波紋管上的應(yīng)力是由系統(tǒng)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)生徑向的薄膜和彎曲應(yīng)力。不能抗彎的薄殼有時稱為薄膜,忽略彎曲而算得的應(yīng)力則稱為薄膜應(yīng)力。波紋管變形時產(chǎn)生徑向薄膜應(yīng)力和彎曲應(yīng)力。波紋管在工作時,有的承受內(nèi)壓,有的承受外壓,例如波紋膨脹節(jié)和金屬軟管在多數(shù)情況下其波紋管承受內(nèi)壓,而用于閥門閥桿密封的波紋管一般情況下承受外壓在這里主要分析波紋管承受內(nèi)壓時的應(yīng)力,波紋管承受外壓的能力一般情況下高于耐內(nèi)壓能力。金屬波紋管設(shè)計的理論基礎(chǔ)是板殼理論、材料力學(xué)、計算數(shù)學(xué)等。安徽馬口鐵金屬軟管加工
在使用過程中,對剛度要求較大,而金屬波紋管本身剛度又較小時,可以考慮在波紋管的內(nèi)腔或外部配置圓柱螺旋彈簧。這樣不僅可以提高整個彈性系統(tǒng)的剛度,而且遲滯引起的誤差也可以大為減小。這種彈性系統(tǒng)的彈性性能主要取決于彈簧的特性和波紋管有效面積的穩(wěn)定性。金屬波紋管作為彈性密封零件,首先要滿足強度條件,即其比較大應(yīng)力不超過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。根據(jù)波紋管的工作條件和對它的使用要求,極限應(yīng)力可以是屈服強度,也可以是波紋管失穩(wěn)時的臨界應(yīng)力,或者是疲勞強度等。要計算波紋管比較大工作應(yīng)力必須分析波紋管管壁中的應(yīng)力分布。鋁制金屬軟管供應(yīng)金屬波紋管及翅片式波紋管在內(nèi)燃機冷卻器中的應(yīng)用。
彈性元件下作時有兩種狀態(tài);一種是在一定的載荷和位移情況下工作,并保持載荷、位移始終不變或很少變化,稱為靜態(tài)工作;另一種使用情況是載荷和位移不斷周期往復(fù)交替變化.元件處于循環(huán)工作狀態(tài)。由于工作狀態(tài)的不同,元件損壞或失效的模式也不同。儀表彈性敏感元件工作在彈性范圍內(nèi),基本上處于靜態(tài)工作狀態(tài),使用壽命很長,一般達(dá)到數(shù)萬次到數(shù)十萬次。工程中應(yīng)用的波紋管類組件,有時工作在彈塑性范圍或交變應(yīng)力狀態(tài),壽命只有成百上干次。元件在循環(huán)工作時必須給定許用工作壽命,規(guī)定循環(huán)次數(shù)、時間和頻率。
波紋管用于力平衡式儀表時,其有效面積的穩(wěn)定性會直接影響著儀表的精度。所以在這種場合不但要求波紋管具有合理的有效面積,而且還要求有效面積在工作過程中不隨工作條件而變化。1.有效面積的概念和有效面積的變化有效面積是一個等效的面積,壓力作用在這個面積上將產(chǎn)生相等的軸向力。一般情況下,隨著內(nèi)壓力的增紋管有效面積變小,面隨外壓力的增加,有效面積變大。2.波紋管的體積有效面積波紋管在外力或壓差作用下,其體積變化量與相應(yīng)的有效長度的變化量之比值稱為體積有效面積。3.波紋管有效面積的計算對波紋管有效面積提出的要求及其計算方法取決于波紋管的用途。如果波紋管用作彈性密封件或管路熱補償時,有效面積的意義只在于用來計算波紋管成形時的軸向力和使用系統(tǒng)中的推力。波紋管的有效面積計算值與實測值之間急有一些差別。一般情況下用公式計算波紋管的有效面積,是可以滿足需要的。波紋管不產(chǎn)生塑性變形情況下所能獲得的比較大位移稱為波紋管的允許位移。
作用在金屬波紋管及其它彈性元件上的各種預(yù)期的負(fù)荷值,如集中力F、壓力p 和力矩M 等。在金屬波紋管類彈性元件使用時,除給定施加的載荷值外,還須給定載荷的作用方向及作用位置。對于壓力載荷,還要說明彈性元件是承受內(nèi)腔壓力或外腔壓力。金屬波紋管及其它彈性元件在正常工作條件下允許使用的最大載荷值或滿量程值。它通常是預(yù)期的設(shè)計值,或是對產(chǎn)品原型經(jīng)過實際檢測后再經(jīng)修定的設(shè)計值。具體彈性元件產(chǎn)品在工作中經(jīng)受瞬間或試驗期間允許超過額定載荷而不發(fā)生損壞、失效、失穩(wěn)時的承載能力。對于儀表彈性敏感元件,一般限定超載能力為額定載荷的125%。在工程中使用的波紋管類組件,一般限定在額定載荷的150%。根據(jù)工程要求,當(dāng)要求大的安全系數(shù)時,使用的彈性元件規(guī)定不允許有任何超載,因此載荷必須小于或等于額定載荷值。波紋管的壽命是在工作條件下使用時,能保證正常工作的**短工作期限或循環(huán)次數(shù)。安徽鋼制金屬軟管加工
金屬波紋管及彈性元件中某一特定點(自由端或中心)的位置變化。安徽馬口鐵金屬軟管加工
另外,波紋管也可以用作密封隔離元件,將兩種介質(zhì)分隔開來或防止有害流體進入設(shè)備的測量部分。它還可以用作補償元件,利用其體積的可變性補償儀器的溫度誤差。有時也用作為兩個零件的彈性聯(lián)接接頭等。波紋管按構(gòu)成材料可分為金屬波紋管、非金屬波紋管兩種;按結(jié)構(gòu)可分為單層和多層。單層波紋管應(yīng)用較多。多層波紋管強度高,耐久性好,應(yīng)力小,用在重要的測量中。波紋管的材料一般為青銅、黃銅、不銹鋼、蒙乃爾合金和因康鎳爾合金等。安徽馬口鐵金屬軟管加工
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