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预应力金属波纹管的结构对应力的影响

时间:2018-04-19   来源:预应力金属波纹管结构   作者:预应力金属波纹管   点击:

  在预应力金属波纹管的应用当中,预应力金属波纹管主要起补偿、预紧及缓冲的作用,同时对密封端面产生一定的比压。预应力金属波纹管应始终保持有良好弹性,保证对补偿环的补偿作用。预应力金属波纹管在工作时,波峰波谷都会产生褶当大的应力,当应力超过预应力金属波纹管的屈服极限时,预应力金属波纹管在交变载荷的作用下很容易发生破坏,使得预应力金属波纹管失效,引起密封泄露。
 

  预应力金属波纹管的结构对于预应力金属波纹管的应力具有很大的影响预应力金属波纹管的结构主要包含壁厚、波深和波数三个方面,这三个方面都会影响预应力金属波纹管的应力分布。

  预应力金属波纹管的结构对应力的影响

1、壁厚的影响

  预应力金属波纹管的壁厚对预应力金属波纹管的弹性以及密封性能有着直接的影响。壁厚太厚不容易压缩,没有足够的预压缩量,不能保证足够的弹性,不能达到好的密封效果;壁厚太薄预应力金属波纹管容易发生屈服,引起密封失效。图10给出了不同厚度预应力金属波纹管的径向应力分布。

  预应力金属波纹管在同一工况下,不同厚度时预应力金属波纹管的应力分布是不相同的,壁厚为0.3 mm和0.4 mm时预应力金属波纹管的应力大部分都在屈眼极限以下,只有波峰的位置应力偏高。随着预应力金属波纹管壁厚减小,预应力金属波纹管有轴向位移以及外压引起的应力也减小,这与可以通过减少预应力金属波纹管的壁厚来缓减轴向位移引起的应力过大的结论是一致的。而在壁厚为0.2mm时预应力金属波纹管的应力分布已发生了变化,波峰处发生屈服,波峰的应力增加更快。所以预应力金属波纹管的壁厚不是越小越好。

  

2、波深的影响

  不同波深的情况下,预应力金属波纹管所产生的应力,比较三种情况,不同的波深,预应力金属波纹管沿直径方向的应力分布不同。最小应力的位置也在变化,波深值较大时,应力分布呈波状,最终的波峰处的应力最大。

  显然波深增加,预应力金属波纹管的应力减小,波谷的应力减小程度比波峰要大。

  

3、波数的影响

  不同波数的预应力金属波纹管的应力分布图可以明显的看出,随着波数增加,预应力金属波纹管的应力减小,预应力金属波纹管沿径向的分布规律是一致的。但是波数太多又容易引起预应力金属波纹管在使用过程中失稳。

  在机械密封设计中,只有适当选择波数才能保证既达到密封的要求,又不至于引起预应力金属波纹管失稳。

  通过上面分析,经过经验公式计算得到的结果和有限元结果相比,刚度值比较吻合,在工程实际中,可以用经验公式来计算弹性材料预应力金属波纹管的刚度值。在工程设计中,可以通过适当增加预应力金属波纹管的波数,或减少壁厚,或增加波深来减小预应力金属波纹管应力太大问题。

  工作过程中的介质压力、温度,都会引起预应力金属波纹管刚度的变化,本文只是从预应力金属波纹管结构上进行了分析。

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