金屬補(bǔ)償器設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)是板殼理論、材質(zhì)力學(xué)、計(jì)算數(shù)學(xué)等。補(bǔ)償器設(shè)計(jì)的參數(shù)較多，由于補(bǔ)償器在系統(tǒng)中的用途不同，其設(shè)計(jì)計(jì)算的重點(diǎn)也不一樣。例如，補(bǔ)償器用于力平衡元件，要求補(bǔ)償器在工作范圍內(nèi)其有效面積不變或變化很��；用于測(cè)量元件，要求補(bǔ)償器的彈性特性是線(xiàn)性的；用于真空開(kāi)關(guān)管作真空密封件，要求補(bǔ)償器的真空密封性、軸向位移量和疲勞壽命；用于閥門(mén)作密封件，要求補(bǔ)償器應(yīng)具有一定的耐壓力、耐為腐蝕、耐溫度、工作位移和疲勞壽命。
根據(jù)補(bǔ)償器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以把補(bǔ)償器當(dāng)作圓環(huán)殼、扁錐殼或圓環(huán)板所組成。設(shè)計(jì)計(jì)算補(bǔ)償器也就是設(shè)計(jì)計(jì)算圓外殼、扁錐殼或圓環(huán)板。
補(bǔ)償器設(shè)計(jì)計(jì)算的參數(shù)為剛度、應(yīng)力、有效面積、失穩(wěn)、允許位移、耐壓力和使用壽命。
金屬波紋管的特點(diǎn)是在壓力、軸向力、橫向力或彎矩作用下均能產(chǎn)生相應(yīng)的位移，并具有耐壓性、真空密封性、耐腐蝕性、溫度穩(wěn)定和長(zhǎng)期使用壽命。因此，它在許多工業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。其主要應(yīng)用在以下幾方面。
一、用于儀表中的彈性敏感元件
對(duì)于作為彈性敏感元件的波紋管的彈性特性有很高的要求。用作彈性敏感元件的波紋管基本上是把壓力變?yōu)槲灰戚敵龌虬褖毫ψ優(yōu)榧辛敵觥０褖毫ψ優(yōu)榧辛敵龅牟y管變形很小或幾乎沒(méi)有位移，所以在波紋上產(chǎn)生的應(yīng)力比輸出位移的波紋管波紋上的應(yīng)力要小，而彈性后效、滯后的影響可以說(shuō)沒(méi)有，因此，用力平衡式波紋管作彈性敏感元件的儀表的可靠性和精度可以很高。這就是在測(cè)量?jī)x表中，多用力平衡式波紋管作彈性敏感元件的原因。把壓力變?yōu)槲灰戚敵龅牟y管在波紋上會(huì)產(chǎn)生較大的壓力，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意，同時(shí)彈性后效、滯后對(duì)波紋管的彈性有一定的影響。
在儀表中作為彈性敏感元件用的波紋管，設(shè)計(jì)時(shí)波紋管的剛度盡量取小值。
利用波紋管在位移過(guò)程中內(nèi)腔容積的變化，可以用于溫度控制和溫度測(cè)量。
二、用于金屬波紋膨脹節(jié)
金屬波紋膨脹節(jié)廣泛應(yīng)用于各種管路系統(tǒng)中，用來(lái)補(bǔ)償因溫度和壓力波動(dòng)造成的軸向、橫向和角位移。金屬波紋膨脹節(jié)的核心零件是波紋管，通過(guò)波紋管的可變形性和耐壓密封性來(lái)進(jìn)行軸向、橫向和角位移，并承受系統(tǒng)的流體壓力，其它零件均為結(jié)構(gòu)件，起導(dǎo)向、支撐、連接、導(dǎo)流等作用。根據(jù)設(shè)計(jì)和使用要求，波紋管和有關(guān)結(jié)構(gòu)零件按需要的結(jié)構(gòu)焊接成軸向、橫向和角向不同類(lèi)型的波紋膨脹節(jié)。
三、用于金屬軟管作撓性聯(lián)接件
金屬軟管用它的撓性來(lái)補(bǔ)償管路系統(tǒng)中因安裝造成的位置偏差和滿(mǎn)足工作端各向位移的要求，并承受系統(tǒng)的流體壓力。金屬軟管的核心零件為波紋管，此種波紋管的長(zhǎng)度和內(nèi)徑之比一般大于3，波型分為環(huán)形和螺旋形，環(huán)形的彎曲剛度比螺旋形的小。為了增加金屬軟管的承壓能力，在許多情況下，在波紋管外面銷(xiāo)裝金屬絲或帶編織的金屬網(wǎng)套。
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