上檔板的設(shè)計 . 19 級減壓閥彈簧的設(shè)計 . 19 級減壓閥的設(shè)計 . 22 級減壓閥的工作原理 . 22 級減壓閥蓋板、杠桿、上擋板、閥口的設(shè)計 . 22 級減壓閥調(diào)節(jié)彈簧的設(shè)計 . 22 級減壓閥膜片的設(shè)計與校核 . 25 速閥的設(shè)計 . 26 速閥的工作原理 . 26 速閥閥室及閥體的設(shè)計 . 26 速閥芯及怠速閥彈簧的設(shè)計 . 28 他重要零部件的設(shè)計 . 29 壓電磁閥閥芯、先導(dǎo)閥、彈簧的設(shè)計 . 29 全閥及其彈簧的設(shè)計 . 30 氣接頭的設(shè)計 . 31 級閥蓋連結(jié)螺柱和三級閥蓋連結(jié)螺栓的選擇 . 32 4 天然氣汽車減壓裝置的使用說明 .然氣汽車減壓裝置的使用注意事項 . 35 然氣汽車減壓裝置的拆裝、檢查與調(diào)整 . 35 卸 . 35 洗、檢查、更換 . 35 裝、調(diào)整 . 36 5 總結(jié) .然氣汽車供氣系統(tǒng)減壓裝置設(shè)計 辭 . 39 參考文獻 .然氣汽車供氣系統(tǒng)減壓裝置設(shè)計 1 緒 論 然氣汽車減壓裝置的用途和功能 以天然氣作為燃料的汽車叫做天然氣汽車。 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 20儲在高壓汽缸里，但發(fā)動機工作時，卻要求燃氣壓力降到 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 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(yīng)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。因此在燃氣供給系統(tǒng)中必須要有減壓調(diào)節(jié)器。天然氣汽車的核心和關(guān)鍵 部件就是減壓調(diào)節(jié)器，在車上，減壓調(diào)節(jié)器的作用主要是起減壓和穩(wěn)壓的作用，它的性能好壞，將會直接影響到天然氣汽車的性能。 然氣汽車減壓裝置在我國的發(fā)展概況 天然氣汽車減壓裝置是隨著天然氣汽車的產(chǎn)生而產(chǎn)生的，同時，也隨著天然氣汽車的發(fā)展而發(fā)展。 早在 1958 年，四川就曾研制過天然氣汽車，但是由于當(dāng)時科技的發(fā)展，有一些技術(shù)問題不能解決，以及當(dāng)時油價較低，而未能得到發(fā)展。 1986 年，四川石油管理局南充機械廠組織人員再次著手該技術(shù)的研究工作。 1988 年，中國石油天然氣總公司從新西蘭引進壓縮天然 氣充氣站裝置（其中就包括了減壓裝置），在南充建立起了全國第一座壓縮天然氣充氣站。南充機械廠用進口配件改裝了全國首批50 輛壓縮天然氣汽車，并結(jié)合自己的經(jīng)驗，根據(jù)國情，借鑒國外的先進技術(shù)，實現(xiàn)了天然氣汽車減壓裝置及其他車用燃氣裝置的全部國產(chǎn)化。該裝置在 1991 年通過技術(shù)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。目前，國內(nèi)特別是四川、重慶等天然氣供氣減壓系統(tǒng)生產(chǎn)企業(yè)已形成國產(chǎn)上萬套的天然氣汽車減壓裝置的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，它們生產(chǎn)的產(chǎn)品成為國內(nèi)各大汽車廠燃氣汽車改裝車用減壓器的指定產(chǎn)品。近些年又有 四川彭州興威、重慶恩潔威、四川宜賓海家、成飛公司等 術(shù)開發(fā)公司的減壓調(diào)節(jié)器產(chǎn)品不斷推出。 然氣汽車減壓裝置設(shè)計的目的和意義 從 20 世紀(jì) 70 年代開始，國際上燃氣汽車技術(shù)逐漸進入較快的發(fā)展時期 。 在當(dāng)今社會，天然氣與柴油的熱值相當(dāng)，但價格僅為柴油的三分之二左右，而且天 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(shù)成熟、資源豐富等特點在世界范圍內(nèi)已得到廣泛應(yīng)用 。 雖然天然氣汽車在在近幾年來，在我國發(fā)展的很快，但是那只是相對的。預(yù)計到 2010 年的時候， 我國民用機動車保有量將增加到 4900 萬輛，而天然氣汽車卻只達到 100 萬輛。如果以 1000 立方米天然氣相對于 1 噸石油來計算，世界上天然氣的儲量和石油的儲量是在同一數(shù)量級的。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 2010 年只能達到100 萬輛，而與世界水平相比還有非常大的差別。這主要是由于天然氣汽車在發(fā)展過程中會遇到很多困難。據(jù)統(tǒng)計，建設(shè)一座天然氣汽車加氣站一次性投資大約需要 200元，保證一座中等加氣站有一定的效益，至少需要有 100 輛天然氣汽車，而改裝一部汽 車需要投資約 100 萬元。如此昂貴的投資，會讓那些車主對汽車的改裝望而卻步。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。國產(chǎn)減壓調(diào)節(jié)器在國內(nèi)的競爭力是有限的，在國際上更是有限。把國產(chǎn)產(chǎn)品打到國際市場上去就需要對現(xiàn)有產(chǎn)品的性能、外觀、體積、質(zhì)量、成本等關(guān)鍵問題進行改進和調(diào)整。 天然氣的減壓裝置是天然氣發(fā)動機供氣系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，它需要根據(jù)發(fā)動機的不同工況改變供給混合器的低壓天然氣量從而使混 合器配制不同空燃比的混合氣，以滿足發(fā)動機的不同工況的要求。由于發(fā)動機所需要的天然氣的壓力很低（通?？刂圃?要將 20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。 天然氣汽車供氣系統(tǒng)減壓裝置設(shè)計 3 1 設(shè)計任務(wù)書 計題目 天然氣汽車供氣系統(tǒng)減壓裝置設(shè)計 目說明 計參數(shù)規(guī)范 減壓閥進口額定壓力為 20氣接頭強度試驗壓力 為 進氣壓力為 2行一級減壓后，壓力變化為 化許可值為 行二級減壓后，壓力變化為 變化許可值為 后進行三級減壓，而其閥口的開啟程度由發(fā)動機工作時的真空度的大小自動調(diào)節(jié)，但是可以調(diào)節(jié)初始開度。突然輸出放氣時，最大流量可達 40m3/h， 當(dāng)氣瓶壓力小于2，仍能對發(fā)動機正常供氣。 合標(biāo)準(zhǔn) 減壓調(diào)節(jié)器各部分應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn) 245有關(guān)規(guī)定。 計思路 根據(jù)國內(nèi)外文獻資料，了 解有關(guān)天然氣汽車供氣系統(tǒng)減壓裝置的基本情況。設(shè)計一種符合上述規(guī)范的減壓裝置，其中包括方案設(shè)計及工作原理的分析，總體結(jié)構(gòu)設(shè)計以及重要零件的強度校核。 計方案 根據(jù)已有國家標(biāo)準(zhǔn)和要求，一級減壓閥的輸入壓力為 2要求供給發(fā)動機的壓力為負壓，壓力降低非常大，一級或者二級減壓都不能一下就減壓到規(guī)定的要求，而且減壓器主要是起減壓和穩(wěn)壓的作用，在減壓過程中要吸收大量的熱量，如果只采用一級或者二級減壓裝置，會因溫度降低太多而無法達到要求，因此只能采用三級減壓，才可以將輸入壓力降低到規(guī)定的要求。由于在 減壓過程中要吸收大量的熱量，減壓器上一般都設(shè)有將發(fā)動機循環(huán)水引人減壓器的水套，利用發(fā)動機循環(huán)冷卻水的熱量加熱減壓器。 4 料調(diào)研 壓閥的定義 國標(biāo) 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。就是說這樣的一句話已經(jīng)說明了減壓閥的兩個基本功能。一是減壓 ,即將進口壓力降至某一個需要的出口壓力；二是穩(wěn)壓 ,即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。兩個基 本功能缺一不可。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。 壓閥的工作原理 減壓閥的工作原理簡而言之就是： A:減壓； B:穩(wěn)壓。減壓的原理是節(jié)流 ,氣體流經(jīng)活門與活門座之間的縫隙時 ,壓力減小 ,達到減壓的目的。穩(wěn)壓的原理是力的平衡 ,因為彈簧的行程是設(shè)定的 ,要達到平衡 ,出口腔的壓力必須跟彈簧力平衡 ,當(dāng)進口壓力及流量變動時 ,利用彈簧力與出口腔的壓力平衡保持出口壓力基本不變。這是一個動平衡過程 ,并不是瞬間完成的。因為彈簧、活門等有一定的質(zhì)量 ,在移動中與閥體等一些其他零件都有摩擦。 級減壓部分 圖 級減壓原理 圖 儲氣瓶流出的 一級閥門和閥座之間的縫隙流入一級減壓室，在此過程中 一級減壓室內(nèi)壁上有許多擋片， 著一級減壓室中氣體數(shù)量不斷增多，室內(nèi)壓力不斷升高，天然氣汽車供氣系統(tǒng)減壓裝置設(shè)計 5 當(dāng)壓力上升到一定值時，一級膜片向上凸起，壓迫一級彈簧，通過一級圓柱又帶動一級杠桿動作，使一級閥門開度減小，減少 著一級減壓室中的 壓閥室，一級減壓室中的氣壓降低，當(dāng)壓力降至某一值時，在一級彈簧預(yù)緊力的作用下，壓下一級膜片，通過一級圓柱又帶動一級杠桿動作，使一級閥門開度增大， 一級閥門的開啟與關(guān)閉由一級膜片的位置決定，而一級膜片的位置又受到一級減壓室壓力、二級減壓室壓力、一級彈簧預(yù)緊力的共同影響。增加一級彈簧預(yù)緊力，降低一級減壓室壓力及提高二級減壓室壓力等都將使一級膜片下移，一級閥門開度加大；反之，一級膜片上移，則一級閥門開度減小。 級減壓部分 圖 級減壓原理 圖 原理示意圖。在一級減壓室中經(jīng)過初步減壓的 于二級閥門的節(jié)流作用，壓力得到更進一步的降低。隨著進入二級減壓室中的氣體數(shù)量的增多，當(dāng)二級室內(nèi)壓力超過二級彈簧的預(yù)緊力時，二級膜片向上凸起，壓迫二級彈簧，通過二級圓柱又帶動二級杠桿動作，使二級閥門開度減小，減少了 著二級減壓室中的 級減壓室中的氣壓降低，當(dāng)壓力小于二級彈簧預(yù)緊力時，在二級彈簧預(yù)緊力的作用下，二級膜片被壓下，通過二級圓柱又帶動二級杠桿動作，使二級閥門開度增大，進入 二級減壓室的 級閥門的開啟與關(guān)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(yù)緊力、三級減壓室壓力共同決定。 6 級減壓部分 三級減壓是為了進一步降低天然氣的壓力，使其接近負壓。圖 空加濃和怠速調(diào)整的原理圖。 經(jīng)過兩級減壓的天然氣通過三級閥門進入三級減壓室。由于三級閥門的節(jié)流作用使 近負壓的天然氣由 級閥門的開啟和關(guān)閉受到三級杠桿的作用，而三級杠桿 的動作又受到真空膜片的位置（由真空膜片彈簧預(yù)緊力、進氣管真空度及三級減壓室壓力決定） ,三級膜片的位置（由三級減壓室的壓力、下蓋室壓力決定）、怠速調(diào)整螺釘及三級杠桿彈簧預(yù)緊力的共同作用。 空加濃部分 它是設(shè)置在二級減壓室上方的一個真空泵室，在一定的進氣管真空度范圍內(nèi)增加進入氣缸的天然氣量，達到加濃混合氣的目的。真空泵室通過一個真空管引入發(fā)動機的進氣管真空度。當(dāng)進氣管真空度增大時，真空膜片向上壓縮真空彈簧，三級杠桿隨之作用，加大三級閥門的開度，增加三級減壓室中天然氣的供給量。隨著進氣管真空度的 增大，三級杠桿會壓下助射閥閥芯，打開助射閥，使三級減壓室同二級減壓室膜片與阻尼板之間的小室連通，使二級減壓室膜片與阻尼板間的壓力降低，二級減壓閥膜片在二級彈簧預(yù)緊力的作用下向下移動，通過二級圓柱又帶動二級杠桿使二級閥門開度增加，增加 體的進氣量。調(diào)節(jié)助射閥螺釘可調(diào)整助射閥通道的截面，改變進氣量。 速調(diào)整部分 圖 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(shè)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。向下旋動（順時針）調(diào)節(jié)螺釘，則推動壓頭使三級杠桿動作，減小三級閥門的開度，從而減小天然 氣的供給量；反之，向外旋動（逆時針）則使三級閥門開度增大，增加天然氣的供給量。 動加濃部分 圖 動加濃原理 可在啟動時向發(fā)動機額外提供天然氣，以滿足啟動時發(fā)動機對混合氣濃度的要求。原理如圖 示。 在減壓器主氣道之外設(shè)置一旁通氣道，旁通氣道的接通與截斷由起動電磁閥控制。啟動時，起動電磁閥使旁通氣道接通。 體由一級減壓室直接進入三級減壓室，增大了天然氣的供給量，起動調(diào)整螺釘用于調(diào)整旁通氣道進口截面的大小，可根據(jù)需要改變啟 動時 體的供給量。 壓閥的工作過程 動 發(fā)動機啟動時，轉(zhuǎn)速極低，混合器喉管處的氣流速度及真空度都很低，因此，三級閥門的開度很小，吸出的 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。為保證順利啟動發(fā)動機，要求在啟動時減壓器供給較濃的混合氣，完成這項任務(wù)的裝置是起動電磁閥。 發(fā)動機啟動時，起動電磁閥接通，起動旁通氣道打開，來自一級減壓室的 過燃料出口供給混合氣，從而 保證發(fā)動機的順利著火運轉(zhuǎn)。隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速的升高，混合器喉管中的真空度增加，三級減壓室的閥門開度相應(yīng)增大，從一級減壓室、二級減壓室送 8 出的天然氣增多，可保證發(fā)動機穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，起動電磁閥關(guān)閉，截斷旁通氣道。 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 增多，這就 滿足了怠速工況對混合氣的要求。 般運轉(zhuǎn)工況 在發(fā)動機運轉(zhuǎn)過程中，隨著節(jié)氣門開度的增大及轉(zhuǎn)速的升高，混合器喉管處的真空度也在不斷的增大，這一真空度通過主通道傳到三級減壓室，使三級減壓室的閥門開度增大，送出較多的天然氣以滿足發(fā)動機的需要。 變工況 汽車在運行過程中，由于路況的突變會引起發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和負荷的突然改變，從而導(dǎo)致喉管真空度發(fā)生變化，三級減壓室的壓力就會出現(xiàn)波動，此壓力波動將會影響到三級閥門開度的大小，使三級減壓室 給量發(fā)生相應(yīng)的變化，以滿足發(fā)動機的需要，為了保 證減壓閥在發(fā)動機瞬變工況下的工作穩(wěn)定性，減壓閥中各運動零件的質(zhì)量應(yīng)較小。 機 發(fā)動機停止工作后，混合器喉管處及節(jié)氣門后的真空度均消失，三級膜片及真空膜片均在各彈簧預(yù)緊力的作用下處于平衡狀態(tài)，三級閥門在三級杠桿彈簧的作用下關(guān)閉，停止向混合器供給天然氣。 天然氣汽車供氣系統(tǒng)減壓裝置設(shè)計 9 2 設(shè)計方案的研究與選擇 壓調(diào)節(jié)器的分類 減壓閥按其結(jié)構(gòu)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。 案選擇 案一及其優(yōu)缺點 根據(jù)以上分析，采用三級減壓，本方案擬采用三級減壓，中壓截止，負壓進氣，機械啟動式。一級減壓方式為杠桿減壓，二級減壓方式為正負彈簧減壓。 本方案的工作原理方框圖如下： 本方案的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊，簡單，鑄造容易，高度小，體積小，零部件少。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(guān)閉手動截止閥， 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(shù)，因此可靠性較差。本方案還有一個缺點就是起動不方便，起動時需要用人工調(diào)節(jié)怠速旋鈕。 案二及其優(yōu)缺點 根據(jù)以上分析，采用三級減壓，本方案擬采用三級減壓，高壓截止，負壓進 10 氣，一、二、三級減壓方式都是采用杠桿減壓，機動起動，組合式。 本方案的工作原理方框圖如下： 此方案的優(yōu)點是容易控制，精度高，起動容易，安全。其缺點是鑄造難度大，體積大，零部件多，費用較高。 計方案的選擇 經(jīng)過 對方案一和方案二的研究，本設(shè)計選擇方案二，因為采用方案二可使減壓閥操作簡單，方便，而且，這種方案更加安全。但是在設(shè)計中，應(yīng)該盡量降低鑄造的難度，減少零部件的數(shù)量。 天然氣汽車供氣系統(tǒng)減壓裝置設(shè)計 11 3 總體方案設(shè)計 級減壓閥的設(shè)計 級減壓閥的工作原理 一級減壓閥為常開式減壓閥，主要由閥座、閥芯、杠桿、膜片、彈簧、減壓室等部分組成。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(guān)閉。當(dāng)減壓室的氣體向二級減壓閥輸出后，壓力降低，膜片及其芯子下移，閥口打開，使高壓氣體再次進入一級閥室，如此反復(fù)，使減壓閥在保證流量的基礎(chǔ)上，出口壓力穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)。該減壓閥的壓力彈簧為不可調(diào)節(jié)式彈簧，如果要調(diào)節(jié)出口壓力和流量，可調(diào)節(jié)杠桿上的調(diào)節(jié)螺釘或更換壓力彈簧。 級減壓閥閥室的設(shè)計 為了密封的嚴(yán)密性，閥室的壁厚初選 5于初始氣體壓強在 2體對閥芯的沖擊力在幾十牛頓至幾百牛頓之間變化，因此，閥室的內(nèi)徑不能取得太小，但是也沒有必要取得太大，參 考現(xiàn)有減壓閥，初選 64室的容積與閥室的高度有關(guān)，容積的大小，與氣體變化快慢程度相關(guān)，因此，也要取得適當(dāng)，再參照已有減壓閥，初選 27 因為殼體及蓋板的實驗應(yīng)力為 此，對一級閥室的強度進行如下校核： 5d 1 02 一 級 一 級 一 級一 級 一 級 （ 3中， 一 級=5=64=27 5665 1 0 2 7 6 4 1 02 5 2 7 1 0b =32 510 N/b =，閥室的強度滿足要求。 級減壓閥杠桿、彈簧與閥口的設(shè)計 在設(shè)計閥口時，閥口不能取得太大，但也不能太小。閥口太大，流量難以控制，閥口太小，氣體壓強受到影響，因此，在參考了現(xiàn)有減壓閥的設(shè)計之后，一 12 級閥口的內(nèi)徑初選 徑初選 桿的長度初選 36芯的最大行程初選 片到一級閥蓋下壁的距離初選25壓板直徑初選 40度初選 3彈簧初始壓縮后的長度初選為 22 因為該閥的最大流量可達 40m3/h，當(dāng)氣體初始壓強為 2，閥口的實際開度并不等于 有當(dāng)氣體壓強小于 1，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。 天然氣縫隙減壓的壓降與流量 q 的關(guān)系與其粘度有關(guān)，天然氣粘度在不同壓強狀態(tài)下的值是不同的，下面對天然氣在高壓狀況下的粘度進行計算（因 為天然氣的主要成份是甲烷，甲烷的含量可高達 98 ，故在計算過程中，將天然氣的物理性質(zhì)以甲烷為準(zhǔn)）。 根據(jù)烴類物理化學(xué)數(shù)據(jù)手冊 822 頁，關(guān)于高壓下氣體粘度的計算， （0） = . 8 5 8 e x p ( 1 . 4 3 9 ) e x p ( 1 . 1 1 ) （ 3-2）V （ 3 1634() P （ 3根據(jù)烴類物理化學(xué)數(shù)據(jù)手冊 896 頁和 86 頁查得關(guān)于甲烷的參數(shù)如下： 絕對粘度0=10s, 臨界壓力 604604000/界溫度臨界體積10 分子量 計算得： 16341 9 0 . 5 8()1 6 . 0 1 3 9 4 6 . 0 4 =( 1 0 9 . 9 5 1 0 ) 0 . 0 4 6 7 = 1 . 8 5 81 . 1 1 11 . 4 3 91 . 0 8 當(dāng)天然氣壓強為 20， 2000 . 0 9 9 2 2 . 4V =， 7( 1 0 9 . 9 5 1 0 ) 0 . 0 4 6 7 = 1 . 8 5 81 . 4 3 9 0 . 8 8 4 1 . 1 1 1 0 . 8 8 41 . 0 8 天然氣汽車供氣系統(tǒng)減壓裝置設(shè)計 13 =（ = 0 9 . 9 5 7 2 . 9 6 = 當(dāng)天然氣壓強為 2， 200 . 0 9 9 2 2 . 4V =， 7( 1 0 9 . 9 5 1 0 ) 0 . 0 4 6 7 = 1 . 8 5 81 . 4 3 9 0 . 0 8 8 4 - 1 . 1 1 1 0 . 0 8 8 41 . 0 8 e - e =（ = = 當(dāng)天然氣壓強為 ， 50 . 0 9 9 2 2 . 4V =， 7( 1 0 9 . 9 5 1 0 ) 0 . 0 4 6 7 = 1 . 8 5 81 . 4 3 9 0 . 0 2 2 1 - 1 . 1 1 1 0 . 0 2 2 11 . 0 8 e - e =（ = = 當(dāng)天然氣壓強為 ， 30 . 0 9 9 2 2 . 4V =( 1 0 9 . 9 5 1 0 ) 0 . 0 4 6 7 = 1 . 8 5 81 . 4 3 9 0 . 0 1 3 2 6 - 1 . 1 1 1 0 . 0 1 3 2 61 . 0 8 e - e =（ = = 當(dāng)天然氣壓強為 ， 14 r 20 . 0 9 9 2 2 . 4 =( 1 0 9 . 9 5 1 0 ) 0 . 0 4 6 7 = 1 . 8 5 81 . 4 3 9 0 . 0 0 8 8 4 - 1 . 1 1 1 0 . 0 0 8 8 41 . 0 8 e - e =(= = 查液壓與氣動技術(shù) 946 頁得氣體流經(jīng)平行圓環(huán)平 面縫隙的質(zhì)量流量為： 3 2 21221()1 2 l （ 3中， 圓環(huán)的大、小半徑， 體常數(shù) R=g K=g K 當(dāng) 0， 3 2 2 1 2m a 1 4 ( 2 0 0 . 5 ) 1 040 0 . 7 1 71 8 2 . 9 1 1 0 . 7 2 7 . 53600 1 2 1 0 5 1 8 . 3 3 2 3 . 1 5 l . 5h 410 m= ， m a 273 . 1 4 ( 2 0 . 5 )40 0 . 7 1 71 3 3 . 2 7 1 1 0 . 7 2 7 . 53600 1 2 1 0 5 1 8 . 3 3 2 3 . 1 5 l . 5h 410 m=體從小孔流出流經(jīng)兩圓盤平面間的縫隙時，作用于圓盤的總壓力公式為： 2 2 2122 2 2 121() ()2 l n ( ) r r 一（ 31P=20，高壓天然氣作用于閥芯的力為： 66 3 2 3 2 3 23 . 1 4 ( 2 0 0 . 5 ) 1 00 . 5 1 0 3 . 1 4 ( 7 . 5 1 0 ) ( 7 . 5 1 0 ) ( 5 . 5 1 0 ) 7 . 52 l n ( )5 . 5 一=2656N 當(dāng)1P=2，高壓天然氣作用于閥芯的力為： 天然氣汽車供氣系統(tǒng)減壓裝置設(shè)計 15 6 6 3 2 3 2 3 23 . 1 4 ( 2 0 . 5 ) 1 00 . 5 1 0 3 . 1 4 ( 7 . 5 1 0 ) ( 7 . 5 1 0 ) ( 5 . 5 1 0 ) 7 . 52 l n ( )5 . 5 一=1P=20P=，膜片芯子受膜片向上的推力為： F P A F 一 芯 一 芯 有 效 （ 3 214 222 1 1有 效2d d d（ - ）4 4 d （ 3中，22d=64d=40 2 3 2 3 23 . 1 4 ( 6 4 1 0 ) 3 . 1 4 ( 4 0 1 0 ) 4 0 3 . 1 4 ( 4 0 1 0 )4 4 6 4 4A 有 效=3685 610 2m 則， 6 8 5 1 0 a 5 杠 桿一 芯杠 桿（ 10 = 110N 當(dāng)1P=20P=，膜 片芯子受膜片向上的推力為： F P A F 一 芯 一 芯 有 效 =56 h( 5 . 5 1 ) 1 0 3 6 8 5 1 0 a 杠 桿杠 桿=957N 當(dāng)1P=2P=，膜片芯子受膜片向上的推力為： F P A F 一 芯 一 芯 有 效 =6 8 5 1 0 a 5 杠 桿杠 桿（ 10 16 = 735N 當(dāng)1P=2P=，膜片芯子受膜片向 上的推力為： F P A F 一 芯 一 芯 有 效 =56 h( 5 . 5 1 ) 1 0 3 6 8 5 1 0 a 杠 桿杠 桿= 9 . 51 2 8 9 . 7 2 8 5 . 836= 1583N 通過以上計算可知，彈簧在1P=20P=的受力范圍為1101P=2P=的受力范圍為 735 N1583N 。因此，要保證1P=2，2P=，彈簧的受力范圍必須在 735 在彈簧的設(shè)計中，試取初始壓縮量1=2受壓力1P=160N，2=4P=454N，彈簧自由高度 =30 則， 2k=2121 = 454 16042=147N/1P=20，因為杠桿的長度 =36度 = 所以，1P=20，彈簧在工作時的作用力變化值為： F = 360 3 9 1 4 79 = 3N 又因為閥芯的行程 行 程=片芯子的實際上移距離： 1l 芯 子 變 動 360 . 5 1 . 8 9 m 5所以，彈簧在0P=220 天然氣汽車供氣系統(tǒng)減壓裝置設(shè)計 17 11 芯 子 變 動= 1601 6 0 1 2=31