波紋管的性能指標(biāo)

1、剛度

使金屬波紋管或其它彈性元件產(chǎn)生單位位移所需求的載荷值稱為元件的剛度，一般用“K”表明。假如元件的彈性特性對(duì)錯(cuò)線性的，則剛度不再是常數(shù)，而是跟著載荷的增大產(chǎn)生改變。一般工程用的波紋管類彈性元件，剛度允差可限定在+/-50%之內(nèi)。波紋管的剛度依照載荷及位移性質(zhì)不同，分為軸向剛度、曲折剛度、改變剛度等。在波紋管的運(yùn)用中，絕大大都的受力狀況是軸向載荷，位移辦法為線位移。以下是幾種首要的波紋管軸向剛度規(guī)劃核算辦法：

1．能量法核算波紋管剛度

2．經(jīng)歷公式核算波紋管剛度

3．?dāng)?shù)值法核算波紋管剛度

4．EJMA 規(guī)范的剛度核算辦法

5．日本TOYO 核算剛度辦法

6．美國KELLOGG（新法）核算剛度辦法

除了上述六種剛度核算辦法之外，國外還有許多種其它的核算剛度的辦法，在此不再介紹。我國的力學(xué)作業(yè)者在波紋管的理論研討和實(shí)驗(yàn)剖析方面作了很多作業(yè)，取得了豐盛的研討成果。其間最首要的研討辦法是：

（1）攝動(dòng)法

（2）數(shù)值積分的初參數(shù)法

（3）積分方程法

（4）攝動(dòng)有限單元法

上述辦法都可以對(duì)波紋管進(jìn)行比較精確的核算。可是，因?yàn)檫\(yùn)用了較深的理論和核算數(shù)學(xué)的辦法，工程上運(yùn)用有必定的困難，也難于把握，要逐漸遍及推行。

金屬波紋管與螺旋繃簧聯(lián)用時(shí)的剛度核算

在運(yùn)用的過程中，對(duì)剛度要求較大，而金屬波紋管自身剛度又較小時(shí)，可榜首先考慮在波紋管的內(nèi)腔或外部裝備圓柱螺旋繃簧。這樣不僅能進(jìn)步整個(gè)彈性體系的剛度，并且遲滯引起的差錯(cuò)也可以大為減小。這種彈性體系的彈性功用首要依據(jù)繃簧的特性和波紋管有用面積的穩(wěn)定性。

波紋管的曲折剛度

波紋管的應(yīng)力核算

金屬波紋管作為彈性密封零件，首先要滿意強(qiáng)度條件，即其應(yīng)力不超越給定條件下的許用應(yīng)力。許用應(yīng)力可由極限應(yīng)力除以安全系數(shù)得出。依據(jù)波紋管的作業(yè)條件和對(duì)它的運(yùn)用上的要求，極限應(yīng)力可以是屈從強(qiáng)度，也可以是波紋管失穩(wěn)時(shí)的臨界應(yīng)力，或者是疲憊強(qiáng)度等。要核算波紋管作業(yè)應(yīng)力有必要剖析波紋管管壁中的應(yīng)力散布。

波紋管上的應(yīng)力是由體系中的壓力和波紋管變形所產(chǎn)生的。壓力在波紋管上產(chǎn)生環(huán)（周向）應(yīng)力，而在波的側(cè)壁、波谷和波峰處產(chǎn)生徑向的薄膜和曲折應(yīng)力。不能抗彎的薄殼有時(shí)稱為薄膜，疏忽曲折而算得的應(yīng)力則稱為薄膜應(yīng)力。波紋管變形時(shí)產(chǎn)生徑向薄膜應(yīng)力和曲折應(yīng)力。波紋管在作業(yè)時(shí)，有的接受內(nèi)壓，有的接受外壓，例如波紋膨脹節(jié)和金屬軟管在大都狀況下其波紋管接受內(nèi)壓，而用于閥門閥桿密封的波紋管正常的狀況下接受外壓在這兒首要剖析波紋管接受內(nèi)壓時(shí)的應(yīng)力，波紋管接受外壓的才干正常的狀況下高于耐內(nèi)壓才干。跟著波紋管的廣泛運(yùn)用，人們對(duì)波紋管的應(yīng)力進(jìn)行很多的剖析研討和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證作業(yè)，提出了許多供工程規(guī)劃運(yùn)用的核算公式、核算程序和圖表?？墒?，有的辦法因?yàn)閳D表或程序繁復(fù)運(yùn)用不方便，有的辦法假定條件不是過于簡化便是過于抱負(fù)，難以確保運(yùn)用上的安全可靠，不少辦法未能為工程界所接受。因而，真實(shí)契合有用要求的辦法為數(shù)不多。運(yùn)用比較遍及的辦法有如下兩種：

1．?dāng)?shù)值法核算波紋管應(yīng)力

假定波紋管的悉數(shù)波紋都處于同一條件下，在核算時(shí)只研討波紋管波紋的單個(gè)半波。這樣，在研討中就不考慮端部波紋，盡管端部波紋的邊界條件與中心波紋不一樣。數(shù)值法是依據(jù)E．列斯涅爾關(guān)于變壁厚反轉(zhuǎn)薄殼產(chǎn)生軸向?qū)ΨQ變形時(shí)所列的非線性方程來解的。在推導(dǎo)E．列斯涅爾方程時(shí)，運(yùn)用了薄殼理論的一般假定，這中心還包含：與環(huán)殼曲率主半徑比較厚度很小的假定；資料的均一性和各向同性的假定。選用上述假定也會(huì)給核算帶來必定的差錯(cuò)。因?yàn)樵谥谱鞑y管時(shí)，管坯的軋制，拉深和隨后的波紋塑性成形會(huì)形成資料力學(xué)功用上的各向異性和不均勻性。

2．美國EJMA 應(yīng)力核算辦法

波紋管的有用面積核算

有用面積是波紋管的根本功用參數(shù)之一，它表征波紋管將壓力轉(zhuǎn)化為集中力的才干，在運(yùn)用波紋管把壓力變成集中力輸出的場合，有用面積便是一個(gè)重要參數(shù)。

波紋管用于力平衡式外表時(shí)，其有用面積的穩(wěn)定性會(huì)直接影響著外表的精度。所以在這種場合不光要求波紋管具有合理的有用面積，并且還要求有用面積在作業(yè)過程中不隨作業(yè)條件而改變。

1．有用面積的概念和有用面積的改變

有用面積是一個(gè)等效的面積，壓力效果在這個(gè)面積大將產(chǎn)生持平的軸向力。正常的狀況下，跟著內(nèi)壓力的增大，波紋管有用面積變小，面隨外壓力的添加，有用面積變大。

2．波紋管的體積有用面積

波紋管在外力或壓差效果下，其體積改變量與相應(yīng)的有用長度的改變量之比值稱為體積有用面積。

3．波紋管有用面積的核算

對(duì)波紋管有用面積提出的要求及其核算辦法取決于波紋管的用處。假如波紋管用作彈性密封件或管路熱補(bǔ)償時(shí)，有用面積的含義僅在于用來核算波紋管成形時(shí)的軸向力和運(yùn)用體系中的推力。波紋管的有用面積核算值與實(shí)測(cè)值之間急有一些不同。正常的狀況下用專用公式核算波紋管的有用面積，是可以徹底滿意需求的。

當(dāng)波紋管用于力平衡外表和需求將壓力轉(zhuǎn)化為力的場臺(tái)，應(yīng)精確確認(rèn)其有用面積，要求逐一做丈量。

2、靈敏度

金屬波紋管及其它彈性元件接受單位載荷時(shí)所產(chǎn)件的位侈量稱為元件的靈敏度。剛度和靈敏度是波紋管及其它彈性元件的根本功用參數(shù)，但它們又是同一運(yùn)用特性的兩種不同的表明辦法。關(guān)于不同的場合，為便于剖析問題，可選用其間任何一種參數(shù)。

3、有用面積

關(guān)于完成壓力一力或力一壓力轉(zhuǎn)化的彈性元件，還有一個(gè)重要的功用目標(biāo)是有用面積。有用面積是指彈性元件在單位壓力效果下，當(dāng)其位移為零時(shí)所能轉(zhuǎn)化成集中力的巨細(xì)。

4、慣例運(yùn)用的壽數(shù)

彈性元件下作時(shí)有兩種狀況；一種是在必定的載荷和位移狀況下作業(yè)，并堅(jiān)持載荷、位移始終不變或很少改變，稱為靜態(tài)作業(yè)；另一種運(yùn)用狀況是載荷和位移不斷周期往復(fù)替換改變．元件處于循環(huán)作業(yè)狀況。因?yàn)樽鳂I(yè)狀況的不同，元件損壞或失效的形式也不同。外表彈性靈敏元件作業(yè)在彈性規(guī)模內(nèi)，根本上處于靜態(tài)作業(yè)狀況，慣例運(yùn)用的壽數(shù)很長，一般到達(dá)數(shù)萬次到數(shù)十萬次。工程中運(yùn)用的波紋管類組件，有時(shí)作業(yè)在彈塑性規(guī)?；蚪蛔儜?yīng)力狀況，壽數(shù)只要成百上干次。元件在循環(huán)作業(yè)時(shí)有必要給定許用作業(yè)壽數(shù)，規(guī)則循環(huán)次數(shù)、時(shí)刻和頻率。

彈性元件的額外壽數(shù)是元件規(guī)劃時(shí)定出的預(yù)期慣例運(yùn)用的壽數(shù)，要求在這段期間內(nèi)元件不允許呈現(xiàn)疲憊、損壞或失效等現(xiàn)象。

5、密封性

密封性是指元件在必定的內(nèi)、外壓差效果下確保不走漏的功用。波紋管類組件作業(yè)時(shí)，內(nèi)腔充有氣體或液體介質(zhì)，并有必定的壓力，因而必定要確保密封性。密封性的檢測(cè)的新辦法有氣壓密封性實(shí)驗(yàn)、滲漏實(shí)驗(yàn)、液體加壓實(shí)驗(yàn)、用肥皂水或氦質(zhì)譜檢漏儀檢測(cè)。

6、自振頻率

在工業(yè)中運(yùn)用的彈性元件，其作業(yè)環(huán)境往往都有某些特定的程度的振蕩，有些元件用作隔振部件．自身就處在振蕩條件下。關(guān)于在特別條件下運(yùn)用的彈性元件，有必要防止元件的自振頻率（特別是基頻）與體系中任何一種振蕩源振頻附近，防止產(chǎn)生共振而引起損壞。波紋管類組件在各種領(lǐng)域中得到了廣泛的運(yùn)用，為防止波紋管產(chǎn)生共振面損壞，波紋管的固有頻率應(yīng)低于體系的振蕩頻率，或至少比體系振頻高出50%。

7、運(yùn)用溫度

金屬波紋管類組件的運(yùn)用溫度規(guī)模很寬，一般都在彈性元件規(guī)劃制作前給出。有些特別用處的波紋管，內(nèi)腔經(jīng)過液氧（-196℃）或更低溫度的液氮，耐壓高達(dá)25MPa 。管網(wǎng)體系銜接用的大型波紋膨脹節(jié)（公稱直徑有時(shí)超越lm ），要求承壓4MPa，耐溫400℃，且有必定的耐腐蝕穩(wěn)定性。彈性元件的溫度適應(yīng)才干取決于所選用彈性資料的耐溫功用。因而依據(jù)彈性元件的運(yùn)用溫度規(guī)模，選用適宜溫度功用參數(shù)的彈性資料，才干加工制作出合格的波紋管類組件。