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波纹管

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波纹管

发布日期:2018-04-25 作者: 点击:


波纹管是指用可折叠皱纹片沿折叠弹性方向联接成的管状弹性活络元件。波纹管在仪器表面中运用广泛,首要用途是作为压力测量表面的测量元件,将压力改换成位移或力。波纹管管壁较薄,活络度较高,测量规划为数十帕至数十兆帕。它的开口端固定,密封端处于安闲情况,并运用辅佐的螺旋弹簧或簧片增加弹性。作业时在内部压力的作用下沿管子长度方向伸长,使活动端发生与压力成必定联络的位移。活动端带动指针即可直接指示压力的大小。波纹管常常与位移传感器组合起来构成输出为电量的压力传感器,有时也用作隔绝元件。由于波纹管的扩展要求较大的容积改动,因而它的响应速度低于波登管。波纹管适于测量低压。

中文名 波纹管 外文名 Corrugated pipe 应    用 仪器表面中 首要用途 作为压力测量表面的测量元件

目录




波纹管.jpg

1 波纹管种类

2 功用方针

▪ 刚度

▪ 活络度

▪ 有用面积

▪ 运用寿数

▪ 密封性

▪ 自振频率

▪ 运用温度

3 技术参数

▪ 承载载荷

▪ 位移特性

▪ 弹性特性

▪ 剩下变形

4 规划

▪ 耐压力

▪ 安稳性

▪ 容许位移

▪ 寿数

5 运用

波纹管种类修正

波纹管 [1]  首要包括金属波纹管、波纹膨胀节、波纹换热管、膜片膜盒和金属软管等。金属波纹管首要运用于补偿管线热变形、减震、吸收管线沉降变形等作用,广泛运用于石化、表面、航天、化工、电力、水泥、冶金等工作。塑料等其他质料波纹管在介质运送、电力穿线、机床、家电等范畴有着不可替代的作用。

波纹管:压力测量表面中的一种测压弹性元件。它是具有多个横向波纹的圆柱形薄壁折皱的壳体,波纹管具有弹性,在压力、轴向力、横向力或弯矩作用下能发生位移。波纹管在仪器表面中运用广泛,首要用途是作为压力测量表面的测量元件,将压力改换成位移或力。波纹管管壁较薄,活络度较高,测量规划为数十帕至数十兆帕。其他,波纹管也可以用作密封隔绝元件,将两种介质分隔开来或避免有害流体进入设备的测量部分。它还可以用作补偿元件,运用其体积的可变性补偿仪器的温度过失。有时也用作为两个零件的弹性联接接头号。波纹管按构成材料可分为金属波纹管、非金属波纹管两种;按结构可分为单层和多层。单层波纹管运用较多。多层波纹管强度高,耐久性好,应力小,用在重要的测量中。波纹管的材料一般为青铜、黄铜、不锈钢、蒙乃尔合金和因康镍尔合金等。

功用方针修正

刚度

使金属波纹管或其它弹性元件发生单位位移所需求的载荷值称为元件的刚度,一般用“K”标明。假设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发生改动。一般工程用的波纹管类弹性元件,刚度允差可束缚在+/-50%之内。波纹管的刚度按照载荷及位移性质不同,分为轴向刚度、弯曲刚度、改动刚度等。在波纹管的运用中,绝大大都的受力情况是轴向载荷,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.阅历公式核算波纹管刚度

3.数值法核算波纹管刚度

4.EJMA 标准的刚度核算办法

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分析方面作了许多作业,获得了丰富的研讨作用。其间首要的研讨办法是:

(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的核算。但是,由于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,也难于掌握,需求进一步广泛推行。

金属波纹管与螺旋弹簧联用时的刚度核算

在运用进程中,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备圆柱螺旋弹簧。这样不只可以前进整个弹性系统的刚度,而且迟滞引起的过失也可以大为减小。这种弹性系统的弹性功用首要取决于弹簧的特性和波纹管有用面积的安稳性。

波纹管的弯曲刚度

波纹管的应力核算

金属波纹管作为弹性密封零件,首先要满足强度条件,即其应力不逾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。根据波纹管的作业条件和对它的运用要求,极限应力可以是屈服强度,也可以是波纹管失稳时的临界应力,或者是疲乏强度等。要核算波纹管作业应力有必要分析波纹管管壁中的应力分布。

波纹管上的应力是由系统中的压力和波纹管变形所发生的。压力在波纹管上发生环(周向)应力,而在波的侧壁、波谷和波峰处发生径向的薄膜和弯曲应力。不能抗弯的薄壳有时称为薄膜,忽略弯曲而算得的应力则称为薄膜应力。波纹管变形时发生径向薄膜应力和弯曲应力。波纹管在作业时,有的承受内压,有的承受外压,例如波纹膨胀节和金属软管在大都情况下其波纹管承受内压,而用于阀门阀杆密封的波纹管一般情况下承受外压在这儿首要分析波纹管承受内压时的应力,波纹管承受外压的才华一般情况下高于耐内压才华。跟着波纹管的广泛运用,人们对波纹管的应力进行许多的分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。但是,有的办法由于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就是过于志向,难以运用上的安全可靠,不少办法未能为工程界所承受。因而,实在符合有用要求的办法为数不多。运用比较广泛的办法有如下两种:

1.数值法核算波纹管应力

假定波纹管的全部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,虽然端部波纹的边界条件与中心波纹有所不同。数值法是根据E.列斯涅尔关于变壁厚回转薄壳发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,其间包括:与环壳曲率主半径比较厚度很小的假定;材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过失。由于在制造波纹管时,管坯的轧制,拉深和随后的波纹塑性成形会构成材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改换为会合力的才华,在运用波纹管把压力变成会合力输出的场合,有用面积就是一个重要参数。

波纹管用于力平衡式表面时,其有用面积的安稳性会直接影响着表面的精度。所以在这种场合不但要求波纹管具有合理的有用面积,而且还要求有用面积在作业进程中不随作业条件而改动。

1.有用面积的概念和有用面积的改动

有用面积是一个等效的面积,压力作用在这个面积大将发生相等的轴向力。一般情况下,跟着内压力的增大,波纹管有用面积变小,面随外压力的增加,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作用下,其体积改动量与相应的有用长度的改动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途。假设波纹管用作弹性密封件或管路热补偿时,有用面积的意义仅在于用来核算波纹管成形时的轴向力和运用系统中的推力。波纹管的有用面积核算值与实测值之间急有一些不同。一般情况下用专用公式核算波纹管的有用面积,是可以满足需求的。

当波纹管用于力平衡表面和需求将压力改换为力的场台,应准确判定其有用面积,要求逐个进行测量。

活络度

金属波纹管及其它弹性元件承受单位载荷时所产件的位侈量称为元件的活络度。刚度和活络度是波纹管及其它弹性元件的首要功用参数,但它们又是同一运用特性的两种不同的标明办法。关于不同的场合,为便于分析问题,可选用其间任何一种参数。

有用面积

关于完结压力一力或力一压力改换的弹性元件,还有一个重要的功用方针是有用面积。有用面积是指弹性元件在单位压力作用下,当其位移为零时所能改换成会合力的大小。

运用寿数

弹性元件下作时有两种情况;一种是在必定的载荷和位移情况下作业,并坚持载荷、位移始终不变或很少改动,称为静态作业;另一种运用情况是载荷和位移不断周期往复替换改动.元件处于循环作业情况。由于作业情况的不同,元件损坏或失效的办法也不同。表面弹性活络元件作业在弹性规划内,根本上处于静态作业情况,运用寿数很长,一般抵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划或交变应力情况,寿数只需成百上干次。元件在循环作业时有必要给定许用作业寿数,规矩循环次数、时间和频率。

弹性元件的额定寿数是元件规划时定出的预期运用寿数,要求在这段期间内元件不容许出现疲乏、损坏或失效等现象。

密封性

密封性是指元件在必定的内、外压差作用下不走漏的功用。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,因而有必要密封性。密封性的检测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。

自振频率

在工业中运用的弹性元件,其作业环境往往都有必定程度的振动,有些元件用作隔振部件.本身就处在振动条件下。关于在特别条件下运用的弹性元件,有必要避免元件的自振频率(特别是基频)与系统中任何一种振动源振频附近,避免发生共振而引起损坏。波纹管类组件在各种范畴中得到了广泛的运用,为避免波纹管发生共振面损坏,波纹管的固有频率应低于系统的振动频率,或至少比系统振频高出50%。

运用温度

金属波纹管类组件的运用温度规划很宽,一般都在弹性元件规划制造前给出。有些特别用途的波纹管,内腔通过液氧(-196℃)或更低温度的液氮,耐压高达25MPa 。管网系统联接用的大型波纹膨胀节(公称直径有时逾越lm ),要求承压4MPa,耐温400℃,且有必定的耐腐蚀安稳性。弹性元件的温度习惯才华取决于所选用弹性材料的耐温功用。因而根据弹性元件的运用温度规划,选用适合温度功用参数的弹性材料,才华加工制造出合格的波纹管类组件。

技术参数修正

承载载荷

作用在金属波纹管及其它弹性元件上的各种预期的负荷值,如会合力F、压力p 和力矩M 等。在金属波纹管类弹性元件运用时,除给定施加的载荷值外,还须给定载荷的作用方向及作用方位。关于压力载荷,还要说明弹性元件是承受内腔压力或外腔压力。

金属波纹管及其它弹性元件在正常作业条件下容许运用的载荷值或满量程值。它通常是预期的规划值,或是对产品原型通过实践检测后再经修定的规划值。

具体弹性元件产品在作业中饱受瞬间或实验期间容许逾越额定载荷而不发生损坏、失效、失稳时的承载才华。关于表面弹性活络元件,一般束缚超载才华为额定载荷的125%。在工程中运用的波纹管类组件,一般束缚在额定载荷的150%。根据工程要求,当要求大的安全系数时,运用的弹性元件规矩不容许有任何超载,因而载荷有必要小于或等于额定载荷值。

位移特性

金属波纹管及弹性元件中某一特定点(安闲端或中心)的方位改动。按照其运动轨迹,可分为线位移和角位移。在外界载荷作用下,金属波纹管可能发生轴向位移、角向位侈及横向位移。

金属波纹管及弹性元件在额定载荷作用下所引起的位移值,也就是它们在正常运用条件下容许发生的作业位移。

各类弹性元件在作业瞬间或实验期间容许逾越额定位移的承受才华。在发生超载位移时,弹性元件不应发生损坏、失效、失稳等情况。关于表面弹性活络元件,超载位移一般束缚在额定位移的125%,工程中运用的波纹管类组件,应根据工程条件和安全程度判定。

弹性特性

金属波纹管及其它弹性元件在某一煮上的位移与作用载荷之间的联络称为弹性特性,而位移和载荷都应存元件材料的弹性规划内波纹管类组件的弹性特功用够用函数方程、表格与曲线图等办法标明。其弹性特性取决于各类弹性元件的结构及加载办法。元件的弹性特功用够是线性的或非线性的,非线性还可分为递加特性和递减特性两种。

弹性特性是波纹管及其它弹性元件的一个首要功用方针。仪器表面和测量设备中运用的弹性元件,在规划时一般总是力求使元件的输出量与被测参数(载荷)之间呈线性联络。这样可以选用较简略的传动扩大安排完结表面的等分刻度。

剩下变形

金属波纹管及其它弹性元件的剩下变形是指加载后元件发生位移,而卸载后再通过恰当长的一段时间弹性元件仍不能回复到原始方位.发生一个变形的残留值。元件的剩下变形里与运用情况有关。当拉伸(或紧缩)的位移里逐渐增大到必定的位移值后,剩下变形将显着增加。

剩下变形是判定弹性元件变形才华的参数关于弹性活络元件,假设在抵达额定位移值后发生了较大的剩下位移,这将影响表面的测量精度。因而.一般对剩下变形量给出必定的界限值。在工程中运用的波纹管类组件(如波纹膨胀节),有时为得到较大的位移,使元件作业在弹塑性区,会出现较大的剩下变形。如能满足必定的运用寿数而不失效.这时剩下变形量不再考虑。

规划修正

金属波纹管规划的理论基础是板壳理论、材料力学、核算数学等。波纹管规划的参数较多,由于波纹管在系统中的用途不同,其规划核算的也不一样。例如,波纹管用于力平衡元件,要求波纹管在作业规划内其有用面积不变或改动很小,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、轴向位移量和疲乏寿数;用于阀门作密封件,要求波纹管应具有必定的耐压力、耐腐蚀、耐温度、作业位移和疲乏寿数。根据波纹管的结构特征,可以把波纹管当作圆环壳、扁锥壳或圆环板所组成。规划核算波纹管也就是规划核算圆外壳、扁锥壳或团环板。

核算的参数为刚度、应力、有用面积、失稳、容许位移、耐压力和运用寿数。

耐压力

耐压力是波纹管功用的一个重要参数。波纹管在常温时,波形上不发生塑性变形所能承受的静压力,即为波纹管的耐压力在一般情况下,波纹管是在必定的压力(内压或外压)下作业的,所以它在整个作业进程中有必要承受这个压力而不发生塑性变形。

波纹管的耐压力实践上归于波纹管的强度范畴。核算的关键是应力分析,也就是分析波纹管管壁上的应力只需波纹管管壁上应力点的应力不逾越材料的屈服强度,波纹管所受的压力就不会抵达其耐压力。

同一波纹管在其它作业条件相一同,受外压比受内压时的安稳性要好,所以,受外压作用时的耐压力比受内压时高。

当波纹管两端固定,假设在其内腔通入足够大的压力时,波纹管波峰处有可能爆破损坏。波纹管初步出现爆破时波纹管内部的压力值称为爆破压力。爆破压力是表征波纹管耐压强度的参数。波纹管在整个作业进程中,其作业压力远小于爆破压力,否则波纹管将分裂损坏。

当波纹长度小于或等于外径时,其核算作用和实践爆破压力很靠近;对细长型波纹管其实践爆破压力要低许多。爆破压力大约为容许作业压力的3~10倍。

安稳性

当波纹管两端都受到束缚时,假设波纹管内压力增大至某一临界值,波纹管就会发生失稳现象。

容许位移

关于作业在紧缩情况的波纹管,它的紧缩位移是:波纹管在压力作用下,紧缩到波纹之间互互相相接触时所能发生的位移值,也称为结构容许位移,它等于波纹管安闲长度与紧缩长度之差。

波纹管不发生塑性变形情况下所能获得的位移称为波纹管的容许位移。

波纹管在实践作业进程中会发生剩下变形,剩下变形又称变形或塑性变形,波纹管在力或压力作用下发生变形,当力或压力卸除后,波纹管不恢复原始情况的现象称剩下变形,剩下变形通常用波纹管不恢复原始方位的量来标明又称零位偏移。

波纹管位移与零位偏移之间的联络,不论拉伸仍是紧缩位移,在波纹管位移的初步阶段,它的剩下变形量都很小,一般都小于波纹管标准中规矩的容许零位偏移值。但是,当拉伸(或紧缩)位移量逐渐增大到逾越必定的位移值后,会引起零位偏移值的俄然增大,这标明波纹管发生比较大的剩下变形,在这之后.假设再增大一点位移量,剩下变形将显着增加。所以波纹管一般不应逾越这个位移量,否则将会严峻的下降其精度、安稳性和可靠性以及运用寿数。

波纹管在紧缩情况下作业时的容许紧缩位移量比作业在拉伸情况下的容许拉伸位移量要大一些,所以在规划波纹管时应尽可能让波纹管在紧缩情况下作业。通过实验发现,在一般情况下,同一材料、同一标准的波纹管,其容许的紧缩位移是容许的拉伸位移的1.5倍。

容许位移与波纹管的几何标准参数及材料功用有关。一般情况下,波纹管的容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。一同,相对波深、波厚对它也有必定影响。

寿数

波纹管的寿数是在作业条件下运用时,能正常作业的短作业期限或循环次数。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改动载荷和较大位移的条件下作业,因而判定波纹管的运用寿数,具有重要意义。由于波纹管的作用不同,对其运用寿数的要求也不一样。

(1)波纹管用来补偿管路系统中因设备构成的方位过失时,对其寿数要求只需几回就够了。

(2)波纹管用于开关频率较高的恒温控制器中,其寿数要抵达10000次才华满足运用要求。

(3)波纹管用于真空开关作为真空密封件时,其寿数要抵达30000次才华正常作业。

从上面三种运用实例中可见,由于运用条件不同,波纹管要求的运用寿数相差很大。波纹管寿数与所选用材料的疲乏特性有关,一同也取决于成形波纹管的剩下应力的大小、应力会合的情况和波纹管的表面质量等。此外,运用寿数与波纹管的作业条件有关。例如:波纹管作业时的位移、压力、温度、作业介质、振动条件、频率规划、冲击条件等。

波纹管在作业进程中,其寿数长短首要取决于作业进程中发生的应力。为了下降应力,一般通过减少波纹管的作业位移和下降作业压力来完结。在一般规划中规矩波纹管的作业位移应小于它的容许位移的一半,它的作业压力应小于波纹管的耐压力的一半。

对出产的波纹管进行实验证明,假设波纹管按上述标准作业,它的便用寿数根本乡可抵达5万次左右。

根据作业压力性质的不同,波纹管的容许位移也有所区别一般波纹管只承受轴向载荷(拉力或压力)时,它的容许位移可在波纹管有用长度的10%~40%之间选用;而在波纹管承受横向会合力、改动力矩或概括受力时,波纹管的容许位移应恰当减小。

运用多层波纹管可以下降刚度和变形引起的应力,因而可以在很大程度上前进波纹管的寿数。

波纹管在其它情况相同而作业压力性质(安稳或交变载荷)不同的条件下作业时,其运用寿数将有不同。显着,在交变载荷下作业时,波纹管的寿数比安稳载荷下作业时要短一些。

运用修正

金属波纹管 [2]  及翅片式波纹管在内燃机冷却器中的运用,在汽柴油发动机冷却器壳体内或冷却芯子的两管板间设备1-1000根带有间断性凸凹状金属波纹管,选用扩管法、焊接法等办法将其固定在一端管板上,使冷却介质的活动情况发生改动,抵达前进传热系数,增加传热功率。该发明构思特别、工艺有用、本钱贱价、功用可靠、传热功率高、不结垢、寿数长、热应力小。

1、压力根据软管实践作业压力,再查询波纹的公称通径与压力表,抉择是否运用不锈钢网套类型的。

2、标准软管公称通径,选用接头型式(首要有法兰联接、螺纹联接、快速接头联接)及的标准,软管长度。

3、情况按软管运用时的情况,参照金属软管的正确运用与设备办法与软管在沉降补偿时的长度.软管各种运动情况的长度核算及软管的小弯曲次数和小弯曲半径等要素,参数正确选取软管长度,并正确设备。

4、温度软管内介质的作业温度及规划;软管作业时的环境温度。高温时,须按金属波纹管高温下的作业压力温度修正系数,判定温度修正后的压力,以判定选用正确的压力等级。

5、介质软管中所运送的介质的化学特征,按软管质料耐腐蚀功用参数表,抉择软管各零件的质料。

6、真空软管首要运用于单晶硅出产使其抵达负真空

首要运用于钢带类

钢带波纹管又叫钢带增强聚乙烯螺旋波纹管是一种以高密度聚乙烯(PE)为基体(内外层)与表面涂敷粘接树脂钢带复合的盘绕结构壁管。管壁结构由三层构成:内层是一个连续实壁PE内层管,内层管外盘绕有(用钢板成形为“V”型的)环形波状钢带增强体,在波状钢带增强体外复合有聚乙烯的外层,然后复组成整体的螺旋波纹管。其典型的结构如图所示。钢的弹性模量是聚乙烯的近200倍(碳素钢 [3]  的弹性模量在190000 MPa左右),结合金属和塑料的利益显着是抵达高刚度低消耗的志向办法,可以将钢材的高刚度、高强度和塑料的耐腐蚀、耐磨损和柔韧性等优异特性有机地结合起来,发挥两方面的利益,补偿两方面的缺点,完结高功用和低本钱的一致。


提交检测

波纹管是指用可折叠皱纹片沿折叠弹性方向联接成的管状弹性活络元件。波纹管在仪器表面中运用广泛,首要用途是作为压力测量表面的测量元件,将压力改换成位移或力。波纹管管壁较薄,活络度较高,测量规划为数十帕至数十兆帕。它的开口端固定,密封端处于安闲情况,并运用辅佐的螺旋弹簧或簧片增加弹性。作业时在内部压力的作用下沿管子长度方向伸长,使活动端发生与压力成必定联络的位移。活动端带动指针即可直接指示压力的大小。波纹管常常与位移传感器组合起来构成输出为电量的压力传感器,有时也用作隔绝元件。由于波纹管的扩展要求较大的容积改动,因而它的响应速度低于波登管。波纹管适于测量低压。 中文名 波纹管 外文名 Corrugated pipe 应 用 仪器表面中 首要用途 作为压力测量表面的测量元件 目录 1 波纹管种类 2 功用方针 ▪ 刚度 ▪ 活络度 ▪ 有用面积 ▪ 运用寿数 ▪ 密封性 ▪ 自振频率 ▪ 运用温度 3 技术参数 ▪ 承载载荷 ▪ 位移特性 ▪ 弹性特性 ▪ 剩下变形 4 规划 ▪ 耐压力 ▪ 安稳性 ▪ 容许位移 ▪ 寿数 5 运用 波纹管种类修正 波纹管 [1] 首要包括金属波纹管、波纹膨胀节、波纹换热管、膜片膜盒和金属软管等。金属波纹管首要运用于补偿管线热变形、减震、吸收管线沉降变形等作用,广泛运用于石化、表面、航天、化工、电力、水泥、冶金等工作。塑料等其他质料波纹管在介质运送、电力穿线、机床、家电等范畴有着不可替代的作用。 波纹管:压力测量表面中的一种测压弹性元件。它是具有多个横向波纹的圆柱形薄壁折皱的壳体,波纹管具有弹性,在压力、轴向力、横向力或弯矩作用下能发生位移。波纹管在仪器表面中运用广泛,首要用途是作为压力测量表面的测量元件,将压力改换成位移或力。波纹管管壁较薄,活络度较高,测量规划为数十帕至数十兆帕。其他,波纹管也可以用作密封隔绝元件,将两种介质分隔开来或避免有害流体进入设备的测量部分。它还可以用作补偿元件,运用其体积的可变性补偿仪器的温度过失。有时也用作为两个零件的弹性联接接头号。波纹管按构成材料可分为金属波纹管、非金属波纹管两种;按结构可分为单层和多层。单层波纹管运用较多。多层波纹管强度高,耐久性好,应力小,用在重要的测量中。波纹管的材料一般为青铜、黄铜、不锈钢、蒙乃尔合金和因康镍尔合金等。 功用方针修正 刚度 使金属波纹管或其它弹性元件发生单位位移所需求的载荷值称为元件的刚度,一般用“K”标明。假设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发生改动。一般工程用的波纹管类弹性元件,刚度允差可束缚在+/-50%之内。波纹管的刚度按照载荷及位移性质不同,分为轴向刚度、弯曲刚度、改动刚度等。在波纹管的运用中,绝大大都的受力情况是轴向载荷,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.阅历公式核算波纹管刚度 3.数值法核算波纹管刚度 4.EJMA 标准的刚度核算办法 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分析方面作了许多作业,获得了丰富的研讨作用。其间首要的研讨办法是: (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的核算。但是,由于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,也难于掌握,需求进一步广泛推行。 金属波纹管与螺旋弹簧联用时的刚度核算 在运用进程中,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备圆柱螺旋弹簧。这样不只可以前进整个弹性系统的刚度,而且迟滞引起的过失也可以大为减小。这种弹性系统的弹性功用首要取决于弹簧的特性和波纹管有用面积的安稳性。 波纹管的弯曲刚度 波纹管的应力核算 金属波纹管作为弹性密封零件,首先要满足强度条件,即其应力不逾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。根据波纹管的作业条件和对它的运用要求,极限应力可以是屈服强度,也可以是波纹管失稳时的临界应力,或者是疲乏强度等。要核算波纹管作业应力有必要分析波纹管管壁中的应力分布。 波纹管上的应力是由系统中的压力和波纹管变形所发生的。压力在波纹管上发生环(周向)应力,而在波的侧壁、波谷和波峰处发生径向的薄膜和弯曲应力。不能抗弯的薄壳有时称为薄膜,忽略弯曲而算得的应力则称为薄膜应力。波纹管变形时发生径向薄膜应力和弯曲应力。波纹管在作业时,有的承受内压,有的承受外压,例如波纹膨胀节和金属软管在大都情况下其波纹管承受内压,而用于阀门阀杆密封的波纹管一般情况下承受外压在这儿首要分析波纹管承受内压时的应力,波纹管承受外压的才华一般情况下高于耐内压才华。跟着波纹管的广泛运用,人们对波纹管的应力进行许多的分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。但是,有的办法由于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就是过于志向,难以运用上的安全可靠,不少办法未能为工程界所承受。因而,实在符合有用要求的办法为数不多。运用比较广泛的办法有如下两种: 1.数值法核算波纹管应力 假定波纹管的全部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,虽然端部波纹的边界条件与中心波纹有所不同。数值法是根据E.列斯涅尔关于变壁厚回转薄壳发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,其间包括:与环壳曲率主半径比较厚度很小的假定;材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过失。由于在制造波纹管时,管坯的轧制,拉深和随后的波纹塑性成形会构成材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改换为会合力的才华,在运用波纹管把压力变成会合力输出的场合,有用面积就是一个重要参数。 波纹管用于力平衡式表面时,其有用面积的安稳性会直接影响着表面的精度。所以在这种场合不但要求波纹管具有合理的有用面积,而且还要求有用面积在作业进程中不随作业条件而改动。 1.有用面积的概念和有用面积的改动 有用面积是一个等效的面积,压力作用在这个面积大将发生相等的轴向力。一般情况下,跟着内压力的增大,波纹管有用面积变小,面随外压力的增加,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作用下,其体积改动量与相应的有用长度的改动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途。假设波纹管用作弹性密封件或管路热补偿时,有用面积的意义仅在于用来核算波纹管成形时的轴向力和运用系统中的推力。波纹管的有用面积核算值与实测值之间急有一些不同。一般情况下用专用公式核算波纹管的有用面积,是可以满足需求的。 当波纹管用于力平衡表面和需求将压力改换为力的场台,应准确判定其有用面积,要求逐个进行测量。 活络度 金属波纹管及其它弹性元件承受单位载荷时所产件的位侈量称为元件的活络度。刚度和活络度是波纹管及其它弹性元件的首要功用参数,但它们又是同一运用特性的两种不同的标明办法。关于不同的场合,为便于分析问题,可选用其间任何一种参数。 有用面积 关于完结压力一力或力一压力改换的弹性元件,还有一个重要的功用方针是有用面积。有用面积是指弹性元件在单位压力作用下,当其位移为零时所能改换成会合力的大小。 运用寿数 弹性元件下作时有两种情况;一种是在必定的载荷和位移情况下作业,并坚持载荷、位移始终不变或很少改动,称为静态作业;另一种运用情况是载荷和位移不断周期往复替换改动.元件处于循环作业情况。由于作业情况的不同,元件损坏或失效的办法也不同。表面弹性活络元件作业在弹性规划内,根本上处于静态作业情况,运用寿数很长,一般抵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划或交变应力情况,寿数只需成百上干次。元件在循环作业时有必要给定许用作业寿数,规矩循环次数、时间和频率。 弹性元件的额定寿数是元件规划时定出的预期运用寿数,要求在这段期间内元件不容许出现疲乏、损坏或失效等现象。 密封性 密封性是指元件在必定的内、外压差作用下不走漏的功用。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,因而有必要密封性。密封性的检测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。 自振频率 在工业中运用的弹性元件,其作业环境往往都有必定程度的振动,有些元件用作隔振部件.本身就处在振动条件下。关于在特别条件下运用的弹性元件,有必要避免元件的自振频率(特别是基频)与系统中任何一种振动源振频附近,避免发生共振而引起损坏。波纹管类组件在各种范畴中得到了广泛的运用,为避免波纹管发生共振面损坏,波纹管的固有频率应低于系统的振动频率,或至少比系统振频高出50%。 运用温度 金属波纹管类组件的运用温度规划很宽,一般都在弹性元件规划制造前给出。有些特别用途的波纹管,内腔通过液氧(-196℃)或更低温度的液氮,耐压高达25MPa 。管网系统联接用的大型波纹膨胀节(公称直径有时逾越lm ),要求承压4MPa,耐温400℃,且有必定的耐腐蚀安稳性。弹性元件的温度习惯才华取决于所选用弹性材料的耐温功用。因而根据弹性元件的运用温度规划,选用适合温度功用参数的弹性材料,才华加工制造出合格的波纹管类组件。 技术参数修正 承载载荷 作用在金属波纹管及其它弹性元件上的各种预期的负荷值,如会合力F、压力p 和力矩M 等。在金属波纹管类弹性元件运用时,除给定施加的载荷值外,还须给定载荷的作用方向及作用方位。关于压力载荷,还要说明弹性元件是承受内腔压力或外腔压力。 金属波纹管及其它弹性元件在正常作业条件下容许运用的载荷值或满量程值。它通常是预期的规划值,或是对产品原型通过实践检测后再经修定的规划值。 具体弹性元件产品在作业中饱受瞬间或实验期间容许逾越额定载荷而不发生损坏、失效、失稳时的承载才华。关于表面弹性活络元件,一般束缚超载才华为额定载荷的125%。在工程中运用的波纹管类组件,一般束缚在额定载荷的150%。根据工程要求,当要求大的安全系数时,运用的弹性元件规矩不容许有任何超载,因而载荷有必要小于或等于额定载荷值。 位移特性 金属波纹管及弹性元件中某一特定点(安闲端或中心)的方位改动。按照其运动轨迹,可分为线位移和角位移。在外界载荷作用下,金属波纹管可能发生轴向位移、角向位侈及横向位移。 金属波纹管及弹性元件在额定载荷作用下所引起的位移值,也就是它们在正常运用条件下容许发生的作业位移。 各类弹性元件在作业瞬间或实验期间容许逾越额定位移的承受才华。在发生超载位移时,弹性元件不应发生损坏、失效、失稳等情况。关于表面弹性活络元件,超载位移一般束缚在额定位移的125%,工程中运用的波纹管类组件,应根据工程条件和安全程度判定。 弹性特性 金属波纹管及其它弹性元件在某一煮上的位移与作用载荷之间的联络称为弹性特性,而位移和载荷都应存元件材料的弹性规划内波纹管类组件的弹性特功用够用函数方程、表格与曲线图等办法标明。其弹性特性取决于各类弹性元件的结构及加载办法。元件的弹性特功用够是线性的或非线性的,非线性还可分为递加特性和递减特性两种。 弹性特性是波纹管及其它弹性元件的一个首要功用方针。仪器表面和测量设备中运用的弹性元件,在规划时一般总是力求使元件的输出量与被测参数(载荷)之间呈线性联络。这样可以选用较简略的传动扩大安排完结表面的等分刻度。 剩下变形 金属波纹管及其它弹性元件的剩下变形是指加载后元件发生位移,而卸载后再通过恰当长的一段时间弹性元件仍不能回复到原始方位.发生一个变形的残留值。元件的剩下变形里与运用情况有关。当拉伸(或紧缩)的位移里逐渐增大到必定的位移值后,剩下变形将显着增加。 剩下变形是判定弹性元件变形才华的参数关于弹性活络元件,假设在抵达额定位移值后发生了较大的剩下位移,这将影响表面的测量精度。因而.一般对剩下变形量给出必定的界限值。在工程中运用的波纹管类组件(如波纹膨胀节),有时为得到较大的位移,使元件作业在弹塑性区,会出现较大的剩下变形。如能满足必定的运用寿数而不失效.这时剩下变形量不再考虑。 规划修正 金属波纹管规划的理论基础是板壳理论、材料力学、核算数学等。波纹管规划的参数较多,由于波纹管在系统中的用途不同,其规划核算的也不一样。例如,波纹管用于力平衡元件,要求波纹管在作业规划内其有用面积不变或改动很小,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、轴向位移量和疲乏寿数;用于阀门作密封件,要求波纹管应具有必定的耐压力、耐腐蚀、耐温度、作业位移和疲乏寿数。根据波纹管的结构特征,可以把波纹管当作圆环壳、扁锥壳或圆环板所组成。规划核算波纹管也就是规划核算圆外壳、扁锥壳或团环板。 核算的参数为刚度、应力、有用面积、失稳、容许位移、耐压力和运用寿数。 耐压力 耐压力是波纹管功用的一个重要参数。波纹管在常温时,波形上不发生塑性变形所能承受的静压力,即为波纹管的耐压力在一般情况下,波纹管是在必定的压力(内压或外压)下作业的,所以它在整个作业进程中有必要承受这个压力而不发生塑性变形。 波纹管的耐压力实践上归于波纹管的强度范畴。核算的关键是应力分析,也就是分析波纹管管壁上的应力只需波纹管管壁上应力点的应力不逾越材料的屈服强度,波纹管所受的压力就不会抵达其耐压力。 同一波纹管在其它作业条件相一同,受外压比受内压时的安稳性要好,所以,受外压作用时的耐压力比受内压时高。 当波纹管两端固定,假设在其内腔通入足够大的压力时,波纹管波峰处有可能爆破损坏。波纹管初步出现爆破时波纹管内部的压力值称为爆破压力。爆破压力是表征波纹管耐压强度的参数。波纹管在整个作业进程中,其作业压力远小于爆破压力,否则波纹管将分裂损坏。 当波纹长度小于或等于外径时,其核算作用和实践爆破压力很靠近;对细长型波纹管其实践爆破压力要低许多。爆破压力大约为容许作业压力的3~10倍。 安稳性 当波纹管两端都受到束缚时,假设波纹管内压力增大至某一临界值,波纹管就会发生失稳现象。 容许位移 关于作业在紧缩情况的波纹管,它的紧缩位移是:波纹管在压力作用下,紧缩到波纹之间互互相相接触时所能发生的位移值,也称为结构容许位移,它等于波纹管安闲长度与紧缩长度之差。 波纹管不发生塑性变形情况下所能获得的位移称为波纹管的容许位移。 波纹管在实践作业进程中会发生剩下变形,剩下变形又称变形或塑性变形,波纹管在力或压力作用下发生变形,当力或压力卸除后,波纹管不恢复原始情况的现象称剩下变形,剩下变形通常用波纹管不恢复原始方位的量来标明又称零位偏移。 波纹管位移与零位偏移之间的联络,不论拉伸仍是紧缩位移,在波纹管位移的初步阶段,它的剩下变形量都很小,一般都小于波纹管标准中规矩的容许零位偏移值。但是,当拉伸(或紧缩)位移量逐渐增大到逾越必定的位移值后,会引起零位偏移值的俄然增大,这标明波纹管发生比较大的剩下变形,在这之后.假设再增大一点位移量,剩下变形将显着增加。所以波纹管一般不应逾越这个位移量,否则将会严峻的下降其精度、安稳性和可靠性以及运用寿数。 波纹管在紧缩情况下作业时的容许紧缩位移量比作业在拉伸情况下的容许拉伸位移量要大一些,所以在规划波纹管时应尽可能让波纹管在紧缩情况下作业。通过实验发现,在一般情况下,同一材料、同一标准的波纹管,其容许的紧缩位移是容许的拉伸位移的1.5倍。 容许位移与波纹管的几何标准参数及材料功用有关。一般情况下,波纹管的容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。一同,相对波深、波厚对它也有必定影响。 寿数 波纹管的寿数是在作业条件下运用时,能正常作业的短作业期限或循环次数。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改动载荷和较大位移的条件下作业,因而判定波纹管的运用寿数,具有重要意义。由于波纹管的作用不同,对其运用寿数的要求也不一样。 (1)波纹管用来补偿管路系统中因设备构成的方位过失时,对其寿数要求只需几回就够了。 (2)波纹管用于开关频率较高的恒温控制器中,其寿数要抵达10000次才华满足运用要求。 (3)波纹管用于真空开关作为真空密封件时,其寿数要抵达30000次才华正常作业。 从上面三种运用实例中可见,由于运用条件不同,波纹管要求的运用寿数相差很大。波纹管寿数与所选用材料的疲乏特性有关,一同也取决于成形波纹管的剩下应力的大小、应力会合的情况和波纹管的表面质量等。此外,运用寿数与波纹管的作业条件有关。例如:波纹管作业时的位移、压力、温度、作业介质、振动条件、频率规划、冲击条件等。 波纹管在作业进程中,其寿数长短首要取决于作业进程中发生的应力。为了下降应力,一般通过减少波纹管的作业位移和下降作业压力来完结。在一般规划中规矩波纹管的作业位移应小于它的容许位移的一半,它的作业压力应小于波纹管的耐压力的一半。 对出产的波纹管进行实验证明,假设波纹管按上述标准作业,它的便用寿数根本乡可抵达5万次左右。 根据作业压力性质的不同,波纹管的容许位移也有所区别一般波纹管只承受轴向载荷(拉力或压力)时,它的容许位移可在波纹管有用长度的10%~40%之间选用;而在波纹管承受横向会合力、改动力矩或概括受力时,波纹管的容许位移应恰当减小。 运用多层波纹管可以下降刚度和变形引起的应力,因而可以在很大程度上前进波纹管的寿数。 波纹管在其它情况相同而作业压力性质(安稳或交变载荷)不同的条件下作业时,其运用寿数将有不同。显着,在交变载荷下作业时,波纹管的寿数比安稳载荷下作业时要短一些。 运用修正 金属波纹管 [2] 及翅片式波纹管在内燃机冷却器中的运用,在汽柴油发动机冷却器壳体内或冷却芯子的两管板间设备1-1000根带有间断性凸凹状金属波纹管,选用扩管法、焊接法等办法将其固定在一端管板上,使冷却介质的活动情况发生改动,抵达前进传热系数,增加传热功率。该发明构思特别、工艺有用、本钱贱价、功用可靠、传热功率高、不结垢、寿数长、热应力小。 1、压力根据软管实践作业压力,再查询波纹的公称通径与压力表,抉择是否运用不锈钢网套类型的。 2、标准软管公称通径,选用接头型式(首要有法兰联接、螺纹联接、快速接头联接)及的标准,软管长度。 3、情况按软管运用时的情况,参照金属软管的正确运用与设备办法与软管在沉降补偿时的长度.软管各种运动情况的长度核算及软管的小弯曲次数和小弯曲半径等要素,参数正确选取软管长度,并正确设备。 4、温度软管内介质的作业温度及规划;软管作业时的环境温度。高温时,须按金属波纹管高温下的作业压力温度修正系数,判定温度修正后的压力,以判定选用正确的压力等级。 5、介质软管中所运送的介质的化学特征,按软管质料耐腐蚀功用参数表,抉择软管各零件的质料。 6、真空软管首要运用于单晶硅出产使其抵达负真空 首要运用于钢带类 钢带波纹管又叫钢带增强聚乙烯螺旋波纹管是一种以高密度聚乙烯(PE)为基体(内外层)与表面涂敷粘接树脂钢带复合的盘绕结构壁管。管壁结构由三层构成:内层是一个连续实壁PE内层管,内层管外盘绕有(用钢板成形为“V”型的)环形波状钢带增强体,在波状钢带增强体外复合有聚乙烯的外层,然后复组成整体的螺旋波纹管。其典型的结构如图所示。钢的弹性模量是聚乙烯的近200倍(碳素钢 [3] 的弹性模量在190000 MPa左右),结合金属和塑料的利益显着是抵达高刚度低消耗的志向办法,可以将钢材的高刚度、高强度和塑料的耐腐蚀、耐磨损和柔韧性等优异特性有机地结合起来,发挥两方面的利益,补偿两方面的缺点,完结高功用和低本钱的一致。



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