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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(biāo)準(zhǔn)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(duì)尺寸。當(dāng)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(zhǔn)按適當(dāng)比例確定。設(shè)計(jì)波紋管參數(shù)時(shí)要滿足波

紋管的性能要求，同時(shí)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(gè)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(dāng)

k 值增加到 2 時(shí)，液壓成形波紋管就相當(dāng)困難。所以當(dāng) k>= 2 時(shí)，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(duì)較難，有時(shí)需要兩次成形。同樣內(nèi)徑尺寸的波紋管，空調(diào)波紋管 中央空調(diào)，

深波紋管的剛度小，靈敏度高，空調(diào)波紋管 廠家，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(cè)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(gè)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(duì)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(jì)高壓波紋管的時(shí)候，為了降低波紋管的剛度和應(yīng)

力，空調(diào)波紋管，需要設(shè)計(jì)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(zhǎng)度和性能。波

距的變化趨勢(shì)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?yàn)閮?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(dāng)波距和波厚確定后，不僅波形角已

確定，空調(diào)波紋管 不銹鋼，波峰、波谷處的圖角半徑也就確定了。

5）波紋數(shù)和有效長(zhǎng)度

波紋管波紋部分的軸向總長(zhǎng)度稱波紋管的有效長(zhǎng)度，或稱波紋管的工作長(zhǎng)度。

波紋數(shù)和有效長(zhǎng)度是緊密相關(guān)的兩個(gè)參數(shù)。為了保證波紋管工作時(shí)有可靠的穩(wěn)定

性，有效長(zhǎng)度與外徑之間的關(guān)系應(yīng)小于等于 1.3。

如果需要長(zhǎng)的有效長(zhǎng)度，可以用兩個(gè)或兩個(gè)以上的波紋管焊接起來(lái)，接成長(zhǎng)

的波紋管，也可以采用單波連續(xù)成形等方法直接成形長(zhǎng)的波紋管。對(duì)除金屬軟管

之外的長(zhǎng)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。

2. 金屬波紋管的性能參數(shù)

1）大壓縮長(zhǎng)度

在外力作用下，金屬波紋管被壓縮到波紋之間彼此互相緊密接觸時(shí)的長(zhǎng)度。

2）大壓縮位移

金屬波紋管壓縮到波紋之間相互緊密接觸時(shí)所能產(chǎn)生的大位移。當(dāng)波紋管

達(dá)到大壓縮位移時(shí)，往往已產(chǎn)生了塑性變形，所以工作時(shí)不允許達(dá)到這一數(shù)

值。

3）允許位移和工作位移

金屬波紋管不產(chǎn)生塑性變形情況下所能達(dá)到的大位移稱允許位移，而工作

過程的大位移你工作位移。為了保證波紋管在整個(gè)工作過程中性能穩(wěn)定可靠和

較高的使用壽命，工作位移般取允許位移的 40%~50%。

4）耐壓力和工作壓力

波紋管在保持穩(wěn)定狀態(tài)或不產(chǎn)生塑性變形（如波距均勻性不破壞，波紋不

歪斜等）條件下，能承受的大靜壓力稱波紋管的耐壓力。而工作壓力指在整個(gè)

工作過程中，承受的大玉力為了保證波紋管工作時(shí)性能穩(wěn)定可靠和具有較高的

使用壽命，工作壓力一般取耐壓力的 40%~50%。

5）破裂壓力

引起波紋管管壁破裂損壞時(shí)的臨界壓力稱破裂壓力，它表征了波紋管的大

耐壓強(qiáng)度。在工作過程中，波紋管的工作壓力遠(yuǎn)小于此壓力。

6）剛度與靈敏度

剛度就是金屬波紋管產(chǎn)生單位位移所需要的力或壓力，而靈敏度則是剛度的

倒數(shù)，即作用于波紋管上單位力或壓力所產(chǎn)生的位移。由于波紋管能承受集中力、

壓力和彎矩，所以它的剛度根據(jù)承受載荷的類別可分為集中力剛度、壓力剛度和

彎曲剛度。其中以集中力剛度為常用，把它簡(jiǎn)稱為波紋管的剛度。

7）有效面積

它表征金屬波紋管將壓力轉(zhuǎn)換為集中力的能力，有效面積是一個(gè)等效的面積，

壓力作用在這個(gè)面積上將產(chǎn)生相等的軸向力。

8）穩(wěn)定性

金屬波紋管在外力作用下，抵抗引起局部失穩(wěn)或總體失穩(wěn)的能力。

9）密封性

指金屬波紋管在一定的內(nèi)、外壓差作用下保證不泄漏的性能，波紋管必須具有密

封性。

10）壽命

金屬波紋管的壽命，用波紋管直至不密封泄漏時(shí)為止的負(fù)荷變化次數(shù)表示。

壽命是一個(gè)多元函數(shù)．它和波紋管的工作位移、工作壓力、工作介質(zhì)、溫度范圍、

剛度、頻率、工藝因素、安裝情況和材料特性等有關(guān)。

11）零位偏移

以自由長(zhǎng)度為零位，在集中載荷作用下，將波紋管壓縮到某一位移值，保持

一分鐘后，卸除載荷，這時(shí)以波紋管長(zhǎng)度與自由長(zhǎng)度作比較，其差值稱零位偏移。

它與材料的性質(zhì)以及位移量的大小有關(guān)。

12）彈性特性

金屬波紋管某一點(diǎn)的變形與其負(fù)荷之間的關(guān)系稱彈性特性。彈性特性可以是

線性的，也可以是非線性的。波紋管彈性特性的非線性取決于它的幾何形狀和位

移量。線性偏差用非線性度值來(lái)表示，非線性度值是指實(shí)際的彈性特性曲線對(duì)直

線的大偏差與波紋管的大變形之比。

13）滯后

金屬波紋管的滯后，是在加載及卸載的倩況下繪制彈性特性曲線時(shí)出現(xiàn)的，

彈性滯后值是由相同負(fù)荷作用下所測(cè)得的加載與卸載的大位移差與大位移

之比來(lái)確定。

14）彈性后效

金屬波紋管的彈性后效表現(xiàn)為波紋管的位移比所加的負(fù)荷來(lái)得遲。例如，由

于彈性后效的現(xiàn)象，儀表的指針在卸除負(fù)荷后不能立即回到零點(diǎn)。

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