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金属波纹管性能分析和结构优化的要素

时间:2018-05-11   来源:金属波纹管厂家   作者:金属波纹管性能分   点击:

  金属波纹管机械密封的性能好坏和使用寿命的长短与金属波纹管的力学性能密切相关。对金属波纹管结构型式的研究,型式设计已成为金属波纹管生产和使用成败的关键。

  金属波纹管是由多个冲压成圆弧形的波纹膜片而成,在对金属波纹管进行性能分析和结构优化时,不考虑材料性能对金属波纹管的影响,着重研究膜片波形、宽度、成型角以及膜片的个数对金属波纹管性能的影响。

  

1、波形对膜片受力的影响

  应力随波深的变化,可以发现,随波深的增加,膜片上的低应力点逐步外移,应力分布也由不均匀!均匀!不均匀地变化。

  对于双圆弧和多圆弧膜片,最大应力点均出现在膜片的外缘焊缝区域,而对于单圆弧膜片,最大应力出现在圆弧的顶点位置。其次,双圆弧膜片与多圆弧膜片受力情况较接近,而单圆弧膜片上的应力分布极其不均匀,在膜片内缘应力还非常小时,圆弧顶点处已发生了塑性变形。

  

2、波深对膜片受力的影响

  显然金属波纹管的位移与膜片的波深呈现马鞍形分布,当波深较小或较大时,金属波纹管的位移均较大,可见波形对金属波纹管性能的影响较大。因此,在设计金属波纹管时,审慎选择膜片波深非常重要。

  

3、膜片宽度的影响

  在圆弧波形一定的情况下,通过增加膜片外缘直边段,可以得到不同宽度的波纹膜片。三种不同宽度的波纹膜片。

  见若在膜片的外缘增加一直边段,可以有效降低膜片上的最大应力,并使应力分布趋于均匀,但膜片上最大应力的降低幅度和均匀化程度并不与直边段的长度成正比。过大的直边段起不到均化应力的作用,只能增加金属波纹管受载时的位移,即直边段长度的增加降低了金属波纹管的刚度。因此,膜片直边段的长度可以根据设计所需的金属波纹管的刚度来确定。

  

4、成型角对金属波纹管永久变形的影响

  将金属波纹管压缩到最大压缩量,并保持 30 小时后松开。测量金属波纹管经过度压缩后的自由高度,测试结果发现成型角小的金属波纹管压缩前后的高度基本不变,而成型角较大的金属波纹管压缩以后的高度有所降低。尤其是成型角小于30时,高度减少较明显。

  对于机械密封用金属波纹管,通常要求其在工作时达到一定的压缩量。在不考虑压缩量变化的情况下,金属波纹管弹力的稳定性与其抗松弛性能密切相关。

  根据机械密封用弹性元件的特点,为了使金属波纹管在工作时具有适宜的刚度、良好的补偿能力和稳定的弹性(不失弹),设计人员应审慎选择金属波纹管的成型角。

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