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金属软管强度计算和力学性能

发布时间:2013-01-14

金属软管强度计算和力学性能

鑫佳金属软管技术部提供:金属软管设计的可靠性,对使用的影响很大,所以,对它们在纵、横两个方向上的刚度、最小弯曲半径及最大工作压力值等机械性能方面的重要参数的确定,要经过严格地分析、计算。否则,在工程中,不但难以达到保证质量、提高效率、节省资金、保障安全等良好的效果,反而可能造成重大的损失。
金属软管波纹管的挠性
金属波纹管与普通金属光滑管相比较,具有一定的挠性。当然,许多散热片一类的管子,尽管其外表面也呈波纹形状,但却没有挠性,这是因为它的结构与金属波纹管的结构有着根本的不同。最本质的区别是:金属波纹管在任何截面上、任意两点的壁厚都是相等的(液压或机械旋压成型过程中的微变薄量忽略不计);它的波纹是空心波纹。而散热片一类的管子从其轴向剖面上看去,波纹部分的壁厚却比其它部分厚得多,它的波纹是实心波纹。
 众所周知,凡用金属波纹管的场合,主要是利用其弹性或挠性。当然,人们决不会用铸铁一类的脆性材料或硬质状态的管材、带材去制作金属波纹管。尽管金属波纹管的挠性与其通径、波纹几何形状、材料、状态、壁厚等因素有关,而正是由于上述原因,故在一般情况下,可以忽略材料、状态、壁厚等方面的既定因素,仅从通径、波纹几何形状方面就能够相对准确地分析出金属波纹管的挠性。
在实际工程应用上,对各种金属波纹管的最小弯曲半径都有一个起码的要求。人们已经习惯用波纹管的最小弯曲半径来说明其挠性。由于各类仪器仪表、机械设备上使用的弹性元件、敏感元件、特别是输送各种介质的软导管,多为“U”形金属波纹管或以“U”形金属波纹管派生出来的“S”形、“Ω”形和其它形式的波纹管。因此,以“U”形金属波纹管为典型,分析它的最小弯曲半径具有普遍的指导意义。
金属波纹管在横向上受到力的作用之后,必然产生弯曲变形,变形的主要部位就是圆环膜片。凹面向心和凹面背心的两个半圆弧(从轴向剖面图上来看,它称作波峰和波谷)刚性大,它与圆环膜片相比,变形极小。也就是说,凹面向心和凹面背心的半圆弧的小半径以及连接它们的圆环膜片的内、外半径差,这两个参数与变形有着直接的关系。但由于制造工艺上的困难,一定通径的金属波纹管的波纹高度将受到其最大值的限制。这就是说,波峰和波谷半圆弧的小半径及圆环膜片的内、外半径之差这两个值的确定,是以通径大小为基础的。从这个意义上来看,通径大小是影响金属波纹管变形的主要因素。因此,国外通常将金属波纹管的弯曲半径与其通径的大小构成一定的关系式。
像研究梁的变形一样,我们从纯弯曲的情况着手,在假设弯曲状态下的金属波纹管的轴向剖面上取半个波峰宽度和半个波谷宽度作为微量,从其通径和波纹几何形状上去分析。

挠性是金属波纹管的一个重要特性,掌握其弯曲半径的变化规律,是金属波纹管设计、制造、使用过程中的必要条件。