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金属波纹管的刚度计算

波纹管的刚度按照载荷及位移性质不同，分为轴向刚度、弯曲刚度、扭转刚度等。目前在波纹管的应用中，绝大多数的受力情况是轴向载荷，位移方式为线位移。以下是几种主要的波纹管轴向刚度设计计算方法：

　　1．能量法计算波纹管刚度

　　2．经验公式计算波纹管刚度

　　3．数值法计算波纹管刚度

　　4．EJMA 标准的刚度计算方法

　　5．日本TOYO 计算刚度方法

　　6．美国KELLOGG（新法）计算刚度方法

　　除了上述六种刚度计算方法之外，国外还有许多种其它的计算刚度的方法，在此不再介绍。我国的力学工作者在波纹管的理论研究和实验分析方面作了大量工作，取得了丰硕的研究成果。其中主要的研究方法是：

　　（1）摄动法

　　（2）数值积分的初参数法

　　（3）积分方程法

　　（4）摄动有限单元法

　　上述方法都可以对波纹管进行比较准确的计算。但是，由于应用了较深的理论和计算数学的方法，工程上应用有一定的困难，也难于掌握，需要进一步普及推广。

　　金属波纹管与螺旋弹簧联用时的刚度计算

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金属波纹管的作用

由于波纹管的几何形状的特点，使波纹管在轴向力、横向力、弯矩的作用下允许产生较大的变形。与平滑的光管相比，除有足够的强度外，还兼有较大的柔性和在循环应力作用下有很高的性能。波纹管在工程技术中的应用，主要有以下三个方面。

1.作为弹性元件 主要用于各类测量、调节、控制仪表的敏感元件、补偿元件、连接件和密封件等。这类波纹管一般尺寸小、线性好，精度高，多采用电沉积法加工获得。作为弹性元件用波纹管，其制造方法，精度控制和测试要求均有别于膨胀节用波纹管。

2.作为金属软管 金属软管是由波纹管、网套和接头三部分构成。波纹管是金属软管的主体，起挠性作用。金属软管可用于满足管道工作端各向位移的需求，例如塑料热压机、印染烘干机上下滑动平台上的蒸汽输送软管、铁路槽车装卸用输液管、船舶用输油管等。像金属波纹管经过不断的努力才有了今天的成就，它能够耐温抗腐蚀、耐用的成果。此外，金属软管在管路中可以补偿管路中的位置偏差，吸收管系振动。

3.作为膨胀节的柔性段膨胀节用的补偿器，主要用于补偿管路或设备因温差或温度波动造成的轴向、横向和角向位移。同时，也可以吸收高频机器进出管道的振动。

波纹管的性能取决于波纹管的结构

金属波纹管原材料的改进提高了金属波纹管配件的使用寿命，目前，油封寿命普遍超过20多万公里，风扇带寿命达10万公里。据英国邓录普公司研究分析，在未来的汽车工业中，酸酯金属波纹管具有发展前途，氟金属波纹管、硅金属波纹管、三元乙丙金属波纹管、氯醚金属波纹管和聚氨酯金属波纹管的用量也在日趋增加。目前，用酸酯金属波纹管制造的汽车配件主要有发动机油封、气缸盖垫片、油冷却器波纹管、排气波纹管、变速箱、油封和各种O型圈等。汽车上用的氟胶件已有水泵密封、阀杆密封、曲轴后油封、单阀膜片、胶管和气缸套O型密封圈等。塑料波纹管分圆管及扁管两大类，在实际使用中辅以各类塑料连接件加以连接。预计，除气缸垫外，各种垫片终可能都要用硅金属波纹管制成。

中国自九十年代初开始引进生产该类型管材，初主要是Φ110以下的小口径系列，原料主要为PVC，主要用作通信电缆护套管。近几年双壁波纹管逐渐向大口径方向发展，目前国内大已可做到Φ1200。其所用原料也从主要为PVC发展到PE、PP等，波纹管生产线设备也从无到有，目前国内多家设备厂已可生产直径达1200mm的波纹管生产线。双壁波纹管膨胀节是国外上世纪七十年发的新型管材，具有重量轻、强度高、施工方便、用料省等优点。为此，我国***出台了一系列鼓励节能减排的政策措施，对绿色生产企业和绿色环保、节能产品给予税收方面的优惠，同时对高耗能、高污染行业及企业进行限制。与同等强度的光壁管相比，可节省原料40%左右，广泛应用于通信光电缆护套、建筑排水、巿政排水、农田低压灌溉等领域。

波纹管较卷绕熔接管有较大的成本优势，而且生产效率也较卷绕熔接管高。双壁波管虽然有设备***大的特点，但是可以通过使用回收料来降低设备的折旧成本。即内层用原材料以保证密封性，外层使用回收收材料以降低成本。从波纹管作为金属软管本体的重要意义来讲，金属波纹管的发展，也就意味着金属软管的发展。随后，人们在波纹管外表面包覆上橡胶、塑料或者尼龙等材料，铠装由金属丝或金属带所构成的网套，变换各种各样的接头形式。这也意味着金属接头的发展在不断努力的过程中不断改变、不变适宜社会要求和推动社会的进步个发展。为适应各种使用条件下的不同要求创造了多种形式的金属软管。

波纹管的性能取决于波纹管的结构，波纹管的主要结构参数包括内径、外径、壁厚、波距、波厚、波纹数、层数，两端配合部分尺寸以及有效长度、总长度等。在一般情况下，波纹管的用户应从有关标准和制造单位的产品样本中选择波纹管，而不是设计新产品。这样能使研制中的问题减到少，同时还能降低制造成本和缩短制造周期。根据金属成形原理，金属在塑性成形过程中体积不变，波纹管径向扩胀需要的材料通过管材轴向缩短来补偿，而轴向加压的胀形便是推动这种材料转移的顺利进行。在波纹管主要结构尺寸参数经过设计计算或选型初步确定之后，再设计计算波纹管的性能参数。

塑料波纹管有哪些种类

塑料波纹管的种类数量繁多，不同的种类、不同的规格型号在使用的过程中有很大的不同。

塑料波纹管按层次可以分为单一层次的和双层波纹管，单层的波纹管便宜一些，在没有太高要求的情况下，可以作为优先考虑对象。而双层的波纹管在刚度方面有很大的提高，同时承重能力也增加了不少，所以在一些严格要求的地方还是必须要使用的。

另外从成形技术上分为液压成行而成的、滚压成形而成的、机械胀形和沉积成形而成的这四种。这些让塑料波纹管在性能上有很大的区别。