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美国行业标准波纹管的设计

发布时间:2012-07-25

     波纹管是由半环壳和环板组成,设计较为复杂,计算的力学模型很难用解析方法得出精克解,标准中采用工程近似方法,给出具有一定准确性的设计计算公式(在实际设计中有采用数值方法,如有限元法等,可得到满意的结果)。设计波纹管需要对承压能力、位移引起的应力、疲劳寿命、刚度、稳定性等各项进行计算和校核。为了作出一项适当的设计,要涉及到许多设计因素,如:直径、厚度、波高、波距、层数、加强形式以及材质及制造工艺等,需要在若干相互矛盾的设计要求中选择一个折衷方案。如:波纹管的耐压性及柔度对壁厚的要求就完全相反,这就需要通过设计找出一个恰当的关系,使之既能保证强度又能有足够的伸缩补偿能力。

       波纹管的应力主要由内压和位移引起,位移引起的应力通常大于内压引起的应力;沿着波纹管的子午向(经向)作用的应力常常高于波纹管材料的屈肥点。

        EJMA标准还给出了“Ω”形波纹管的设计公式。它与“U”形波纹管相比承受的轴向位移较小,但能承受较高的内压力。该标准认为使膨胀节既能承受高压力又能经受大位移的方法,就是在U开明波纹管的外部安设加强环;采用多层结构或增加波纹管的厚度也可以提高波纹管的承压能力,但增加厚度会显著地降低波纹管的疲劳寿命。疲劳寿命是位移和内压的函数。

        由位移产生的波纹管轴向弹力是设计中应当考虑的重要因素,使波深、壁薄的波纹管产生位移比使波浅、壁厚的波纹管所需的力要小。波纹管的几何形式和工业中所采用的成形方法是多种多样的,但不会有哪一种形状或哪一种成形方法对任何设计条件都必定是最好的。

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