Геометричний розрахунок конічного крана

Правильно розрахована геометрія затвора дозволяє запроектувати кран із мінімальними габаритами, а відповідно із мінімальними витратами матеріалу, зберігши при цьому необхідну герметичність затвора.

Фактична площа проходу крана визначається за формулою

де f - коефіцієнт повнопрохідності;

DN – діаметр умовного проходу пробки крана, см.

У пробках (корпусах) із трапеціїдальною формою вікна звичайно приймають відношення висоти трапеції H до середньої лінії трапеції b_ср рівним 2,5:1 (рисунок 1.1).

1 – корпус; 2– пробка

Рисунок 1.1 - Схематичний розріз конічного крана

З урахуванням цього ширина вікна у середньому перерізі корпусу визначається за формулою:

Висота вікна у корпусі

У процесі експлуатації корпус і пробка крана взаємно зношуються, у результаті чого пробка поступово сідає у корпус глибше, ніж зразу після виготовлення. Щоб запобігти зміні прохідного перерізу пробки відносно корпусу і відповідно збільшення гідравлічного опору у результаті утворення звуження на вході потоку в пробку, висота вікна в пробці повинна бути більшою, ніж у корпусі. Ця різниця висот називається натягом ( ).

Працездатність і надійність крана залежить від величини перекриття L (рисунок 1.2).

1 - корпус; 2 – пробка

Рисунок 1.2 - Поперечний розріз прохідного крана

Висота верхньої частини конуса пробки ( від верху вікна до циліндричного пояска) приймається рівною величині дуги перекриття L (рисунок 1.3). Висоту нижньої частини конуса пробки приймаємо рівною

де - висоту виходу пробки із корпусу крана, приймаю згідно таблиці 2.2. h_в = 4,5 мм.

Висота вікна у пробці знаходиться за формулою

При проведенні проектних розрахунків орієнтовне значення перекриття по хорді у середньому перерізі корпусу ( по осі трубопроводу) визначаємо за формулою

де m – число проходів;

n - величина перекриття, мм;

DN – умовний діаметр, мм;

А – коефіцієнт, який залежить від тиску середовища;

PN – умовний тиск, кгс/см².

Значення коефіцієнта А приймаємо А=1,5 оскільки значення тиску PN становить 10 кгс/см²≥PN.

Середній діаметр для середнього перерізу корпусу визначається за формулою

1 – корпус; 2 – пробка

Рисунок 2.3 – Схема спряження конусів корпусу і пробки.

Центральний кут у середньому перерізі, який відповідний перекриттю n, можна знайти із трикутника АЕС (рисунок 2.4). Оскільки

то

1 - корпус; 2 – пробка

Рисунок 2.4 - Схема перекриття крана

Довжина дуги перекриття, яка відповідає номінальному значенню перекриття, визначається за формулою

Діаметри пробки у перерізах А-А і Б-Б (рисунокі1.1) на рівнях верхньої і нижньої основи трапеції вікна корпусу можна знайти із умови збереження постійної довжини дуги L по всій висоті вікна

де k - конусність пробки. k=1/7.

Довжини дуг, які відповідають проходам у верхньому і нижньому перерізах (рисунокі1.1), знаходяться за формулами (1.12) і (1.13)

Оскільки нам відомі довжини дуг і діаметри у верхньому і нижньому перерізах, то кути і (рисунокі1.1) відповідно визначаються за формулами

Ширини вікон у корпусі в перерізах А-А і Б-Б (хорди, які відповідають відповідно кутам і ) будуть дорівнювати

Визначені таким чином розміри вікна забезпечують постійну величину перекриття в горизонтальних перерізах по всій висоті вікна.

Найбільша ширина вікна в пробці буде у перерізі В-В (рисунокі1.1) і її можна визначити за формулою

Розміри корпусу крана a і b повинні забезпечувати мінімальну величину перекриття при зміні взаємного розміщення пробки і корпусу під час експлуатації. Крім цього необхідно враховувати технологічність виготовлення крана.

Оскільки пробка має форму зрізаного конуса, то величину а визначаємо за такою формулою

де - половина кута при вершині конуса;

m – величина запасу конусу пробки, яка виключає можливість зависання пробки в процесі притирання згідно таблиці 2.3 приймаю m=3,5 мм.

Величина b визначається за формулою

При проектуванні кранів, особливо сальникових, рекомендується у верхній частині конуса пробки передбачати циліндричний пояс висотою h_ц.

Висота циліндричного поясу

де t – запас на зазор між шайбою і корпусом, приймаю t =0,2 см.

У нижній частині корпусу при проектуванні необхідно передбачати циліндричну ділянку або канавку. Її висота вибирається з таким розрахунком, щоб у процесі експлуатації пробка не впиралася в дно корпусу або у шайбу (у натяжних кранів)

де h_з - запас на зазор між пробкою і дном корпусу, приймаю h_з=0,2 см;

h_в – значення виходу пробки, приймаю згідно таблиці 2.2 h_в=0,45 см.

Верхній діаметр конуса корпусу

де D_к – верхній діаметр конуса корпусу;

h_к - висота від середнього перерізу до верхньої основи конусу корпуса, яка визначається за формулою (1.24)

Верхній діаметр конуса пробки

де D_п - верхній діаметр конуса пробки;

h_п - висота від середнього перерізу до верхньої основи конусу пробки, яка визначається за формулою (1.26)

Половина кута при вершині конуса

Довжина твірної конуса контакту корпусу з пробкою визначається за формулою

Висота вікна корпусу по твірній конуса

Половина центрального кута вікна у середньому перерізі

Площа поверхні контакту пробки з корпусом наближено визначається за формулою (1.31)

Поиск по сайту: