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1、天然气汽车供气系统减压装置设计摘 要天然气汽车减压装置是天然气的汽车的一个重要部件，它的质量好坏车的性能有很大的关系，它在天然气汽车中主要起减压和稳压的作用。因此，通过利用减压装置，可以把2-20MPa的压缩天然气压力降到1-2.5kPa进入混合器，以便与空气混合进入汽缸，由于高压气瓶中的CNG气体压力随着燃料充装和使用不断变化，要保持较稳定的空燃比控制，还要求无论瓶内压力如何变化，减压调节器也应保证进入混合器的燃气压力基本恒定，以此实现比较稳定的燃气与空气混合比控制。从而实现减压和稳压的作用。本次毕业设计在原有减压产品的基础上，对其结构布局及形状进行了修改，并对输入发动机过程中的天然气压力的
2、变化值进行了精确的设计，主要是对一级减压阀的缝隙减压和二级减压阀的缝隙减压，以及三级减压阀利用真空度进行减压进行计算，使其能够满足减压至预期的要求。而且对各主要受载荷的零部件进行了强度校核，使选择的材料满足强度要求。预计本次设计出来的减压装置具有结构简单，外行美观，精度高的特点，可提高同类产品的质量，可以满足广大用户的需求。关键词：天然气气汽车；减压压装置；减压压阀ABSTRACCT The nnaturaal gass autoomobille deccompreessor is a naturral gaas auttomobiile immportaant paart, iits quu
3、alityy quallity vvehiclle perrformaance hhas thhe verry bigg relaationss, it is maain thhe redduced presssure iin thee natuural ggas auutomobbile aand thhe connstantt volttage ffunctiion. TThereffore, throuugh usse deccompreessor, may 1-20MPaa comppressiion naaturall gas presssure ddrop tto 1-2.5kPP
4、a entters tthe miixer, in orrder tto entters tthe cyylindeer witth thee air mix, becauuse inn the high-presssure bbottlee CNG gas ppressuure chhangess, musst maiintainn the stablle airr-fuell ratiio conntrol, alsoo requuests regarrdlesss of hhow thhe botttle iinternnal prressurre doees chaange, the
5、rreduceed preessuree reguulatorr alsoo shouuld guuaranttee ennters the mmixer basiccally the ffuel ggas prressurre connstantt, by this realiizatioon quiite sttable fuel gas aand aiir mixxture ratioo conttrol. Thus realiizatioon redduced presssure aand coonstannt volltage functtion. This graduuationn
6、 projject iin oriiginall reduuced ppressuure prroductt founndatioon, haave caarriedd on tthe reevisioon to its sstructtural confiigurattion aand thhe shaape, aand too inpuut in the eenginee proccess tthe naaturall gas presssure cchangee valuue to carryy on tthe prrecisee desiign, mmainlyy is tto the
7、e leveel preessuree reliief vaalve sslit rreduceed preessuree and two llevel of prressurre rellief vvalve slit reducced prressurre, ass welll as tthree levells of presssure rrelieff valvves caarry oon thee reduuced ppressuure ussing tthe vaacuum degreee to carryy on tthe coomputaation, enabbles iits
8、 too satiisfy tthe reeducedd presssure to thhe antticipaated rrequesst. Mooreoveer to each mainlly hass beenn carrried oon thee loadd sparre parrt thee inteensityy examminatiion, ccausess the choicce thee mateerial to saatisfyy the intennsity requeest. EEstimaated tthis ttime ddesignns thee decoompr
9、esssor hhas thhe strructurre simmply, the llaymann is aartisttic, pprecission hhigh ccharaccterisstic, may eenhancce thee simiilar pproducct thee quallity, May ssatisffy thee userr commmunityy the demannd.Key worrds: NNaturaal gass autoomobille; deecomprressorr; preessuree reliief vaalve59目 录摘要.ABST
10、RACCT.绪论.10.1天然气汽汽车减压装置置的用途和功功能10.2天然气汽汽车减压装置置在我国的发发展概况10.3天然气汽汽车减压装置置设计的目的的和意义11 设计任务书书.31.1设计题目目31.2题目说明明31.2.1设计计参数规范31.2.2符合合标准31.2.3设计计思路31.3设计方案案31.4资料调研研41.4.1减压压阀的定义41.4.2减压压阀的工作原原理41.4.3减压压阀的工作过过程72 设计方案的的研究与选择择. 92.1减压调节节器的分类92.2方案选择择92.2.1方案案一及其优缺缺点92.2.2方案案二及其优缺缺点92.2.3 设设计方案的选选择103 总体方案
11、设设计.1113.1一级减压压阀的设计113.1.1一级级减压阀的工工作原理113.1.2一级级减压阀阀室室的设计113.1.3一级级减压阀杠杆杆、弹簧与阀阀口的设计113.2二级减压压阀的设计193.2.1二级级减压阀的工工作原理193.2.2二级级减压阀阀室室及盖板、杠杠杆、上档板板的设计193.2.3二级级减压阀弹簧簧的设计193.3三级减压压阀的设计223.3.1三级级减压阀的工工作原理223.3.2三级级减压阀盖板板、杠杆、上上挡板、阀口口的设计223.3.3三级级减压阀调节节弹簧的设计计223.3.4 三三级减压阀膜膜片的设计与与校核253.4怠速阀的的设计263.4.1怠速速阀的
12、工作原原理263.4.2怠速速阀阀室及阀阀体的设计263.4.3怠速速阀芯及怠速速阀弹簧的设设计283.5其他重要要零部件的设设计293.5.1高压压电磁阀阀芯芯、先导阀、弹弹簧的设计293.5.2安全全阀及其弹簧簧的设计303.5.3进气气接头的设计计313.5.4一级级阀盖连结螺螺柱和三级阀阀盖连结螺栓栓的选择324 天然气汽车车减压装置的的使用说明.3554.1天然气汽汽车减压装置置的使用注意意事项354.2天然气汽汽车减压装置置的拆装、检检查与调整354.2.1拆卸卸354.2.2清洗洗、检查、更更换354.2.3组装装、调整365 总结.38谢辞39参考文献.40绪 论0.1 天然气
13、气汽车减压装装置的用途和和功能以天然气作为燃燃料的汽车叫叫做天然气汽汽车。为了提提高天然气汽汽车一次冲气气行使的里程程，车用天然然气一般是压压缩在20MMPa存储在在高压汽缸里里，但发动机机工作时，却却要求燃气压压力降到1-2.5kPPa进入混合合器，以便与与空气混合进进入汽缸，而而且由于高压压气瓶中的CCNG气体压压力随着燃料料充装和使用用不断变化，要要保持较稳定定的空燃比控控制，还要求求无论瓶内压压力如何变化化，减压调节节器也应保证证进入混合器器的燃气压力力基本恒定，以以此实现比较较稳定的燃气气与空气混合合比控制。因因此在燃气供供给系统中必必须要有减压压调节器。天天然气汽车的的核心和关键键
14、部件就是减减压调节器，在在CNG汽车上上，减压调节节器的作用主主要是起减压压和稳压的作作用，它的性性能好坏，将将会直接影响响到天然气汽汽车的性能。0.2 天然气气汽车减压装装置在我国的的发展概况 天然气气汽车减压装装置是随着天天然气汽车的的产生而产生生的，同时，也也随着天然气气汽车的发展展而发展。早在1958年年，四川就曾曾研制过天然然气汽车，但但是由于当时时科技的发展展，有一些技技术问题不能能解决，以及及当时油价较较低，而未能能得到发展。1986年，四川石油管理局南充机械厂组织人员再次着手该技术的研究工作。1988年，中国石油天然气总公司从新西兰引进压缩天然气充气站装置（其中就包括了减压装置
15、），在南充建立起了全国第一座压缩天然气充气站。南充机械厂用进口配件改装了全国首批50辆压缩天然气汽车，并结合自己的经验，根据国情，借鉴国外的先进技术，实现了天然气汽车减压装置及其他车用燃气装置的全部国产化。该装置在1991年通过技术鉴定，1993年通过部级验收，样车经测试，性能达到国外同类产品水平。目前，国内特别是四川、重庆等天然气供气减压系统生产企业已形成国产上万套的天然气汽车减压装置的产业规模，它们生产的产品成为国内各大汽车厂燃气汽车改装车用减压器的指定产品。近些年又有四川彭州兴威、重庆恩洁威、四川宜宾海家、成飞公司等CNG技术开发公司的减压调节器产品不断推出。0.3 天然气气汽车减压装装
16、置设计的目目的和意义从20世纪700年代开始，国国际上燃气汽汽车技术逐渐渐进入较快的的发展时期。在当今社会会，天然气与与柴油的热值值相当，但价价格仅为柴油油的三分之二二左右，而且且天然气汽车车对大气的污污染小，可以以大大改善环环境污染和能能源紧缺的问问题，因此，天天然气汽车以以其排放清洁洁、技术成熟熟、资源丰富富等特点在世世界范围内已已得到广泛应应用。虽然天然气汽车车在在近几年年来，在我国国发展的很快快，但是那只只是相对的。预预计到20110年的时候候，我国民用用机动车保有有量将增加到到4900万辆辆，而天然气气汽车却只达达到100万万辆。如果以以1000立方方米天然气相相对于1吨石石油来计算
17、，世世界上天然气气的储量和石石油的储量是是在同一数量量级的。天然然气汽车以其其减轻环境污污染、缓解石石油资源的优优点得到了快快速发展，但但是我国的天天然气汽车在在2010年只只能达到1000万辆，而而与世界水平平相比还有非非常大的差别别。这主要是是由于天然气气汽车在发展展过程中会遇遇到很多困难难。据统计，建建设一座天然然气汽车加气气站一次性投投资大约需要要200-3300万元，保保证一座中等等加气站有一一定的效益，至至少需要有1100辆天然然气汽车，而而改装一部汽汽车需要投资资约100万元。如如此昂贵的投投资，会让那那些车主对汽汽车的改装望望而却步。因因此，我们必必须对压缩天天然气装置（包包括
18、减压装置置）的制造和和改装成本进进行一次大的的调整，对其其性能进行改改进，另一方方面，在我国国市场上销售售的天然气减减压装置一半半是国产的，一一半是进口的的。国产减压压调节器在国国内的竞争力力是有限的，在在国际上更是是有限。把国国产产品打到到国际市场上上去就需要对对现有产品的的性能、外观观、体积、质质量、成本等等关键问题进进行改进和调调整。天然气的减压装装置是天然气气发动机供气气系统中的关关键部件，它它需要根据发发动机的不同同工况改变供供给混合器的的低压天然气气量从而使混混合器配制不不同空燃比的的混合气，以以满足发动机机的不同工况况的要求。由由于发动机所所需要的天然然气的压力很很低（通常控控制
19、在0-00.178MMPa），要要将20MPPa的天然气气压力降到如如此低的气压压是很难的，同同时需要将气气压稳定在所所要求的范围围内，从而达达到由减压器器出口流出的的低压气量，仅仅由混合器喉喉管真空度所所决定，保证证调节可靠使使发动机工况况稳定，节约约燃气，改善善排放的目的的。1 设计任务书书1.1 设计题题目天然气汽车供气气系统减压装装置设计1.2 题目说说明1.2.1 设设计参数规范范减压阀进口额定定压力为200MPa，进进气接头强度度试验压力为为27.5MMPa，当进进气压力为22-20MPPa时，进行行一级减压后后，压力变化化为0.5MMPa，变化化许可值为00.05MPPa，进行二
20、二级减压后，压压力变化为00.2-0.3MPa，其其变化许可值值为0.022MPa，之之后进行三级级减压，而其其阀口的开启启程度由发动动机工作时的的真空度的大大小自动调节节，但是可以以调节初始开开度。突然输输出放气时，最最大流量可达达40m3/h，当气瓶瓶压力小于22MPa时，仍仍能对发动机机正常供气。1.2.2 符符合标准减压调节器各部部分应符合标标准QC/TT245-11998的有有关规定。1.2.3 设设计思路根据国内外文献献资料，了解解有关天然气气汽车供气系系统减压装置置的基本情况况。设计一种种符合上述规规范的减压装装置，其中包包括方案设计计及工作原理理的分析，总总体结构设计计以及重要
21、零零件的强度校校核。1.3 设计方方案根据已有国家标标准和要求，一一级减压阀的的输入压力为为2-20MMPa，而要要求供给发动动机的压力为为负压，压力力降低非常大大，一级或者者二级减压都都不能一下就就减压到规定定的要求，而而且减压器主主要是起减压压和稳压的作作用，在减压压过程中要吸吸收大量的热热量，如果只只采用一级或或者二级减压压装置，会因因温度降低太太多而无法达达到要求，因因此只能采用用三级减压，才才可以将输入入压力降低到到规定的要求求。由于在减减压过程中要要吸收大量的的热量，减压压器上一般都都设有将发动动机循环水引引人减压器的的水套，利用用发动机循环环冷却水的热热量加热减压压器。1.4 资
22、料调调研1.4.1 减减压阀的定义义国标GB122244-89关于减压压阀的定义是是:通过启闭件件的节流,将进口压力力降至某一个个需要的出口口压力,并能在进口口压力及流量量变动时,利用本身介介质能量保持持出口压力基基本不变的阀阀门。就是说说这样的一句句话已经说明明了减压阀的的两个基本功功能。一是减减压,即将进口压压力降至某一一个需要的出出口压力；二二是稳压,即能在进口口压力及流量量变动时,利用本身介介质能量保持持出口压力基基本不变。两两个基本功能能缺一不可。而而节流阀虽有有减压功能,通过启闭件件的节流来实实现,但是它没有有稳压功能。1.4.2 减减压阀的工作作原理减压阀的工作原原理简而言之之就
23、是：A:减压；B:稳压。减减压的原理是是节流,气体流经活活门与活门座座之间的缝隙隙时,压力减小,达到减压的的目的。稳压压的原理是力力的平衡,因为弹簧的的行程是设定定的,要达到平衡衡,出口腔的压压力必须跟弹弹簧力平衡,当进口压力力及流量变动动时,利用弹簧力力与出口腔的的压力平衡保保持出口压力力基本不变。这这是一个动平平衡过程,并不是瞬间间完成的。因因为弹簧、活活门等有一定定的质量,在移动中与与阀体等一些些其他零件都都有摩擦。1.4.2.11 一级减压压部分图1.1 一级级减压原理图1.1是一级级减压原理示示意图。从储储气瓶流出的的CNG气体依依靠自身的压压力打开一级级阀门，从一一级阀门和阀阀座之
24、间的缝缝隙流入一级级减压室，在在此过程中CCNG气体的的压力被大幅幅度降低。在在一级减压室室内壁上有许许多挡片，CCNG气体在在流过它们时时压力被进一一步降低。随随着一级减压压室中气体数数量不断增多多，室内压力力不断升高，当当压力上升到到一定值时，一一级膜片向上上凸起，压迫迫一级弹簧，通通过一级圆柱柱又带动一级级杠杆动作，使使一级阀门开开度减小，减减少CNG气体的的进入，随着着一级减压室室中的CNGG气体不断进进入二级减压压阀室，一级级减压室中的的气压降低，当当压力降至某某一值时，在在一级弹簧预预紧力的作用用下，压下一一级膜片，通通过一级圆柱柱又带动一级级杠杆动作，使使一级阀门开开度增大，CC
25、NG气体又又流入一级减减压室。一级阀门的开启启与关闭由一一级膜片的位位置决定，而而一级膜片的的位置又受到到一级减压室室压力、二级级减压室压力力、一级弹簧簧预紧力的共共同影响。增增加一级弹簧簧预紧力，降降低一级减压压室压力及提提高二级减压压室压力等都都将使一级膜膜片下移，一一级阀门开度度加大；反之之，一级膜片片上移，则一一级阀门开度度减小。1.4.2.22 二级减压压部分图1.2 二级级减压原理图1.2是二级级减压原理示示意图。在一一级减压室中中经过初步减减压的CNGG气体经过二二级阀门进入入二级减压室室，由于二级级阀门的节流流作用，压力力得到更进一一步的降低。随随着进入二级级减压室中的的气体数
26、量的的增多，当二二级室内压力力超过二级弹弹簧的预紧力力时，二级膜膜片向上凸起起，压迫二级级弹簧，通过过二级圆柱又又带动二级杠杠杆动作，使使二级阀门开开度减小，减减少了CNGG气体的进入入量。随着二二级减压室中中的CNG气体不不断进入三级级减压室，二二级减压室中中的气压降低低，当压力小小于二级弹簧簧预紧力时，在在二级弹簧预预紧力的作用用下，二级膜膜片被压下，通通过二级圆柱柱又带动二级级杠杆动作，使使二级阀门开开度增大，进进入二级减压压室的CNGG气体量又开开始增多。二二级阀门的开开启与关闭由由二级杠杆来来控制，二级级杠杆的动作作由二级膜片片位置决定，而而二级膜片的的位置由二级级减压室压力力、二级
27、弹簧簧预紧力、三三级减压室压压力共同决定定。1.4.2.33 三级减压压部分三级减压是为了了进一步降低低天然气的压压力，使其接接近负压。图图1.3是三级级减压、真空空加浓和怠速速调整的原理理图。经过两级减压的的天然气通过过三级阀门进进入三级减压压室。由于三三级阀门的节节流作用使CCNG气体的的压力降至负负压左右。接接近负压的天天然气由CNNG燃料出口口进入混合器器。三级阀门门的开启和关关闭受到三级级杠杆的作用用，而三级杠杠杆的动作又又受到真空膜膜片的位置（由由真空膜片弹弹簧预紧力、进进气管真空度度及三级减压压室压力决定定）,三级膜膜片的位置（由由三级减压室室的压力、下下盖室压力决决定）、怠速速
28、调整螺钉及及三级杠杆弹弹簧预紧力的的共同作用。1.4.2.44 真空加浓浓部分它是设置在二级级减压室上方方的一个真空空泵室，在一一定的进气管管真空度范围围内增加进入入气缸的天然然气量，达到到加浓混合气气的目的。真真空泵室通过过一个真空管管引入发动机机的进气管真真空度。当进进气管真空度度增大时，真真空膜片向上上压缩真空弹弹簧，三级杠杠杆随之作用用，加大三级级阀门的开度度，增加三级级减压室中天天然气的供给给量。随着进进气管真空度度的增大，三三级杠杆会压压下助射阀阀阀芯，打开助助射阀，使三三级减压室同同二级减压室室膜片与阻尼尼板之间的小小室连通，使使二级减压室室膜片与阻尼尼板间的压力力降低，二级级减
29、压阀膜片片在二级弹簧簧预紧力的作作用下向下移移动，通过二二级圆柱又带带动二级杠杆杆使二级阀门门开度增加，增增加CNG气体的的进气量。调调节助射阀螺螺钉可调整助助射阀通道的的截面，改变变进气量。1.4.2.55 怠速调整整部分图1.3 三级级减压、真空空加浓和怠速速调整原理怠速工况的调整整是通过旋动动怠速调节螺螺钉实现的。向向下旋动（顺顺时针）调节节螺钉，则推推动压头使三三级杠杆动作作，减小三级级阀门的开度度，从而减小小天然气的供供给量；反之之，向外旋动动（逆时针）则则使三级阀门门开度增大，增增加天然气的的供给量。1.4.2.66 启动加浓浓部分 图1.4 启动动加浓原理可在启动时向发发动机额外
30、提提供天然气，以以满足启动时时发动机对混混合气浓度的的要求。原理理如图1.44所示。在减压器主气道道之外设置一一旁通气道，旁旁通气道的接接通与截断由由起动电磁阀阀控制。启动动时，起动电电磁阀使旁通通气道接通。CNG气体由一级减压室直接进入三级减压室，增大了天然气的供给量，起动调整螺钉用于调整旁通气道进口截面的大小，可根据需要改变启动时CNG气体的供给量。1.4.3 减减压阀的工作作过程1.4.3.11 启动发动机启动时，转转速极低，混混合器喉管处处的气流速度度及真空度都都很低，因此此，三级阀门门的开度很小小，吸出的CCNG气体数数量也很少。尤尤其在冷启动动时，由于发发动机温度很很低，气缸内内混
31、合气过稀稀，难以保证证其着火与燃燃烧。为保证证顺利启动发发动机，要求求在启动时减减压器供给较较浓的混合气气，完成这项项任务的装置置是起动电磁磁阀。发动机启动时，起起动电磁阀接接通，起动旁旁通气道打开开，来自一级级减压室的CCNG气体经经起动电磁阀阀的阀门和旁旁通气道直接接进入三级减减压室，通过过燃料出口供供给混合气，从从而保证发动动机的顺利着着火运转。随随着发动机转转速的升高，混混合器喉管中中的真空度增增加，三级减减压室的阀门门开度相应增增大，从一级级减压室、二二级减压室送送出的天然气气增多，可保保证发动机稳稳定运转，起起动电磁阀关关闭，截断旁旁通气道。1.4.3.22 怠速工况况发动机怠速运
32、转转时，由于节节气门开度很很小，转速又又低，因此混混合器喉管处处的真空度很很低，难以从从减压器燃料料出口吸出天天然气，但怠怠速工况下节节气门后面的的真空度却很很高，利用一一真空管将此此真空度引入入真空泵室，节节气门后的真真空度越大，真真空膜片压缩缩真空弹簧并并带动三级阀阀门开启得越越大，进入三三级减压室的的CNG便增多多，这就满足足了怠速工况况对混合气的的要求。1.4.3.33 一般运转转工况在发动机运转过过程中，随着着节气门开度度的增大及转转速的升高，混混合器喉管处处的真空度也也在不断的增增大，这一真真空度通过主主通道传到三三级减压室，使使三级减压室室的阀门开度度增大，送出出较多的天然然气以
33、满足发发动机的需要要。1.4.3.44 瞬变工况况汽车在运行过程程中，由于路路况的突变会会引起发动机机的转速和负负荷的突然改改变，从而导导致喉管真空空度发生变化化，三级减压压室的压力就就会出现波动动，此压力波波动将会影响响到三级阀门门开度的大小小，使三级减减压室CNGG供给量发生生相应的变化化，以满足发发动机的需要要，为了保证证减压阀在发发动机瞬变工工况下的工作作稳定性，减减压阀中各运运动零件的质质量应较小。1.4.3.55 停机发动机停止工作作后，混合器器喉管处及节节气门后的真真空度均消失失，三级膜片片及真空膜片片均在各弹簧簧预紧力的作作用下处于平平衡状态，三三级阀门在三三级杠杆弹簧簧的作用
34、下关关闭，停止向向混合器供给给天然气。2 设计方案的的研究与选择择2.1 减压调调节器的分类类减压阀按其结构构主要分为弹弹簧活塞式减减压阀、弹簧簧膜片式减压压阀、气腔控控制活塞式减减压阀和气腔腔控制膜片式式减压阀；按按多级减压室室的组装方式式可分为正压压进气减压阀阀和负压进气气减压阀；按按减压方式可可分为杠杆式式减压阀和正正负式弹簧减减压阀；按是是否用电动控控制可分为机机电控制式减减压阀和机械械控制式减压压阀。2.2 方案选选择2.2.1 方方案一及其优优缺点根据以上分析，采采用三级减压压，本方案拟拟采用三级减减压，中压截截止，负压进进气，机械启启动式。一级级减压方式为为杠杆减压，二二级减压方
35、式式为正负弹簧簧减压。本方案的工作原原理方框图如如下：本方案的优点是是结构紧凑，简简单，铸造容容易，高度小小，体积小，零零部件少。其其缺点是不太太安全，如果果一级阀室损损坏，高压天天然气会从安安全阀中排泄泄到大气中，污污染环境，如如果不关闭手手动截止阀，44.0MPaa左右的天然然气长期作用用在一、二级级阀室，使阀阀室的弹簧、橡橡胶的使用寿寿命下降，而而且正负压弹弹簧减压精度度难以控制，需需要较高的技技术，因此可可靠性较差。本本方案还有一一个缺点就是是起动不方便便，起动时需需要用人工调调节怠速旋钮钮。2.2.2 方方案二及其优优缺点根据以上分析，采采用三级减压压，本方案拟拟采用三级减减压，高压
36、截截止，负压进进气，一、二二、三级减压压方式都是采采用杠杆减压压，机动起动动，组合式。本方案的工作原原理方框图如如下： 此方案的优点点是容易控制制，精度高，起起动容易，安安全。其缺点点是铸造难度度大，体积大大，零部件多多，费用较高高。2.2.3 设设计方案的选选择经过对方案一和和方案二的研研究，本设计计选择方案二二，因为采用用方案二可使使减压阀操作作简单，方便便，而且，这这种方案更加加安全。但是是在设计中，应应该尽量降低低铸造的难度度，减少零部部件的数量。3 总体方案设设计3.1 一级减减压阀的设计计3.1.1 一一级减压阀的的工作原理 一级减减压阀为常开开式减压阀，主主要由阀座、阀阀芯、杠杆
37、、膜膜片、弹簧、减减压室等部分分组成。该减减压阀在未通通入气体时，阀阀芯与阀口保保持一定的间间隙，通入高高压气体时，随随着阀室压力力的升高，气气体作用在膜膜片下方并克克服膜片上方方弹簧的压力力使膜片及其其芯子产生向向上的动作，从从而带动杠杆杆转动，使阀阀口关闭。当当减压室的气气体向二级减减压阀输出后后，压力降低低，膜片及其其芯子下移，阀阀口打开，使使高压气体再再次进入一级级阀室，如此此反复，使减减压阀在保证证流量的基础础上，出口压压力稳定在一一定的范围内内。该减压阀阀的压力弹簧簧为不可调节节式弹簧，如如果要调节出出口压力和流流量，可调节节杠杆上的调调节螺钉或更更换压力弹簧簧。3.1.2 一一级
38、减压阀阀阀室的设计为了密封的严密密性，阀室的的壁厚初选55mm，由于于初始气体压压强在2-220MPa之之间变化，气气体对阀芯的的冲击力在几几十牛顿至几几百牛顿之间间变化，因此此，阀室的内内径不能取得得太小，但是是也没有必要要取得太大，参参考现有减压压阀，初选664mm。阀阀室的容积与与阀室的高度度有关，容积积的大小，与与气体变化快快慢程度相关关，因此，也也要取得适当当，再参照已已有减压阀，初初选27mmm。因为壳体及盖板板的实验应力力为0.8+0.1MPPa，因此，对对一级阀室的的强度进行如如下校核： （3-1）式中，=5mmm，=64mmm，=27mm则=32N/m22=3.2NN/mm2
39、 =63.7 N/mmm2所以，阀室的强强度满足要求求。3.1.3 一一级减压阀杠杠杆、弹簧与与阀口的设计计在设计阀口时，阀阀口不能取得得太大，但也也不能太小。阀阀口太大，流流量难以控制制，阀口太小小，气体压强强受到影响，因因此，在参考考了现有减压压阀的设计之之后，一级阀阀口的内径初初选4.0mmm，外径初初选6.0mmm，杠杆的的长度初选336mm，高高度初选9.5mm。阀阀芯的最大行行程初选0.50.1mmm，膜片到一一级阀盖下壁壁的距离初选选25mm，上上压板直径初初选40mmm，厚度初选选3mm，则则弹簧初始压压缩后的长度度初选为222mm。因为该阀的最大大流量可达440m3/h，当气
40、气体初始压强强为2-200MPa时，阀阀口的实际开开度并不等于于0.50.1mmm，只有当气气体压强小于于1MPa时时，阀口开度度才能达到00.50.1mmm，此时，一一级阀室的压压强不能保持持在原定范围围，但其流量量可达40mm3/h。天然气缝隙减压压的压降与流流量q的关系系与其粘度有有关，天然气气粘度在不同同压强状态下下的值是不同同的，下面对对天然气在高高压状况下的的粘度进行计计算（因为天天然气的主要要成份是甲烷烷，甲烷的含含量可高达998，故在计算算过程中，将将天然气的物物理性质以甲甲烷为准）。根据烃类物理理化学数据手手册822页，关关于高压下气气体粘度的计计算， 根据机械设计计手册11
41、3 7-5页，表77.1-4弹弹簧常用材料料（摘自GBB/T12339.6-11992）弹弹簧材料选择择阀门用油淬淬火回火碳素素弹簧钢丝（GGB43599）牌号为665Mn，这这类材料的性性能是强度高高，性能好，用用于内燃机阀阀门弹簧或类类似用途弹簧簧，直径2.0-6.0mmm，而本设计计的弹簧丝直直径d=3.5mm，满满足要求；推推荐温度范围围为-40-150，而本设计的的减压阀要求求在-5-885，符合推荐荐温度范围。根根据表7.11-6弹簧钢钢丝的抗拉强强度（摘自GGB/T12239.6-1992）直径为3.5mm的由由该材料制成成的弹簧的=1422MMPa，由77-10页的的计算公式可
42、可得：旋绕比C=5.14，满满足4C10的要求求；曲度系数K= (3-99) K= =1.18+0.12 =1.3由公式7.1-3 式中，F=4454-1660=2944N则,再由7-8页表表7.1-88弹簧的许用用应力（摘自自GB/T11239.66-19922）可知，由由淬火回火钢钢丝制成的压压缩弹类（指受变变载荷作用次次数在1066以上的弹簧簧）的许用切切应力为（00.350.40），为为了安全，取取最小值=00.35则,=0.35 =0.351422 =497.77MPa 因此，=4088.6MPaa，满足强度度要求，此设设计合理。3.2 二级减减压阀的设计计3.2.1 二二级减压阀的
43、的工作原理二级减压阀的工工作原理与一一级减压阀的的工作原理基基本一致，也也属于常开式式减压阀，利利用缝隙进行行减压，但也也有一定的不不同的地方，二二级减压阀的的压力弹簧是是钮簧，可调调节，而杠杆杆是不可调节节的，阀芯可可实现微调。3.2.2 二二级减压阀阀阀室及盖板、杠杠杆、上档板板的设计二级阀室设计在在壳体的背面面，阀口内径径=5mm，阀阀口外径=88mm。二级级阀室除了与与一级阀室联联通外，还与与怠速阀阀室室和三级阀阀阀室联通，二二级阀室上面面有阀盖，三三级阀口设计计在二级阀盖盖上。二级阀阀与一级阀一一样，利用缝缝隙减压原理理对其进行减减压，二级阀阀膜片的实际际受力并移动动的面积与盖盖上4
44、9的孔孔面积相等。二二级阀膜片上上挡板直径初初选31mmm，杠杆在左左端部分的转转臂初选为226.5mmm，右端部分分的转臂长度度初选为166.5mm，即即=26.55mm，=116.5mmm。3.2.3 二二级减压阀弹弹簧的设计由已知条件得知知，当二级阀阀口=0时，=00.21MPPa，=0.38MPaa，当二级阀阀口流量 =40/h时时，=0.119MPa，=0.36MPa。根据公式3-55，可算出二二级阀口在=2-20 MPPa时的最大大缝隙。= 式中： = =0.000797Kgg/s， = =146.81 P R=5188.3 T=50+273.115=3233.15K =4mm =2.5mmm =0.36MMP