波纹管

波纹管是指用可折叠皱纹片沿折叠伸缩方向连接成的管状弹性敏感元件。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产生位移。波纹管在仪器仪表中应用广泛，主要用途是作为压力测量仪表的测量元件，将压力转换成位移或力。波纹管管壁较薄，灵敏度较高，测量范围为数十帕至数十兆帕。以下是几种主要的波纹管轴向刚度设计计算方法：1．能量法计算波纹管刚度2．经验公式计算波纹管刚度3．数值法计算波纹管刚度4．EJMA标准的刚度计算方法5．日本TOYO计算刚度方法6．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。其中主要的研究方法是：（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方法都可以对波纹管进行比较准确的计算。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。波纹管的弯曲刚度波纹管的应力计算金属波纹管作为弹性密封零件，首先要满足强度条件，即其应力不超过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。根据波纹管的工作条件和对它的使用要求，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，或者是疲劳强度等。要计算波纹管工作应力必须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产生的。应用比较普遍的方法有如下两种：1．数值法计算波纹管应力假定波纹管的全部波纹都处于同一条件下，在计算时只研究波纹管波纹的单个半波。2．美国EJMA应力计算方法波纹管的有效面积计算有效面积是波纹管的基本性能参数之一，它表征波纹管将压力转换为集中力的能力，在利用波纹管把压力变成集中力输出的场合，有效面积就是一个重要参数。波纹管用于力平衡式仪表时，其有效面积的稳定性会直接影响着仪表的精度。所以在这种场合不但要求波纹管具有合理的有效面积，而且还要求有效面积在工作过程中不随工作条件而变化。1．有效面积的概念和有效面积的变化有效面积是一个等效的面积，压力作用在这个面积上将产生相等的轴向力。一般情况下，随着内压力的增大，波纹管有效面积变小，面随外压力的增加，有效面积变大。2．波纹管的体积有效面积波纹管在外力或压差作用下，其体积变化量与相应的有效长度的变化量之比值称为体积有效面积。3．波纹管有效面积的计算对波纹管有效面积提出的要求及其计算方法取决于波纹管的用途。如果波纹管用作弹性密封件或管路热补偿时，有效面积的意义仅在于用来计算波纹管成形时的轴向力和使用系统中的推力。波纹管的有效面积计算值与实测值之间急有一些差别。一般情况下用专用公式计算波纹管的有效面积，是可以满足需要的。当波纹管用于力平衡仪表和需要将压力转换为力的场台，应准确确定其有效面积，要求逐个进行测量。灵敏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灵敏度。刚度和灵敏度是波纹管及其它弹性元件的主要功能参数，但它们又是同一使用特性的两种不同的表示方法。对于不同的场合，为便于分析问题，可采用其中任何一种参数。有效面积对于实现压力一力或力一压力转换的弹性元件，还有一个重要的功能指标是有效面积。有效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转换成集中力的大小。使用寿命弹性元件下作时有两种状态；一种是在一定的载荷和位移情况下工作，并保持载荷、位移始终不变或很少变化，称为静态工作；另一种使用情况是载荷和位移不断周期往复交替变化．元件处于循环工作状态。由于工作状态的不同，元件损坏或失效的模式也不同。仪表弹性敏感元件工作在弹性范围内，基本上处于静态工作状态，使用寿命很长，一般达到数万次到数十万次。工程中应用的波纹管类组件，有时工作在弹塑性范围或交变应力状态，寿命只有成百上干次。元件在循环工作时必须给定许用工作寿命，规定循环次数、时间和频率。弹性元件的额定寿命是元件设计时定出的预期使用寿命，要求在这段期间内元件不允许出现疲劳、损坏或失效等现象。

查看波纹管全部详情 >>