天然氣汽車供氣系統(tǒng)減壓裝置設(shè)計畢業(yè)設(shè)計論文

西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計天然氣汽車供氣系統(tǒng)減壓裝置設(shè)計PAGE36PAGE35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2-20MPa的壓縮天然氣壓力降到1-2.5kPa進(jìn)入混合器，以便與空氣混合進(jìn)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(yīng)保證進(jìn)入混合器的燃?xì)鈮毫竞愣?，以此實現(xiàn)比較穩(wěn)定的燃?xì)馀c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(jìn)行了修改，并對輸入發(fā)動機(jī)過程中的天然氣壓力的變化值進(jìn)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(jìn)行減壓進(jìn)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(jìn)行了強(qiáng)度校核，使選擇的材料滿足強(qiáng)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ABSTRACTThenaturalgasautomobiledecompressorisanaturalgasautomobileimportantpart,itsqualityqualityvehicleperformancehastheverybigrelations,itismainthereducedpressureinthenaturalgasautomobileandtheconstantvoltagefunction.Therefore,throughusedecompressor,may1-20MPacompressionnaturalgaspressuredropto1-2.5kPaentersthemixer,inordertoentersthecylinderwiththeairmix,becauseinthehigh-pressurebottleCNGgaspressurechanges,mustmaintainthestableair-fuelratiocontrol,alsorequestsregardlessofhowthebottleinternalpressuredoeschange,thereducedpressureregulatoralsoshouldguaranteeentersthemixerbasicallythefuelgaspressureconstant,bythisrealizationquitestablefuelgasandairmixtureratiocontrol.Thusrealizationreducedpressureandconstantvoltagefunction.Thisgraduationprojectinoriginalreducedpressureproductfoundation,havecarriedontherevisiontoitsstructuralconfigurationandtheshape,andtoinputintheengineprocessthenaturalgaspressurechangevaluetocarryontheprecisedesign,mainlyistothelevelpressurereliefvalveslitreducedpressureandtwolevelofpressurereliefvalveslitreducedpressure,aswellasthreelevelsofpressurereliefvalvescarryonthereducedpressureusingthevacuumdegreetocarryonthecomputation,enablesitstosatisfythereducedpressuretotheanticipatedrequest.Moreovertoeachmainlyhasbeencarriedontheloadspareparttheintensityexamination,causesthechoicethematerialtosatisfytheintensityrequest.Estimatedthistimedesignsthedecompressorhasthestructuresimply,thelaymanisartistic,precisionhighcharacteristic,mayenhancethesimilarproductthequality,Maysatisfytheusercommunitythedemand.Keywords:Naturalgasautomobile;decompressor;pressurereliefvalve目錄摘要 ?ABSTRACTП緒論 10.1天然氣汽車減壓裝置的用途和功能 10.2天然氣汽車減壓裝置在我國的發(fā)展概況 10.3天然氣汽車減壓裝置設(shè)計的目的和意義 11設(shè)計任務(wù)書 31.1設(shè)計題目 31.2題目說明 31.2.1設(shè)計參數(shù)規(guī)范 31.2.2符合標(biāo)準(zhǔn) 31.2.3設(shè)計思路 31.3設(shè)計方案 31.4資料調(diào)研 41.4.1減壓閥的定義 41.4.2減壓閥的工作原理 41.4.3減壓閥的工作過程 72設(shè)計方案的研究與選擇92.1減壓調(diào)節(jié)器的分類 92.2方案選擇 92.2.1方案一及其優(yōu)缺點 92.2.2方案二及其優(yōu)缺點 92.2.3設(shè)計方案的選擇 103總體方案設(shè)計 113.1一級減壓閥的設(shè)計 113.1.1一級減壓閥的工作原理 113.1.2一級減壓閥閥室的設(shè)計 113.1.3一級減壓閥杠桿、彈簧與閥口的設(shè)計 113.2二級減壓閥的設(shè)計 193.2.1二級減壓閥的工作原理 193.2.2二級減壓閥閥室及蓋板、杠桿、上檔板的設(shè)計 193.2.3二級減壓閥彈簧的設(shè)計 193.3三級減壓閥的設(shè)計 223.3.1三級減壓閥的工作原理 223.3.2三級減壓閥蓋板、杠桿、上擋板、閥口的設(shè)計 223.3.3三級減壓閥調(diào)節(jié)彈簧的設(shè)計 223.3.4三級減壓閥膜片的設(shè)計與校核 253.4怠速閥的設(shè)計 263.4.1怠速閥的工作原理 263.4.2怠速閥閥室及閥體的設(shè)計 263.4.3怠速閥芯及怠速閥彈簧的設(shè)計 283.5其他重要零部件的設(shè)計 293.5.1高壓電磁閥閥芯、先導(dǎo)閥、彈簧的設(shè)計 293.5.2安全閥及其彈簧的設(shè)計 303.5.3進(jìn)氣接頭的設(shè)計 313.5.4一級閥蓋連結(jié)螺柱和三級閥蓋連結(jié)螺栓的選擇 324天然氣汽車減壓裝置的使用說明 354.1天然氣汽車減壓裝置的使用注意事項 354.2天然氣汽車減壓裝置的拆裝、檢查與調(diào)整 354.2.1拆卸 354.2.2清洗、檢查、更換 354.2.3組裝、調(diào)整 365總結(jié) 38謝辭 39參考文獻(xiàn)40緒論0.1天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20MPa存儲在高壓汽缸里，但發(fā)動機(jī)工作時，卻要求燃?xì)鈮毫档?-2.5kPa進(jìn)入混合器，以便與空氣混合進(jìn)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(yīng)保證進(jìn)入混合器的燃?xì)鈮毫竞愣?，以此實現(xiàn)比較穩(wěn)定的燃?xì)馀c空氣混合比控制。因此在燃?xì)夤┙o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CNG汽車上，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。0.2天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(jī)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(jìn)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(jī)械廠用進(jìn)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(jìn)技術(shù)，實現(xiàn)了天然氣汽車減壓裝置及其他車用燃?xì)庋b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(dá)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?xì)馄嚫难b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CNG技術(shù)開發(fā)公司的減壓調(diào)節(jié)器產(chǎn)品不斷推出。0.3天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?xì)馄嚰夹g(shù)逐漸進(jìn)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(jī)動車保有量將增加到4900萬輛，而天然氣汽車卻只達(dá)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(dá)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200-300萬元，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(jìn)行一次大的調(diào)整，對其性能進(jìn)行改進(jìn)，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(jìn)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(jìn)行改進(jìn)和調(diào)整。天然氣的減壓裝置是天然氣發(fā)動機(jī)供氣系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，它需要根據(jù)發(fā)動機(jī)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(jī)的不同工況的要求。由于發(fā)動機(jī)所需要的天然氣的壓力很低（通常控制在0-0.178MPa），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(dá)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(jī)工況穩(wěn)定，節(jié)約燃?xì)?，改善排放的目的?設(shè)計任務(wù)書1.1設(shè)計題目天然氣汽車供氣系統(tǒng)減壓裝置設(shè)計1.2題目說明1.2.1設(shè)計參數(shù)規(guī)范減壓閥進(jìn)口額定壓力為20MPa，進(jìn)氣接頭強(qiáng)度試驗壓力為27.5MPa，當(dāng)進(jìn)氣壓力為2-20MPa時，進(jìn)行一級減壓后，壓力變化為0.5MPa，變化許可值為0.05MPa，進(jìn)行二級減壓后，壓力變化為0.2-0.3MPa，其變化許可值為0.02MPa，之后進(jìn)行三級減壓，而其閥口的開啟程度由發(fā)動機(jī)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(dá)40m3/h，當(dāng)氣瓶壓力小于2MPa時，仍能對發(fā)動機(jī)正常供氣。1.2.2符合標(biāo)準(zhǔn)減壓調(diào)節(jié)器各部分應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)QC/T245-1998的有關(guān)規(guī)定。1.2.3設(shè)計思路根據(jù)國內(nèi)外文獻(xiàn)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(qiáng)度校核。1.3設(shè)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2-20MPa，而要求供給發(fā)動機(jī)的壓力為負(fù)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(dá)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(jī)循環(huán)水引人減壓器的水套，利用發(fā)動機(jī)循環(huán)冷卻水的熱量加熱減壓器。1.4資料調(diào)研1.4.1減壓閥的定義國標(biāo)GB12244-89關(guān)于減壓閥的定義是:通過啟閉件的節(jié)流,將進(jìn)口壓力降至某一個需要的出口壓力,并能在進(jìn)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(jìn)口壓力降至某一個需要的出口壓力；二是穩(wěn)壓,即能在進(jìn)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。1.4.2減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(dá)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(dá)到平衡,出口腔的壓力必須跟彈簧力平衡,當(dāng)進(jìn)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。一級減壓部分圖1.1一級減壓原理圖1.1是一級減壓原理示意圖。從儲氣瓶流出的CNG氣體依靠自身的壓力打開一級閥門，從一級閥門和閥座之間的縫隙流入一級減壓室，在此過程中CNG氣體的壓力被大幅度降低。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(jìn)一步降低。隨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，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CNG氣體的進(jìn)入，隨著一級減壓室中的CNG氣體不斷進(jìn)入二級減壓閥室，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，CNG氣體又流入一級減壓室。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。二級減壓部分圖1.2二級減壓原理圖1.2是二級減壓原理示意圖。在一級減壓室中經(jīng)過初步減壓的CNG氣體經(jīng)過二級閥門進(jìn)入二級減壓室，由于二級閥門的節(jié)流作用，壓力得到更進(jìn)一步的降低。隨著進(jìn)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CNG氣體的進(jìn)入量。隨著二級減壓室中的CNG氣體不斷進(jìn)入三級減壓室，二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(jìn)入二級減壓室的CNG氣體量又開始增多。二級閥門的開啟與關(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。三級減壓部分三級減壓是為了進(jìn)一步降低天然氣的壓力，使其接近負(fù)壓。圖1.3是三級減壓、真空加濃和怠速調(diào)整的原理圖。經(jīng)過兩級減壓的天然氣通過三級閥門進(jìn)入三級減壓室。由于三級閥門的節(jié)流作用使CNG氣體的壓力降至負(fù)壓左右。接近負(fù)壓的天然氣由CNG燃料出口進(jìn)入混合器。三級閥門的開啟和關(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(jìn)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。真空加濃部分它是設(shè)置在二級減壓室上方的一個真空泵室，在一定的進(jìn)氣管真空度范圍內(nèi)增加進(jìn)入氣缸的天然氣量，達(dá)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(jī)的進(jìn)氣管真空度。當(dāng)進(jìn)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(jìn)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CNG氣體的進(jìn)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(jìn)氣量。怠速調(diào)整部分圖1.3三級減壓、真空加濃和怠速調(diào)整原理怠速工況的調(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。啟動加濃部分圖1.4啟動加濃原理可在啟動時向發(fā)動機(jī)額外提供天然氣，以滿足啟動時發(fā)動機(jī)對混合氣濃度的要求。原理如圖1.4所示。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。CNG氣體由一級減壓室直接進(jìn)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(jìn)口截面的大小，可根據(jù)需要改變啟動時CNG氣體的供給量。1.4.3減壓閥的工作過程啟動發(fā)動機(jī)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CNG氣體數(shù)量也很少。尤其在冷啟動時，由于發(fā)動機(jī)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(jī)，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(jī)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CNG氣體經(jīng)起動電磁閥的閥門和旁通氣道直接進(jìn)入三級減壓室，通過燃料出口供給混合氣，從而保證發(fā)動機(jī)的順利著火運(yùn)轉(zhuǎn)。隨著發(fā)動機(jī)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、二級減壓室送出的天然氣增多，可保證發(fā)動機(jī)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，起動電磁閥關(guān)閉，截斷旁通氣道。怠速工況發(fā)動機(jī)怠速運(yùn)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(jìn)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。一般運(yùn)轉(zhuǎn)工況在發(fā)動機(jī)運(yùn)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(jī)的需要。瞬變工況汽車在運(yùn)行過程中，由于路況的突變會引起發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)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CNG供給量發(fā)生相應(yīng)的變化，以滿足發(fā)動機(jī)的需要，為了保證減壓閥在發(fā)動機(jī)瞬變工況下的工作穩(wěn)定性，減壓閥中各運(yùn)動零件的質(zhì)量應(yīng)較小。停機(jī)發(fā)動機(jī)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。2設(shè)計方案的研究與選擇2.1減壓調(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(jìn)氣減壓閥和負(fù)壓進(jìn)氣減壓閥；按減壓方式可分為杠桿式減壓閥和正負(fù)式彈簧減壓閥；按是否用電動控制可分為機(jī)電控制式減壓閥和機(jī)械控制式減壓閥。2.2方案選擇2.2.1方案一及其優(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(fù)壓進(jìn)氣，機(jī)械啟動式。一級減壓方式為杠桿減壓，二級減壓方式為正負(fù)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，4.0MPa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(fù)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。2.2.2方案二及其優(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(fù)壓進(jìn)氣，一、二、三級減壓方式都是采用杠桿減壓，機(jī)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(fèi)用較高。2.2.3設(shè)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。3總體方案設(shè)計3.1一級減壓閥的設(shè)計3.1.1一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(jìn)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。3.1.2一級減壓閥閥室的設(shè)計為了密封的嚴(yán)密性，閥室的壁厚初選5mm，由于初始?xì)怏w壓強(qiáng)在2-20MPa之間變化，氣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64mm。閥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27mm。因為殼體及蓋板的實驗應(yīng)力為0.8+0.1MPa，因此，對一級閥室的強(qiáng)度進(jìn)行如下校核：（3-1）式中，=5mm，=64mm，=27mm則=32N/m2=3.2N/mm2=63.7N/mm2所以，閥室的強(qiáng)度滿足要求。3.1.3一級減壓閥杠桿、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(qiáng)受到影響，因此，在參考了現(xiàn)有減壓閥的設(shè)計之后，一級閥口的內(nèi)徑初選4.0mm，外徑初選6.0mm，杠桿的長度初選36mm，高度初選9.5mm。閥芯的最大行程初選0.5±0.1mm，膜片到一級閥蓋下壁的距離初選25mm，上壓板直徑初選40mm，厚度初選3mm，則彈簧初始壓縮后的長度初選為22mm。因為該閥的最大流量可達(dá)40m3/h，當(dāng)氣體初始壓強(qiáng)為2-20MPa時，閥口的實際開度并不等于0.5±0.1mm，只有當(dāng)氣體壓強(qiáng)小于1MPa時，閥口開度才能達(dá)到0.5±0.1mm，此時，一級閥室的壓強(qiáng)不能保持在原定范圍，但其流量可達(dá)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(qiáng)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(jìn)行計算（因為天然氣的主要成份是甲烷，甲烷的含量可高達(dá)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》[8]22頁，關(guān)于高壓下氣體粘度的計算，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊》[13]7-5頁，表7.1-4彈簧常用材料（摘自GB/T1239.6-1992）彈簧材料選擇閥門用油淬火回火碳素彈簧鋼絲（GB4359）牌號為65Mn，這類材料的性能是強(qiáng)度高，性能好，用于內(nèi)燃機(jī)閥門彈簧或類似用途彈簧，直徑2.0-6.0mm，而本設(shè)計的彈簧絲直徑d=3.5mm，滿足要求；推薦溫度范圍為-40-150℃，而本設(shè)計的減壓閥要求在-5-85℃，符合推薦溫度范圍。根據(jù)表7.1-6彈簧鋼絲的抗拉強(qiáng)度（摘自GB/T1239.6-1992）直徑為3.5mm的由該材料制成的彈簧的=1422MPa，由7-10頁的計算公式可得：旋繞比C===5.14，滿足4<C<10的要求；曲度系數(shù)K=(3-9)K==1.18+0.12=1.3由公式7.1-3式中，F(xiàn)==454-160=294N則,再由7-8頁表7.1-8彈簧的許用應(yīng)力（摘自GB/T1239.6-1992）可知，由淬火回火鋼絲制成的壓縮彈Ⅰ類（指受變載荷作用次數(shù)在106以上的彈簧）的許用切應(yīng)力為（0.35—0.40），為了安全，取最小值=0.35則,=0.35=0.35×1422=497.7MPa因此，=408.6MPa，滿足強(qiáng)度要求，此設(shè)計合理。3.2二級減壓閥的設(shè)計3.2.1二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(jìn)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)。3.2.2二級減壓閥閥室及蓋板、杠桿、上檔板的設(shè)計二級閥室設(shè)計在殼體的背面，閥口內(nèi)徑=5mm，閥口外徑=8mm。二級閥室除了與一級閥室聯(lián)通外，還與怠速閥閥室和三級閥閥室聯(lián)通，二級閥室上面有閥蓋，三級閥口設(shè)計在二級閥蓋上。二級閥與一級閥一樣，利用縫隙減壓原理對其進(jìn)行減壓，二級閥膜片的實際受力并移動的面積與蓋上49的孔面積相等。二級閥膜片上擋板直徑初選31mm，杠桿在左端部分的轉(zhuǎn)臂初選為26.5mm，右端部分的轉(zhuǎn)臂長度初選為16.5mm，即=26.5mm，=16.5mm。3.2.3二級減壓閥彈簧的設(shè)計由已知條件得知，當(dāng)二級閥口=0時，=0.21MPa，=0.38MPa，當(dāng)二級閥口流量=40/h時，=0.19MPa，=0.36MPa。根據(jù)公式3-5，可算出二級閥口在=2-20MPa時的最大縫隙。=式中：==0.00797Kg/s，==146.81PR=518.3T=50+273.15=323.15K===4mm===2.5mm=0.36MPa=0.19MPa則==0.722m=0.0722mm則，膜片芯子的最大移動量為：=0.116mm膜片芯子受膜片向下的作用力：=(3-10)其中，為膜片在流量最大時上下面之間的壓力差，為與二級彈簧壓力相等的作用力除以膜片上下面之間的壓力差后的值。==（1884.785754.385）0.633754.385=1470當(dāng)=0.21MPa時，膜片芯子受膜片向下的作用力為：=147N當(dāng)=0.19MPa時，膜片芯子受膜片向下的作用力為：=117.6N118N在上述計算式中，Pa為大氣壓的壓力，三級閥室的壓力約等于大氣壓。根據(jù)上述計算可得二級彈簧在的情況下的受力范圍為118N~147N，則其彈性系數(shù)為：(3-11)K2==250N/mm由以上計算可看得出來，值太大，根據(jù)經(jīng)驗，可選=40N/mm，這樣，二級閥的氣體變化量可控制在0.0032MPa左右，通過調(diào)節(jié)閥芯和膜片芯子上與彈簧相接觸的螺母，使其滿足=0.19~0.21MPa這一條件。現(xiàn)將二級減壓閥彈簧的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖3.2所示：圖3.2二級減壓閥彈簧3.3三級減壓閥的設(shè)計3.3.1三級減壓閥的工作原理在本次設(shè)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(jìn)行調(diào)壓。當(dāng)閥室內(nèi)的真空度為0或是不夠大時，在壓力彈簧的作用下，閥口處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)閥室處于負(fù)壓或真空度大于一定的值時，膜片兩邊的壓力差使膜片向閥室里運(yùn)動，帶動杠桿克服彈簧壓力，使閥口打開供氣。三級壓力彈簧的壓力可以根據(jù)具體的情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。天然氣的流量完全由發(fā)動機(jī)的真空度進(jìn)行調(diào)節(jié)。3.3.2三級減壓閥蓋板、杠桿、上擋板、閥口的設(shè)計三級閥蓋的底邊外徑與減壓閥殼體底邊的外徑相同，初選192mm，閥蓋的底邊寬度初選為11mm，可安裝M6的螺栓和螺母。蓋板的8個螺孔均布，在閥蓋上還有4個進(jìn)氣孔，從而使膜片與大氣相通。杠桿的長度初選為85mm，頭部與三級調(diào)節(jié)彈簧相連，在安裝閥芯的部位有一塊墊板，在墊板上絞螺紋孔使閥芯更加牢固。下面是三級減壓杠桿剖面簡圖。圖3.3三級減壓閥杠桿三級閥口的內(nèi)徑初選為8mm，外徑初選為11mm，三級閥的真空度一般為0.3~1KPa。三級閥的上擋板的直徑初選=45mm，厚度初選1.5mm，中間開5.5的孔。3.3.3三級減壓閥調(diào)節(jié)彈簧的設(shè)計三級閥膜片芯子受膜片向上的作用力為：(3-12)=====7101.4=2.2N=7.1N當(dāng)流量為40時，三級閥口的最大縫隙為：==0.998=0.0998mm膜片芯子的移動量為：===0.517mm三級壓力彈簧在三級閥真空度為0.3~1KPa時的最小壓縮為：現(xiàn)把三級壓力調(diào)節(jié)旋鈕剛旋入時的彈簧長度初選為35mm，把三級壓力調(diào)節(jié)旋鈕旋緊后的彈簧長度初選為29.8mm，則三級壓力調(diào)節(jié)彈簧可設(shè)計如下：，，，，，彈簧絲直徑d=0.7mm，彈簧中徑為6.5mm，總?cè)?shù)為12，有效圈數(shù)為，彈簧需要熱處理，回火，表面氧化，兩端面并緊磨平。下面對該彈簧進(jìn)行強(qiáng)度校核：根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊》[13]7-5頁，表7.1-4彈簧常用材料（摘自GB/T1239.6-1992）彈簧材料選擇碳素彈簧鋼絲（D級），這類材料的性能是強(qiáng)度高，性能好，D級用于高應(yīng)力彈簧，直徑0.08－6.0mm，而本設(shè)計的彈簧絲直徑d=0.7mm，滿足要求；推薦溫度范圍為-40－130℃，而本設(shè)計的減壓閥要求在-5－85℃，符合推薦溫度范圍。根據(jù)表7.1-5彈簧鋼絲的抗拉強(qiáng)度（摘自GB/T1239.6-1992）直徑為0.7mm的由該材料制成的彈簧的=1710MPa，由7-10頁的計算公式可得：旋繞比C===8.29，滿足4<C<10的要求；曲度系數(shù)K===1.1+0.07=1.17由公式7.1-3式中，F(xiàn)==4.8-3=1.8N則，再由7-8頁表7.1-8彈簧的許用應(yīng)力（摘自GB/T1239.6-1992）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(yīng)力為（0.30—0.38），為了安全，取最小值=0.30則=0.30=0.30×1710=512MPa因此，=90.7MPa，滿足強(qiáng)度要求，此設(shè)計合理。閥芯兩面的壓力差對閥芯的作用力為：==5.024N通過調(diào)節(jié)三級壓力調(diào)節(jié)旋鈕可調(diào)節(jié)三級閥的初始開度。3.3.4三級減壓閥膜片的設(shè)計與校核三級減壓閥減壓的原理主要是根據(jù)真空度的原理進(jìn)行減壓，三級閥與大氣相通，利用膜片內(nèi)外的壓差進(jìn)行氣體的控制?，F(xiàn)對三級閥的膜片進(jìn)行設(shè)計。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。厚度初選3mm。現(xiàn)將膜片示意圖表示如圖3.4：圖3.4三級減壓閥膜片對三級閥膜片進(jìn)行校核：根據(jù)《實用閥門設(shè)計手冊》[11]1134頁表5-235橡膠膜片厚度計算公式：(3-13)式中，減壓閥的出口壓力=0.3-1KPa膜片的自由面積=25434-113=25321膜片的直徑=196mm膜片的厚度1mm則，==0.01MPa查1134頁表5-236橡膠的許用剪切應(yīng)力=2.4MPa所以，，強(qiáng)度滿足要求。3.4怠速閥的設(shè)計3.4.1怠速閥的工作原理怠速閥是在發(fā)動機(jī)起動時從二級閥向發(fā)動機(jī)直接輸氣的閥。在發(fā)動機(jī)剛起動時，由于發(fā)動機(jī)沒真空度，供給發(fā)動機(jī)起動的氣體只能從二級閥室直接輸出。在怠速閥中有一個與閥體旋緊且密封的室，它與二級閥室相連通。當(dāng)電磁鐵通電時，閥芯向上移動，氣體由二級閥經(jīng)斜孔流入密封室，再經(jīng)垂直小孔流入閥體內(nèi)腔，并最終流入發(fā)動機(jī)。3.4.2怠速閥閥室及閥體的設(shè)計怠速閥閥室的結(jié)構(gòu)簡圖如下圖所示：圖3.5怠速閥閥室閥室的62的內(nèi)腔可放置電磁鐵，M14螺紋可與閥體旋合，氣體只貯存在M14螺孔腔內(nèi)。22圓端面用密封墊圈密封。怠速閥體是用QAL10-4-4材料制作而成，它的形狀如下圖所示：圖3.6怠速閥閥體閥體左邊的M12的螺紋可與螺母旋合，從而固定住電磁鐵，10內(nèi)腔可放置閥芯和調(diào)節(jié)螺栓，右邊的M14的螺紋與閥室M14的螺紋旋合，并壓緊密封墊圈。6圓柱從閥室底孔6.5穿過。3.4.3怠速閥芯及怠速閥彈簧的設(shè)計怠速閥芯是用電工鋼DT4材料制成的。閥芯的剖視簡圖如下圖所示：圖3.7怠速閥閥芯因為彈簧設(shè)計與閥芯的質(zhì)量有關(guān)，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(yīng)大于閥芯的重力。下面對閥芯的重力進(jìn)行粗略計算。(3-14)根據(jù)上面的視圖可得：(3-15)v==1491.5+115.4+21.5-103.3=1525.1=1.525查DT4的密度=7.85=7.85則==0.12N對于彈簧的設(shè)計，先選擇彈簧的材料為碳素彈簧鋼絲Ⅱa制成的。把彈簧壓縮后的最大長度設(shè)計初選為18mm，彈簧的自由長度初選為24mm，則彈簧的=6mm，=3.2N，中徑=15mm，d=1.1mm，右旋，總?cè)?shù)為6，有效圈數(shù)4。3.5其他重要零部件的設(shè)計3.5.1高壓電磁閥閥芯、先導(dǎo)閥、彈簧的設(shè)計高壓電磁閥先導(dǎo)閥是用59-1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3.8所示：圖3.8高壓電磁閥先導(dǎo)閥先導(dǎo)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1.5孔。閥芯的體積大，受壓力大，不易被電磁鐵吸起，當(dāng)先導(dǎo)閥被吸起后，2－20MPa的氣體從閥芯1.5的小孔流出后，閥芯下部的壓強(qiáng)在不斷增大，兩邊的壓差逐漸消失，閥芯被電磁鐵很容易的提起，閥芯的簡圖如圖3.9所示。圖3.9高壓電磁閥閥芯高壓電磁閥彈簧的初始壓力為與閥芯和先導(dǎo)閥的重力有關(guān)，先導(dǎo)閥與閥芯的重量粗略計算如下：查得59-1鉛黃銅的密度=根據(jù)以上兩個簡圖可計算出體積+===則==0.08N故，彈簧的初始壓縮力初選1.8N，初選7mm，初選2.5N，初選5mm，自由高度初選12mm，彈簧中徑初選4mm，彈簧絲直徑d初選0.4mm，總?cè)?shù)為8圈，有效圈數(shù)為7圈，該彈簧是由QBe-2材料制成，要求兩端面并緊磨平。3.5.2安全閥及其彈簧的設(shè)計安全閥可保證減壓閥的安全，它采用彈簧式自動排氣泄壓的方式設(shè)計而成。安全閥包括閥體、調(diào)節(jié)螺塞、彈簧、閥芯、墊圈等部分。它被組裝后安裝在一級減壓閥的側(cè)壓口，從而保證一級閥室的氣壓不超過額定壓力的1.3倍，即0.65MPa。安全閥的設(shè)計簡圖如圖3.10所示：圖3.10安全閥閥體當(dāng)一級閥室的壓力達(dá)到0.65MPa時，閥芯的受力F計算如下：(3-16)F==10.33N則，設(shè)計彈簧的初始壓力，，自由高度，中徑=6mm，彈簧絲直徑d=0.8mm，旋向右，總?cè)?shù)為6.5圈，有效圈數(shù)為4.5圈，回火處理，HRC42-47，由碳素彈簧鋼絲Ⅱa材料制成。3.5.3進(jìn)氣接頭的設(shè)計進(jìn)氣接頭采用45號鋼制作而成，進(jìn)氣接頭左端裝氣壓表，右端接天然氣管，天然氣進(jìn)氣管可用右邊的螺母旋合。進(jìn)氣接頭的強(qiáng)度試驗應(yīng)力為27.5Mpa。進(jìn)氣接頭如圖3.11所示：圖3.11進(jìn)氣接頭進(jìn)氣接頭最危險的截面為A-A截面，這一危險截面必須要進(jìn)行強(qiáng)度校核。由《簡明材料力學(xué)》[10]知識可知：(3-17)式中，（d為孔的內(nèi)徑，L為其寬度）（D為的外徑）則===10.5MPa查《簡明材料力學(xué)》[10]可知，45號鋼的許用應(yīng)力=186MPa，由此可知：所以，該進(jìn)氣接頭設(shè)計合理。3.5.4一級閥蓋連結(jié)螺柱和三級閥蓋連結(jié)螺栓的選擇由于各級減壓閥的試驗壓力為，一級閥蓋連結(jié)螺柱和三級閥蓋的連結(jié)螺栓必須承受得住0.9MPa的天然氣所施加的拉力。下面在此基礎(chǔ)上對螺柱和螺栓進(jìn)行選擇和強(qiáng)度校核。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(jìn)行強(qiáng)度校核。(3-18)式中，為一級減壓閥閥室內(nèi)徑，P為試驗壓力，n為起主要作用的螺栓數(shù)，為螺栓中徑，查《機(jī)械工程及自動化簡明設(shè)計手冊》[12]419頁表C-1得，=d0.6495P(3-19)==5.3505mm則，==Pa=28.6MPa根據(jù)《機(jī)械設(shè)計》[7]84頁表5-10螺紋聯(lián)接的安全系數(shù)S，可知，M6的螺栓在不控制預(yù)緊力承受變載荷時合金鋼的安全系數(shù)為10-6.8,為了安全起見，取安全系數(shù)S=10。再根據(jù)《機(jī)械設(shè)計》[7]84頁查得螺栓的許用拉應(yīng)力計算公式為：(3-20)上式中，為螺紋連接件材料的屈服極限，S為安全系數(shù)。查資料知50鋼徑調(diào)質(zhì)處理的屈服極限=392則，=28.6MPa，滿足要求。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3.12所示：圖3.12一級閥蓋連結(jié)螺栓螺柱在壓鑄外殼時采用預(yù)埋處理的方法與殼體連為一體。三級閥蓋連結(jié)螺栓與一級閥蓋連結(jié)螺栓一樣，應(yīng)對其強(qiáng)度進(jìn)行校核。

如果三級螺柱選用75鋼，螺紋取M6，則其所受拉力計算如下：（3-21）上式中，為三級減壓閥閥室的內(nèi)徑，取其值為170mm，P為試驗壓力，為螺栓中徑，n為螺栓數(shù)。則==101MPa三級螺栓為松螺栓連接?？蓮摹稒C(jī)械設(shè)計》[7]的84頁表5-10查得松螺栓連接的安全系數(shù)S=1.2－1.7，為了安全起見，取S=1.7。將S=1.7代入公式可得：則，上式計算中，352.8MPa為45鋼材料經(jīng)正火處理后的屈服極限，其值從《機(jī)械設(shè)計手冊》[14]464頁查得。根據(jù)以上計算，三級螺栓應(yīng)選擇經(jīng)正火處理的45鋼M6×1螺栓。4天然氣汽車減壓裝置的使用說明4.1天然氣汽車減壓裝置的使用注意事項1.天然氣汽車減壓裝置在安裝時，應(yīng)該檢查和調(diào)整一、二級壓力，使其在規(guī)定的范圍內(nèi)工作（一級減壓閥壓強(qiáng)為3.2-4.5MPa，二級減壓閥的壓強(qiáng)為0.19-0.21MPa），并使閥芯吃合均勻，密封嚴(yán)密。2.如果發(fā)現(xiàn)發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不正常，應(yīng)該及時檢查并調(diào)整天然氣汽車的減壓裝置。如二、三級彈簧精度下降，可通過調(diào)整繼續(xù)使用，如一級彈簧精度下降，則需要拆換彈簧。3.如果發(fā)現(xiàn)貯氣瓶天然氣燒不完或不能用至1KPa以下，應(yīng)檢查一級閥芯間隙是否過小，一、二級減壓閥的壓力是否在規(guī)定的范圍內(nèi)，高壓電磁閥閥芯是否有卡滯現(xiàn)象，如果出現(xiàn)以上問題，應(yīng)該對其進(jìn)行調(diào)整或拆換零件。4.2天然氣汽車減壓裝置的拆裝、檢查與調(diào)整4.2.1拆卸1.卸下高壓電磁閥線圈固定螺母，取下線圈。2.卸下高壓電磁閥閥筒，取出閥芯，回位彈簧。3.卸下傳感器滑移電阻，卸下壓力表。4.拆下三級閥蓋螺栓，取下閥蓋。5.將三級閥膜片向離開高壓氣體進(jìn)口方向滑移約15mm，然后取下。6.卸下三級杠桿固定螺釘，取下三級杠桿。7.卸下二級閥彈簧和二級閥蓋上緊固螺釘，取下二級閥蓋。8.卸下二級閥膜片中心的螺母，取下二級閥壓板及膜片。9.卸下二級杠桿固定螺母，取下二級杠桿。10.卸下一級閥蓋上的固定螺母，取下一級閥蓋及彈簧。拆卸時，應(yīng)該注意閥蓋受彈簧的彈力作用，應(yīng)先施加閥蓋一定的壓力，以免拆卸時損傷螺紋。11.卸下一級閥膜片中心螺母，取下膜片壓板，膜片及膜片芯子。12.卸下一級減壓閥杠桿固定螺釘，取下一級杠桿和閥芯。13.卸下怠速電磁閥，取出怠速調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、線圈、彈簧、釘形閥，卸下怠速閥體。4.2.2清洗、檢查、更換1.將全部零件用汽油清洗干凈并晾干，清洗時間不得超過10分鐘，并不得使用溶劑性較強(qiáng)的清洗劑，以防橡膠件變形，老化。2.檢查全部橡膠膜片，密封圈是否損壞，老化，更換不得使用的橡膠件。3.檢查彈簧是否損壞或彈力下降，按要求更換損壞的彈簧。4.檢查杠桿機(jī)構(gòu)有無變形，轉(zhuǎn)動是否靈活，修復(fù)、更換損壞的零件。4.2.3組裝、調(diào)整1.裝怠速電磁閥（1）用軟質(zhì)油潤滑針形閥和閥體。（2）將閥體裝到減壓閥上，注意閥體與減壓閥之間密封良好，不漏氣。（3）依次將針形閥彈簧、線圈、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)裝到閥體上，然后將線圈固定螺母擰到閥體上，壓住線圈，使線圈不能松動為止，不宜擰得過緊，否則容易損壞私扣。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。（2）調(diào)整杠桿機(jī)構(gòu)前端的調(diào)節(jié)螺栓，使其與閥芯的間隙為0.5±0.1mm。（3）依次裝膜片芯子、膜片、壓板、中心螺母。（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。3.裝二級減壓閥（1）裝二級閥杠桿機(jī)構(gòu)，用緊固螺母壓緊杠桿銷。（2）在閥口上放一片復(fù)寫紙，用于輕輕壓下閥杠桿機(jī)構(gòu)關(guān)閉閥口，取出復(fù)寫紙，檢查復(fù)寫紙上閥口的壓痕是否均勻。如果不均勻，說明閥口密封不好，應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。（3）用螺絲刀調(diào)整杠桿機(jī)構(gòu)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。調(diào)整后再用上述方法檢查，直到密封線吃合良好為止。（4）裝膜片，壓板及閥蓋，保證膜片處不漏氣。（5）裝薄板彈簧壓在膜片芯子的螺母上，并用螺釘固定在殼體上。4.裝三級減壓閥（1）裝三級減壓閥杠桿機(jī)構(gòu)，并用緊固螺釘壓緊杠桿銷。（2）使用復(fù)寫紙，按檢查調(diào)整二級減壓閥閥口密封吃合線的方法，檢查調(diào)整三級閥芯，直到密封線吃合良好為止。5.裝高壓電磁閥和壓力表（1）裝壓力表及密封圈，確保20MPa的壓力下不漏氣。（2）將電磁閥閥芯、先導(dǎo)閥及閥體、彈簧裝在一起，并裝在氣壓測試臺上。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0.4MPa的測試壓力表。將被測試的減壓裝置安裝在進(jìn)氣接頭上，接入不高于20MPa的高壓氣源，不得有漏氣現(xiàn)象。（2）開啟氣源截止閥和高壓電磁閥，檢測一級減壓閥的輸出壓力應(yīng)在0.32－0.45MPa范圍內(nèi)，并使其變動量低于0.03MPa，如果過高或過低，應(yīng)更換彈簧或調(diào)整一級閥芯縫隙。（3）檢測二級閥輸出壓力，應(yīng)在0.19－0.21MPa范圍內(nèi)，如果過高或過低，應(yīng)調(diào)整或是更換彈簧。（4）檢測三級閥口是否密封嚴(yán)密。檢測時，配合三級彈簧手動旋鈕進(jìn)行調(diào)整，如有漏氣現(xiàn)象，應(yīng)按復(fù)寫紙壓印的方法進(jìn)行調(diào)整。（5）將三級減壓閥及氣源截止閥關(guān)閉，觀察一、二級減壓閥壓力是否穩(wěn)定，如果在10分鐘內(nèi)有明顯的壓力下降，應(yīng)找出原因，排除竄漏現(xiàn)象。（6）開啟怠速電磁閥，轉(zhuǎn)動怠速調(diào)節(jié)旋鈕，觀察怠速輸出氣量的情況，如不正常，應(yīng)找出原因，進(jìn)行調(diào)整。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。（2）卸下壓力表，安裝一級安全閥和二級壓力檢測堵頭。5總結(jié)減壓閥作為CNG汽車燃料供給系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部件，其特性直接影響到發(fā)動機(jī)的性能，減壓閥最佳調(diào)整特性的研究成功，將大大改善CNG汽車的動力性和經(jīng)濟(jì)性。另外，機(jī)械式減壓閥難以精確控制各工況下的空燃比，開發(fā)出能對各工況下的空燃比進(jìn)行優(yōu)化控制，滿足經(jīng)濟(jì)性、動力性、排放要求及可靠性、維護(hù)性好的車用電子燃料供給系統(tǒng)將具有重要的意義。本設(shè)計的減壓裝置，是在原有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，對其結(jié)構(gòu)布局及形狀進(jìn)行了修改，并對輸入發(fā)動機(jī)過程中的天然氣壓力的變化值進(jìn)行了精確的設(shè)計，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。謝辭通過本次畢業(yè)設(shè)計，把大學(xué)期間學(xué)到知識運(yùn)用到實踐中，而且還復(fù)習(xí)和學(xué)習(xí)了很多知識，為以后的工作和學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。在此我非常感謝在我畢業(yè)設(shè)計過程中給與我?guī)椭凸膭畹耐瑢W(xué)和老師，尤其是我的畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師何畏老師，他對于我不會和不懂的地方，非常仔細(xì)認(rèn)真地給與解答。還拿實物過來，邊拆卸邊給我講解，使我對于從來沒有接觸過的天然氣汽車上的減壓裝置有了很好理解，從而為順利完成畢業(yè)設(shè)計打下基礎(chǔ)。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(rèn)真的回答我們的問題，在此我表示再次的感謝。而且何老師知識的淵博，教學(xué)態(tài)度的認(rèn)真都對我是一種很好的教育。我會在以后的工作和學(xué)習(xí)的過程，以何老師的這種敬業(yè)的態(tài)度為榜樣，認(rèn)真對待我該做的任何事情。做好自己的分內(nèi)工作。在此，我還要感謝那些給我?guī)椭钠渌蠋熀屯瑢W(xué)，是他們在我遇到為問題時給了我關(guān)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。參考文獻(xiàn)[1]周銘杰.淺談減壓閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計.寧波星箭航天機(jī)械廠，浙江省寧波207信箱，315153[2]李國鋒，馮金芝，馬志義，劉生全.壓縮天然氣汽車（CNGV）供氣系統(tǒng).西安公路交通大學(xué)[3]錢灝.車用LPG減壓閥的設(shè)計與實驗.武漢理工大學(xué)汽車工程學(xué)院.武漢430070[4]劉祖前.超高壓氣動減壓閥的研究.廣州市理工學(xué)校(510380)[5]黃海波.燃?xì)馄嚱Y(jié)構(gòu)原理與維修.機(jī)械工業(yè)出版社，2002[6]邢邦圣．機(jī)械制圖與計算機(jī)繪圖．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002[7]濮良貴，紀(jì)名剛．機(jī)械設(shè)計，第七版．北京：高等教育出版社，2001[8]汪文虎，秦延龍．烴類物理化學(xué)數(shù)據(jù)手冊．北京：烴加工出版社，1990[9]陸一心，顧建，凌智勇．液壓與氣動技術(shù)．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004[10]劉鴻文．簡明材料力學(xué)．北京：高等教育出版社，2004[11]陸培文．實用閥門設(shè)計手冊．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004[12]葉偉昌．機(jī)械工程及自動化簡明設(shè)計手冊．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005[13]機(jī)械設(shè)計手冊編委會．機(jī)械設(shè)計手冊，新版第二冊．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004[14]《機(jī)械設(shè)計手冊》聯(lián)合編寫組．機(jī)械設(shè)計手冊，修訂版上冊第二分冊．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1987[15]TerrenceFay.JaremaN.KrausMitchellJ.Levy.ImprovingVacuumSystem[16]DonLyle.GasdominatesdemandcurveHart’sE&P-2001.74(12)-69[17]PhillipW.Buildingbridges-fulfillingthepotentialforgasinthe21centuryPetroleettechniques.2003,(445).-61~63基于C8051F單片機(jī)直流電動機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機(jī)的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機(jī)的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動器的研究和設(shè)計基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實時內(nèi)核設(shè)計及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號檢測儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動控制系統(tǒng)設(shè)計Pico專用單片機(jī)核的可測性設(shè)計研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計基于雙單片機(jī)的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)HYPERLINK"/det