波纹管的性能指标

1、刚度

使金属波纹管或其它弹性元件产生单位位移所需求的载荷值称为元件的刚度，一般用“K”表明。假如元件的弹性特性对错线性的，则刚度不再是常数，而是跟着载荷的增大产生改变。一般工程用的波纹管类弹性元件，刚度允差可限定在+/-50%之内。波纹管的刚度依照载荷及位移性质不同，分为轴向刚度、曲折刚度、改变刚度等。在波纹管的运用中，绝大大都的受力状况是轴向载荷，位移办法为线位移。以下是几种首要的波纹管轴向刚度规划核算办法：

1．能量法核算波纹管刚度

2．经历公式核算波纹管刚度

3．数值法核算波纹管刚度

4．EJMA 规范的刚度核算办法

5．日本TOYO 核算刚度办法

6．美国KELLOGG（新法）核算刚度办法

除了上述六种刚度核算办法之外，国外还有许多种其它的核算刚度的办法，在此不再介绍。我国的力学作业者在波纹管的理论研讨和实验剖析方面作了很多作业，取得了丰盛的研讨成果。其间最首要的研讨办法是：

（1）摄动法

（2）数值积分的初参数法

（3）积分方程法

（4）摄动有限单元法

上述办法都可以对波纹管进行比较精确的核算。可是，因为运用了较深的理论和核算数学的办法，工程上运用有必定的困难，也难于把握，要逐渐遍及推行。

金属波纹管与螺旋绷簧联用时的刚度核算

在运用的过程中，对刚度要求较大，而金属波纹管自身刚度又较小时，可榜首先考虑在波纹管的内腔或外部装备圆柱螺旋绷簧。这样不仅能进步整个弹性体系的刚度，并且迟滞引起的差错也可以大为减小。这种弹性体系的弹性功用首要依据绷簧的特性和波纹管有用面积的稳定性。

波纹管的曲折刚度

波纹管的应力核算

金属波纹管作为弹性密封零件，首先要满意强度条件，即其应力不超越给定条件下的许用应力。许用应力可由极限应力除以安全系数得出。依据波纹管的作业条件和对它的运用上的要求，极限应力可以是屈从强度，也可以是波纹管失稳时的临界应力，或者是疲惫强度等。要核算波纹管作业应力有必要剖析波纹管管壁中的应力散布。

波纹管上的应力是由体系中的压力和波纹管变形所产生的。压力在波纹管上产生环（周向）应力，而在波的侧壁、波谷和波峰处产生径向的薄膜和曲折应力。不能抗弯的薄壳有时称为薄膜，疏忽曲折而算得的应力则称为薄膜应力。波纹管变形时产生径向薄膜应力和曲折应力。波纹管在作业时，有的接受内压，有的接受外压，例如波纹膨胀节和金属软管在大都状况下其波纹管接受内压，而用于阀门阀杆密封的波纹管正常的状况下接受外压在这儿首要剖析波纹管接受内压时的应力，波纹管接受外压的才干正常的状况下高于耐内压才干。跟着波纹管的广泛运用，人们对波纹管的应力进行很多的剖析研讨和实验验证作业，提出了许多供工程规划运用的核算公式、核算程序和图表。可是，有的办法因为图表或程序繁复运用不方便，有的办法假定条件不是过于简化便是过于抱负，难以确保运用上的安全可靠，不少办法未能为工程界所接受。因而，真实契合有用要求的办法为数不多。运用比较遍及的办法有如下两种：

1．数值法核算波纹管应力

假定波纹管的悉数波纹都处于同一条件下，在核算时只研讨波纹管波纹的单个半波。这样，在研讨中就不考虑端部波纹，尽管端部波纹的边界条件与中心波纹不一样。数值法是依据E．列斯涅尔关于变壁厚反转薄壳产生轴向对称变形时所列的非线性方程来解的。在推导E．列斯涅尔方程时，运用了薄壳理论的一般假定，这中心还包含：与环壳曲率主半径比较厚度很小的假定；资料的均一性和各向同性的假定。选用上述假定也会给核算带来必定的差错。因为在制作波纹管时，管坯的轧制，拉深和随后的波纹塑性成形会形成资料力学功用上的各向异性和不均匀性。

2．美国EJMA 应力核算办法

波纹管的有用面积核算

有用面积是波纹管的根本功用参数之一，它表征波纹管将压力转化为集中力的才干，在运用波纹管把压力变成集中力输出的场合，有用面积便是一个重要参数。

波纹管用于力平衡式外表时，其有用面积的稳定性会直接影响着外表的精度。所以在这种场合不光要求波纹管具有合理的有用面积，并且还要求有用面积在作业过程中不随作业条件而改变。

1．有用面积的概念和有用面积的改变

有用面积是一个等效的面积，压力效果在这个面积大将产生持平的轴向力。正常的状况下，跟着内压力的增大，波纹管有用面积变小，面随外压力的添加，有用面积变大。

2．波纹管的体积有用面积

波纹管在外力或压差效果下，其体积改变量与相应的有用长度的改变量之比值称为体积有用面积。

3．波纹管有用面积的核算

对波纹管有用面积提出的要求及其核算办法取决于波纹管的用处。假如波纹管用作弹性密封件或管路热补偿时，有用面积的含义仅在于用来核算波纹管成形时的轴向力和运用体系中的推力。波纹管的有用面积核算值与实测值之间急有一些不同。正常的状况下用专用公式核算波纹管的有用面积，是可以彻底满意需求的。

当波纹管用于力平衡外表和需求将压力转化为力的场台，应精确确认其有用面积，要求逐一做丈量。

2、灵敏度

金属波纹管及其它弹性元件接受单位载荷时所产件的位侈量称为元件的灵敏度。刚度和灵敏度是波纹管及其它弹性元件的根本功用参数，但它们又是同一运用特性的两种不同的表明办法。关于不同的场合，为便于剖析问题，可选用其间任何一种参数。

3、有用面积

关于完成压力一力或力一压力转化的弹性元件，还有一个重要的功用目标是有用面积。有用面积是指弹性元件在单位压力效果下，当其位移为零时所能转化成集中力的巨细。

4、惯例运用的寿数

弹性元件下作时有两种状况；一种是在必定的载荷和位移状况下作业，并坚持载荷、位移始终不变或很少改变，称为静态作业；另一种运用状况是载荷和位移不断周期往复替换改变．元件处于循环作业状况。因为作业状况的不同，元件损坏或失效的形式也不同。外表弹性灵敏元件作业在弹性规模内，根本上处于静态作业状况，惯例运用的寿数很长，一般到达数万次到数十万次。工程中运用的波纹管类组件，有时作业在弹塑性规模或交变应力状况，寿数只要成百上干次。元件在循环作业时有必要给定许用作业寿数，规则循环次数、时刻和频率。

弹性元件的额外寿数是元件规划时定出的预期惯例运用的寿数，要求在这段期间内元件不允许呈现疲惫、损坏或失效等现象。

5、密封性

密封性是指元件在必定的内、外压差效果下确保不走漏的功用。波纹管类组件作业时，内腔充有气体或液体介质，并有必定的压力，因而必定要确保密封性。密封性的检测的新办法有气压密封性实验、渗漏实验、液体加压实验、用肥皂水或氦质谱检漏仪检测。

6、自振频率

在工业中运用的弹性元件，其作业环境往往都有某些特定的程度的振荡，有些元件用作隔振部件．自身就处在振荡条件下。关于在特别条件下运用的弹性元件，有必要防止元件的自振频率（特别是基频）与体系中任何一种振荡源振频附近，防止产生共振而引起损坏。波纹管类组件在各种领域中得到了广泛的运用，为防止波纹管产生共振面损坏，波纹管的固有频率应低于体系的振荡频率，或至少比体系振频高出50%。

7、运用温度

金属波纹管类组件的运用温度规模很宽，一般都在弹性元件规划制作前给出。有些特别用处的波纹管，内腔经过液氧（-196℃）或更低温度的液氮，耐压高达25MPa 。管网体系衔接用的大型波纹膨胀节（公称直径有时超越lm ），要求承压4MPa，耐温400℃，且有必定的耐腐蚀稳定性。弹性元件的温度适应才干取决于所选用弹性资料的耐温功用。因而依据弹性元件的运用温度规模，选用适宜温度功用参数的弹性资料，才干加工制作出合格的波纹管类组件。