【波紋管產(chǎn)品說(shuō)明】新躍牌波紋管技術(shù)資料

波紋管定義：

中文名稱(chēng)：波紋管 英文名稱(chēng)：bellows 定義：具有多個(gè)橫向波紋的圓柱形薄壁折皺殼體。 應用學(xué)科：機械工程（一級學(xué)科）；儀器儀表元件（二級學(xué)科）；彈性元件-波紋管(儀器儀表)（三級學(xué)科） 以上內容由全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì )審定公布

    波紋管用可折疊皺紋片沿折疊伸縮方向連接成的管狀彈性敏感元件。它的開(kāi)口端固定，密封端處于自由狀態(tài)，并利用輔助的螺旋彈簧或簧片增加彈性。工作時(shí)在內部壓力的作用下沿管子長(cháng)度方向伸長(cháng)，使活動(dòng)端產(chǎn)生與壓力成一定關(guān)系的位移。活動(dòng)端帶動(dòng)指針即可直接指示壓力的大小。波紋管常常與位移傳感器組合起來(lái)構成輸出為電量的壓力傳感器，有時(shí)也用作隔離元件。由于波紋管的伸展要求較大的容積變化，因此它的響應速度低于波登管。波紋管適于測量低壓。

波紋管種類(lèi)：

波紋管主要包括金屬波紋管、波紋膨脹節、波紋換熱、管、膜片膜盒和金屬軟管等。金屬波紋管主要應用于補償管線(xiàn)熱變形、減震、吸收管線(xiàn)沉降變形等作用，廣泛應用于石化、儀表、航天、化工、電力、水泥、冶金等行業(yè)。塑料等其他材質(zhì)波紋管在介質(zhì)輸送、電力穿線(xiàn)、機床、家電等領(lǐng)域有著(zhù)不可替代的作用。 　　

波紋管壓力測量?jì)x表中的一種測壓彈性元件。它是具有多個(gè)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產(chǎn)生位移。波紋管在儀器儀表中波紋管應用廣泛，主要用途是作為壓力測量?jì)x表的測量元件，將壓力轉換成位移或力。波紋管管壁較薄，靈敏度較高，測量范圍為數十帕至數十兆帕。另外，波紋管也可以用作密封隔離元件，將兩種介質(zhì)分隔開(kāi)來(lái)或防止有害流體進(jìn)入設備的測量部分。它還可以用作補償元件，利用其體積的可變性補償儀器的溫度誤差。有時(shí)也用作為兩個(gè)零件的彈性聯(lián)接接頭等。波紋管按構成材料可分為金屬波紋管、非金屬波紋管兩種；按結構可分為單層和多層。單層波紋管（見(jiàn)圖）應用較多。多層波紋管強度高，耐久性好，應力小，用在重要的測量中。波紋管的材料一般為青銅、黃銅、不銹鋼、蒙乃爾合金和因康鎳爾合金等。

波紋管的主要技術(shù)參數

功能參數：它們是金屬波紋管類(lèi)彈性元件的主要功能指標，是判定波紋管類(lèi)組件能否應用的重要判據。這類(lèi)參數除給定一個(gè)額定值外，還要給定一個(gè)允差范圍（界限值），以保證彈性元件使用的可靠性。

質(zhì)量參數：在金屬波紋管類(lèi)組件使用時(shí)并不涉及此類(lèi)參數，只有在彈性元件性能檢測與質(zhì)量評定時(shí)才直接測量這些參數。根據測試結果，來(lái)判定元件的功能、質(zhì)量、失效性和可靠程度。

載荷：作用在金屬波紋管及其它彈性元件上的各種預期的負荷值，如集中力F、壓力p 和力矩M 等。在金屬波紋管類(lèi)彈性元件使用時(shí)，除給定施加的載荷值外，還須給定載荷的作用方向及作用位置。對于壓力載荷，還要說(shuō)明彈性元件是承受內腔壓力或外腔壓力。

公稱(chēng)載荷：金屬波紋管及其它彈性元件在正常工作條件下允許使用的最大載荷值或滿(mǎn)量程值。它通常是預期的設計值，或是對產(chǎn)品原型經(jīng)過(guò)實(shí)際檢測后再經(jīng)修定的設計值。

超載載荷：具體彈性元件產(chǎn)品在工作中經(jīng)受瞬間或試驗期間允許超過(guò)額定載荷而不發(fā)生損壞、失效、失穩時(shí)的承載能力。對于儀表彈性敏感元件，一般限定超載能力為額定載荷的125%。在工程中使用的波紋管類(lèi)組件，一般限定在額定載荷的150%。根據工程要求，當要求大的安全系數時(shí)，使用的彈性元件規定不允許有任何超載，因此載荷必須小于或等于額定載荷值。

位移：金屬波紋管及彈性元件中某一特定點(diǎn)（自由端或中心）的位置變化。按照其運動(dòng)軌跡，可分為線(xiàn)位移和角位移。在外界載荷作用下，金屬波紋管可能產(chǎn)生軸向位移、角向位侈及橫向位移。

額定位移：金屬波紋管及彈性元件在額定載荷作用下所引起的位移值，也就是它們在正常使用條件下允許產(chǎn)生的工作位移。

超載位移：各類(lèi)彈性元件在工作瞬間或試驗期間允許超過(guò)額定位移的承受能力。在發(fā)生超載位移時(shí)，彈性元件不應發(fā)生損壞、失效、失穩等情況。對于儀表彈性敏感元件，超載位移一般限定在額定位移的125%，工程中使用的波紋管類(lèi)組件，應根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(guān)系稱(chēng)為彈性特性，而位移和載荷都應存元件材料的彈性范圍內波紋管類(lèi)組件的彈性特性可以用函數方程、表格與曲線(xiàn)圖等形式表示。其彈性特性取決于各類(lèi)彈性元件的結構及加載方式。元件的彈性特性可以是線(xiàn)性的或非線(xiàn)性的，非線(xiàn)性還可分為遞增特性和遞減特性?xún)煞N。彈性特性是波紋管及其它彈性元件的一個(gè)主要性能指標。儀器儀表和測量裝置中使用的彈性元件，在設計時(shí)一般總是力求使元件的輸出量與被測參數（載荷）之間呈線(xiàn)性關(guān)系。這樣可以采用較簡(jiǎn)單的傳動(dòng)放大機構實(shí)現儀表的等分刻度。

剛度、公稱(chēng)剛度和剛度允差

剛度：使金屬波紋管或其它彈性元件產(chǎn)生單位位移所需要的載荷值稱(chēng)為元件的剛度，一般用“K”表示。如果元件的彈性特性是非線(xiàn)性的，則剛度不再是常數，而是隨著(zhù)載荷的增大發(fā)生變化。

公稱(chēng)剛度：彈性元件設計計算時(shí)給出的剛度稱(chēng)為公稱(chēng)（或額定）剛度．它與元件的實(shí)測剛度有誤差，特別是具有非線(xiàn)性彈性特性的彈性元件。公稱(chēng)剛度代表的是曲線(xiàn)上哪一點(diǎn)的剛度，則要仔細考慮。一般來(lái)講，公稱(chēng)剛度最好不要直接采用設計計算值，而是應該用產(chǎn)品原型經(jīng)過(guò)測試后的修正值。

剛度允差：對一批彈性元件測試時(shí)剛度允許的分散范圍。對同批彈性元件，每一個(gè)元件的剛度均不盡相同，有一個(gè)分散范圍。為了保證元件的使用性能，就必須對剛度分散范圍有一個(gè)限定。對彈性敏感元件，其剛度允差要求限定在公稱(chēng)值的+/-5%以?xún)龋灰话愎こ逃玫牟�紋管類(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(shí)所產(chǎn)件的位侈量稱(chēng)為元件的靈敏度。剛度和靈敏度是波紋管及其它彈性元件的主要功能參數，但它們又是同一使用特性的兩種不同的表示方法。對于不同的場(chǎng)合，為便于分析問(wèn)題，可采用其中任何一種參數。

有效面積：

　　對于實(shí)現壓力一力或力一壓力轉換的彈性元件，還有一個(gè)重要的功能指標是有效面積。有效面積是指彈性元件在單位壓力作用下，當其位移為零時(shí)所能轉換成集中力的大小。

使用壽命：

　　彈性元件下作時(shí)有兩種狀態(tài)；一種是在一定的載荷和位移情況下工作，并保持載荷、位移始終不變或很少變化，稱(chēng)為靜態(tài)工作；另一種使用情況是載荷和位移不斷周期往復交替變化．元件處于循環(huán)工作狀態(tài)。由于工作狀態(tài)的不同，元件損壞或失效的模式也不同。儀表彈性敏感元件工作在彈性范圍內，基本上處于靜態(tài)工作狀態(tài)，使用壽命很長(cháng)，一般達到數萬(wàn)次到數十萬(wàn)次。工程中應用的波紋管類(lèi)組件，有時(shí)工作在彈塑性范圍或交變應力狀態(tài)，壽命只有成百上干次。元件在循環(huán)工作時(shí)必須給定許用工作壽命，規定循環(huán)次數、時(shí)間和頻率。 　　彈性元件的額定壽命是元件設計時(shí)定出的預期使用壽命，要求在這段期間內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、外壓差作用下保證不泄漏的性能。波紋管類(lèi)組件工作時(shí)，內腔充有氣體或液體介質(zhì)，并有一定的壓力，因此必須保證密封性。密封性的檢測方法有氣壓密封性試驗、滲漏試驗、液體加壓試驗、用氦質(zhì)譜檢漏儀檢測等。

彈性元件的自振頻率：

　　在工業(yè)中使用的彈性元件，其工作環(huán)境往往都有一定程度的振動(dòng)，有些元件用作隔振部件．本身就處在振動(dòng)條件下。對于在特殊條件下應用的彈性元件，必須防止元件的自振頻率（特別是基頻）與系統中任何一種振動(dòng)源振頻相近，避免發(fā)生共振而引起損壞。波紋管類(lèi)組件在各種領(lǐng)域中得到了廣泛的應用，為避免波紋管發(fā)生共振面損壞，波紋管的固有頻率應低于系統的振動(dòng)頻率，或至少比系統振頻高出50%。

使用溫度范圍：

　　金屬波紋管類(lèi)組件的使用溫度范圍很寬，一般都在彈性元件設計制造前給出。有些特殊用途的波紋管，內腔通過(guò)液氧（-196℃）或更低溫度的液氮，耐壓高達25MPa 。管網(wǎng)系統連接用的大型波紋膨脹節（公稱(chēng)直徑有時(shí)超過(guò)lm ），要求承壓4MPa，耐溫400℃，且有一定的耐腐蝕穩定性。彈性元件的溫度適應能力取決于所采用彈性材料的耐溫性能。因此根據彈性元件的使用溫度范圍，選用合適溫度性能參數的彈性材料，才能加工制造出合格的波紋管類(lèi)組件。

金屬波紋管及其它彈性元件的質(zhì)量參數

非線(xiàn)性、非線(xiàn)性度

　　當彈性元件產(chǎn)生的位移與作用載荷的關(guān)晰系偏離了理想的直線(xiàn)．就稱(chēng)該元件特性為非線(xiàn)性的。 　　非線(xiàn)性度是一個(gè)系統誤差，經(jīng)過(guò)測試分析后是可以被確知的。對于在工程技術(shù)中應用的波紋管類(lèi)組件，其特性的非線(xiàn)性可以被忽略。但對儀器儀表用彈性敏感元件，必須對元件的非線(xiàn)性進(jìn)行測試和補償，才能提高儀表或變送器的檢測精度。

彈性遲滯與彈性后效

　　由于彈性材料的微觀(guān)結構缺陷等原因，元件的特性會(huì )表現出滯后性，產(chǎn)生彈性遲滯和彈性后效。

彈性遲滯

　　彈性元件在加載和卸載過(guò)程中，彈性特性曲線(xiàn)不相重合的現象稱(chēng)為彈性遲滯。

彈性后效

　　當載荷停止變動(dòng)或完全卸載后，彈性元件不是立即完成相應的位移．而是要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后才能逐漸回復的現象稱(chēng)為彈性后效。 　　實(shí)際上，彈性遲滯和彈性后效是同時(shí)發(fā)生的，它們無(wú)法區分，因此得到的是兩者迭加后的實(shí)際滯后回線(xiàn)。一般情況下不作單獨考慮，統稱(chēng)為元件的彈性滯后及滯后百分率。

殘余變形

　　金屬波紋管及其它彈性元件的殘余變形是指加載后元件產(chǎn)生位移，而卸載后再經(jīng)過(guò)相當長(cháng)的一段時(shí)間彈性元件仍不能回復到原始位置．產(chǎn)生一個(gè)永久變形的殘留值。元件的殘余變形里與使用狀態(tài)有關(guān)。當拉伸（或壓縮）的位移里逐漸增大到一定的位移值后，殘余變形將顯著(zhù)增加。殘余變形是判定彈性元件變形能力的參數對于彈性敏感元件，如果在達到額定位移值后產(chǎn)生了較大的殘余位移，這將影響儀表的測量精度。因此．一般對殘余變形量給出一定的界限值。在工程中應用的波紋管類(lèi)組件（如波紋膨脹節），有時(shí)為得到較大的位移，使元件工作在彈塑性區，會(huì )出現較大的殘余變形。如能滿(mǎn)足一定的使用壽命而不失效．這時(shí)殘余變形量不再考慮。

熱彈性效應：

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

失穩：

彈性元件（如跳躍膜片、螺旋彈簧、波紋管等）在載荷F 或p 作用下會(huì )發(fā)生失穩現象。波紋管的失穩有平面失穩和柱失穩兩種情況。平面失穩是指波紋環(huán)板平面翹曲、變形、波距不均勻等：柱失穩是波紋瞥軸線(xiàn)總體彎曲，偏離原來(lái)的直線(xiàn)位置．不論是哪一種失穩，都是發(fā)生了波紋管的幾何形狀失去原有平衡狀態(tài)，產(chǎn)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常并未達到材料的屈服強度，甚至有時(shí)小于彈性極限。除了跳躍膜片是利用元件的失穩現象制成的一種兩位式開(kāi)關(guān)器件外，其它彈性元件使用時(shí)，都應避免失穩產(chǎn)生。防止元件失穩的措施有：元件設計時(shí)應避免元件過(guò)長(cháng)過(guò)薄；長(cháng)波紋管在使用時(shí)應采用心軸或拉桿保護；彈性元件承載時(shí)，載荷應加在元件的書(shū)合位置，防止載荷偏斜。 　　

金屬波紋管剛度_應力_有效面積_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(xué)、計算數學(xué)等。波紋管設計的參數較多，由于波紋管在系統中的用途不同，其設計計算的重點(diǎn)也不一樣。例如，波紋管用于力平衡元件，要求波紋管在工作范圍內其有效面積不變或變化很小，用于測量元件，要求波紋管的彈性特性是線(xiàn)性的；用于真空開(kāi)關(guān)管作真空密封件，要求波紋管的真空密封性、軸向位移量和疲勞壽命；用于閥門(mén)作密封件，要求波紋管應具有一定的耐壓力、耐腐蝕、耐溫度、工作位移和疲勞壽命。根據波紋管的結構特點(diǎn)，可以把波紋管當作圓環(huán)殼、扁錐殼或圓環(huán)板所組成。設計計算波紋管也就是設計計算圓外殼、扁錐殼或團環(huán)板。波紋管設計計算的參數為剛度、應力、有效面積、失穩、允許位移、耐壓力和使用壽命。

波紋管的剛度計算：

波紋管的剛度按照載荷及位移性質(zhì)不同，分為軸向剛度、彎曲剛度、扭轉剛度等。目前在波紋管的應用中，絕大多數的受力情況是軸向載荷，位移方式為線(xiàn)位移。

以下是幾種主要的波紋管軸向剛度設計計算方法： 　　

1．能量法計算波紋管剛度， 　　

2．經(jīng)驗公式計算波紋管剛度， 　　

3．數值法計算波紋管剛度， 　　

4．EJMA 標準的剛度計算方法， 　　

5．日本TOYO 計算剛度方法， 　　

6．美國KELLOGG（新法）計算剛度方法。 　　

除了上述六種剛度計算方法之外，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(xué)工作者在波紋管的理論研究和實(shí)驗分析方面作了大量工作，取得了豐碩的研究成果。

其中最主要的研究方法是： 　　

（1）攝動(dòng)法 　　

（2）數值積分的初參數法 　　

（3）積分方程法 　　

（4）攝動(dòng)有限單元法 　　

上述方法都可以對波紋管進(jìn)行比較精確的計算。但是，由于應用了較深的理論和計算數學(xué)的方法，工程上應用有一定的困難，也難于掌握，需要進(jìn)一步普及推廣。 　　

金屬波紋管與螺旋彈簧聯(lián)用時(shí)的剛度計算在使用過(guò)程中，對剛度要求較大，而金屬波紋管本身剛度又較小時(shí)，可以考慮在波紋管的內腔或外部配置圓柱螺旋彈簧。這樣不僅可以提高整個(gè)彈性系統的剛度，而且遲滯引起的誤差也可以大為減小。這種彈性系統的彈性性能主要取決于彈簧的特性和波紋管有效面積的穩定性。 　　

波紋管的彎曲剛度，波紋管的應力計算：金屬波紋管作為彈性密封零件，首先要滿(mǎn)足強度條件，即其最大應力不超過(guò)給定條件下的許用應力。許用應力可由極限應力除以安全系數得出。根據波紋管的工作條件和對它的使用要求，極限應力可以是屈服強度，也可以是波紋管失穩時(shí)的臨界應力，或者是疲勞強度等。要計算波紋管最大工作應力必須分析波紋管管壁中的應力分布。波紋管上的應力是由系統中的壓力和波紋管變形所產(chǎn)生的。壓力在波紋管上產(chǎn)生環(huán)（周向）應力，而在波的側壁、波谷和波峰處產(chǎn)生徑向的薄膜和彎曲應力。不能抗彎的薄殼有時(shí)稱(chēng)為薄膜，忽略彎曲而算得的應力則稱(chēng)為薄膜應力。波紋管變形時(shí)產(chǎn)生徑向薄膜應力和彎曲應力。波紋管在工作時(shí)，有的承受內壓，有的承受外壓，例如波紋膨脹節和金屬軟管在多數情況下其波紋管承受內壓，而用于閥門(mén)閥桿密封的波紋管一般情況下承受外壓在這里主要分析波紋管承受內壓時(shí)的應力，波紋管承受外壓的能力一般情況下高于耐內壓能力。隨著(zhù)波紋管的廣泛應用，人們對波紋管的應力進(jìn)行大量的分析研究和實(shí)驗驗證工作，提出了許多供工程設計使用的計算公式、計算程序和圖表。但是，有的方法由于圖表或程序繁復使用不方便，有的方法假設條件不是過(guò)于簡(jiǎn)化就是過(guò)于理想，難以保證使用上的安全可靠，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于同一條件下，在計算時(shí)只研究波紋管波紋的單個(gè)半波。這樣，在研究中就不考慮端部波紋，雖然端部波紋的邊界條件與中間波紋有所不同。數值法是根據E．列斯涅爾對于變壁厚回轉薄殼產(chǎn)生軸向對稱(chēng)變形時(shí)所列的非線(xiàn)性方程來(lái)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(huán)殼曲率主半徑相比厚度很小的假定；材料的均一性和各向同性的假定。采用上述假定也會(huì )給計算帶來(lái)一定的誤差。因為在制造波紋管時(shí)，管坯的軋制，拉深和隨后的波紋塑性成形會(huì )造成材料力學(xué)性能上的各向異性和不均勻性。 　　

2．美國EJMA 應力計算方法，波紋管的有效面積計算：有效面積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的能力，在利用波紋管把壓力變成集中力輸出的場(chǎng)合，有效面積就是一個(gè)重要參數。波紋管用于力平衡式儀表時(shí)，其有效面積的穩定性會(huì )直接影響著(zhù)儀表的精度。所以在這種場(chǎng)合不但要求波紋管具有合理的有效面積，而且還要求有效面積在工作過(guò)程中不隨工作條件而變化。 1．有效面積的概念和有效面積的變化：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。一般情況下，隨著(zhù)內壓力的增大，波紋管有效面積變小，面隨外壓力的增加，有效面積變大；2．波紋管的體積有效面積：波紋管在外力或壓差作用下，其體積變化量與相應的有效長(cháng)度的變化量之比值稱(chēng)為體積有效面積；3．波紋管有效面積的計算：對波紋管有效面積提出的要求及其計算方法取決于波紋管的用途。如果波紋管用作彈性密封件或管路熱補償時(shí)，有效面積的意義僅在于用來(lái)計算波紋管成形時(shí)的軸向力和使用系統中的推力。波紋管的有效面積計算值與實(shí)測值之間急有一些差別。一般情況下用專(zhuān)用公式計算波紋管的有效面積，是可以滿(mǎn)足需要的。 　　當波紋管用于力平衡儀表和需要將壓力轉換為力的場(chǎng)臺，應準確確定其有效面積，要求逐個(gè)進(jìn)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的一個(gè)重要參數。波紋管在常溫時(shí)，波形上不發(fā)生塑性變形所能承受的最大靜壓力，即為波紋管的最大耐壓力在一般情況下，波紋管是在一定的壓力（內壓或外壓）下工作的，所以它在整個(gè)工作過(guò)程中必須承受這個(gè)壓力而不產(chǎn)生塑性變形。波紋管的耐壓力實(shí)際上屬于波紋管的強度范疇。計算的關(guān)鍵是應力分析，也就是分析波紋管管壁上的應力只要波紋管管壁上最大應力點(diǎn)的應力不超過(guò)材料的屈服強度，波紋管所受的壓力就不會(huì )達到其耐壓力。同一波紋管在其它工作條件相同時(shí)，受外壓比受內壓時(shí)的穩定性要好，所以，受外壓作用時(shí)的最大耐壓力比受內壓時(shí)高。 　　當波紋管兩端固定，如果在其內腔通入足夠大的壓力時(shí)，波紋管波峰處有可能爆破損壞。波紋管開(kāi)始出現爆破時(shí)波紋管內部的壓力值稱(chēng)為爆破壓力。爆破壓力是表征波紋管最大耐壓強度的參數。波紋管在整個(gè)工作過(guò)程中，其工作壓力遠小于爆破壓力，否則波紋管將破裂損壞。 　　當波紋長(cháng)度小于或等于外徑時(shí)，其計算結果和實(shí)際爆破壓力很接近；對細長(cháng)型波紋管其實(shí)際爆破壓力要低很多。爆破壓力大約為允許工作壓力的3~10倍。2．波紋管的穩定性：當波紋管兩端都受到限制時(shí)，如果波紋管內壓力增大至某一臨界值，波紋管就會(huì )產(chǎn)生失穩現象。 　　3．波紋管的允許位移：對于工作在壓縮狀態(tài)的波紋管，它的最大壓縮位移是：波紋管在壓力作用下，壓縮到波紋之間相互彼此接觸時(shí)所能產(chǎn)生的最大位移值，也稱(chēng)為結構允許最大位移，它等于波紋管自由長(cháng)度與最大壓縮長(cháng)度之差。波紋管不產(chǎn)生塑性變形情況下所能獲得的最大位移稱(chēng)為波紋管的允許位移。波紋管在實(shí)際工作過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生殘余變形，殘余變形又稱(chēng)永久變形或塑性變形，波紋管在力或壓力作用下產(chǎn)生變形，當力或壓力卸除后，波紋管不恢復原始狀態(tài)的現象稱(chēng)殘余變形，殘余變形通常用波紋管不恢復原始位置的量來(lái)表示又稱(chēng)零位偏移。波紋管位移與零位偏移之間的關(guān)系，無(wú)論拉伸還是壓縮位移，在波紋管位移的起始階段，它的殘余變形量都很小，一般都小于波紋管標準中規定的允許零位偏移值。但是，當拉伸（或壓縮）位移量逐漸增大到超過(guò)一定的位移值后，會(huì )引起零位偏移值的突然增大，這表示波紋管產(chǎn)生比較大的殘余變形，在這之后．如果再增大一點(diǎn)位移量，殘余變形將顯著(zhù)增加。所以波紋管一般不應超過(guò)這個(gè)位移量，不然將會(huì )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(tài)下工作時(shí)的允許壓縮位移量比工作在拉伸狀態(tài)下的允許拉伸位移量要大一些，所以在設計波紋管時(shí)應盡可能讓波紋管在壓縮狀態(tài)下工作。通過(guò)實(shí)驗發(fā)現，在一般情況下，同一材料、同一規格的波紋管，其允許的壓縮位移是允許的拉伸位移的1.5倍。 　　允許位移與波紋管的幾何尺寸參數及材料性能有關(guān)。一般情況下，波紋管的允許位移大小與材料的屈服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(shí)，相對波深、波厚對它也有一定影響。4．波紋管的壽命：波紋管的壽命是在工作條件下使用時(shí)，能保證正常工作的最短工作期限或循環(huán)次數。用波紋管組成的彈性密封系統，經(jīng)常在承受較多循環(huán)次數的變動(dòng)載荷和較大位移的條件下工作，因此確定波紋管的使用壽命，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，波紋管用來(lái)補償管路系統中因安裝造成的位置偏差時(shí)，對其壽命要求只有幾次就夠了；波紋管用于開(kāi)關(guān)頻率較高的恒溫控制器中，其壽命要達到10000次才能滿(mǎn)足使用要求。波紋管用于真空開(kāi)關(guān)作為真空密封件時(shí)，其壽命要達到30000次才能保證正常工作。從上面三種使用實(shí)例中可見(jiàn)，由于使用條件不同，波紋管要求的使用壽命相差很大。波紋管壽命與所選用材料的疲勞特性有關(guān)，同時(shí)也取決于成形波紋管的殘余應力的大小、應力集中的情況和波紋管的表面質(zhì)量等。此外，使用壽命與波紋管的工作條件有關(guān)。例如：波紋管工作時(shí)的位移、壓力、溫度、工作介質(zhì)、振動(dòng)條件、頻率范圍、沖擊條件等。波紋管在工作過(guò)程中，其壽命長(cháng)短主要取決于工作過(guò)程中產(chǎn)生的最大應力。為了降低應力，一般通過(guò)減少波紋管的工作位移和降低工作壓力來(lái)實(shí)現。在一般設計中規定波紋管的工作位移應小于它的允許位移的一半，它的工作壓力應小于波紋管的耐壓力的一半。對目前生產(chǎn)的波紋管進(jìn)行試驗證明，如果波紋管按上述規范工作，它的便用壽命基本土可達到5萬(wàn)次左右。根據工作壓力性質(zhì)的不同，波紋管的允許位移也有所區別一般波紋管只承受軸向載荷（拉力或壓力）時(shí)，它的允許位移可在波紋管有效長(cháng)度的10%~40%之間選用；而在波紋管承受橫向集中力、扭轉力矩或綜合受力時(shí)，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高波紋管的壽命。波紋管在其它情況相同而工作壓力性質(zhì)（恒定或交變載荷）不同的條件下工作時(shí)，其使用壽命將有差別。顯然，在交變載荷下工作時(shí)，波紋管的壽命比恒定載荷下工作時(shí)要短一些。

金屬波紋管選型的5個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)

　　金屬波紋管及翅片式波紋管在內燃機冷卻器中的應用，在汽柴油發(fā)動(dòng)機冷卻器殼體內或冷卻芯子的兩管板間安裝1－1000根帶有間斷性凸凹狀金屬波紋管，采用擴管法、焊接法等方法將其固定在一端管板上，使冷卻介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，達到提高傳熱系數，增加傳熱效率。該發(fā)明構思新奇、工藝實(shí)用、成本低廉、性能可靠、傳熱效率高、不結垢、壽命長(cháng)、熱應力小。1、壓力根據軟管實(shí)際工作壓力，再查詢(xún)波紋的公稱(chēng)通徑與壓力表,決定是否使用不銹鋼網(wǎng)套類(lèi)型的。2、尺寸軟管公稱(chēng)通徑，選用接頭型式（主要有法蘭聯(lián)接、螺紋連接、快速接頭連接）及的尺寸，軟管長(cháng)度。3、狀態(tài) 按軟管使用時(shí)的狀態(tài)，參照金屬軟管的正確使用與安裝方法與軟管在沉降補償時(shí)的最佳長(cháng)度．軟管各種運動(dòng)狀態(tài)的長(cháng)度計算及軟管的最小彎曲次數和最小彎曲半徑等因素，參數正確選取軟管長(cháng)度，并正確安裝。4、溫度 軟管內介質(zhì)的工作溫度及范圍；軟管工作時(shí)的環(huán)境溫度。高溫時(shí)，須按金屬波紋管高溫下的工作壓力溫度修正系數，確定溫度修正后的壓力，以確定選用正確的壓力等級。5、介質(zhì) 軟管中所輸送的介質(zhì)的化學(xué)屬性，按軟管材質(zhì)耐腐蝕性能參數表，決定軟管各零件的材質(zhì)。