不銹鋼金屬波紋管是一種撓性、薄壁、有橫向波紋的管殼零件。它具有彈性特性和密封特性,在外力及力矩作用下能產(chǎn)生軸向、角向、側(cè)向、及其組合位移,良好的密封性能。在機械、儀表、石油、化工、電力、供熱、機車、船舶、核工業(yè)、航空航天等許多工業(yè)領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。
金屬波紋管的種類主要有金屬波紋管、波紋膨脹節(jié)和金屬波紋軟管三種。隨著金屬壓力加工等技術(shù)的進步和各種結(jié)構(gòu)波紋管的應(yīng)用,相應(yīng)產(chǎn)生了許多種制造波紋管的方法。這些方法是液壓成形、機械脹形、橡膠成形、旋壓成形、滾壓成形、焊接成形和電沉積成形等。每種方法都有其獨特的優(yōu)點。例如:液壓成形可以獲得綜合性能較好的波紋管。滾壓成形可以制造特大直徑的波紋管;焊接成形可以獲得彈性極好的波紋管;電沉積可以制造小直徑和高情度的波紋管。
1.金屬波紋管的幾何參數(shù)
金屬波紋管的尺寸規(guī)格已按內(nèi)徑標準系列化,一般將金屬波紋管內(nèi)徑或外徑作為基本尺寸,其它結(jié)構(gòu)參數(shù)作為相對尺寸。當內(nèi)徑或外徑確定后,壁厚、波距、波厚等 等,均以內(nèi)徑或外徑為基準按適當比例確定。設(shè)計波紋管參數(shù)時要滿足波紋管的性能要求,同時還要考慮波紋管的制造工藝性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
(1)波深系數(shù)k (也稱脹形系數(shù))
波深系數(shù)k是波紋管外徑與內(nèi)徑之比,它是決定波紋管幾何形狀的一個重要參數(shù)。在內(nèi)徑d 確定的情況下,k值越大,波紋的高度就越高。k值影響著波紋管的性能和波紋管的成形工藝,波紋管的成形難度隨著k值的增加而增加。當k值增加到2時,液壓 成形波紋管就相當困難。所以當k>= 2時,宜采用焊接波紋管。液壓成形波紋管,可分為淺波和深波兩種,以波深系數(shù)k= 1.5為分界,k=1.3~1.5之間的波紋管稱淺波紋管,波紋管成形較容易;k=1.6~1.9之間的波紋管稱深波紋管,成形相對較難,有時需要兩次成 形。同樣內(nèi)徑尺寸的波紋管,深波紋管的剛度小,靈敏度高,允許位移大;淺波紋管的剛度大,靈敏度低,允許位移較小。用于儀表、傳感器的測量波紋管,宜采用 深波紋管;用于承受壓力為主的波紋管,宜采用淺波紋管。
(2)波紋管壁厚
波紋管壁厚是一個重要的幾何參數(shù),波紋管的主要特性(剛度和工作應(yīng) 力)取決于波紋管的幾何尺寸,特別是取決于它的壁厚。波紋管的壁厚與內(nèi)徑有一定的比例關(guān)系,對于內(nèi)徑φ10~1000mm的波紋管,壁厚與內(nèi)徑的比值一般 控制在0.0006~0.05;如果太厚,其柔軟性必定很差;如果太薄,其承壓能力受到限制。因此,各種波紋管必須根據(jù)具體的使用條件和性能要求,按照內(nèi) 徑與壁厚的相應(yīng)關(guān)系,選擇合理的壁厚。在設(shè)計高壓波紋管的時候,為了降低波紋管的剛度和應(yīng)力,需要設(shè)計多層結(jié)構(gòu)的波紋管,但是多層波紋管的總壁厚與內(nèi)徑之 比一般也不得大于0.05。
(3)波型
波型是指沿著軸向剖開后的波紋型式和形狀,波紋管的波紋形狀影響著波紋管的剛度、位移和承壓能力。按幾何形狀波型可分為U 型、C 型、S 型、V 型Ω型等。
(4)波距和波厚
波距是波紋管及其波型結(jié)構(gòu)的重要參數(shù),影響波紋管的有效長度和性能。波距的變化趨勢是隨內(nèi)徑的增加而增加,波距占內(nèi)徑的百分比則隨內(nèi)徑的增加而減小。因為內(nèi)徑小的波紋管成型困難,波距占內(nèi)徑的百分比應(yīng)大些。
波紋管波厚是指外波紋部分軸向面上的最大寬度,在波距決定以后,波厚就直接影響波形角、波峰和波谷的圓角半徑。當波距和波厚確定后,不僅波形角已確定,波峰、波谷處的圖角半徑也就確定了。
(5)波紋數(shù)和有效長度
波紋管波紋部分的軸向總長度稱波紋管的有效長度,或稱波紋管的工作長度。波紋數(shù)和有效長度是緊密相關(guān)的兩個參數(shù)。為了保證波紋管工作時有可靠的穩(wěn)定性,有效長度與外徑之間的關(guān)系應(yīng)小于等于1.3。
如果它需要長的有效長度,可以用兩個或兩個以上的波紋管焊接起來,接成長的波紋管,也可以采用單波連續(xù)成形等方法直接成形長的波紋管。對除金屬軟管之外的長波紋管,為了保證其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,必須在波紋管的內(nèi)部或外部設(shè)置導(dǎo)向零件。
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