焊接波紋管的設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)

45/45第二章焊接波紋管的設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)第一節(jié)概述一、焊接波紋管的結(jié)構(gòu)與類型焊接波紋管是金屬波紋管的主要品種之一。它是采用精密焊接技術(shù),把多個(gè)由薄板沖制的環(huán)狀膜片，沿其內(nèi)外邊緣交替焊接而成的帶橫向波紋的管狀殼體，見圖!”#”＄。具體的焊接過程分兩步進(jìn)行.首先把上、下膜片各一片組成一對,沿內(nèi)邊緣焊接環(huán)縫形成一個(gè)組元；然后再把若干個(gè)組元串在一起,沿外邊緣焊接環(huán)縫制成焊接波紋管。通常在它的兩端還焊有端蓋，以便和其它的構(gòu)件連接。圖！"$＂$焊接波紋管的各種形式＃！％第六篇各類波紋管設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)三維網(wǎng)制造焊接波紋管所用的膜片有多種不同的形狀.但從焊接波紋管的整體波形來看,基本上可以劃分為兩種形式：對稱式波形（圖！”＃”$%＆'）和層疊式波形（圖!＂?！?（＆＄)。從圖中可以看出,所謂的波形是指上一個(gè)組元的下膜片截面與下一個(gè)組元的上膜片截面所構(gòu)成的圖形。對稱式波形的兩個(gè)截面相對于外環(huán)縫構(gòu)成的平面互為對稱.層疊式波形的兩個(gè)截面在波紋管受軸向壓縮時(shí)可以相互疊合在一起。因此層疊式焊接波紋管能產(chǎn)生較大的位移，體積補(bǔ)償能力大，并且在外壓作用下能承受較大的過載。對稱式焊接波紋管在工作時(shí)一般產(chǎn)生的位移較小，其位移與承受的力（或壓力）之間呈良好的線性關(guān)系。制造焊接波紋管通常采用的板材厚度為)＊）+&$,,。焊接波紋管的外徑一般為＄）＆—-)，，，內(nèi)徑＋&.!），,。焊接波紋管的長度一般不大于外徑的$＊+倍，以免受壓時(shí)失穩(wěn)，但在拉伸狀態(tài)下工作時(shí)，其長度不受限制。焊接波紋管的波距可以做得很小,在壓縮狀態(tài)下,層疊式焊接波紋管的波距可以僅為板材厚度的/倍左右。二、焊接波紋管的特點(diǎn)(一)適于制作高精度波紋管由于焊接波紋管在制造過程中，壁厚和其它幾何尺寸易于控制，所以它的工作特性較好.例如美國生產(chǎn)的用作測量元件的焊接波紋管，非線性可低于)*０１，滯后小于）*＃+1，剛度分散度可控制在2＄)1以內(nèi).另外,焊接波紋管的外徑與內(nèi)徑的比值！可以選得較大,！3$*#＆/，這意味著波紋管的靈敏度可以提高。而對于液壓成形波紋管來說,外徑內(nèi)徑比要受材料塑性的限制,不能選得太大，一般！3$*＃&＄＊-左右。所以說焊接波紋管是一種理想的敏感元件。（二）位移量大、容積補(bǔ)償能力大一般的液壓成形波紋管最大的壓縮位移是其自由長度的+)1,而最佳工作位移約為$)１＆＃）1，而焊接波紋管卻能達(dá)到-)1的壓縮短。因此，它適于結(jié)構(gòu)空間小而要求工作行程大的場合.由于位移量大,所以容積補(bǔ)償能力也大。例如，電流互感器上采用的４5＂0－)型鋸齒波型膨脹器，外徑0-)，,，內(nèi)徑＃－)，，，壁厚)＊/,,。單個(gè)波節(jié)在額定行程$。，，時(shí)的容積為＄6!．7,/,而疊合在一起時(shí),容積僅為+）7，／，容積效率約達(dá)6—1＊這是體積補(bǔ)償器的一個(gè)重要指標(biāo)。其它形式的波紋管無法達(dá)到這么高的指標(biāo)。（三）使用壽命長焊接波紋管的使用壽命對于不同的使用對象有不同的要求。一般作為壓力檢測元件的焊接波紋管，使用壽命能達(dá)一百萬次左右。而在工作條件比較苛刻的情況,例如有腐蝕介質(zhì)存在，或者在高壓、高溫的場合下，壽命為十萬次左右。在一些特殊場合,例如第二章焊接波紋管的設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)＃！+三維網(wǎng)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸封口上用的焊接波紋管，在轉(zhuǎn)速為！”＂””＃$％＆’時(shí)，壽命是按時(shí)間計(jì)算的。普通的焊接波紋管都不耐高壓。為了提高它的耐壓能力，目前已出現(xiàn)了雙層結(jié)構(gòu)的焊接波紋管,詳見美國專利()：！"*”+"！，其耐壓能力為,+—."/01。這種形式的焊接波紋管，承受內(nèi)壓和外壓的能力都很強(qiáng)。對于在內(nèi)壓工作的情況下，需要在雙層膜片的外層膜片上均布鉆2－+個(gè)排氣孔，孔徑一般在3%％以下.這樣在承壓時(shí)雙層膜片便能緊密貼合，從而提高了耐壓能力.(四）能采用多種材料制造由于制造焊接波紋管時(shí)，材料不象液壓成形時(shí)那樣，要經(jīng)過較大的變形拉伸，所以這種工藝對于塑性較差而彈性性能好的材料特別適宜。這就為發(fā)展耐高溫、耐腐蝕，高強(qiáng)度等特殊材料的波紋管開辟了道路.常用的材料有奧氏體不銹鋼，馬氏體不銹鋼，鎳基合金和鈦合金等。第二節(jié)焊接波紋管的計(jì)算過去涉及焊接波紋管的文章基本上都是敘述性的。只有少數(shù)幾篇論文講述了波紋管的計(jì)算.利用電子計(jì)算機(jī),實(shí)際上可以計(jì)算任意波形的各種焊接波紋管。求解的結(jié)果以曲線圖的形式給出，通過它就可以建立焊接波紋管的工程設(shè)計(jì)和計(jì)算方法。焊接波紋管通常是由帶有不太深波紋的膜片制成的，我們把這種膜片看做是沿外緣和內(nèi)緣彈性固定的、厚度恒定的傾斜薄殼.傾斜薄殼的非線性理論方程可以用下列形式來表示?。?)４”5,２”＂?。?)4６＃"（"5!）5,2#（＄%#2５＆）（762６，）這里，!（）４?！?（）’#2５'（）’＃6（)#"4$（28）2;$4＊＃+，）；＃4+（8!4％（8)；”4”（８)$＂4＄（＋8，)+；＆4－（28＆，)+；＃４，2(，６＃2）（76２6２）27７第六篇各類波紋管設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)三維網(wǎng)式中！—--變半徑;”!—-—工作半徑;?！穸龋?！———中性面上點(diǎn)的法線與膜片回轉(zhuǎn)軸的夾角；！———膜片變形時(shí)法線的轉(zhuǎn)角；"-——經(jīng)向拉伸力＄！，的函數(shù);％———彈性模量;#——-泊桑系數(shù);＆-——均布?jí)毫?；’軸向集中力。焊接波紋管的膜片外緣處和內(nèi)緣處的邊界條件是兩相鄰膜片連接點(diǎn)上的位移與應(yīng)力相平衡。型面對稱式波紋管的邊界條件特別簡單，此時(shí)連接兩膜片邊緣的各個(gè)點(diǎn)上的轉(zhuǎn)角等于零，而線且徑向位移與環(huán)縫連接處產(chǎn)生的徑向應(yīng)力成正比,比例系數(shù)由連接膜片的接縫尺寸所決定。在實(shí)際的結(jié)構(gòu)中，接縫的徑向?qū)挾冗h(yuǎn)小于膜片的內(nèi)外直徑。在極限情況下，假設(shè)接縫不存在,則膜片邊緣上的徑向應(yīng)力等于零。用前文論述的數(shù)值法,對上面引出的方程和邊界條件方程一起進(jìn)行求解。當(dāng)確定了回轉(zhuǎn)角函數(shù)！和載荷函數(shù)＂之后，就可計(jì)算應(yīng)力與位移。徑向薄膜向力和周向薄膜向力為：＄"＃（＄%%＃&＂&！"(％（$&#(＄%％#&＆"＆!＆％(’（’＂％’（%＂)（（％&%)）徑向彎曲應(yīng)力和周向彎曲應(yīng)力為:＄"(($%＃&＆"&）（＂％#＆)”&&％(?。ā保ィ。ǎィ?'#!(％（＄＆(（$%＃&&"＆)（＂％＃＆）#＆&％（）（’"%）（％”）’＃)(%（((％＆％＊）相對撓度＃$＊#，其中＊為垂直位移.在膜片的（點(diǎn)上,*（＄*(’&%&!＆(%解得的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常吻合。第三節(jié)剛度、非線性和有效面積焊接波紋管是由多個(gè)膜片構(gòu)成的，它能產(chǎn)生很大的位移。擺在設(shè)計(jì)者面前的任務(wù)常第二章焊接波紋管的設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)&（＋三維網(wǎng)常是既要保證所需要的波紋管剛度，又要使焊縫的數(shù)量最少。也就是說，制造焊接波紋管所用的膜片數(shù)最少。焊接波紋管的剛度取決于膜片的材料和幾何參數(shù)。因此應(yīng)當(dāng)搞清哪些幾何參數(shù)對焊接波紋管的剛度影響最大。現(xiàn)在結(jié)合圖！"＃”$，對以下三種類型焊接波紋管的數(shù)值解結(jié)果進(jìn)行分析：!型———波紋管的膜片具有較大的平板部分，見圖！"#”$%;"型-——由斜錐形膜片構(gòu)成的波紋管，見圖!”#”＄＆;圖！"?！?在壓力載荷下,計(jì)算特性和實(shí)驗(yàn)特性(用點(diǎn)表示)的比較％）波紋管的膜片數(shù)!’（）＆)波紋管膜片數(shù)!’＄）＃型———膜片帶有正弦形波紋,見圖!”?！?＊。這些波紋管中最軟的是!型波紋管,這種波紋管的膜片基本上工作在彎曲狀態(tài)。如果在平膜片上壓出波紋,那么所壓的波紋深度越大，則剛度增加越多。因此，#型波紋管的剛度要比！型波紋管的剛度大。圖!＂#＂(!型、”型和#型波紋管所用膜片的無因次特性的比較＃!+第六篇各類波紋管設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)三維網(wǎng)圖!＂?！薄缃o出了上述三種類型的波紋管在無因次坐標(biāo)系！%&!％"和＃%＆＃$’％％"’中的特性曲線,波紋管的外徑內(nèi)徑比＆＆$%（＄'&＄，膜片相對深度分別為（（”＆）％和((”&＃。式中!％—--相對位移;！%-——膜片中心處的位移："——-膜片厚度；#%—-—相對壓力；#--—工作壓力；$％———波紋管的外半徑；$＊-——波紋管的內(nèi)半徑；％—-—彈性模量；（——-表征膜片深度的參數(shù).這里應(yīng)當(dāng)注意，對于三種類型的焊接波紋管，其膜片深度(的定義需按圖！”＃”)中的規(guī)定。膜片相對深度是膜片深度（與膜片厚度”之比.為了對不同幾何形狀的波紋管進(jìn)行比較，采用無因次參數(shù)比較方便。焊接波紋管的無因次剛度）+?？捎孟旅娴谋磉_(dá)式求出:)+＆）+＄＃%＊＂％＂$（！”#”，）式中）+———當(dāng)#＆％時(shí)波紋管的初始剛度；*———焊接波紋管的膜片數(shù)。表!”＃")中列出了無因次剛度)+的數(shù)值，可以看出，對于所研究的各種類型的焊接波紋管來說，外徑內(nèi)徑比＆和膜片相對深度（(”是對波紋管剛度有重大影響的幾何參數(shù)。當(dāng)參數(shù)＆和(("保持不變時(shí)，根據(jù)式（?。ⅲ！保?，焊接波紋管的剛度）+與膜片厚度"的立方成正比，而與膜片外徑$%的平方成反比。表！"#"）無因次剛度)+（＂波紋管類型不同＆時(shí)的無因次剛度)—#)-$)-'）—，)-!）－．#-％#-,＄－%#!’＄，—!),．—！.)－）’/—0$'－）)/－0)$－，０-$，—）”'’#—%）！$—＄.＃－0，$—＃＄0—＄＃#-,)，-／/—！0－#?！?’-')!，-).!—！，’-!＄.－，?！?！)０-%）%—！?！?第二章焊接波紋管的設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)＃！／三維網(wǎng)續(xù)表！"波紋管類型不同#時(shí)的無因次剛度！”#！＂＄!”%！"&！"'！”(?！保?"＆$＂）!)!％$（”＆!＆*"%(！”&＆）"）$％"＄！＊"(!$"＆+＂％&"＃"＆*＄”'＃+'"）！+（”！!＄%"＆！!）”+(＆”(+＄＂）&#”)&！"）?！Γ?％＄!’＂%＃！）”$！’！"＋！＄%”+！)’”＃*?。ⅲ?％”''＋＂）隨著膜片上的波紋深度的增加，膜片的初始剛度也增加,膜片的特性則變得更呈線性，見圖’，#,$-,。。外徑內(nèi)徑比＃對膜片特性的非線性度影響甚大，隨著＃的增加,非線性度！加大。當(dāng)然，特性曲線的非線性度！也隨著壓力的增加而增加。通常在儀表中作測量元件用的焊接波紋管要求其特性是線性的。以上講到的關(guān)于焊接波紋管剛度的內(nèi)容和第四節(jié)要講的關(guān)于應(yīng)力的內(nèi)容，以及第五節(jié)給出的設(shè)計(jì)計(jì)算焊接波紋管用的曲線圖,都是指特性由線的非線性度！／＆0的波紋管而言的。為了保證所給出的關(guān)系能夠適用,需要對工作壓力限定一個(gè)范圍，超過這一范圍就不能保證滿足非線性度?。?0的要求。表’，#,＃，’,＃，$和’，＃，%分別列出了！型，＂型和＃型波紋管在非線性度為＆0時(shí)的相對壓力值$)1＄％％）&”％。其中的負(fù)號(hào)表示焊接波紋管承受外壓載荷，正號(hào)表示承受內(nèi)壓載荷。表’，#，＃當(dāng)特性的非線性度!1＆０時(shí)，!型波紋管的相對壓力＄）！”不同系數(shù)#時(shí)的相對壓力！"＃!"＄!＂％!"&!"’！"(＃＂)＃"&＄＂)#，%#’)，??！’），％＊），#’&,!’*,（',&＆,#(，!（＂&２％!%）2！！%）2％＊）２＃+&2！’＆2(’2&%２#＋2！(”＆#’，%#）),??！%）,＆+）,＄＄&，！(’，＊’，’！,$），#）”&2％#))2?。。Γ?％’）2$＄）2！’)2(#２＆$２＃+2！(＂）＃+）第六篇各類波紋管設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)三維網(wǎng)表!＂#"＄當(dāng)特性的非線性度！%＆’時(shí),!型波紋管的相對壓力?。?＃不同系數(shù)＄時(shí)的相對壓力)＊＃)＊$)＊+）*&）＊！)*，＃*（#＊＆$＊(#”＆（（（＂）+－（"?。?”$。（＂#!（”)&（")(＆”)，”））／＄！&（／.！(/＄。(/#）（／）#＆/—（/+＆/＃＃/#?。??。Αǎⅲ?＄（”＄#(”）&&”)（＆＂＆＆＂＋（"＃,"#＆/$＃－＆/，,&/＄.&／＃＃＆/)＆,／）((/-＆／＆＆／＆(）（”＃！((”-((”＄!&＂#＆("#（&＂）＆("）＄&”）)#".！/$&((/))。（/-(（／&）&/＄。（/$＄&／$（＆/#&(／＃）&＃("$＆（("）－—（"）$#&”）））("。！（"－,（"！)（”++＆＂＄＆&／！-（(/＄-（＆/＃，（（/＃$－(／＃)(（/）—，（／）+！(/）)++/，-（表!”＃＂＋當(dāng)特性的非線性度?。?'時(shí),”型波紋管的相對壓力?。ǎⅲ２煌禂?shù)＄時(shí)的相對壓力）＊＃)＊＄）＊＋)＊&）＊!）*,＃*(#＊＆$*(#"＋＆&（"）＄#（”!）（"＄！（"?！?"）+＄”)（＆”－)＂＆。／+＃＆（/）)．（／＆#＆／＃。＆/＃(（/))＄/，＆／&＋/+$＋”&$＆("）—－－".+（＂！#-"＋,＃"＄—（"$)(”#,&"＃,(/＋！（（/）＋+（/－＄（/＋！&/＄＆(/＃?。?##（／)．。/)．，！"!－＆（”＃!＄(＂）?。ā?##(＂)（)（＂?！?。((＂。#(＂,，（/＆＋（(/).-(/)）+(／，＆（/—#（／!＆(/！＋(/！,（／—，(，",，((＂＋（—&"#.(（"#+－&”#＄＆（”＃##&”#）－＆”)。,＆”)。（(/??！&(／$.(（／）.＆(/）！＃&／）＆-＆/）＆&（/）?。?#(!＆/＃＋((第二章焊接波紋管的設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)#-）三維網(wǎng)續(xù)表!"不同系數(shù)＃時(shí)的相對壓力！"#！＂$!”％!＂&!＂’!＂（＃"）#”＆$")?。??。。ǎ?％））*&！＃&*%’！＄＊%&+）＊%％+)*％#＃&*$++＆*!＋＆）,（’＆），％＄$（,＄＄＋＆，＄）（)，$!（），＄&&）,%)（），％'（&，%-)）在許多情況下,常常要求焊接波紋管的有效面積最好是一個(gè)定值，當(dāng)然對液壓波紋管也有同樣的要求,但波紋管的有效面積是隨壓力而變化的.由于焊接波紋管的波峰和波谷處都是光滑的焊縫,不像液壓波紋管那樣是過渡圓弧，所以它的有效面積變化較小.在這一方面，焊接波紋管有明顯的優(yōu)越性。對于作密封連接用的焊接波紋管，有效面積的意義僅在于計(jì)算系統(tǒng)中的推力,在這種情況下，只要算出它的近似值就可以了,最常用的經(jīng)驗(yàn)公式見式('＊#*’),它是按平均半徑計(jì)算的：$./!％＃０（’*#*'）％0／％)，％&＃式中$?！?-平均有效面積；％0-——平均半徑。對于作測量用的焊接波紋管，可按式（’＊#*+）計(jì)算它的初始有效面積＄.），所謂初始有效面積是指壓力在零附近時(shí)的有效面積。$。)/＄。)·！％#)（’*＃*+）式中$.)—-—相對初始有效面積。表’＊＃*＆中列出了三種類型焊接波紋管的相對初始有效面積＄.）與外徑內(nèi)徑比＃的關(guān)系。從表中可以看出,相對有效面積值實(shí)際上取決于比值#，而膜片相對深度！1”對它的影響較小。表’＊＃*&相對初始有效面積＄.)！"波紋管類型不同#值時(shí)的相對初始有效面積！”#!＂$!"%!"&!”’！"（＃＂)#＂&$”)＃?。?％)）＂+（#）”＋$＄）"’—＄）"’&(）"')#）＂＆＆（)"％（％）”％$＋＂）＂（%））"+（#）”+$＄)"’－＄）”’＆(）”’）＃）＂&&-)”%(’）＂％％）＃）”（％））”+(＃)"＋＄＄)"’－＄）"’&()＂’）＃）"&'！)"%—））"%%’＃+#第六篇各類波紋管設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)三維網(wǎng)續(xù)表!”波紋管類型不同＃值時(shí)的相對初始有效面積!＂#！"$!"％！”＆!"’！"(#＂)＃"＆＄＂）!）?。?％))”*（＃)”＊$$）"’+$)＂’&(）”’)＃）＂＆＆＋)"%（&)"％$（"）"（%））"*(#）"*$&）＂’+&）”''＃）"’）+)”&＊!）"&！))”%*＊#）＂(%））”＊($)＂*$*）＂’＋（）"’’＊)"’?。ǎ保?＃）＂＆＃’)”%+%為了計(jì)算方便起見,在圖’，＃，＊、圖'，＃，（、圖’,＃,+中給出了三種類型焊接波紋管的相對初始有效面積曲線。第四節(jié)應(yīng)力研究焊接波紋管可以在下述幾種狀態(tài)下工作：在外壓或內(nèi)壓作用下產(chǎn)生一定的位移;在端部不動(dòng)時(shí)，將承受的壓力轉(zhuǎn)換成力傳給止動(dòng)擋塊;在產(chǎn)生一個(gè)給定的位移后抵達(dá)止動(dòng)擋塊，進(jìn)而承受更大的壓力。在分析三種類型的焊接波紋管沿軸截面的應(yīng)力分布規(guī)律時(shí)，按兩種載荷情況進(jìn)行討淪:（！）波紋管受軸向力拉伸（＄-),%!）)；(＃）端部不動(dòng),波紋管承受壓力和軸向力，即所謂力平衡狀態(tài)（＄!）,％-））.為了比較各種個(gè)同類型和幾何尺寸的膜片應(yīng)力狀態(tài),采用無因次應(yīng)力進(jìn)行討論。波紋管承受軸向力產(chǎn)生位移%時(shí)的相對應(yīng)力!.-!.＆＃）’%(”（'，#，（）波紋管承受壓力$，且端部不動(dòng)時(shí)的相對應(yīng)力!/—！/"#＄＆#）（’，＃,+）!型波紋管在兩種載荷情況下，當(dāng)#—?。?和!0"－！)時(shí)，沿膜片軸截面的相對應(yīng)力分布曲線如圖',#，％所示。從圖’,#，％中可以看出：在兩種載荷情況下，都是子午向彎曲應(yīng)力$!1最大.周向彎曲應(yīng)力$＃1的分布與＄！1相似，但在數(shù)值上約為$?。钡娜种?。彎曲應(yīng)力曲線圖是對于外表面各點(diǎn)作出的。在膜片的平直部分上，周向薄膜應(yīng)力$＃2很小,在靠近膜片的焊接接頭處，略微有所增加，子午向薄膜應(yīng)力$!2要比＄#２小一個(gè)數(shù)量級(jí),在曲線圖中未予表示?！毙筒y管的應(yīng)力分布曲線見圖’，#，＆。"型波紋管的膜片具有錐形表面。當(dāng)波紋第二章焊接波紋管的設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)#*＄三維網(wǎng)管受軸向力拉伸時(shí),周向薄膜應(yīng)力在所有點(diǎn)上都有較大的數(shù)值（圖!”#”＄％）,而不像!型波紋管那樣，僅僅在焊接接頭處較大(圖!"＃＂＆％)。在力平衡條件下,彎曲應(yīng)力和薄膜應(yīng)力都與膜片半徑呈非線性關(guān)系，這時(shí)薄膜應(yīng)力！?！酗@著增加(圖!”＃＂$（)。圖！”＃"＆在！）*+，和”—＃)*．時(shí)，！型波紋管膜片沿軸截面的相對應(yīng)力分布％)波紋管受力拉伸,＄.)＊//時(shí)的應(yīng)力分量０）波紋管受力拉伸,$.)＊／/時(shí)的等效應(yīng)力,虛線表示內(nèi)表面，上角標(biāo)為%，實(shí)線表示外表面，上角標(biāo)為"(）波紋管在力平衡條件下（$)。)的應(yīng)力分量1）波紋管在力平衡條件下($）．)的等效應(yīng)力對于由正弦波紋膜片構(gòu)成的"型焊接波紋管，薄膜應(yīng)力（!＃')$具有周期性,并且隨著波型的頻率而變化。（!?！?＄的最大值出現(xiàn)在膜片的中間幾個(gè)波紋的波峰和波谷處（圖！＂?！?0）.彎曲應(yīng)力以兩倍于波型頻率的頻率而變化（圖!＂#”!％）。應(yīng)該指出,對于”型焊接波紋管來說,膜片焊接接頭處的薄膜應(yīng)力!?！c!型、#型波紋管的應(yīng)力!?！?hào)相反。等效應(yīng)力可以按變形能理論確定：!23）！#*４!＃＃！"!＊?。＃?＂＃”＊.）式中!23-——等效應(yīng)力；！*，!#———內(nèi)外表面某點(diǎn)的主應(yīng)力：！＊）！*’5!＊0（!＂＃＂＊＊）！#)！＃'5！#0三種類型焊接波紋管的等效應(yīng)力曲線圖分別表示在：圖?。?"&0、1；圖!＂#"＄0、1；圖!”?！?(、6上。相對等效應(yīng)力!２３的分布特性取決于組成焊接波紋管的膜片型面以及它們的承載條件。但是，一般的規(guī)律是靠近波紋管內(nèi)外環(huán)縫處的等效應(yīng)力較大。對于＃7＆第六篇各類波紋管設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)三維網(wǎng)所研究的幾種焊接波紋管來說，在兩種載荷條件下(?。　?，＂!”和!!”，＂!”），最大等效應(yīng)力都出現(xiàn)在內(nèi)環(huán)縫處。！型和＂型波紋管的危險(xiǎn)點(diǎn)位于內(nèi)表面，#型波紋管在所研究的情況下，危險(xiǎn)點(diǎn)位于外表面。當(dāng)在內(nèi)壓作用下產(chǎn)生自由位移時(shí)，對于!型、”型和#型焊接波紋管的多種方案進(jìn)行分析后表明，在這種載荷情況下的危險(xiǎn)點(diǎn)位于波紋管的外環(huán)縫處。在一般的載荷情況下,即波紋管受壓力作用產(chǎn)生一段位移后抵達(dá)止動(dòng)擋塊，并且把力傳給止動(dòng)擋塊的情況,就必須對焊接波紋管內(nèi)環(huán)縫處和外環(huán)縫處的應(yīng)力都進(jìn)行計(jì)算。在膜片相對深度#?！巛^小的情況下,三種類型焊接波紋管間的應(yīng)力相差不大（見表$%＆%$)。當(dāng)膜片相對深度較大時(shí),例如＃＃$！’"，！型波紋管的應(yīng)力?。?要比"型、＃型波紋管的應(yīng)力小得多。這里用上角星號(hào)“””表示在壓力作用下產(chǎn)生一段位移時(shí)波紋管的應(yīng)力，以區(qū)別于波紋管受軸向力產(chǎn)生位移的情況。倘若波紋管工作在力平衡條件下，這時(shí)#型波紋管的應(yīng)力！)將最小。圖＄%＆％*在％！＋,"和＃#＄！'"時(shí)，”型波紋管膜片沿軸截面的相對應(yīng)力分布—）波紋管受力拉伸時(shí)的應(yīng)力分量.)波紋管受力拉伸時(shí)的等效應(yīng)力/）波紋管在力平衡條件下("！")的應(yīng)力分量0）波紋管在力平衡條件下（＂!”）的等效應(yīng)力第二章焊接波紋管的設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)＆１*三維網(wǎng)圖!"#”！在！＄％＆’和”（?！纾瘯r(shí)，！型波紋管膜片沿軸截面的相對應(yīng)力分布＊）、+)波紋管受力拉伸,$’＄),,時(shí)的應(yīng)力分量—)波紋管受力拉伸，＄’＄)，,時(shí)的等效應(yīng)力．)、／）波紋管工作在力平衡條件下（$$’)的應(yīng)力分量0)波紋管工作在力平衡條件下(＄＄'）的等效應(yīng)力表！＂＃＂！相對等效應(yīng)力!！1和！2應(yīng)力波紋管類型不同!值時(shí)的相對等效應(yīng)力）&#）＆％)＆3)&4）＆！)＆5＃&'#&4%＆’!!1"）’!＆6４４＆5％?。?＃?。?＃)＆％)4＆#)#＆）5&47＆’＃）#4&)7％＆6４3&634＆53’&5%４＆6％％&５％＃＆’％)＆３!)#’＆）７）＆44%＆#33＆％％6＆＃％%＆６%)&＃＃5＆％#7&）！2”'&’）％’&’＃４'＆’％6’&’4３’＆’7’’＆）’）’＆）%）’＆）6６’&＃4３?！?)％’&’#４’&’％６'&'４％'＆’！7’&’64’&）#)’＆）77’＆#＃＃！’＆’)#’&’##’＆’％?！?3＃’&’4'’&’!3’＆’７３’＆’6%’＆）'5第五節(jié)設(shè)計(jì)計(jì)算焊接波紋管用的曲線圖如果要設(shè)計(jì)或計(jì)算一個(gè)彈性特性的非線性度＂84９的焊接波紋管，可以借助圖!”#"7，!＂＃”5，！”#"6給出的"型,＃型，!型焊接波紋管的相應(yīng)曲線圖來進(jìn)行.從圖中可以查出波紋管的無因次剛度％:;相對初始有效面積＆/’；波紋管在力平衡條件下，＃7！第六篇各類波紋管設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)三維網(wǎng)即！!"，承受壓力時(shí)的最大等效應(yīng)力!＃；以及波紋管在壓力作用下產(chǎn)生自由位移時(shí)的最大等效應(yīng)力！!＄。圖%＆’＆(確定!型波紋管”)"，＃＊，!＃和！!＄的曲線圖圖%&’＆＋確定"型波紋管”）＂,＃＊,!#和??！＄的曲線圖第二章焊接波紋管的設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)'（(三維網(wǎng)上述這些曲線圖是根據(jù)膜片位移與應(yīng)力問題的線性解,由電子計(jì)算機(jī)的計(jì)算結(jié)果繪制的.下面舉例說明它們在工程上的應(yīng)用情況。例!"#”＄計(jì)算由%＆個(gè)膜片組成的！型焊接波紋管的剛度和有效面積。給定!&’$(）)，!”’＊＋，））,#'＆＋＃)）,＄'&+*)).波紋管用（-。$％鋼制成，彈性模量％’#＋＃％/＄＆，０１2.試計(jì)算壓力＆'＄012時(shí)，波紋管在力平衡條件下工作的最大等效應(yīng)力，以及波紋管在壓力作用下產(chǎn)生自由位移’’％））時(shí)的最大等效應(yīng)力.圖!＂＃＂３確定"型波紋管(4&，）5，！6和??！7的曲線圖解：先計(jì)算波紋管的外徑內(nèi)徑比＊,＊’!＆!"’＄（＊+，’$＋!（8知道了*值，由圖!＂#"8查得波紋管膜片的無因次剛度）5'%＆,相對有效面積（４＆’＆＋！(（。然后按式（!”＃",)計(jì)算波紋管的剛度）5’）５”%#%＋?。＃?%＆/％＋$（/#+＃%/＄＆，／＆+#%%&/$(＃9：））"＃39:））有效面積(4&’（４＆＃；＃&’&+!(（/％+$（／＄（＃）)#”％%＆)）＃。再求波紋管承受壓力＆'＄012，而不產(chǎn)生位移時(shí)的最大等效應(yīng)力!6.對于＊’$+!(8和＄：#'(時(shí)，由圖！”#”８查得！6’&+&８*,按式(！”#"3)計(jì)算最大等效應(yīng)力#8*第六篇各類波紋管設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)三維網(wǎng)！！”！!!"＃＄##＂$％$＆’（)()*＃$%#＃+，—!．’#＋，-最后計(jì)算在位移.／/時(shí)波紋管危險(xiǎn)點(diǎn)上的應(yīng)力。由圖0１＃1&查出!”2＂）３，根據(jù)式（01#1’）求得最大等效應(yīng)力！"2”!”2＄%＃&”#$"）3(.(＃％＃.（）＄4(＄％＃?！纾?＊＃+,—！*．＃＋，-在設(shè)計(jì)焊接波紋管時(shí)，由于許多參數(shù)尚未確定，所以問題就比較復(fù)雜一些。首先要根據(jù)對波紋管提出的要求去選擇材料。波紋管的外半徑”$要由結(jié)構(gòu)尺寸或者所要求的有效面積來確定。定出了外半徑”＄和有效面積’５$之后,便可計(jì)算相對有效面積’5$，再由曲線圖0１#1＆、01#1'、０1#１３查出外徑內(nèi)徑比（，膜片相對深度）6#,和無因次剛度＊７。在給出焊接波紋管用的膜片數(shù)&以后，按式（０１＃14)計(jì)算膜片厚度＃＂．＊7＆＂＃$$”％#*７然后按("”$6”8,求內(nèi)半徑＂8；按膜片相對深度)６＃計(jì)算膜片深度）。因?yàn)殚_始時(shí)不可能一下子就確定出最適當(dāng)?shù)哪て瑪?shù)&，所以設(shè)定一系列的&值，同時(shí)進(jìn)行幾個(gè)波紋管的設(shè)計(jì)工作是比較合理的。如果波紋管工作在力平衡條件下,那就由曲線圖查出相對應(yīng)力!!，并按式(０1#１４）算出給定壓力下的最大等效應(yīng)力！!。如果波紋管工作在受壓力作用產(chǎn)生自由位移的情況下，那就由曲線圖查出相對應(yīng)力！＂2,再按式(０1＃1’）求給定位移+下的最大等效應(yīng)力!＂２.這樣一來,可以得到由不同數(shù)目膜片組成的一系列波紋管,它們都具有給定的外徑，有效面積和剛度。最后根據(jù)具體的技術(shù)要求選定一種波紋管。例0１＃1#要求設(shè)計(jì)！型焊接波紋管,剛度*７”＆9６/／,外半徑"＄")４／/,有效面積’5$"*$$／/＃。材料為。”＆$＃合金，彈性模量％”＃％)（)$4＋,—。波紋管工作在力平衡條件下,壓力!"$%)＋,－.解：根據(jù)給定的外半徑"$和有效面積’５$，計(jì)算相對有效面積’5$”’5$”"#$"*＄$．％）*()4＃"＄%４０4由圖01＃1&，按算出的’5$,查得（")％3４,膜片無因次剛度＊7”)＊，以及相對應(yīng)力；當(dāng)）6＃"＃時(shí)，??！"＄%)#4；當(dāng))6#”＃0時(shí)，！!”$％)＄0.設(shè)焊接波紋管的膜片數(shù)&＂0,）$,＃$,。$和*$,對于每個(gè)＆值，按式（01#14）算出膜片厚度＃。波紋管工作部分的長度,＂（＃):#）＆，膜片深度)由相對深度）6＃值來確定。波紋管內(nèi)半徑”8"”＄6(”）4）%３4"&％&／/。知道了相對應(yīng)力！！后，用式(0１＃１３）計(jì)算在給定壓力!”第二章焊接波紋管的設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)#&3三維網(wǎng)！”#$%&時(shí),對應(yīng)于每個(gè)!值的等效應(yīng)力!’。算得的（，)和!'列于表＊＋,＋—中。在這個(gè)表中還列出了相對深度"．＃/,和＂．＃/,*兩個(gè)值下焊接波紋管工作部分的長度＄。圖*+，＋#!表示膜片厚度＃,應(yīng)力!’與膜片數(shù)！的關(guān)系.表*＋，+－例題*+,+，的解！".＃/,＂。＃／*＃。00＂．00$．00!’.＄％&#.00”.00$.0０!'.$％＆＊！”#!！”,?。?!，２，!"！34，＂41！＂,,＊4＃!?。ⅲ?!＂，5＊＂!＃3４!＂##５1”!*！"4#24,??！"＃4！”1!#4"！#，4!”#551”—#4，＂4＃＃５１!!"#－!”１５，4"43-！"#＊45”1,＊,＂522５!！”＃3！”1212”!-2?。?２!5”－12!"2－1如果假定,這種情況下的許用應(yīng)力［!]/＃！！＄%&,則與這個(gè)許用應(yīng)力值相對應(yīng)的可以有好幾個(gè)波紋管（見圖*＋，＋#?。寒?dāng)"．#/,時(shí),焊接波紋管應(yīng)有膜片數(shù)！/,２,厚度#/！"#*200；而當(dāng)".＃／，＊時(shí)，應(yīng)力膜片數(shù)！/,4,厚度#／！”＃44０0.這時(shí)工作部分的長度將分別為＄/,１”400和＄/，！400.圖*+，+#！厚度#和最大等效應(yīng)力!’與膜片數(shù)！的關(guān)系曲線，２！第六篇各類波紋管設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)三維網(wǎng)如果波紋管在長度方向上的外形尺寸受到限制（例如！!”#＄＄)，那么這就預(yù)先限定了最終選定的膜片深度”,即規(guī)定了波紋管的波距。對于設(shè)計(jì)＃!％#的波紋管來說,這時(shí)的膜片深度"?。Α?％)$＄。如果該波紋管的非線性度足夠小，那么所得的結(jié)果就是正確的。下面對設(shè)計(jì)出來的波紋管確定其相對壓力值.假如這個(gè)值小于表＊+%＋％中給出的$&值,則波紋管特性的非線性度就小于#,。對于所設(shè)計(jì)的＂—％?。サ牟y管,＄&!$＆"&’％＂!）&’"；在"－％!％＊時(shí)，＄&！)（’．.而對于（！/’。＃的！型波紋管，當(dāng)承受內(nèi)壓并且非線性度！!＃，時(shí)，參數(shù)$&的值如下：在＂—%?。r(shí)，$&！0#＂0;在＂－%?。?時(shí)，＄＆!0＃）0，見表＊+%+％。將計(jì)算得到的$＆值與表中的值加以比較,即表明所設(shè)計(jì)的波紋管特性的非線性度!小于＃，。波紋管經(jīng)常作為液體熱膨脹的補(bǔ)償器。例如在浮子陀螺儀中，波紋管的主要用途就是產(chǎn)生需要的壓力,并且在溫度波動(dòng)時(shí)，能以給定的精度維持這個(gè)壓力。如果不考慮儀器幾何尺寸隨溫度的變化,則液體體積的變化＂）將完全由波紋管來承受，其值為")！*1＆·"+式中＂+———作溫度補(bǔ)償時(shí)波紋管的位移。當(dāng)溫度變化”，時(shí),液體體積的變化為")!＃)·”,式中#———液體體積膨脹的溫度系數(shù);）———液體的體積。為了使液體壓力的變化不超出既定允差＂$的范圍，所以波紋管必須具有足夠的柔性。波紋管的剛度—2！”＄·＊1＆"＋根據(jù)剛度值-2,并考慮給定的外形尺寸和許用應(yīng)力，就可以按上述方法設(shè)計(jì)焊接波紋管.例＊+％+)假定需要按下面的已知條件設(shè)計(jì)一個(gè)波紋管，液體體積）！(＆＆$＄%，液體體積膨脹的溫度系數(shù)＃!/&+）－3,溫度變化范圍",！4＃＆３,壓力允差"＄!4＆'＆／5６7。在正常溫度下，液體的絕對壓力＄!＆'/%56７。在上述條件下，儀器結(jié)構(gòu)預(yù)先限定波紋管的尺寸為：％＆＆!)％＄＄,％＆8＂%＆$$,!！*$$。解：選用由環(huán)形錐狀膜片組成的#型波紋管，在外壓過載時(shí)，膜片可以重疊在一起.因考慮柔性要最大，故選&&?。?，&8！/&＄＄。根據(jù)外徑內(nèi)徑比（！&＆－&8！/’＊，由曲線圖＊＋%+（查出對應(yīng)于幾個(gè)相對深度＂-％值的無因次有效面積值*1&,無因次剛度—2和最大等效應(yīng)力＄＃9，其結(jié)果列于表＊＋%+（中。有效面積＊1&,液體溫度變化"，時(shí)波紋管位移的變化"+和剛度-2分別按下面公式確定:第二章焊接波紋管的設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)%(／三維網(wǎng)!!”#！!”!＂$”；"＃＃"$?。?；%％＃!＆!?。?＃它們的計(jì)算結(jié)果也列于表＆’$’(中。表&’＄’(例題＆’＄’)的解'*（!!"％%＃!+！!＂＊,，＄!＃＊,,%％*（－*,，）＄"。＆/＄）0＄）。"/＄1”。2＆1”。＆（2/”。＆／＆/&$2。//＄２"．２/0"．＆0／３”＂.＆＆１33）13.”/)）”.2/3＂.2"1$”".＆&2）３（(＂。)/)＆＂。2１２"．２$＂現(xiàn)在選擇彈性模量）＃$.＄)43”／５67的１８93)鋼作為波紋管材料.利用式（&’$’/），按剛度值選取厚度(和膜片數(shù)＊：即*(）#％％%％·！)＂＄”比值＊＊（）在表＆'$’0中給出。選定波紋管的波數(shù)*$＃＄，）和１之后,對每個(gè)方案求出(，見表＆’$’0。膜片深度’由相對深度’＊（確定，波紋管長度+＃（’：()*’和+的計(jì)算結(jié)果在表＆’＄'0中給出。從表＆'$’0可以看出,有些方案不能滿足既定的+＂＆，，的要求,將這些方案排除,不再繼續(xù)討論(在表＆'＄’0中用星號(hào)表示）。表&'＄'０例題&’$’)的解'（*(）３＊，，）（＊，，’＊,，+*，，＊＃1＊＃＆*＃(*＃1*＃&＊＃（*＃1＊＃＆＊＃(#＊,，#”*，,*#１＊＃＆*＃($2．”（43”)"。＂(＄2”。"01/＂.3”1"”．3＆／"。3(/".＄”（"．003。2"/$。/＂$.＄０"./2＄！"。）($!”。$（＆！/33．＂）４3＂）＂.＂２3１"．”（3&”．＂（00".)2／”。1"(”．1/"３．２3＄。011．）＄＄?！?"。/2”！”．)(”".＄（／$（＄第六篇各類波紋管設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)三維網(wǎng)續(xù)表!"＃"！”＃$$?。ⅲ！纭?＃$$＄#$＄＃％＆#%’＃%（#％&＃%’＃%（#％＆#％’＃％(%?！?％）#＄$#％＆＃％’＃％（”）*”＋）），＂)！)+）—。-）+)’－（）+）.＊－)+－．—)+'－()+．＊-*＋-’&+！&'+?。?＊＋＊’)+-’－）＋!.?！?)’)+-），"）!）+）＆）-)+）&’&)+）-)/"+’—）＂+（/)*+）(）’+.-!"＂＋’!"．＋）!＊+＊＆—--應(yīng)該考慮到，在儀器充灌液體后會(huì)出現(xiàn)過剩壓力＆0１％）+）*2３４，這時(shí)波紋管產(chǎn)生的初始位移％"%?。?0１!＆%＊！％波紋管的總位移%%％”5!％%!?。ト绻趦x器充灌液體和液體受熱時(shí),波紋管工作在壓縮狀態(tài)，那么為了不使波紋過早地相碰，必須滿足條件％）%％＃６！式中％)———單個(gè)膜片的位移（見表’7＊7/)。按照這一條件，又要淘汰幾個(gè)方案,剩下的方案再按應(yīng)力進(jìn)行校核。利用無因次應(yīng)力＂！8（見表’7*7(）,按式(’7*7（)，求危險(xiǎn)點(diǎn)上的應(yīng)力＂!8%＂！8％'＂(*)"計(jì)算結(jié)果列于表’7*7＂)中。由表可見，最小應(yīng)力值為”！8％’”＆２34,它出現(xiàn)在#%（，膜片厚度”%)+)/$＄，膜片深度!%）+&-＄$的波紋管中。其工作長度$％＆+!*$$。表’7＊７"）例題’7＊７！的解！"”!８＃234＃%＆＃％’#％（＊———第二章焊接波紋管的設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)＊(！三維網(wǎng)續(xù)表!"!！!”＃$％#&’＃&（＃＆)＊-＋’,(—’—.-—（.）)＊—,．—-—在復(fù)雜的工作情況下，焊接波紋管受壓力作用產(chǎn)生一定的位移抵達(dá)止動(dòng)擋塊后，還要承受壓力載荷。這樣，用上面給出的曲線圖計(jì)算應(yīng)力及設(shè)計(jì)波紋管就不夠了。在位移和壓力值的不同匹配下，危險(xiǎn)點(diǎn)可能在波紋的外環(huán)縫處出現(xiàn)(＂&-），也可能在波紋的內(nèi)環(huán)縫處出現(xiàn)（”＆"．）.通過對膜片軸截面上應(yīng)力分布的規(guī)律進(jìn)行分析表明：無論是在承受壓力工作于力平衡條件下，還是在波紋管產(chǎn)生自由位移的情況下，子午向彎曲應(yīng)力！-/都是一定的，見第四節(jié)。危險(xiǎn)點(diǎn)處的周向彎曲應(yīng)力！,/大約為子午向彎曲應(yīng)力的三分之一。周向薄膜應(yīng)力！,0比較大，而子午向薄膜應(yīng)力!—0要小一個(gè)數(shù)量級(jí)，在計(jì)算時(shí)可以不予考慮。圖(1,1－-、(1,1－,、（1,1－2給出了！型、"型、＃型波紋管的內(nèi)環(huán)縫處（"＆”）和外環(huán)縫處(”＆－)的相對彎曲應(yīng)力（!-／）!，（!-/）3和相對薄膜應(yīng)力（！，０）3、（！，0)!的曲線圖(在這里,”＆$"％。，＄———膜片的變半徑）。應(yīng)力!-/，！，／和！,0的符號(hào)決定于承載情況，對于所研究的幾種焊接波紋管，應(yīng)力符號(hào)也按照無縫波紋管的規(guī)定，見圖（1，1—’和表（1,1－－。但是對于由波紋膜片構(gòu)成的#型波紋管來說，其周向薄膜應(yīng)力!,0是個(gè)僅有的例外。＃型波紋管內(nèi)環(huán)縫與外環(huán)縫處各點(diǎn)的應(yīng)力！，0符號(hào)和!型、＂型波紋管的應(yīng)力！,0符號(hào)相反（圖(1，1-－／、4和圖（1，1—,/、４).為了予以區(qū)別，在圖(１，1—２／、4上用負(fù)號(hào)表示.當(dāng)波紋管在一般的承載情況下,利用力的獨(dú)立作用原理來確定應(yīng)力是比較方便的。首先求波紋管僅僅在力作用下產(chǎn)生自由位移時(shí)的應(yīng)力！!,然后求力平衡條件下的應(yīng)力!3。將這些應(yīng)力并考慮到符號(hào)按式（(１，1-，)疊加，其符號(hào)要根據(jù)波紋管的工作條件由表(1，1－-確定。?。?！５！3（(１，1-,）式中!!———自由位移&下的應(yīng)力；！3———力平衡條件下壓力’產(chǎn)生的應(yīng)力.，)'第六篇各類波紋管設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)三維網(wǎng)圖!＂#＂＄＄確定！型波紋管中彎曲應(yīng)力(％、＆)和薄膜應(yīng)力（’、(）的曲線圖注：上面的！坐標(biāo)對應(yīng)于?。?；下面的！坐標(biāo)對應(yīng)于?。诙潞附硬y管的設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)#,+三維網(wǎng)圖！”＃”$#確定！型波紋管中彎曲應(yīng)力（％、&）和薄膜應(yīng)力（’、(）的曲線圖注：上面的！坐標(biāo)對應(yīng)于?。幌旅娴?！坐標(biāo)對應(yīng)于!＊＃＋!第六篇各類波紋管設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)三維網(wǎng)表?。?"＄＄應(yīng)力符號(hào)應(yīng)力應(yīng)力符號(hào)載荷！＂＃$壓力位移！＄％""＆&！＃％”＂"＂!$’?。?＂＆＂&％（）（內(nèi)壓）&＊）！$％&＆&&?。?＆＆""!＄’!＃’&＂”＆%＊）＆（)（拉伸）這樣一來，便得到了子午向彎曲應(yīng)力！$'*（！＄'）+&(!＄')，（!"#”＄－）周向薄膜應(yīng)力！#％*(!#%）+＆(!＃％）,（！”#"＄．）周向彎曲應(yīng)力！#’＊”！＄’主應(yīng)力為！＄！！＄’!＃*！＃%＆?。！刃?yīng)力！/0按能量強(qiáng)度理論由式（!"＃"＄））確定：!/０*!#＄＆！#＃""！＄！#波紋管在復(fù)雜載荷條件下，必須對!點(diǎn)和"點(diǎn)（＃*#）），＃點(diǎn)和＄點(diǎn)（＃*＄)均進(jìn)行等效應(yīng)力計(jì)算（圖！”#＂$。)。并按等效應(yīng)力進(jìn)行比較,才能找出危險(xiǎn)點(diǎn)的位置.例!＂#"．要求設(shè)計(jì)＂型焊接波紋管,其剛度為'１*2３455，外半徑(）＃$65５,有效面積！/）＊.))55＃.波紋管材料為－#７）#合金，彈性模量)＊#8＄９$）6:;＜，屈服極限!=*$）)）:；〈。波紋管工作時(shí)受內(nèi)壓％＊)8＃：；＜，抵達(dá)止動(dòng)擋塊時(shí)完成的行程＆＊－5５。解:計(jì)算相對有效面積?。?＊!/）$（#）＊。))—8＄.9＄6#*）86!6查曲線圖?。ⅲ！?,按算出的！/)查得參數(shù)*和膜片的相對剛度'１.當(dāng)膜片相對深度＋4，＊?！?!時(shí),*＊$826；’1＊＄。。假定焊接波紋管的膜片數(shù)-＊！，＄)，#),—)和．),對于每一個(gè)－值按式(！”#"6）算出膜片厚度,＊－’1－（＃）"$）＄’1第二章焊接波紋管的設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)＃？７三維網(wǎng)波紋管工作部分的長度！?。?＂＃＃）＄，深度＂由相對深度確定，波紋管的內(nèi)半徑%＄!%％＆!&’＆（)’!*（＊＋+。由查得的參數(shù)&?。?)'和選定的兩個(gè)值"，#!"，"，＃?。?，從圖-。".＆＆查出波紋管內(nèi)環(huán)縫處（!！！%）和外環(huán)縫處（!！＆)的相對彎曲應(yīng)力（”&/）0，("&/)1和相對薄膜應(yīng)力(””2）0，("”2)1,見表—。"．＆＂。圖—。＂．＆3確定！型波紋管中彎曲應(yīng)力（4,5)和薄膜應(yīng)力（／，６)的曲線圖注:上面的&坐標(biāo)對應(yīng)于(”&/）１,下面的&坐標(biāo)對應(yīng)于（"＆/）0"７７第六篇各類波紋管設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)三維網(wǎng)圖!＂#"$％波紋管的危險(xiǎn)點(diǎn)表！"#”$#例題！"＃"％的解!”！&!’?。Α纾ǎⅰ?））(＂#＊）)（”$(）+("＃*）＋("＄(））(”＃＊））(”$（）＋("＃*）+＃＄,－’’-．'—＄％’’—'’/！＄$-%'－＄#?！?’０'－’’$！$’$0-’＃-.’—＄//'—’＄，’＄＄-%’—，0。'-＄’％’—’’０％知道了膜片厚度，按式(！”#",）和式（！"＃"1），分別計(jì)算由于位移和壓力產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力與薄膜應(yīng)力，應(yīng)力符號(hào)按表!"＃＂$$的規(guī)定。再按式（！”#"$/）求合成彎曲應(yīng)力＂＄(,計(jì)算＂#（&#＂$（,按式（!"#＂$％）求合成薄膜應(yīng)力"＃*。再按圖！”＃＂＄％規(guī)定的內(nèi)環(huán)縫的＃,＄點(diǎn)和外環(huán)縫的%,&點(diǎn)分別計(jì)算出等效應(yīng)力”２３.把”,!，'和＂23的計(jì)算結(jié)果列在表！”#"$／中.表!"#＂$／例題！＂#"％的解！"（＂455！4５5'４5５各點(diǎn)的”23４678#$％&(9＃!’-＄$’'-##／—/%1/％0!＄＄1＄＄$０%’-,％＄''—＄/’’—#!！-.／%!//％，％０，/．$-$，#’’－＄!%’-//$!-%,#$1#$$。/%。＃!$-，0/'’—$，0’-／０#０—，$＄！%＄。,%’，%’＃#—％。％’'—＃'！’-%$％＄—'％＄/！＄／$//!／/#＃-1,＄’！’-$＄’＄－＄＄/-,！．’＄%＄!$＃#'＄＄＄1'—,?！纭?＄／’＄－／＃0－//?！纾＃?，！,010＄—＄。＃'’-$！%＄-?。?，—,，##／＄，.．%0.’#＄—，＃/’’—＄，0＄－，0＄＄0-，＄$?。啊?,%＄,/,／＃-/１%’'—#’！#—'！$0／-’％$/，$＄！/％。/＄!＃－1’第二章焊接波紋管的設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)＃,１三維網(wǎng)通過對等效應(yīng)力?。　敝颠M(jìn)行分析，表明！點(diǎn)是危險(xiǎn)點(diǎn)。它位于波紋管外環(huán)縫的外表面上.根據(jù)!點(diǎn)的應(yīng)力值，按屈服強(qiáng)度確定其安全系數(shù)"＃$！%！!"，見表&’（’)＊.在圖＆’（’)+中給出了當(dāng)壓力＃＄，—（。/0,位移"＄*11，相對深度$2％$（和＄２％$)，兩個(gè)值時(shí)-波紋管工作長度&與膜片數(shù)”的關(guān)系曲線。根據(jù)波紋管的工作條件決定安全系數(shù)。如果取”＃$（,則許用應(yīng)力［！］$?。ィ?＄！％(＄+,，./0下面幾種波紋管符合這一許用應(yīng)力值：當(dāng)$2％$（時(shí)，焊接波紋管應(yīng)由(*個(gè)厚度％＄,—）３(1１的膜片組成;而當(dāng)$２%$），時(shí),應(yīng)由(（個(gè)厚度％＄,-)＆411的膜片組成.這時(shí)工作部分的長度相應(yīng)為＆＄）4－５１1和＆$３5—)１1.如果波紋管在長度方向的結(jié)構(gòu)尺寸受限制,例如需要＆6(,1１，那么這就決定了最終選擇膜片深度＄＄,—*7711的波紋管，波紋管的波距由膜片深度確定.圖＆’（’)+厚度％，長度&和最大等效應(yīng)力?。。⒌淖兓€第六節(jié)焊接波紋管的生產(chǎn)新工藝新技術(shù)焊接波紋管的制造工藝過程按所制造的波紋管直徑大小可分為兩種工藝路線。)）在制造大直徑波紋管時(shí),采取焊內(nèi)圓環(huán)縫之后裝半圓卡具環(huán)的工藝路線(見圖＆’（')＆）.(）在制造小直徑波紋管時(shí),采取焊內(nèi)圓環(huán)縫之前裝整回工藝環(huán)的工藝路線(見圖7’）3）.對于大直徑波紋管來說,它的波距也比較大，在兩個(gè)膜片構(gòu)成的波距空間里允許將半圓環(huán)設(shè)計(jì)成具有粗壯的截面。半圓環(huán)的作用是把焊完內(nèi)圓的上下膜片組元支撐起來，(４，第六篇各類波紋管設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)三維網(wǎng)以保證焊外圓環(huán)鍵時(shí)能用夾具將各組元之間的膜片相互夾緊，保持一定的波距，同時(shí)又使膜片外圓的施焊部位露出均勻的邊緣，保證圓周上各處的導(dǎo)熱狀態(tài)一致,最終得到熔深一致的焊縫。半圓環(huán)的截面形狀常有矩形，!形和"形。設(shè)計(jì)時(shí)只要考慮它的剛度足夠大，又不與膜片型面相碰就行.截面尺寸大的半圓環(huán)比較容易加工,在使用過程中頻繁地鑲裝和拆除也不會(huì)把它損壞，可以反復(fù)使用，所以又稱它為半圓卡具環(huán),因?yàn)樗褬?gòu)成了外圓夾具設(shè)計(jì)中不可分割的一部分。圖＃$％$＆＃制造大直徑波紋管的工藝路線圖＃$%$＆’制造小直徑波紋管的工藝路線隨著波紋管直徑的減小，波距也相應(yīng)減小，半圓環(huán)的截面也只好做得又細(xì)又小。這樣的半圓環(huán)不但難以加工，而且使用壽命也很低，在鑲裝和拆除的過程中常常造成變形。有時(shí)半徑變大，有時(shí)扭曲,只好報(bào)廢,達(dá)不到半圓環(huán)反復(fù)使用的目的。因此在制造小直徑焊接波紋管時(shí)，原先的半圓夾具環(huán)演變成了開口的整環(huán),稱之為工藝環(huán).在焊接內(nèi)圓環(huán)縫時(shí)，就把工藝環(huán)夾在上下膜片之間。焊完后,工藝環(huán)就自然處于合適的位置上，為焊接外圓環(huán)縫作好了準(zhǔn)備。焊完后經(jīng)檢驗(yàn)合格,就可以通過開口處把工藝環(huán)拉出來.工藝環(huán)一般都用紫銅絲制成。每個(gè)工藝環(huán)只能使用一次.這就是它和夾具環(huán)的主要區(qū)別.隨著焊接波紋管內(nèi)外徑尺寸的減小，其壁厚也要相應(yīng)減小,總的來說它的制造工藝難度則要有所增加。除了在工藝路線方面有上述改變之外，在具體的工藝措施方面，例如夾具設(shè)計(jì),氣體保護(hù)附件設(shè)計(jì)等方面都有更嚴(yán)格的要求。以下幾節(jié)將對工藝設(shè)計(jì)中的某些共性問題作詳細(xì)介紹.一、沖制膜片初始內(nèi)外徑的確定焊接波紋管的內(nèi)、外徑是它的兩個(gè)主要幾何參數(shù)，需要嚴(yán)格控制，以保證波紋管的性能,同時(shí)保證它在工作時(shí)不與機(jī)殼和心軸相碰。由于絕大多數(shù)焊接波紋管都采用端接接頭，膜片的邊緣在焊接時(shí),靠母材自身熔化形成焊縫，不加填充金屬，所以焊接波紋管最終成品的外徑，略小于膜片的初始外徑。最終成品的內(nèi)徑略大于膜片的初始內(nèi)徑。第二章焊接波紋管的設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)％（＆三維網(wǎng)如果產(chǎn)品圖樣給定了波紋管的內(nèi)徑和外徑，那么在設(shè)計(jì)膜片時(shí)首先遇到的問題就是如何確定膜片沖裁的初始內(nèi)徑和外徑，即在膜片的邊緣處需要預(yù)先留出多么大的焊縫熔陷余量，才能保證產(chǎn)品最終內(nèi)徑和外徑符合圖紙的要求。目前制造焊接波紋管所用的工藝方法以氬弧焊、微束等離子焊、脈沖等離子焊最為普遍。在焊接薄板端接接頭的情況下，由于表面張力的作用，端接接頭橫截面的輪廓線基本上呈半徑為！的圓弧形，如圖！”＃"＄％所示.為了推導(dǎo)半徑！與熔陷高度”間的關(guān)系，首先從直線型焊縫入手，因?yàn)檫@種情況最為簡單--—截面積與金屬熔化前后的體積成正比例關(guān)系。圖!＂＃"$%計(jì)算直線焊縫各參數(shù)的簡圖對于板厚為＃，長度為$個(gè)長度單位的直線焊縫，由于焊縫左右是對稱的，所以只考慮它的左半部.焊接之前的截面積＄（％＆’(）＊%)在焊接后演變?yōu)榻孛娣e＄(%(＋)＊％）.線段％＆即為板材的熔陷高度”。由于在焊接過程中不加填料，焊接前后的金屬體積沒有變化,同時(shí)考慮到面積＄(%（,）＊％)是焊前與焊后的共有面積。所以從理論上講，截面積＄（%&’（％)應(yīng)當(dāng)與截面積＄(（+），(）相等,即＄（％&’(％）&$（(+）,()(!＂＃"$’)等式左邊＄（%＆’(%）&＄(—＆’,-）”$(-(，-）"＄（－％(-)&＃(!（"）＂$＃＃！)＊+!＂?。?$#!”＂#!&#?。?""$＃＃！)*+！”！，!＃(＄#!＃”等式右邊＄（(+），(）＆＃［＄（-(＋—)"$（-(,—）］&＃＂！#!#＂"$##！)＊＋”＆！#＂"＃！)*+"將左右兩邊的結(jié)果代入式（!”?！?’）,得到＃！（＃"＂＄＃#!）*+＂”＄，!!#($＃!＃”＆?。！保ⅲ?！)*+＂#－#第六篇各類波紋管設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)三維網(wǎng)!”!"＃＃＃！＄＂＃!＃％&’!（”)"#＃$!#兩邊同除以!＃,得＂!?。?＃!#!＄"#＃！%&’?。?）＃!#＄＃!由圖*$＃＄"*可見＃！!"+，%!代入得到＂!！#＂（！)+,％＃＂＄"#-.’＂＄＂+，％!（＊$#$"＊)式中！——-特征角,單位是弧度。熔陷高度”與板材厚度！之比”！是個(gè)無因次量，稱之為直線焊縫熔陷系數(shù)。截面圓弧半徑＃與板厚之比#！稱為截面系數(shù)，它也是無因次量.圖*＄＃$”／表示了熔陷系數(shù)”！與截面系數(shù)＃!的理論關(guān)系曲線和實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)（用實(shí)心點(diǎn)表示).可見兩者吻合較好。如果根據(jù)端接接頭的強(qiáng)度要求確定了最佳的截面系數(shù)＃!，就可以由圖查得相應(yīng)的熔陷系數(shù)”!，進(jìn)而求出需要預(yù)先留出的熔陷高度＂。現(xiàn)在對上述推導(dǎo)結(jié)果分三種情況進(jìn)行討論,見圖＊＄#$＃0。"）當(dāng)”！!＄01＃"２時(shí)，＃！！"。即截面圓弧半徑恰好等于板厚。這時(shí)的熔陷高度"為負(fù)值，也就是說，焊口的表面經(jīng)過焊接以后不但沒有熔陷下去，反而有所升高.這種現(xiàn)象的出現(xiàn)是由于焊接規(guī)范過小的結(jié)果。例如在選擇內(nèi)環(huán)焊縫最佳焊接規(guī)范的試驗(yàn)過程中，焊接電流需從小到大逐步增加，有時(shí)就會(huì)發(fā)現(xiàn)焊后內(nèi)徑減小的現(xiàn)象。其原因就在于此。＃）當(dāng)＂！！0時(shí),#!！”1＂3*。這時(shí)的熔陷高度"為零，即焊接前膜片的初始直徑與焊接后波紋管的最終直徑相等.焊縫截面圓弧半徑略大于板厚，焊縫熔深較小，在進(jìn)行撕裂試驗(yàn)時(shí)，斷口發(fā)生在焊縫區(qū)，接頭強(qiáng)度不夠。4）當(dāng)"５?。?1*２)時(shí)，#！！"12.這時(shí)端接接頭的截面半徑為板厚的＂1２倍。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，接頭強(qiáng)度可靠。原蘇聯(lián)國家標(biāo)準(zhǔn)也推薦選取這個(gè)比值，此時(shí)熔陷系數(shù)為01*２。在計(jì)算膜片初始直徑時(shí),應(yīng)當(dāng)根據(jù)波紋管的最終直徑,再考慮進(jìn)去兩倍的熔陷高度，由此便得到了計(jì)算膜片初始內(nèi)外直徑的經(jīng)驗(yàn)公式：$％＆!$６&＄”1４！（*$?！纾ⅲ罚?％0!＄60（"14！（＊$?！纭?）式中$％＆———膜片初始內(nèi)徑;第二章焊接波紋管的設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)＃／４三維網(wǎng)!！"-——波紋管最終內(nèi)徑；！?！纭?膜片初始外徑：！!＄———波紋管最終外徑;＂—-—膜片壁厚。圖％＆’＆（)直線焊縫的#"與$"之間的關(guān)系＄*”+（＄*”+（，(-%＄*"+(，。$＊"+＆$,'（.＄*"+$＄*”+＄,%。圖％&’&’＄不同＃”值的端接接頭應(yīng)當(dāng)指出,這里是把端接接頭直線焊縫情況下推導(dǎo)的熔陷系數(shù)?！迸c截面系數(shù)$"的理論關(guān)系,用在了圓環(huán)焊縫的情況,目的是使問題得到簡化。由此產(chǎn)生的直徑計(jì)算誤差一般在＄,＄’//左右,這對于工程設(shè)計(jì)來說精度已經(jīng)足夠了.如果按照內(nèi)環(huán)焊縫和外環(huán)焊縫的實(shí)際情況,根據(jù)焊前焊后金屬體積不變的原則進(jìn)行’)0第六篇各類波紋管設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)三維網(wǎng)推導(dǎo)，也可以得到內(nèi)環(huán)縫熔陷系數(shù)！！"與特征角！,內(nèi)環(huán)縫相對直徑＃！"間的函數(shù)關(guān)系，見圖”＃$＃$％。圖"＃＄?！纾ビ?jì)算內(nèi)環(huán)縫各參數(shù)的簡圖圖"#＄#＄$計(jì)算外環(huán)縫各參數(shù)的簡圖第二章焊接波紋管的設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)＄'＆三維網(wǎng)由于篇幅限制,推導(dǎo)過程從略,這里只給出結(jié)果。內(nèi)環(huán)縫熔陷系數(shù)!！”"#＄#！"%#＆’(!%#)＃?。?*+,－!＄％！$＆'(＄?。?)&'(＄！＃！”＊+，—＄!!*＄.（/%$%#0)式中#!———內(nèi)環(huán)縫計(jì)算直徑；＃!＂#１！＊＄＄(／%＄％＄2）同樣也可得到外環(huán)縫熔陷系數(shù)!2”特征角！，外環(huán)縫相對直徑＃2”間的函數(shù)關(guān)系，見圖/%$％$$。外環(huán)縫熔陷系數(shù)！2"”＃）#２＂＄%+，-！$%!$&’(＄!％”）&'（$!#2"*+，-＄?。。?％＃＄＃2"％#&’（!（/％$％$＃）式中＃2———外環(huán)縫計(jì)算直徑;#２＂#１2％＄$(／%＄%＄$)這里值得注意的是，與直線焊縫時(shí)的情況相比，環(huán)焊縫時(shí)的熔陷系數(shù)還要與環(huán)焊縫的相對直徑#！”或#２"有關(guān)。對于內(nèi)環(huán)焊縫、直線焊縫、外環(huán)焊縫三種情況,在截面系數(shù)＄”相同的條件下，或者說當(dāng)特征角%相等時(shí),內(nèi)環(huán)縫熔陷系數(shù)!！＂最大，外環(huán)縫熔陷系數(shù)!2”最小，直線焊縫熔陷系數(shù)?。⒅翟趦烧咧g.道理很明顯，在焊內(nèi)環(huán)縫時(shí)，要把內(nèi)圈的金屬熔化,再凝固分布在稍大一點(diǎn)的圓周上，當(dāng)然需要的熔陷高度?。σ戎本€焊縫時(shí)的熔陷高度!大。而在焊外環(huán)縫的時(shí)候，情況恰恰相反。當(dāng)內(nèi)、外環(huán)縫的相對直徑#！"和#２”較大時(shí)，內(nèi)、外環(huán)縫的熔陷系數(shù)!!＂和！2”與直線焊縫熔陷系數(shù)!”相差無幾,當(dāng)#!＂和＃２"趨近無窮大時(shí),則!!"和?。?趨近于!＂。當(dāng)#!"和＃2"比較小時(shí)，即與直線焊縫的情況差異較大時(shí),可以用式(/%$％#0)和式（/%$％$＃）計(jì)算內(nèi)、外環(huán)縫的熔陷高度!＆和!2。二、焊接波紋管的膜片型面設(shè)計(jì)對稱式焊接波紋管的膜片型面設(shè)計(jì)并不復(fù)雜。#型、$型焊接波紋管的膜片型面基本上都是直線，％型焊接波紋管的膜片型面設(shè)計(jì)方法與波紋膜片的設(shè)計(jì)方法基本相同?！纾埃诹黝惒y管設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)三維網(wǎng)這三種型式的波紋管，上、下膜片都用同一種形狀的膜片，焊接時(shí)顛倒使用就可以了.層疊式焊接波紋管的上、下膜片型面一般都不相同,但波形是共軛的，受軸向力壓縮時(shí)，上、下膜片能夠互相疊合,圖！”#”#＄給出了層疊式焊接波紋管的一組膜片型面設(shè)計(jì)實(shí)例。圖！”＃"＃$層疊式焊接波紋管膜片型面圖％）上膜片!＆’(）*）下膜片！&’(）膜片型面是由幾段圓弧相互連接而成的，靠近內(nèi)孔和外圓的圓弧各自延長出一小段切線作為平邊部分，以便在焊接時(shí)用卡具夾緊。在進(jìn)行膜片型面設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn):(＋)構(gòu)成膜片型面的各段圓弧的半徑不應(yīng)太小,以免造成沖片時(shí)膜片撕裂。圓弧半徑也不可以太大,以免出現(xiàn)跳躍現(xiàn)象。（＃)上、下膜片的波形在疊合時(shí)下得發(fā)生干涉現(xiàn)象。否則，波紋管還沒達(dá)到預(yù)期行程,剛度就會(huì)突然增加。所以在幾何作圖時(shí)，必須考慮板材厚度對圓弧半徑的影響。(＄)膜片型面在內(nèi)孔、外圓處的兩段切線可以與膜片的軸線垂直，構(gòu)成兩個(gè)圓環(huán)面,也可以順著膜片型面的整體碟形走勢，構(gòu)成兩個(gè)扁錐面。扁錐的底角大約#，-$,左右。選擇后一種型面曲線的目的僅僅是從焊接工藝的角度來考慮的。因?yàn)榘凑涨耙环N型面曲線,雖然它的內(nèi)、外邊緣理論上是圓環(huán)面，但是由于材料各向異性，以及沖壓殘余應(yīng)力等原因，沖出來的膜片都有不同程度的翹曲變形.膜片越大,越薄，變形就越嚴(yán)重。于是在組裝焊接時(shí)，露在卡具外面的上、下膜片邊緣在焊口處常常合攏不嚴(yán),沿整個(gè)圓周出現(xiàn)一段段的裝配間隙。這種間隙無法通過增加卡具夾緊力的辦法消除，有時(shí)夾緊力越大，間隙反而更大,很難保證焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性.因此才衍生出帶扁錐面內(nèi)、外邊緣的膜片型面方案。這樣一來，當(dāng)裝配夾緊時(shí),要強(qiáng)制把扁錐面壓成圓環(huán)面，于是邊緣處產(chǎn)生的反彈力就迫使整個(gè)圓周處處貼緊,消除了裝配間隙。當(dāng)然,對子膜片較厚的情況，這一矛盾并不突出,仍可采用圓環(huán)面內(nèi)、外邊緣的膜片型面方案。膜片型面設(shè)計(jì)的差異較大，對于不同的尺寸規(guī)格,其波紋的形狀,波紋的數(shù)量，每段圓弧波的半徑都可以不同。前蘇聯(lián)在+．／!年頒布了焊接波紋管國家標(biāo)準(zhǔn)?。?2#+/３4-第二章焊接波紋管的設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)#。/三維網(wǎng)!",其中列出了兩種系列的焊接波紋管，第！類是低剛度系列,第＂類是高疲勞強(qiáng)度系列.兩種系列波紋管的上、下膜片結(jié)構(gòu)及尺寸標(biāo)注符號(hào)參見圖#$％#。表#＄＆#給出了第!類波紋管上、下膜片的具體尺寸。表”$%$&’給出了第"類波紋管上、下膜片的具體尺寸?？晒┰O(shè)計(jì)時(shí)參考。圖”＄％$％＃上、下膜片尺寸圖（）上膜片)）下膜片表"＄％＄&#!類波紋管上下膜片尺寸（*＊）！＋，－＊％＂#$。%&'（（&＆／%’％．／＆’/％．／＆．%.／％’/＆./＆#％./０’/．。/%'。/'’。/＃.＆/%％&/0＃＆/?！?＆.&/＆’＆/”.％%/&”/＂．/&。％％/％＂/'。/&＃％％/0”/＃。/%’.／’！。/＃％&/％1＆/＃％＆/.’＆/＆．&/&'％/.。％'/＆！/。./＆。%’/%"/1．／＆＃％’/0"/2./％’。/"!。/'%&/’2＆/!＃＆/．’&/＆。＆/＆’%/’。％２/＆!/1．/&.％２/％！／2.／＆＃％２/0！/！．／％'。/！'。／"。＆/20%/．&＆／。’&/&。&/＆'0/&'0％/＆！／1．/＆。０%/％！/２。/＆#0％/０!/！./％'。／1．.／!’％/％２%/’＆＆／?！?/＆.＆/＆'％12第六篇各類波紋管設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)三維網(wǎng)續(xù)表!!"＃＄％＂?！纾Γ?'（（’()&＆*＋）’，)—&）'＆＊+)%,）,&）’（*+)＊，).&)％／’）＆’＆）,+％)+％％），，’）&／'）’&’)'／/）&&（＆）’—)-＆)’&(＆）％－），&）'（（＆)＊-）.&）%／’)'＊&)+/(）％(*)％+’)&/’)'&’)’/+)*＆（/)’’')-＆）’＆(/)％'’),&）’（（/)*’’)。＆）%/’)％（＆)。＊（).*＊)＋（’）&/’）’＆’）’/，)＆＆/&)’’＊）-&）'&/＆)%’＊），&）'（／&）＊’＊）。＆）%/’）＊/&),&/）%’（)＆’'）＆／’）’＆'）’/’＆)&＆／＋）’’/)-＆）’&/+）％’/),&）'（/+）＊'／)。＆)％/’)/＆&)，//）/（()%+’）//’)+＆’)+/’%)／＆+*)’’。）-＆）’&+*)%’。),＆）’(+＊）*’。)．&）%／’）+—&）－,＋)＊+（)，－’）//’)+＆’）+／’＋)&&．’）'’－）-&）’＆?！?%'-），＆）'（。')＊’-）。＆）%／’）—’’)＆，。）＆'／）＊-％)&／%)’＆%）’/第二章焊接波紋管的設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)％—－三維網(wǎng)續(xù)表！!”#$%”?！纾?&’(（’％＆（＆＆)＆（％%’（)＆（’*）＆(+％’（，&（%—)＆(＊％’（．&(+—%(’）’（%-)('—。（%，％（'＆%（’-%(％&%—（＆＆/&(%%＊(）＆(’*/＆(+％＊(,＆(%－/&（＊%*（．＆（＋－'(。＋’（＊+/（+＆,(’—%(’&%(’—%（％&+'（-＆'＆＆(%％，（）&(’＊’＆＆(+％，(，&（%—’＆＆(＊%,(。&(+-'(）＆'（—-’＆(’’,（，）%（.＆％（.-%（，＆＊＆（＆&’’＆(%＋’（）&（’＊’'＆(++’（，＆（%—'’&(*+’（。＆（＋-'(/-’（.—'&（，.)（%)+(’＆+(’—+(％＆．+(＆&’%-(％-－(）＆(’＊’%—(＋—－（，&（%-’%－（*—-(．＆（+－’(，+'（＊+/（＋＆,（’-+（’＆＋（’—+（%&表.０％0'—！類波紋管上下腰片尺寸(＄＄)!！１#＄％＂＃$＆%＆'（(’'（.&’）(’’&（/＆（'＆’)（％’＆()＆（’＊＆(+＆&（%）&(+*＆（-—&（，＆＆（，—＋&＆第六篇各類波紋管設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)三維網(wǎng)續(xù)表另外，在生產(chǎn)實(shí)踐中逐步發(fā)展了一種全新的設(shè)計(jì)膜片型面的方法，即所謂合二而一法，下面作一簡單介紹。在通常情況下,沖制上膜片和下膜片各自需要一套模具，有時(shí)由于模具的制造精度不高,或者由于設(shè)計(jì)的波形本身不太合理，沖出的上、下膜片會(huì)發(fā)生波形于涉的現(xiàn)象.特別是對于直徑大,厚度小的膜片,采用聚氨酯橡膠模沖片時(shí)，一個(gè)模具沖出的上膜片與另一模具沖出的下膜片往往內(nèi)、外徑尺寸差別很大.組裝后同心度不好，錯(cuò)邊嚴(yán)重，造成焊接廢品率增加、可靠性降低。為了克服這一缺點(diǎn)，現(xiàn)在已有多種規(guī)格的波紋管都是采用一套模具制造上、下兩種膜片。具體作法是：設(shè)計(jì)一種處于上、下膜片中間狀態(tài)的型面,它的內(nèi)邊緣和外邊緣的平邊部分處于同一個(gè)平面上。沖成這樣的中間型膜片后,可用簡易的拉伸模具,將中間型膜片的外邊緣相對于內(nèi)邊緣沿軸線的上、下兩個(gè)方向分別拉伸半個(gè)波距,這樣就得到了改制出來的上、下膜片.用這種方法制造膜片有如下優(yōu)點(diǎn):(’)可以少加工一套成形模，但需增加一套簡易拉伸模.簡易拉伸模的造價(jià)低,權(quán)衡之下還是降低了成本。（%）對于成形凸凹模的制造精度可以放寬。上、下膜片都是由同一個(gè)中間型膜片改制而成，波型不會(huì)發(fā)生干涉。特別是在刃口不快的時(shí)候，修磨之后照樣沒有影響.而在采用兩套模具制造上、下膜片時(shí)，修磨之后就改變了原來的型面曲線,使兩種膜片的疊合狀態(tài)變差。())改制得到的上、下膜片，內(nèi)徑、外徑一致，組裝時(shí)焊口沒有錯(cuò)邊,易于保證焊接質(zhì)量。當(dāng)然這種方法也有它的缺點(diǎn),即增加了膜片的拉伸變形工序。因此,設(shè)計(jì)者在定方案時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況作出選擇。采用上、下兩種膜片的目的主要是為了保證焊接波紋管具有一定的原始波距，使兩個(gè)膜片焊完內(nèi)環(huán)縫之后隔開一段距離,易于鑲?cè)氚雸A環(huán)，進(jìn)行外環(huán)縫焊接.不然的話，在鑲裝半圓環(huán)的時(shí)候,就容易把膜片的邊緣撬變形,給焊接外環(huán)縫造成困難.當(dāng)膜片的尺寸較大時(shí),有時(shí)可以不需要經(jīng)過簡易拉伸改制成上、下兩種膜片,直接用一種膜片就能制成焊接波紋管.例如012—/&鋸齒波型膨脹器上用的膜片，如圖（２％第二章焊接波紋管的設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)新工藝新技術(shù)）&)三維網(wǎng)!＂#所示。該膜片外徑＄%＆''，內(nèi)徑”%＆''，壁厚&（）’'，膜片型面由九個(gè)三角波組成。當(dāng)把兩個(gè)膜片組裝焊接內(nèi)環(huán)縫后,利用膜片本身的彈性變形能力,就能把兩個(gè)膜片撬開一段距離鑲?cè)氚雸A環(huán).由于尺寸較大，不會(huì)對膜片外緣造成損傷。焊完外環(huán)縫拆去半圓環(huán),膜片的彈性變形得