《金属波纹管设计》word版

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1、金属波纹管设计§一．金属波纹管设计和选型的依据在波纹管应用中，系统（整机）或子系统（部件）给定的条件就是波纹管设计和选形的主要依据。一般给定设计条件有以下几项：（1）最大空间尺寸或通径（2）工作载荷的性质和大小（3）工作位移量（4）工作温度范围（5）工作介质的性质（6）精度要求（7）使用寿命金属波纹管设计和选型的内容和原则波纹管设计和选型的主要内容是：根据系统给定的已知条件来选择波纹管的材料，结构刑式、几何尺寸参数和性能参数。在选型过程中，应当全面满足系统对波纹管的使用要求，并力求做到结构先进合理．在有条件的情况下最好进行优

2、化设计。实践证明，波纹管的设计选型是非常重要的，如果设计选型不合理，波纹管制造的质量再高也满足不了使用要求。1．材料选择根据波纹管的用途，载荷种类和大小，精度要求、工作介质、工作温度及使用寿命等已知条件，并考虑材料的成形和焊接工艺性。选择一种合适的材料。材料选择还要考虑其市场来源。2．确定结构型式（1）选择波纹形状根据波纹管的用途、性能、使用要求以及各种波形的性能和制造特点等因素来选择比较合理的波纹形状。在一般情况下，多数选择U型波纹等。（2）确定波纹管层数根据波纹管的用途、工作压力、刚度、工作介质等因素确定波纹管的层数。在

3、工作压力较高的情况下，一般选用多层结构的波纹管，对于多层波纹管需要合理选择其层数和单层壁厚。（3）初步估定是否要与其它弹性元件联用有些情况下波纹管与螺旋弹簧并联使用，这些情况分别是:为了提高测量精度；工作压力比较高的场合；有冲击载荷的情况。（4）选择波纹管的两端端部的结构型式选择波纹管的两端端部的结构型式，要考虑两端结构的成形工艺、焊接工艺和整个系统在结构方面的限制。（5）考虑是否需要导向装置当波纹管有效长度比较长时，为了避免在工作过程中产生柱状失稳，应考虑增加导向装置。例如，阀用波纹管一般都设有导向装置。（6）考虑是否需用

4、加强环为了适应较高工作压力的使用要求，波纹管可以用加强环加强，或者采用多层结构，也可以应用这两种结构的组合。加强环是局部加强，多层结构是整体加强。413．设计计算和选择波纹管的结构参数波纹管的性能取决于波纹管的结构，波纹管的主要结构参数包括内径、外径、壁厚、波距、波厚、波纹数、层数，两端配合部分尺寸以及有效长度、总长度等。在一般情况下，波纹管的用户应从有关标准和制造单位的产品样本中选择波纹管，而不是设计新产品。这样能使研制中的问题减到最少，同时还能降低制造成本和缩短制造周期。4．设计计算波纹管的性能参数在波纹管主要结构尺寸参

5、数经过设计计算或选型初步确定之后，再设计计算波纹管的性能参数。如果波纹管性能参数不能满足技术要求时，应适当修正波纹管的几何尺寸参数。波纹管的用途不同，其技术要求也不一样，设计时应当根据不同的要求，制定相应的设计方法。测量用的波纹管通常主要要求的是刚度、强度和弹性性能。虽然不同几何形状、尺寸参数的多种波纹管都可以满足同样的刚度要求，但是在这些波纹管中产生的应力值却不一样。那些既能满足刚度要求，而且工作时产生的应力最小的方案是最合理的。应力的减小不仅提高了安全系数，而且也降低了材料弹性对迟滞、后效、疲劳等的影响，从而提高了波纹管

6、的精度和工作可靠性。§二．金属波纹管的主要技术参数金属波纹管及其它弹性元件的技术参数可分为以下两类功能参数它们是金属波纹管类弹性元件的主要功能指标，是判定波纹管类组件能否应用的重要判据。这类参数除给定一个额定值外，还要给定一个允差范围（界限值），以保证弹性元件使用的可靠性。质量参数在金属波纹管类组件使用时并不涉及此类参数，只有在弹性元件性能检测与质量评定时才直接测量这些参数。根据测试结果，来判定元件的功能、质量、失效性和可靠程度。金属波纹管及其它弹性元件的功能参数载荷、公称载荷和超载载荷载荷作用在金属波纹管及其它弹性元件上的

7、各种预期的负荷值，如集中力F、压力p和力矩M等。在金属波纹管类弹性元件使用时，除给定施加的载荷值外，还须给定载荷的作用方向及作用位置。对于压力载荷，还要说明弹性元件是承受内腔压力或外腔压力。公称载荷金属波纹管及其它弹性元件在正常工作条件下允许使用的最大载荷值或满量程值。它通常是预期的设计值，或是对产品原型经过实际检测后再经修定的设计值。超载载荷具体弹性元件产品在工作中经受瞬间或试验期间允许超过额定载荷而不发生损坏、失效、失稳时的承载能力。对于仪表弹性敏感元件，一般限定超载能力为额定载荷的125%。在工程中使用的波纹管类组件，

8、一般限定在额定载荷的150%。根据工程要求，当要求大的安全系数时，使用的弹性元件规定不允许有任何超载，因此载荷必须小于或等于额定载荷值。41位移、额定位移和超载位移位移金属波纹管及弹性元件中某一特定点（自由端或中心）的位置变化。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