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從上面三種使用實例中可見,由于使用條件不同,波紋管要求的使用壽命相差很大。波紋管壽命與所選用材料的疲勞特性有關(guān),同時也取決于成形波紋管的殘余應(yīng)力的大小、應(yīng)力集中的情況和波紋管的表面質(zhì)量等。此外,使用壽命與波紋管的工作條件有關(guān)。例如:波紋管工作時的位移、壓力、溫度、工作介質(zhì)、振動條件、頻率范圍、沖擊條件等。
波紋管在工作過程中,其壽命長短主要取決于工作過程中產(chǎn)生的 應(yīng)力。為了降低應(yīng)力,一般通過減少波紋管的工作位移和降低工作壓力來實現(xiàn)。在一般設(shè)計中規(guī)定波紋管的工作位移應(yīng)小于它的允許位移的一半,它的工作壓力應(yīng)小于波紋管的耐壓力的一半。
對生產(chǎn)的波紋管進行試驗證明,如果波紋管按上述規(guī)范工作,它的便用壽命基本土可達到5萬次左右。根據(jù)工作壓力性質(zhì)的不同,波紋管的允許位移也有所區(qū)別一般波紋管只承受軸向載荷(拉力或壓力)時,它的允許位移可在波紋管有效長度的10%~40%之間選用;而在波紋管承受橫向集中力、扭轉(zhuǎn)力矩或綜合受力時,波紋管的允許位移應(yīng)適當(dāng)減小。應(yīng)用多層波紋管可以降低剛度和變形引起的應(yīng)力,因而可以在很大程度上提高波紋管的壽命。



殘余變形是判定彈性元件變形能力的參數(shù)對于彈性敏感元件,如果在達到額定位移值后產(chǎn)生了較大的殘余位移,這將影響儀表的測量精度。因此.一般對殘余變形量給出一定的界限值。在工程中應(yīng)用的波紋管類組件(如波紋膨脹節(jié)),有時為得到較大的位移,使元件工作在彈塑性區(qū),會出現(xiàn)較大的殘余變形。如能滿足一定的使用壽命而不失效.這時殘余變形量不再考慮。
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。波紋管設(shè)計的參數(shù)較多,由于波紋管在系統(tǒng)中的用途不同,其設(shè)計計算的重點也不一樣。例如,波紋管用于力平衡元件,要求波紋管在工作范圍內(nèi)其有效面積不變或變化很小,用于測量元件,要求波紋管的彈性特性是線性的;用于真空開關(guān)管作真空密封件,要求波紋管的真空密封性、軸向位移量和疲勞壽命;
用于閥門作密封件,要求波紋管應(yīng)具有一定的耐壓力、耐腐蝕、耐溫度、工作位移和疲勞壽命。根據(jù)波紋管的結(jié)構(gòu)特點,可以把波紋管當(dāng)作圓環(huán)殼、扁錐殼或圓環(huán)板所組成。設(shè)計計算波紋管也就是設(shè)計計算圓外殼、扁錐殼或團環(huán)板。計算的參數(shù)為剛度、應(yīng)力、有效面積、失穩(wěn)、允許位移、耐壓力和使用壽命。


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