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允许位移与波纹管的几何尺寸参数及材料性能有关。一般情况下,波纹管的允许位移大小与材料的屈服强度及外径的平方成正比,而与材料的弹性模量、波纹管的壁厚成反比。同时,相对波深、波厚对它也有一定影响。
波纹管的寿命是在工作条件下使用时,能保证正常工作的短工作期限或循环次数。用波纹管组成的弹性密封系统,经常在承受较多循环次数的变动载荷和较大位移的条件下工作,因此确定波纹管的使用寿命,具有重要意义。因为波纹管的作用不同,对其使用寿命的要求也不一样。
波纹管用来补偿管路系统中因安装造成的位置偏差时,对其寿命要求只有几次就够了。波纹管用于开关频率较高的恒温控制器中,其寿命要达到10000次才能满足使用要求。波纹管用于真空开关作为真空密封件时,其寿命要达到30000次才能保证正常工作。




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残余变形是判定弹性元件变形能力的参数对于弹性敏感元件,如果在达到额定位移值后产生了较大的残余位移,这将影响仪表的测量精度。因此.一般对残余变形量给出一定的界限值。在工程中应用的波纹管类组件(如波纹膨胀节),有时为得到较大的位移,使元件工作在弹塑性区,会出现较大的残余变形。如能满足一定的使用寿命而不失效.这时残余变形量不再考虑。
金属波纹管设计的理论基础是板壳理论、材料力学、计算数学等。波纹管设计的参数较多,由于波纹管在系统中的用途不同,其设计计算的重点也不一样。例如,波纹管用于力平衡元件,要求波纹管在工作范围内其有效面积不变或变化很小,用于测量元件,要求波纹管的弹性特性是线性的;用于真空开关管作真空密封件,要求波纹管的真空密封性、轴向位移量和疲劳寿命;
用于阀门作密封件,要求波纹管应具有一定的耐压力、耐腐蚀、耐温度、工作位移和疲劳寿命。根据波纹管的结构特点,可以把波纹管当作圆环壳、扁锥壳或圆环板所组成。设计计算波纹管也就是设计计算圆外壳、扁锥壳或团环板。计算的参数为刚度、应力、有效面积、失稳、允许位移、耐压力和使用寿命。




波纹管轴向刚度设计计算方法:能量法计算波纹管刚度;经验公式计算波纹管刚度;数值法计算波纹管刚度;EJMA 标准的刚度计算方法;日本TOYO 计算刚度方法;美国KELLOGG(新法)计算刚度方法.除了上述六种刚度计算方法之外,国外还有许多种其它的计算刚度的方法,在此不再介绍。我国的力学工作者在波纹管的理论研究和实验分析方面作了大量工作,取得了丰硕的研究成果。
主要的研究方法是:摄动法、数值积分的初参、数法积分方程法、摄动有限单元法.上述方法都可以对波纹管进行比较的计算。但是,由于应用了较深的理论和计算数学的方法,工程上应用有一定的困难,也难于掌握,需要进一步普及推广。金属波纹管与螺旋弹簧联用时的刚度计算.在使用过程中,对刚度要求较大,而金属波纹管本身刚度又较小时,可以考虑在波纹管的内腔或外部配置圆柱螺旋弹簧。这样不仅可以提高整个弹性系统的刚度,而且迟滞引起的误差也可以大为减小。这种弹性系统的弹性性能主要取决于弹簧的特性和波纹管有效面积的稳定性。波纹管的弯曲刚度




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