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波纹管:压力测量仪表中的一种测压弹性元件。它是具有多个横向波纹的圆柱形薄壁折皱的壳体,波纹管具有弹性,在压力、轴向力、横向力或弯矩作用下能产生位移。波纹管在仪器仪表中应用广泛,主要用途是作为压力测量仪表的测量元件,将压力转换成位移或力。波纹管管壁较薄,灵敏度较高,测量范围为数十帕至数十兆帕。
波纹管也可以用作密封隔离元件,将两种介质分隔开来或防止有害流体进入设备的测量部分。它还可以用作补偿元件,利用其体积的可变性补偿仪器的温度误差。有时也用作为两个零件的弹性联接接头等。波纹管按构成材料可分为金属波纹管、非金属波纹管两种;按结构可分为单层和多层。单层波纹管应用较多。多层波纹管强度高,耐久性好,应力小,用在重要的测量中。波纹管的材料一般为青铜、黄铜、不锈钢、蒙乃尔合金和因康镍尔合金等。
使金属波纹管或其它弹性元件产生单位位移所需要的载荷值称为元件的刚度,一般用“K”表示。如果元件的弹性特性是非线性的,则刚度不再是常数,而是随着载荷的增大发生变化。一般工程用的波纹管类弹性元件,刚度允差可限定在+/-50%之内。波纹管的刚度按照载荷及位移性质不同,分为轴向刚度、弯曲刚度、扭转刚度等。在波纹管的应用中,绝大多数的受力情况是轴向载荷,位移方式为线位移。
随着波纹管的广泛应用,人们对波纹管的应力进行大量的分析研究和实验验证工作,提出了许多供工程设计使用的计算公式、计算程序和图表。但是,有的方法由于图表或程序繁复使用不方便,有的方法假设条件不是过于简化就是过于理想,难以保证使用上的可靠,不少方法未能为工程界所接受。
数值法计算波纹管应力。假定波纹管的全部波纹都处于同一条件下,在计算时只研究波纹管波纹的单个半波。这样,在研究中就不考虑端部波纹,虽然端部波纹的边界条件与中间波纹有所不同。数值法是根据E.列斯涅尔对于变壁厚回转薄壳产生轴向对称变形时所列的非线性方程来解的。在推导E.列斯涅尔方程时,应用了薄壳理论的一般假定,其中包括:与环壳曲率主半径相比厚度很小的假定;材料的均一性和各向同性的假定。采用上述假定也会给计算带来一定的误差。因为在制造波纹管时,管坯的轧制,拉深和随后的波纹塑性成形会造成材料力学性能上的各向异性和不均匀性。
给谁聚(PE)管,一种新型环保建材,管材的抗推拉、抗剪切性能、耐腐蚀性能都很好。但此管不耐高压。PE100给水管的工作压力为1.6MPa。这是目前 大力提倡和推广使用的管材。这种管材有致命缺点:阻燃性差(保管存放要严加防火)、易老化(此管严禁明敷设)。近年各地出现投资建设排污管道系统的热潮。是一个水资源严重短缺的 ,十分有限的水资源已经受到严重的污染,造成了阻碍经济和社会发展的水危机。为解决严峻的水危机必须尽快污水处理率。所以我们今后50年内埋地排污水管都会有旺盛的市场需求。此外,输送雨水的排雨水管也有广阔的市场。雨水是宝贵的资源,需要学习先进 的经验,建设起把雨水很好地收集起来(不要因为随便漫流而被污染)输送到江、河、水库中去和通过集蓄-回灌系统补入地下水的雨水管理体系。
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波纹管位移与零位偏移之间的关系,无论拉伸还是压缩位移,在波纹管位移的起始阶段,它的残余变形量都很小,一般都小于波纹管标准中规定的允许零位偏移值。但是,当拉伸(或压缩)位移量逐渐增大到超过一定的位移值后,会引起零位偏移值的突然增大,这表示波纹管产生比较大的残余变形,在这之后.如果再增大一点位移量,残余变形将显著增加。所以波纹管一般不应超过这个位移量,不然将会严重的降低其精度、稳定性和可靠性以及使用寿命。
波纹管在压缩状态下工作时的允许压缩位移量比工作在拉伸状态下的允许拉伸位移量要大一些,所以在设计波纹管时应尽可能让波纹管在压缩状态下工作。通过实验发现,在一般情况下,同一材料、同一规格的波纹管,其允许的压缩位移是允许的拉伸位移的1.5倍。
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