Общие принципы устройства и работы редукторов.

КАФЕДРА ЭКСПЛУАТАЦИИ МАШИННО-ТРАКТОРНОГО ПАРКА

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 2

«Газовые редукторы: устройство, технические характеристики, регулировки, испытания, расчёт».

ДЛЯ СТУДЕНТОВ ИНЖЕНЕРНОГО ФАКУЛЬТЕТА

Разработаны: проф., д.т.н. Бышовым Н.В., ст. преп. Корнюшиным В.М.

РЯЗАНЬ 2015

Лабораторная работа № 2.

«Газовые редукторы: устройство, технические характеристики, регулировки, испытания, расчёт».

1. Цель и задачи работы.

Изучить назначение, конструктивные особенности и технические характеристики газовых редукторов для газобаллонного оборудования автотракторной техники.

Получить практические навыки по правилам установки, регулировки и испытаниям газовых редукторов для газобаллонного оборудования автотракторной техники.

2. Литература:

2.1. Техническая эксплуатация автомобилей: Учеб. для вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. / Е.С.Кузнецов, А.П.Болдин, В.М.Власов и др. — М.: Наука, 2001.

2.2. Панов Ю.В. Установка и эксплуатация газобаллонного оборудова-

ния автомобилей. - М.: Издательский центр «Академия», 2006.

2.3. Григорьев Е.Г., Колубаев Б.Д., Ерохов В.И. и др. Газобаллонные

автомобили. — М.: Машиностроение, 1989.

2.4. ОСТ 37.001.653 — 99. Газобаллонное оборудование для транспорт­ных средств, использующих газ в качестве моторного топлива. Общие тех­нические требования и методы испытаний.

3. Оборудование, приборы, инструмент.

Наглядные стенды, показывающие работу автотракторной техники на сжиженном нефтяном и компримированном природном газах.

Образцы газовых редукторов производства России и Италии: одноступенчатые, двухступенчатые, трёхступенчатые; для СНГ и КПГ.

Учебные плакаты, методические указания к лабораторной работе (кафедра ЭМТП).

4. Указания по технике безопасности при проведении работы.

При проведении работы следует строго соблюдать все правила поведения, изложенные в «Инструкции по технике безопасности и охране труда для обучающихся в учебной аудитории».

Газовые редукторы для газобаллонного оборудования автотракторной техники.

Общие принципы устройства и работы редукторов.

Автоматиче­ское снижение и поддержание на выходе заданного давления газо­образного топлива на всех режимах работы двигателя обеспечива­ют редукторы для автомобильных двигателей. Редукторы являются важнейшей, наиболее сложной и дорогостоящей (не считая бал­лонов для КПГ) составляющей ГБО, непосредственно влияющей на показатели работы двигателя и автомобиля.

По виду редуцируемого газа редукторы подразделяются на:

- редукторы СНГ –для сжиженного нефтяного газа (пропан-бутан);

- редукторы КПГ –для компримированного природного газа (метан).

Основные разновидности и технические характеристики автомобильных газовых редукторов приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Редукторы газовые автомобильные
СНГ	КПГ
Карбюраторные автомобили	Инжекторные автомобили	Карбюраторные автомобили	Инжекторные автомобили
Мембранно-рычажного типа, с запорными клапанами по ступеням, с полостью теплоносителя (с подогревом)
Вакуумного или электронного вида (по способу закрытия клапана выходного давления).
Двухступенчатые	Одноступенчатые	Трёхступенчатые	Одно - и двухступенчатые
Входное давление 1,6 МПа	Входное давление 20,0 МПа
Выходное давление	Выходное давление
0…100 Па	0,10…0,15 МПа	0…100 Па	0,15…0,20 МПа

Важнейшим параметром редукторов СНГ и КПГ является расход газа, т. е. их производительность для обеспечения мощностных показателей двигателя. Подразделяются на редукторы для двигателей с объёмом:

до 2,0 л; до 3,5 л; до 7,0 л и выше.

Редукторы предназначены для:

· испарения (подогрева) жидкого (газообразного) газового топлива;

· автоматического снижения давления газа в системе питания до за-­
данной величины при постоянно изменяющихся давлении и количе­стве газа в баллонах и изменяющихся режимах работы двигателя;

· обеспечения подачи газа в широком диапазоне температур
окружающего воздуха и газа в баллонах и различного агрегатного
состояния газа;

· подачи предпусковой дозы газа во впускной патрубок двигателя;

· дозирования и подачи газа в двигатель на режиме холостого хода;

· автоматического прекращения подачи газа при любой остановке двигателя, в том числе не контролируемой водите­лем.

Для решения этих сложных задач применяют системы последо­вательного ступенчатого снижения давления (многоступенчатые ре­дукторы). Для понижения давления компримированного природно­го газа с 20,0 МПа применяют трехступенчатые системы, а для газа сжиженного нефтяного с 1,6 МПа — двухступенчатые системы.

1 - крышка 1-й ступени; 2— крышка пружины; 3 — пружина; 4 — шайбы мембра­ны; 5— полость 1-й ступени; 6— мембрана 1-й ступени; 7— канал выхода газа; 8 — корпус полости подогрева; 9 — полость подогрева; 10 — канал выхода охлаждаю­щей жидкости; 11 — канал входа охлаждающей жидкости; 12 — канал входа газа; 13 — клапан; 14 — корпус редуктора; 15 — рычаг; 16 — поводок

Рис. 1. Принципиальная схема одноступенчатого редуктора.

Принципиальная схема простейшего одноступенчатого газово­го редуктора мембранно-рычажного типа представлена на рис. 1. Редуктор состоит из корпуса 14 с крышкой 1, между которыми зажата эластичная мембрана 6, герметично разделяющая редуктор. В центре мембрана зажата шайбами 4, через которые проходит поводок 16 и на одну из которых опирается пружина 3. Усилие этой пружины регулируется положением крышки пружины 2, т. е. регулируется давление газа в первой ступени равное 0,035…0,045 МПа. Мем­брана 6 поводком 16 соединяется с рычагом 15, на котором кре­пится клапан 13. Рычаг поворачивается на оси, опора которой крепится на корпусе 14.

Газ поступает в редуктор во входной канал 12 через открытый усилием пружины 3 клапан 13. Равновесие сил, регулирующих по­ложение клапана 13 и соответственно давление в камере (ступе­ни) редуктора, поддерживается давлением газа на мембрану 6 и усилием пружины 3.

Для подогрева редуктора служит герметичная полость 9, кото­рая соединена с системой охлаждения двигателя.

В редукторе для СНГ подогрев необходим для интенсивного ис­парения сжиженного газа. Если редуктор понижает высокое давле­ние компримированного природного газа, подогрев необходим для предотвращения замерзания влаги, присутствующей в газе.

1 — крышка 2-й ступени; 2 — мембрана 2-й ступени; 3 — поводок мембраны 2-й ступени; 4 и 7 — шайбы мембраны; 5 — атмосферная полость; 6 — рычаг клапана 2-й ступени; 8— мембрана разгрузочного устройства; 9— полость разгру­зочного устройства; 10 и 16 — пружины; 11 — патрубок; 12 — корпус редуктора; 13 — канал выхода газа; 14 — канал входа газа; 15 — клапан; 17 — крышка пружины.

Рис. 2. Принципиальная схема 2-й ступени редуктора.

Многоступенчатые редукторы имеют дополнительные камеры для дальнейшего снижения и регулировки давления газа.

Во второй ступени редуктора происходит дальнейшее сни­жение давления (рис. 2.).

. Последняя ступень редуктора состоит из корпуса 12 с крыш­кой 1, между которыми зажата эластичная мембрана 2, герме­тично разделяющая редуктор. В центре мембрана зажата шайба­ми 4, через которые проходит поводок 3, соединенный с рыча­гом клапана. Рычаг поворачивается на оси, опора которой кре­пится на корпусе 12.

Положение клапана регулируется усилием пружины 16 с помо­щью крышки 17 (регулировка выходного давления газа равного 0…100 Па).

Давление газа в камере зависит от усилия пружины 16, с од­ной стороны, и давления поступающего в канал 14 газа. Поступ­лению газа из выходного канала 13 способствует разрежение, которое образуется в диффузоре смесителя и карбюратора двига­теля. При эксплуатации автомобиля может возникнуть не контро­лируемая водителем ситуация, когда зажигание остается вклю­ченным, а двигатель не работает или заглох. Если отсутствует ус­тройство блокировки, то при включенном зажигании газ под дав­лением через открытый магистральный электромагнитный кла­пан будет продолжать поступать через редуктор в двигатель и за­тем, не сгорая в нем, в подкапотное пространство и другие поло­сти. При наличии специального устройства этого не произойдет и клапан 15 будет герметично закрыт.

Такие пневматические устройства называются разгрузочными уст­ройствами.Устанавливаютсяонив вакуумных редукторах.Разгрузочное устройство образует в редукторе допол­нительную изолированную полость, соединенную с впускным кол­лектором. Если двигатель не работает, пружина, расположенная в разгрузочном устройстве, через мембрану упирается в рычаг кла­пана ступени и закрывает таким образом поступление газа в по­лость этой ступени.

Разгрузочное устройство состоит из пружины 10, упирающейся в рычаг 6 через упорные шайбы 7, закрепленные на мембране 8. Мембрана 8 образует герметичную полость, соединенную через патрубок 11 с впускным коллектором.

При запуске двигателя разрежение из впускного коллектора передается в полость 9 разгрузочного устройства, мгновенно втя­гивая мембрану и сжимая пружину 10. Упор 7 опускается и осво­бождает (разгружает) перемещение рычага 6.

Редукторы могут оснащаться дополнительными (байпасными) каналами, выполняющими функции пусковой системы и системы холостого хода.

Система холостого хода позволяет обеспечивать поступление малого количества газа и производить регулировку токсичности на холостом ходу.

Для блокировки подачи газа при неработающем двигателе не обязательно использовать разгрузочное устройство. На входе в ре­дуктор или систему холостого хода достаточно установить допол­нительный электромагнитный клапан. Клапан открывается спе­циальным электронным блоком как только на него поступит сиг­нал о запуске двигателя. Такие редукторы называются электронными.

Длина и расположение рычагов клапанов, их форма и размер, диаметр мембран, усилие пружин существенно отличаются в раз­личных редукторах и соответственно влияют на характеристики работы редукторов и их систем питания.