波紋管是指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。波紋管在儀器儀表中應(yīng)用廣泛，主要用途是作為壓力測量儀表的測量元件，將壓力轉(zhuǎn)換成位移或力。波紋管管壁較薄，靈敏度較高，測量范圍為數(shù)十帕至數(shù)十兆帕。它的開口端固定，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(nèi)部壓力的作用下沿管子長度方向伸長，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構(gòu)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(yīng)速度低于波登管。波紋管適于測量低壓。
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(fù)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(nèi)，基本上處于靜態(tài)工作狀態(tài)，使用壽命很長，一般達(dá)到數(shù)萬次到數(shù)十萬次。工程中應(yīng)用的波紋管類組件，有時(shí)工作在彈塑性范圍或交變應(yīng)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(guī)定循環(huán)次數(shù)、時(shí)間和頻率。
彈性元件的額定壽命是元件設(shè)計(jì)時(shí)定出的預(yù)期使用壽命，要求在這段期間內(nèi)元件不允許出現(xiàn)疲勞、損壞或失效等現(xiàn)象。
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(shù)。用波紋管組成的彈性密封系統(tǒng)，經(jīng)常在承受較多循環(huán)次數(shù)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?yàn)椴y管的作用不同，對(duì)其使用壽命的要求也不一樣。
(1)波紋管用來補(bǔ)償管路系統(tǒng)中因安裝造成的位置偏差時(shí)，對(duì)其壽命要求只有幾次就夠了。
(2)波紋管用于開關(guān)頻率較高的恒溫控制器中，其壽命要達(dá)到10000次才能滿足使用要求。
(3)波紋管用于真空開關(guān)作為真空密封件時(shí)，其壽命要達(dá)到30000次才能保證正常工作。
從上面三種使用實(shí)例中可見，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(yīng)力的大小、應(yīng)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。
波紋管在工作過程中，其壽命長短主要取決于工作過程中產(chǎn)生的最大應(yīng)力。為了降低應(yīng)力，一般通過減少波紋管的工作位移和降低工作壓力來實(shí)現(xiàn)。在一般設(shè)計(jì)中規(guī)定波紋管的工作位移應(yīng)小于它的允許位移的一半，它的工作壓力應(yīng)小于波紋管的耐壓力的一半。
對(duì)生產(chǎn)的波紋管進(jìn)行試驗(yàn)證明，如果波紋管按上述規(guī)范工作，它的便用壽命基本土可達(dá)到5萬次左右。
根據(jù)工作壓力性質(zhì)的不同，波紋管的允許位移也有所區(qū)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度的10%~40%之間選用;而在波紋管承受橫向集中力、扭轉(zhuǎn)力矩或綜合受力時(shí)，波紋管的允許位移應(yīng)適當(dāng)減小。
應(yīng)用多層波紋管可以降低剛度和變形引起的應(yīng)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。
金屬波紋管類組件的使用溫度范圍很寬，一般都在彈性元件設(shè)計(jì)制造前給出。有些特殊用途的波紋管，內(nèi)腔通過液氧(-196℃)或更低溫度的液氮，耐壓高達(dá)25MPa 。管網(wǎng)系統(tǒng)連接用的大型波紋膨脹節(jié)(公稱直徑有時(shí)超過lm )，要求承壓4MPa，耐溫400℃，且有一定的耐腐蝕穩(wěn)定性。彈性元件的溫度適應(yīng)能力取決于所采用彈性材料的耐溫性能。因此根據(jù)彈性元件的使用溫度范圍，選用合適溫度性能參數(shù)的彈性材料，才能加工制造出合格的波紋管類組件。
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