Висота вікна у пробці знаходиться за формулою

(2.6)

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

, (2.7)

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 слід приймати при тиску PN ≤ 10 кгс/см² А = 1,5; при PN ≥ 16 кгс/см² А = 2,5.

Середній діаметр для середнього перерізу корпусу визначається за формулою

. (2.8)

Центральний кут у середньому перерізі, який відповідний перекриттю n, можна знайти із трикутника АЕС (рисунок 2.7). Оскільки

,

то

. (2.9)

1 — корпус; 2 — пробка

Рисунок 2.7 — Схема перекриття крана

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

. (2.10)

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

; (2.11)

, (2.12)

де k — конусність пробки (корпусу).

Конусність пробки (корпусу) k у більшості випадків приймають 1:6 або 1:7. При виборі конусності звичайно враховується наступне: чим менший кут конусності, тим менше осьове зусилля вздовж пробки вимагається для створення необхідного питомого тиску на ущільнювальних поверхнях. Проте при цьому зростає небезпека заклинювання пробки у корпусі і можливість задирання ущільнювальних поверхонь пробки або корпусу. При збільшенні кута конусності навпаки осьове зусилля збільшується, а імовірність задирання зменшується. Тому при конструюванні кранів із матеріалів, які мають добрі антифрикційні властивості (наприклад, чавун, латунь, бронза), рекомендується конусність 1:7, оскільки при цьому легше створити необхідний питомий тиск на ущільнювальних поверхнях і отримати необхідну герметичність. Для кранів загального призначення на тиск PNі=і10ікгс/см² стандартами передбачається конусність тільки 1:7.

Довжини дуг, які відповідають проходам у верхньому і нижньому перерізах (рисунокі2.1), знаходяться за формулами

; (2.13)

. (2.14)

Оскільки нам відомі довжини дуг і діаметри у верхньому і нижньому перерізах, то кути і (рисунокі2.1) відповідно визначаються за формулами

, (2.15)

. (2.16)

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

, (2.17)

. (2.18)

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 (рисунокі2.1) і її можна визначити за формулою

. (2.19)

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 величина а визначається за такою формулою:

, (2.20)

де — половина кута при вершині конуса;

m – величина запасу конусу пробки, яка виключає можливість зависання пробки в процесі притирання.

У таблиці 2.3 приведено рекомендовані значення величини m у залежності від діаметра.

Таблиця 2.3 – Значення величини запасу конусу пробки

Величина b визначається за формулою

. (2.21)

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

Висота циліндричного поясу

, (2.22)

де t – запас на зазор між шайбою і корпусом.

Рекомендується приймати t = 1…2 мм.

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):

, (2.23)

де h_з — запас на зазор між пробкою і дном корпусу.

Рекомендується приймати h_з= 1,5…2 мм, а значення виходу пробки згідно з таблицею 2.2

Верхній діаметр конуса корпусу і пробки

; (2.24)

, (2.25)

де D_к – верхній діаметр конуса корпусу;

D_п — верхній діаметр конуса пробки;

h_к і h_п відповідно висоти від середнього перерізу до верхньої основи конусу корпуса і пробки.

Згідно з рисунком 2.5

, . (2.26)

Половина кута при вершині конуса

. (2.27)

Довжина твірної конуса контакту корпусу з пробкою визначається за формулою

. (2.28)

Висота вікна корпусу по твірній конуса

. (2.29)

Половина центрального кута вікна у середньому перерізі

. (2.30)

Площа поверхні контакту пробки з корпусом наближено визначається за формулою

. (2.31)