Силовий розрахунок сферичного крана

Геометричний розрахунок сферичного крана

Діаметр проходу (вікна) крана в корпусі визначається за формулою

де f - коефіцієнт повнопрохідності;

DN – діаметр умовного проходу пробки крана, см.

Орієнтовне значення перекриття (ширини ущільнювального кільця) у сферичних кранах при проведенні проектних розрахунків визначається за формулою

де n - величина перекриття, мм;

k_у – коефіцієнт, який визначається в залежності від матеріалу ущільнювальних кілець, приймаю згідно таблиці 3.1 k_у =0,25;

DN – умовний діаметр, мм;

PN – умовний тиск, кгс/см².

Діаметр сферичної пробки визначається, як і для конічної пробки, за формулою (1.3) при умові, що , тобто

Оскільки центральний кут, який відповідний перекриттю n

то

Центральний кут зовнішнього краю ущільнювального кільця визначається за формулою

Центральний кут внутрішнього краю ущільнювального кільця визначається за формулою

Силовий розрахунок сферичного крана

Зусилля від тиску робочого середовища на пробку сферичного крана визначається за формулою

де - радіус середньої лінії ущільнювального кільця, см;

- робочий тиск середовища, кгс/см².

Виходячи із конструктивних міркувань, приймають, що

, а тому

де

Визначаємо зусилля попереднього затягування ущільнювальних кілець за формулою

Оскільки зусилля попереднього затягування ущільнювальних кілець є рівним зусиллю від робочого тиску середовища на пробку сферичного крана, то крутячий момент визначається за формулою

де - коефіцієнт тертя між пробкою і матеріалом ущільнення приймаю згідно таблиці 3.2 =0,1.

Затвори сферичного, як і циліндричного кранів працюють в умовах близьких до умов роботи плоского затвора вентиля. Кривизна ущільнення не відіграє великої ролі, оскільки радіус кривизни ущільнювальних поверхонь досить великий у порівнянні з мікронерівностями, а отже із висотою зазорів між поверхнями. Клиновий ефект у сферичному крані також не відіграє суттєвої ролі через великий кут, який утворюють ущільнювальні поверхні (біля 90⁰). У зв’язку із цим питомий тиск, який необхідний для забезпечення герметичності сферичних і циліндричних кранів без змащування визначається за формулою

де m_с – коефіцієнт, який залежить від типу робочого середовища, приймаю згідно таблиці 2.5 m_с=1,5;

с і k_c – сталі, які залежать від матеріалу ущільнення, згідно таблиці 2.4 с=30 і k_c=1,0;

n – ширина перекриття (ущільнення), см.

Оскільки середній питомий тиск на вихідному кільці визначається за формулою

де k_p – коефіцієнти, які залежать від кутової ширини ущільнювального кільця, приймаю згідно таблиці 3,5 k_p=4,79.

Максимальний питомий тиск , який буде на внутрішньому краю вихідного кільця крана без попереднього затягування і при затягуванні зусиллям, яке

, визначається за формулою

За тієї ж умови питомий тиск на вхідному ущільнювальному кільці буде дорівнювати нулю.

Виходячи із формули (2.6), максимальний питомий тиск на внутрішньому краю ущільнювального кільця буде дорівнювати

Якщо у формулі (2.1) врахувати формулу (2.2), то отримаємо формулу для визначення зусилля від дії тиску робочого середовища на пробку сферичного крана

Виходячи із умови, що момент тертя у сальнику і у опорі пробки не перевищують 30 % від моменту тертя пробки об корпус, орієнтовний розрахунковий крутячий момент на шпинделі приймається рівним

де – крутячий момент, значенням якого приймаю =621,74 кгс .

Діаметр шпинделя (суцільного хвостовика пробки) у сальнику при проектному розрахунку визначається із умови кручення за формулою

де - розрахункове допустиме напруження, яке розраховується за формулою (2,18).

де – тимчасовий опір розриву (межа міцності), для високо вуглецевих хромистих сталей становить

Знайдений діаметр шпинделя округляється до більшого значення.

Схематично сальник крана із змащуванням показано на рисунку 2.1. Канавка 1 набивається спеціальним мастилом. За допомогою лубрикатора у канавку подається мастило під тиском, яке забезпечує герметичність сальника. Зусилля від тиску середовища на шпиндель 2 сприймає його різь.

1 - канавка із набивкою; 2 – шпиндель; 3 – лубрикатор;

4 – порожнина для мастила

Рисунок 2.1 – Схематичне зображення сальника крана з плаваючою пробкою із змащуванням

Момент тертя у різі (у тому числі і в сальнику) при повороті шпинделя визначається за формулою

де - середній діаметр різі

- кут підйому різі;

- кут тертя.

Значення коефіцієнта тертя у різі можна приймати рівним .

Кут підйому різі визначається із формули

де - крок різі.

Розміри різі шпинделя приймаються із конструктивних міркувань.

Із математики відомо, що

Отже ,

Крутячий момент, який необхідно для повороту пробки крана, визначається за формулою

Поиск по сайту: