波紋管（guǎn）具有多個橫向波紋的圓柱形薄壁折（shé）皺殼體。

用可折（shé）疊皺紋片沿折疊伸縮（suō）方向連接成的管狀彈性（xìng）敏感元件。它（tā）的（de）開口端固（gù）定，密封端處於自由狀態，並利用輔助的螺旋彈簧或簧片增加（jiā）彈性。工作時在（zài）內部（bù）壓力的作用下沿管子長度方向伸長，使活動（dòng）端產生與壓力成一定關係的位移（yí）。活動端帶動指針即可直接指示壓力（lì）的大小。波紋管常常與位移傳感器（qì）組合起來構成輸出為電量的壓（yā）力傳感器，有時也用（yòng）作隔（gé）離元（yuán）件。由於（yú）波（bō）紋管的伸展（zhǎn）要求較（jiào）大的（de）容積變化，因此它的響（xiǎng）應速度（dù）低於波（bō）登（dēng）管。波紋（wén）管適於測量低壓。

波紋管種類（lèi）：波紋管（guǎn）主（zhǔ）要包括金屬波紋管、波紋膨脹節、波紋換（huàn）熱（rè）管、膜片膜盒和金（jīn）屬軟管等。金屬（shǔ）波（bō）紋管主（zhǔ）要應用於補償管（guǎn）線（xiàn）熱變形、減震、吸收（shōu）管線（xiàn）沉降變形等作（zuò）用，廣泛應用於石化、儀表、航天、化（huà）工、電力、水泥、冶金等行業。塑料等其他材質波紋管在介質輸送、電力穿線、機（jī）床、家電等領域有著不（bú）可替代的作用（yòng）。

　　波紋管

　　bellows

　　壓力測量儀表中的一種測壓彈性元（yuán）件。它是具有多個橫向波紋的圓柱形薄壁折皺的殼體，波紋管具有彈性，在壓力、軸向力、橫向力或彎矩作用下能（néng）產生位移。波紋管在儀器儀表中

應用廣泛，主要（yào）用途是作（zuò）為壓（yā）力測量儀表（biǎo）的測量元件，將壓力轉換成位（wèi）移或力。波紋管管壁較薄，靈敏度較高，測量範圍為數十帕至數十兆帕。另外（wài），波紋管也可以用作密封隔（gé）離元件，將兩種介質（zhì）分隔（gé）開來或防（fáng）止有害流體進入設備的測量（liàng）部分。它還（hái）可以用作（zuò）補（bǔ）償元（yuán）件，利用其（qí）體（tǐ）積的可變（biàn）性補（bǔ）償（cháng）儀器（qì）的溫度誤差。有時也用（yòng）作為兩（liǎng）個零件的彈性聯接接頭等。波紋管按構成材料可分為金屬（shǔ）波紋管、非金屬波紋管兩種；按結構（gòu）可分為單層（céng）和多層。單層波紋管（見圖）應用較多。多層波紋管強度高，耐久（jiǔ）性好（hǎo），應力小，用在重（chóng）要的測量中。波紋（wén）管的材料一（yī）般為青銅（tóng）、黃（huáng）銅、不鏽鋼、蒙乃爾合金和因康鎳爾合金等。

波紋（wén）管的主要技術參數

功能參數（shù）

　　它們是金屬波紋管類彈性元件的主要功能指標，是（shì）判定波紋管類組件能否應用的重要判據。這類參數除給定一個額定值外，還要（yào）給定（dìng）一個（gè）允差範圍（界限值），以保證彈性元（yuán）件使用的可靠性（xìng）。

質量參數

　　在金屬波紋管類組件使用（yòng）時並（bìng）不涉（shè）及此類（lèi）參數，隻有在彈性（xìng）元件（jiàn）性能（néng）檢測與（yǔ）質量評定時才直（zhí）接測量這些參數。根據測試結果，來判定元件（jiàn）的功能、質量、失效（xiào）性和可靠程度。

載荷

　　作用在金屬波（bō）紋管（guǎn）及（jí）其它彈（dàn）性元件上的各種（zhǒng）預期的負荷值，如集中力F、壓力p 和（hé）力（lì）矩M 等。在金屬波紋管類彈性元（yuán）件使用（yòng）時，除給定施加的載荷值（zhí）外，還須給定載荷的作用方向及作用位置。對於壓力（lì）載荷，還要說明（míng）彈性元（yuán）件是承受內腔壓力或外腔壓力。

公稱載荷

　　金屬波（bō）紋管及（jí）其它（tā）彈性元件在正常工作條件下允許使用的大載荷值（zhí）或（huò）滿量程值。它通常是（shì）預期的設（shè）計值，或是對產品原型（xíng）經過實際（jì）檢測後再經修定的設（shè）計值。

超載載荷

　　具體彈性元件產品在工作中經受（shòu）瞬間或試（shì）驗期間允（yǔn）許超過額定載荷而不發生損壞、失效、失穩時（shí）的承載能力。對（duì）於儀表彈性敏（mǐn）感元件，一般限定超（chāo）載能力為額定載荷的125%。在工程中（zhōng）使用的波紋管類組件，一般限定在額定載荷的150%。根據工程要求，當要求大（dà）的安全係數時，使（shǐ）用的彈性元件規定不允許有（yǒu）任何超載，因此載荷必須小於或等於額定載荷值（zhí）。

位移（yí）

　　金屬波紋管及彈（dàn）性元件中某一特定點（自由（yóu）端或中心）的位置變化。按（àn）照其運動軌跡，可（kě）分為線（xiàn）位移和角位（wèi）移。在外界載荷作用下（xià），金屬波紋管可能產生軸向位移、角向位侈及橫向位移。

額定位移

　　金屬波（bō）紋管及（jí）彈性元件在額定載荷作用下所引起的位移值（zhí），也就是它們在正常使用條（tiáo）件下允許產生的工作位（wèi）移（yí）。

超載位移

　　各類彈性元件在工作瞬間或試驗期間允許超過額定位移的承受能力。在發生超載位移時（shí），彈性元（yuán）件不應（yīng）發生損壞、失效、失穩等（děng）情況。對於儀表彈性敏感元件，超載位移（yí）一般限定在額定位移的125%，工程中使用（yòng）的波紋管類組件，應根（gēn）據工程條件和安全程度確定。

彈性特性

　　金屬波紋管及其它彈性元件在某一指定煮上的位移與作用載荷之間的關係稱為彈性特性，而（ér）位移和載荷都應存（cún）元件材料的彈性範圍內波紋管（guǎn）類組件的彈性特性可以用函數（shù）方程、表格與曲線圖等形式表示。其彈性特性取決於各（gè）類彈性元件的結構及加載方式。元（yuán）件的彈性特性（xìng）可以是線性的或非（fēi）線性的，非線性還可分為遞增特性和遞減特性兩種（zhǒng）。

　　彈性特性是波紋（wén）管及其它彈性元件的一個主要（yào）性（xìng）能（néng）指標。儀器儀表和測量裝置（zhì）中使用的彈性元件，在設計時一般總是力求（qiú）使元（yuán）件的輸出量與被測參數（載荷）之間呈線性關（guān）係。這（zhè）樣可以采用（yòng）較簡單的傳動（dòng）放大機構（gòu）實現儀表的等（děng）分刻度。

剛度、公稱剛度和剛度允差（chà）

剛度

　　使金（jīn）屬波紋管或其（qí）它彈性元件產生單位位移所需（xū）要的載荷值稱為元件（jiàn）的剛度，一般用“K”表示。如果元件的彈（dàn）性特性是非線性的，則剛度不再是常數，而是（shì）隨著載荷的增大發（fā）生變化。

公稱剛度

　　彈性元件設計計算時給出的（de）剛度稱為公稱（或額定）剛度．它與元件的實測剛度有誤差，特別是具有非線性彈性特性的（de）彈性元件。公稱剛度代表的是曲線上哪一點（diǎn）的剛度，則要（yào）仔細（xì）考慮。一般來講，公稱剛度好不要直接采用設計計算值，而是應該用產品原型（xíng）經過測試後的修正值。

剛度允差

　　對（duì）一批（pī）彈（dàn）性元件測試時剛度允許的分散範（fàn）圍。對同批彈性元件，每一個元（yuán）件的剛度均不盡（jìn）相同，有一個分散範圍。為了保證元件的使用性能，就必須對（duì）剛度分散範圍有一個限（xiàn）定。對彈性敏感元件，其剛度允差要求限定在公稱值的+/-5%以內；一般工程用的波紋（wén）管類（lèi）彈性元件，剛度允差可限定在+/-50%之內。

靈敏度

　　金屬波紋管及其它彈性元件承受單位載荷時所產件的（de）位侈量稱為元件的靈敏度。剛度和靈敏度是波紋管及（jí）其它彈性元件（jiàn）的主要功能參數，但它們又是同一使用特性的兩種不同的表示方法。對於不同的場合，為便於分析問題，可（kě）采用其中任何一（yī）種參（cān）數。

有效麵積

　　對於實現壓力一力或力一壓力轉換的彈性元件，還有一（yī）個重要的功能指標是有效麵積（jī）。有效麵（miàn）積是指彈性元件在單位壓力作用（yòng）下，當其位移為零（líng）時所能轉換成集中力的大小。

使用壽命

　　彈性元件下作時有兩種狀態；一種是在一定的載荷和位移情況下（xià）工作，並保持（chí）載荷、位移始終不（bú）變或很少變（biàn）化，稱為靜態工作；另一種（zhǒng）使用情況是載荷和（hé）位移不斷周期往複交替變化．元件處於循環工作狀態。由於工作狀態的不同，元件損壞或失效的模式也不同。儀（yí）表彈（dàn）性敏感元件工作在彈性範圍內，基本上處於靜態工作狀態，使用壽命很長，一般達到數萬次到數十萬次。工程中應用的波紋管（guǎn）類組件，有時工作在彈塑性範（fàn）圍或交變應（yīng）力狀態，壽命隻有成百（bǎi）上幹次。元件在循環工作時必（bì）須給定許用工作壽（shòu）命（mìng），規定循環次數、時間和頻率。

　　彈性元（yuán）件的額定壽命是元件設計時定出的（de）預期使用壽命，要求在這段期間內（nèi）元件不允許出現疲勞、損壞或失效等現象。

彈性元件的密封性

　　密封性是指元件在一定的內、外（wài）壓差作用下保證不泄漏的（de）性能。波紋管類組件工（gōng）作（zuò）時，內（nèi）腔充（chōng）有氣體或液體介質，並有一定的壓力，因此必須保證密（mì）封性。密封性的檢測方法有氣壓密封性試（shì）驗、滲漏試驗、液體加（jiā）壓試驗、用氦質（zhì）譜檢漏儀檢測等。

彈性元件（jiàn）的自振頻率

　　在工業中使用的彈性元（yuán）件，其工（gōng）作環境往往都有一定程度（dù）的振動，有（yǒu）些元件（jiàn）用作隔（gé）振部件．本身就處在振動條件下。對於在特殊條件下應用的彈性元件，必須防止元件的自振（zhèn）頻率（特別是基頻）與係統中任（rèn）何（hé）一種振動源振（zhèn）頻相近，避免發生共振（zhèn）而引起損壞（huài）。波紋管類組（zǔ）件在各種領域中得（dé）到了廣泛的應用，為（wéi）避免波紋管發生共振（zhèn）麵損壞，波紋管的（de）固有頻率應低於係統（tǒng）的（de）振動頻率，或至少比係統振頻高出50%。

使用溫度範圍

　　金屬（shǔ）波紋管類組件（jiàn）的使用溫度範圍很寬，一般都在彈性元件設計製造前給出。有些特殊用途的波紋（wén）管，內腔通過液氧（-196℃）或更低溫度的液氮，耐壓高達25MPa 。管網係（xì）統連接用的大型波紋膨脹節（公稱直徑有時超過（guò）lm ），要求（qiú）承（chéng）壓4MPa，耐溫400℃，且有一定的耐腐蝕穩定性。彈性元件的（de）溫度適應能力取決（jué）於所采用彈性材料的耐溫性能。因此根據（jù）彈性元件的使（shǐ）用溫度範圍，選用合適溫度性能參數的彈性材料，才能加（jiā）工製造出合格的波紋（wén）管（guǎn）類組件。

金屬波紋管及其它彈性元件的質量參數

非線性、非線性度（dù）

　　當彈（dàn）性元件（jiàn）產生的位移與作用載荷的關晰係偏離了理（lǐ）想的直線．就稱該元件特性為非線性的。

　　非線性度是（shì）一個係統誤差，經過測試分析後是可以被確知的。對（duì）於在工（gōng）程技術中應用的波紋管類組（zǔ）件，其特性的非線性可以被忽略（luè）。但對儀器儀表用彈性敏感元件，必須對元件的非（fēi）線性進行測試和補償，才能提高儀表或變送器的檢測精度。

彈性遲滯與彈性後效

　　由於彈性材料的（de）微（wēi）觀結構缺陷等原因（yīn），元件的（de）特性（xìng）會表現（xiàn）出滯後性（xìng），產（chǎn）生彈性遲滯和彈性後效。

彈性遲滯

　　彈性元件在（zài）加載和卸載過程中，彈（dàn）性（xìng）特性（xìng）曲線不相重合的現象稱為彈性遲滯。

彈性後效

　　當載荷停止變動或完全卸載後，彈（dàn）性元件不（bú）是立（lì）即完成相應的位移．而是要經過一段時間後才能逐（zhú）漸回複的現象稱為彈性後效。

　　實際上，彈性（xìng）遲（chí）滯和彈性後效是同時發生的，它們無法區分，因此得到的是兩者迭加後的實際滯後回線（xiàn）。一般情況下不作單獨考慮，統稱為元件的彈性滯後及滯後百分率。

殘餘變形

　　金屬波紋管（guǎn）及其它彈性元件的殘餘（yú）變形是指加載後元件產生位移，而卸載後再經過相當長的（de）一段時間彈性元件仍不能回複到原始（shǐ）位置．產生一（yī）個永久變形的殘留值。元件的殘餘變形（xíng）裏與使用狀（zhuàng）態有關。當拉伸（或壓縮）的位移裏逐漸增大到（dào）一定（dìng）的位移（yí）值後，殘餘變形（xíng）將顯著增加。

　　殘（cán）餘變形是判定彈性元件變形能力的參數對於彈性敏感元（yuán）件，如果在達到額定位移值後產生了較大的殘餘位移（yí），這將影響儀表（biǎo）的測量精度。因此．一般對殘餘變形（xíng）量（liàng）給出一定的（de）界限值（zhí）。在工程中應用的波紋管類組件（如波紋膨脹節），有時為得到較大的位移，使元件工作在彈塑（sù）性區，會出現較大的殘餘變形。如能滿足一定的使用壽命而不失效．這時殘餘變形量不再考（kǎo）慮。

熱（rè）彈性效應

　　當工作（zuò）溫度發生變化時，彈性元件的幾何尺寸和材料的彈性模量也會隨之變化，從而引起溫度誤差。

失穩

　　彈性元件（如跳躍膜片、螺旋彈（dàn）簧、波紋管等）在載荷F 或p 作（zuò）用下會發生失穩現象（xiàng）。波紋（wén）管的失穩有平麵（miàn）失穩和柱失穩兩種情況。平麵失穩是指波紋（wén）環板平麵（miàn）翹曲、變形（xíng）、波距（jù）不（bú）均勻等：柱失穩是波（bō）紋瞥軸線總體彎曲，偏離原來的直線位置．不論是哪一種（zhǒng）失穩，都是發生了波紋管的幾何（hé）形狀失去原有平衡（héng）狀（zhuàng）態，產生形狀突然畸變的現象，失穩發（fā）生的瞬間元件所承受的應力常（cháng）常並未達到材料的屈服強（qiáng）度，甚（shèn）至有時小於彈性極限（xiàn）。除了（le）跳躍膜片是（shì）利用元件的失穩現象（xiàng）製成的一種兩（liǎng）位式開關器件外，其它彈性（xìng）元件使用（yòng）時，都應避免失穩（wěn）產生。防止元（yuán）件失穩的措施有：元件設計時應避免元件過長過薄；長波紋管在使用時應采用（yòng）心軸或（huò）拉杆（gǎn）保護；彈性元（yuán）件承載時，載荷（hé）應加在元件的書合位置，防（fáng）止載荷偏斜。

　　金屬波紋管剛（gāng）度_應力_有效（xiào）麵積_耐壓力_穩定性_壽命計算

　　金屬波紋管的設計計算金屬波紋管設計的理論基礎是板殼理論、材料力學、計算數學等。波紋管設計的參數（shù）較多，由於波紋管在係統（tǒng）中的（de）用途不同，其設計計（jì）算的重點也不一樣。例如，波紋管用（yòng）於力平衡元件，要求（qiú）波紋管在工作（zuò）範圍內其（qí）有效麵積不（bú）變（biàn）或變化很小，用於測（cè）量元件，要求波紋管的（de）彈性特性是線性的；用於真空開關管作真空密封件，要求波紋管的真空密（mì）封性、軸向位（wèi）移量和疲勞壽命；用於閥門作密封件，要求波（bō）紋管應具有一定的（de）耐壓力、耐腐蝕、耐溫度、工作（zuò）位移和疲勞壽命。根據（jù）波紋管的結構特點，可以把波紋（wén）管當作圓環殼、扁錐殼或圓環板所組成。設（shè）計計算波紋管也就是設（shè）計計算圓外殼、扁（biǎn）錐殼或（huò）團環板。

　　波（bō）紋管設計計算的參（cān）數為剛度、應力（lì）、有效麵積、失穩、允許位移（yí）、耐壓（yā）力和（hé）使用壽（shòu）命。

波紋管的剛度（dù）計算

　　波紋管的剛度按照載（zǎi）荷及位移性質不同，分為軸（zhóu）向（xiàng）剛度、彎曲剛度、扭轉（zhuǎn）剛度等。目前在波（bō）紋管的應（yīng）用中，絕大多數的（de）受力（lì）情況是軸向載荷，位移方式（shì）為線位移。以下是幾種主要的波紋管軸向剛度設（shè）計計算方法（fǎ）：

　　1．能量法計算波紋管剛度

　　2．經驗（yàn）公（gōng）式計算波（bō）紋管剛度

　　3．數值法計算波紋（wén）管剛度

　　4．EJMA 標準（zhǔn）的剛（gāng）度計算方法

　　5．日本TOYO 計算剛度（dù）方法

　　6．美國KELLOGG（新法）計算（suàn）剛度（dù）方法

　　除了（le）上述六種剛度計算方法之外（wài），國外還有許多種其它的計算剛度的方法，在此不再介紹。我國的力學工作者在波紋管的理論研究和實驗分（fèn）析方麵作了大量工作，取得了豐碩的研究成果。其（qí）中主要的研究（jiū）方（fāng）法是：

　　（1）攝動法

　　（2）數值積分的初參數法

　　（3）積分方程法

　　（4）攝動（dòng）有限（xiàn）單元（yuán）法

　　上述方法都可以對波紋管（guǎn）進行比較精確的計算。但是，由於（yú）應用了較深（shēn）的理論和計算數學的方法，工程上應用有一定的困難，也難於掌握，需要進一步普及推廣。

　　金屬波紋管與螺旋彈簧（huáng）聯用時的剛度計（jì）算（suàn）

　　在（zài）使用（yòng）過程中，對剛度要求較大，而金屬（shǔ）波紋管本身剛度又較小時，可以考慮在波紋管（guǎn）的內腔或外部配置圓柱螺旋彈簧。這樣不僅可以提高整個彈性係統的剛度，而且遲滯引起的誤差也可以大為（wéi）減（jiǎn）小。這種彈性係統的彈性性能主要（yào）取決於彈（dàn）簧的特性和波紋管有效麵積的（de）穩定性。

　　波紋管（guǎn）的彎曲剛度

　　波紋管的應力計算

　　金屬波紋（wén）管作為彈性密（mì）封零（líng）件，首先要滿足強度條件，即（jí）其大應力不超過給定條件下的許用應力。許用應力可由極限應力除以安全係數得出。根據波紋管的工作條（tiáo）件和對它的使用要求，極限應力可以是屈服強度，也可以是（shì）波紋管失穩時的臨界應力（lì），或者是（shì）疲勞強度等。要計算波紋管大工作（zuò）應力必須分析波紋（wén）管管壁中的應力分布。

　　波紋管（guǎn）上的應力是（shì）由係統中的壓力和波紋管變（biàn）形所產生的。壓力在波紋管上（shàng）產生環（周向）應力，而在波的側壁、波穀和波峰處產生徑向的薄膜和彎曲應力。不能抗彎的薄殼有時稱為薄（báo）膜，忽略彎曲（qǔ）而（ér）算得的（de）應力則稱為薄膜應力（lì）。波紋管變形（xíng）時產生徑向薄膜應力和彎曲應力。波紋管在工（gōng）作時，有的承受內壓（yā），有的承受外壓，例如波紋膨脹節和金屬軟（ruǎn）管在多數情況下其波紋管承受內壓，而用於閥門閥杆密封的波紋管一（yī）般情況下（xià）承受外壓在這裏主要分析波紋管承受內壓時的應力，波紋管承（chéng）受（shòu）外壓的能力一（yī）般情況（kuàng）下高於耐內壓（yā）能力。隨著波紋管的廣泛應用（yòng），人們對波紋管的應力進行大量的分析研究（jiū）和實驗驗（yàn）證工作，提出了許多供工程設計使用的計算公式、計算程序和圖（tú）表（biǎo）。但是，有的方法由於（yú）圖表或程序繁複使（shǐ）用不方（fāng）便，有的方（fāng）法假設（shè）條件不是過於（yú）簡化就是過於（yú）理想，難（nán）以保證使（shǐ）用上的安全可靠，不少方法未能為工程界所接受。因此，真正符（fú）合實（shí）用要求的方法為數不多。目前，應用比較普遍的方法有如下兩種：

　　1．數值法計算波紋管應力

　　假定波紋管的全部波紋都處於同一條件（jiàn）下，在計算時（shí）隻研究波紋管波紋（wén）的單個半波。這樣，在研究中就不考慮端部波紋，雖然端（duān）部波紋的邊界條件與（yǔ）中間波（bō）紋有所不同。數值法是（shì）根（gēn）據E．列斯涅爾對於變壁厚回轉薄（báo）殼產生（shēng）軸（zhóu）向對（duì）稱變形時所列的非線性方程來解的。在推導E．列斯涅爾方程時（shí），應用了薄殼理論的一般假定，其中包括：與環殼曲率主半徑相比（bǐ）厚度（dù）很小的假定；材料的（de）均一性和各向同性的假定。采用上述假定也（yě）會給計算帶來一定的誤差。因為在製造波紋管時，管坯的軋（zhá）製，拉（lā）深（shēn）和隨（suí）後的波紋塑性成形會造成材料力學性能上的各向異性和不均勻性。

　　2．美國EJMA 應力計算方法

　　波紋管的有效麵積計算

　　有效（xiào）麵積（jī）是波紋管的基本性能參數之一，它表征波紋管將壓力轉換為集中力（lì）的能力（lì），在利用波紋管（guǎn）把壓力變成（chéng）集中力輸（shū）出的（de）場合，有效麵積（jī）就是一個重要參數。

　　波紋（wén）管用於力平衡式儀表時，其有效麵積的（de）穩定性會直接影（yǐng）響著（zhe）儀表的精度。所以在（zài）這種場合不但（dàn）要（yào）求波紋管具有合理的有效麵積，而且還要求有效麵（miàn）積在工作過程中不隨工（gōng）作條件而變化（huà）。

　　1．有（yǒu）效麵積的（de）概念和有效麵積的變（biàn）化

　　有效麵積是一個等效的麵積（jī），壓力作用在這（zhè）個麵積上將產生相等（děng）的軸向力。一般情況下（xià），隨著內壓力的增大，波紋（wén）管有效（xiào）麵積變小，麵隨外（wài）壓力的增加（jiā），有（yǒu）效麵積變大。

　　2．波紋管的體積有效麵積

　　波紋管在外力或（huò）壓差作（zuò）用下，其體積（jī）變化量與相應的（de）有效長度的變化量之比值稱為體積有效麵積。

　　3．波紋管有效麵積的計算

　　對波（bō）紋管有（yǒu）效麵積提（tí）出（chū）的要求及其計算方法取（qǔ）決（jué）於波紋管的用途。如果（guǒ）波紋（wén）管（guǎn）用作彈性密（mì）封件或管路（lù）熱補償時，有效麵積的意義僅（jǐn）在於用來計算（suàn）波紋管成形時的軸向力和使用係（xì）統中的推力。波紋管的有效麵積計算值與實測值之間急有一（yī）些差別（bié）。一般情況下用專用公式計算波紋管的有效麵積，是可（kě）以（yǐ）滿足需（xū）要的。

　　當波紋管用於力（lì）平衡儀表和需要將壓力轉換為力的場台，應準確確定其有效麵積，要求逐個進行測量。

　　波紋管的其它計算

　　1．波紋管的耐壓力

　　耐壓力是波紋管性能（néng）的一個重要參數。波紋管在常溫時，波形上不發生塑性（xìng）變形所能承受的大靜壓（yā）力（lì），即為波紋管的（de）大耐壓力在一般情況下，波紋管是在一定的壓（yā）力（內壓或外壓）下工作的，所以（yǐ）它在整個工（gōng）作過程中必須承受這個壓力而不（bú）產生塑性變形。

　　波（bō）紋（wén）管的耐壓力實際上屬於波紋管的強度範疇。計算的關鍵是（shì）應力分析，也就是分析波紋管管壁（bì）上的應力隻要波（bō）紋管管壁上大應力點的應力不超過材料的屈服強度，波紋（wén）管所受的壓力就不（bú）會達到其（qí）耐壓力。

　　同一（yī）波紋管在其它工作條件相同時，受外壓比受內壓時的穩定性要（yào）好，所以，受外壓作用時的大耐壓力比受內壓（yā）時高。

　　當（dāng）波紋管兩端固定，如果在其（qí）內腔通（tōng）入足夠（gòu）大（dà）的壓力時，波紋管波峰處有可能爆破損壞。波紋管開始出現爆破（pò）時波紋管（guǎn）內部的壓（yā）力值稱為爆（bào）破壓力。爆破壓力是表征波紋管大耐壓強（qiáng）度的（de）參數。波紋管（guǎn）在整個工作過程中，其工（gōng）作壓力遠小於爆（bào）破壓力，否（fǒu）則波紋管將破裂損壞。

　　當波紋長度（dù）小於或等於外（wài）徑時，其計算結果和實際爆破壓力很接近；對細長型波紋管其實際爆破壓力要低很（hěn）多。爆破（pò）壓力大約為（wéi）允（yǔn）許工作壓力的3~10倍。

　　2．波（bō）紋管（guǎn）的穩定（dìng）性

　　當波紋管兩端都受到限（xiàn）製（zhì）時，如果波紋管內壓力增大至某一臨界值，波紋管就會產（chǎn）生失穩現象。

　　3．波紋管的允許位（wèi）移（yí）

　　對於工作在壓縮狀態的波紋（wén）管（guǎn），它的大壓縮位移（yí）是：波（bō）紋管在壓力作用下，壓縮到波紋之間相互彼此接觸時所能產生的（de）大位移值，也稱（chēng）為結構允許大位移，它等於波紋管自由長度與大壓縮長度之差。

　　波紋管不產生塑性變形情況下所能（néng）獲得的大位移稱為波紋管（guǎn）的允許位（wèi）移（yí）。

　　波紋（wén）管在實際工作過程中會產（chǎn）生（shēng）殘餘變形，殘（cán）餘變（biàn）形又稱永久變形或塑性變形，波紋管在力或壓力作用下產生變形（xíng），當力或壓力卸除後，波紋管不恢複原（yuán）始狀態的現（xiàn）象稱殘餘變形，殘餘變形通常用波紋管不恢複原始位置的量來表示又稱零位偏移。

　　波紋管位移與零位偏移之間的關係，無論拉伸（shēn）還是壓縮位移，在波紋管（guǎn）位移的起始階段，它的殘餘變形量都很小，一般都小於波紋管（guǎn）標準中規定的允許零位（wèi）偏（piān）移值。但是，當拉伸（或壓縮）位移（yí）量逐漸增大到超過一定的位移（yí）值後，會引起零位偏移值的突然增大（dà），這表示波紋管產生比較大的殘餘變形，在（zài）這之後．如果再增大一點位移量，殘餘變形將顯著增加。所以波紋管一般不應超過這個位移量，不然將會嚴重的降低其精度、穩定性和可靠性以及使用壽命。

　　波紋管在壓縮狀態下工作時的允許（xǔ）壓縮位移量比工作在拉伸狀態下的允許拉伸位移（yí）量要大一些，所以在設計波紋管時應盡可能讓波紋管在（zài）壓縮狀態下工作。通過實驗發現（xiàn），在一般情況下，同一材料、同一規格（gé）的波紋管，其允（yǔn）許的壓縮（suō）位移是允許的拉伸位移的1.5倍（bèi）。

　　允許位移與波紋管的幾何（hé）尺寸參（cān）數及（jí）材料性能有關。一般情況下，波紋管的允許位移大小與材料的屈服（fú）強度及外徑的平方成正比，而與材料的彈性模量、波紋管的壁厚成反比。同時，相對波深、波厚對它也（yě）有一定影響。

　　4．波紋管的壽命

　　波紋管的壽命是在工作條件下使用時，能保證正（zhèng）常工作的短工作期（qī）限或循環次數（shù）。用波紋管組成的（de）彈性密封係統，經常（cháng）在承受較多循環次數的變動載荷和較（jiào）大位移的條件下工作，因此確定波紋管的使用壽命（mìng），具有重要意義。因為波紋管的作用不同，對其使用壽命的要求也不一樣。

　　（1）波紋管用（yòng）來補償管（guǎn）路係統中因安裝（zhuāng）造成的位置偏差時，對其壽命要求隻有幾次就夠了。

　　（2）波紋管用於開關頻率較高的恒溫控製器中，其壽命（mìng）要達到10000次才能滿足使用（yòng）要求。

　　（3）波紋管用於（yú）真空開關作為真空（kōng）密封件（jiàn）時（shí），其壽命要達到30000次才能保證正常工作。

　　從上麵三種使用實例中可見，由於使用條（tiáo）件不同，波紋管要求的使用壽命相（xiàng）差很大。波紋管壽命與所選用材料的疲勞特性有關，同時也（yě）取決於成形波紋管的殘餘應力的大小、應力集中的情況和波紋管的表麵（miàn）質量等。此外，使用（yòng）壽命與波紋管的工作（zuò）條件有關。例如（rú）：波紋管（guǎn）工作時的位移、壓力（lì）、溫度、工作介質、振動條件、頻率範圍、衝擊條件等。

　　波紋管在（zài）工作（zuò）過程中，其壽命長短主要取決於工作過程中產生（shēng）的大應力。為（wéi）了降低（dī）應力，一般通過減少波紋管的工作位移和降低工作壓力來實現。在（zài）一般設計中規定波（bō）紋管的工作（zuò）位移應小於它的允許位移的一半，它的工作（zuò）壓力應小於波紋管的耐壓力的一半。

　　對（duì）目前生產的波紋管（guǎn）進行試驗證明，如果波紋管按上述規範（fàn）工作，它（tā）的便用壽命（mìng）基本土可達到5萬次左（zuǒ）右。

　　根據工作壓力性質的不同，波紋管的允（yǔn）許位移也（yě）有所區別一般波紋（wén）管（guǎn）隻承受軸向（xiàng）載荷（拉力或（huò）壓力）時，它的（de）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（guǎn）承受橫向集中力、扭轉力矩或綜合受力時，波紋管的允許位移應適當減小。

　　應用多層波紋管可以降低剛度和變形引起的應力，因而可以在很大程度上提（tí）高波紋管的壽命。

　　波紋管在其它情況相同而（ér）工作壓力性質（恒定或交變載荷）不同的條件下工作時，其（qí）使用壽命將有差別。顯然，在（zài）交變載荷下工作時，波紋管（guǎn）的壽命比恒定載荷下工作時要（yào）短一些。

金屬波紋管選（xuǎn）型的（de）5個關鍵點

　　金屬波紋管及翅片式波紋管在內燃機冷（lěng）卻器中（zhōng）的應用，在汽柴油發動機冷卻器殼體內或冷卻（què）芯子的兩管板間（jiān）安裝1－1000根帶有間斷性凸凹狀金屬波紋管，采用擴管法、焊接法等方（fāng）法將其固定在一端管板上，使冷卻（què）介質的流動狀態（tài）發生改變，達到提（tí）高傳熱係數，增（zēng）加傳熱效率。該發明（míng）構思新（xīn）奇、工藝實用、成本低廉、性能可靠、傳熱（rè）效率高、不結垢、壽命長、熱應力小。

　　1、壓力 根據軟管實際工作壓（yā）力，再查（chá）詢波紋的（de）公稱通徑與壓力表,決定是否使用不鏽鋼網套類型（xíng）的。

　　2、尺寸軟管公稱通徑，選用（yòng）接頭型式（主要有法蘭聯接、螺紋連接、快速接頭（tóu）連（lián）接）及的尺寸，軟（ruǎn）管長度。

　　3、狀態（tài） 按軟管使用時的狀態（tài），參照金屬軟管的正確（què）使用與安裝方法與軟管在沉降補償時的佳（jiā）長度．軟管各種運動（dòng）狀態的長度計算及軟（ruǎn）管的（de）小（xiǎo）彎曲次數和小彎曲半徑等因素，參數正確選取軟管長度，並正確安（ān）裝。

　　4、溫度（dù） 軟管內（nèi）介質的工作溫度及範圍；軟管工（gōng）作時的環境溫度。高溫時，須按金屬波紋管高溫下的工作壓力溫度修正係數，確定溫（wēn）度修正後的壓力（lì），以（yǐ）確定選（xuǎn）用正（zhèng）確的（de）壓力等（děng）級。

　　5、介質 軟管（guǎn）中所（suǒ）輸（shū）送的介質的化學屬性，按軟（ruǎn）管材質耐腐（fǔ）蝕性能參數（shù）表，決定軟（ruǎn）管各零件的材質。

鋼帶波紋管

鋼（gāng）帶波紋管（guǎn）結構

　　鋼帶波紋管又叫鋼帶增強聚乙（yǐ）烯（xī）螺旋波紋（wén）管是一種以高密度聚乙烯(PE)為基體（tǐ）(內外層)與（yǔ）表麵塗敷粘接樹脂鋼帶複合的纏繞結構壁（bì）管。管壁結構由三層構成：內層是一個連續實壁PE內層管，

　　內層管（guǎn）外纏繞有(用鋼板成形（xíng）為“V”型的)環形波狀鋼（gāng）帶增強體，在波狀鋼帶（dài）增強（qiáng）體外複合有聚乙烯的外（wài）層，從而複合成整體的螺旋波紋管。其典型的（de）結構如圖所示（shì）。鋼的彈性模量是聚乙烯的（de）近200倍（碳素鋼的彈性模量在190000 MPa左右（yòu）），結合金屬和塑料的優點顯（xiǎn）然是達到高剛度低（dī）消（xiāo）耗的理想辦法，能夠將鋼材的高剛度、高強度和塑料的耐腐蝕、耐磨損和柔韌性等（děng）優良特性（xìng）有機地結（jié）合起來，發（fā）揮兩方麵的優點，彌補兩方（fāng）麵的缺點，實現高性能和低成本的統一。