在工業(yè)中使用的彈性元件,其工作環(huán)境往往都有一定程度的振動,有些元件用作隔振部件.本身就處在振動條件下。對于在特殊條件下應用的彈性元件,防止元件的自振頻率(特別是基頻)與系統(tǒng)中任何一種振動源振頻相近,避免發(fā)生共振而引起損壞。波紋管類組件在各種領域中得到了廣泛的應用,為避免波紋管發(fā)生共振面損壞,波紋管的固有頻率應低于系統(tǒng)的振動頻率,或至少比系統(tǒng)振頻高出50%。
作用在金屬波紋管及其它彈性元件上的各種預期的負荷值,如集中力F、壓力p 和力矩M 等。在金屬波紋管類彈性元件使用時,除給定施加的載荷值外,還須給定載荷的作用方向及作用位置。對于壓力載荷,還要說明彈性元件是承受內(nèi)腔壓力或外腔壓力。
各類彈性元件在工作瞬間或試驗期間允許超過額定位移的承受能力。在發(fā)生超載位移時,彈性元件不應發(fā)生損壞、失效、失穩(wěn)等情況。對于儀表彈性敏感元件,超載位移一般限定在額定位移的125%,工程中使用的波紋管類組件,應根據(jù)工程條件和安全程度確定。
金屬波紋管及其它彈性元件在某一煮上的位移與作用載荷之間的關系稱為彈性特性,而位移和載荷都應存元件材料的彈性范圍內(nèi)波紋管類組件的彈性特性可以用函數(shù)方程、表格與曲線圖等形式表示。其彈性特性取決于各類彈性元件的結構及加載方式。元件的彈性特性可以是線性的或非線性的,非線性還可分為遞增特性和遞減特性兩種。
當波紋管兩端固定,如果在其內(nèi)腔通入足夠大的壓力時,波紋管波峰處有可能爆破損壞。波紋管開始出現(xiàn)爆破時波紋管內(nèi)部的壓力值稱為爆破壓力。爆破壓力是表征波紋管大耐壓強度的參數(shù)。波紋管在整個工作過程中,其工作壓力遠小于爆破壓力,否則波紋管將破裂損壞。
對于工作在壓縮狀態(tài)的波紋管,它的大壓縮位移是:波紋管在壓力作用下,壓縮到波紋之間相互彼此接觸時所能產(chǎn)生的大位移值,也稱為結構允許大位移,它等于波紋管自由長度與大壓縮長度之差。波紋管不產(chǎn)生塑性變形情況下所能獲得的大位移稱為波紋管的允許位移。
波紋管在實際工作過程中會產(chǎn)生殘余變形,殘余變形又稱變形或塑性變形,波紋管在力或壓力作用下產(chǎn)生變形,當力或壓力卸除后,波紋管不恢復原始狀態(tài)的現(xiàn)象稱殘余變形,殘余變形通常用波紋管不恢復原始位置的量來表示又稱零位偏移。
波紋管的壽命是在工作條件下使用時,能正常工作的短工作期限或循環(huán)次數(shù)。用波紋管組成的彈性密封系統(tǒng),經(jīng)常在承受較多循環(huán)次數(shù)的變動載荷和較大位移的條件下工作,因此確定波紋管的使用壽命,具有重要意義。因為波紋管的作用不同,對其使用壽命的要求也不一樣。
波紋管在工作過程中,其壽命長短主要取決于工作過程中產(chǎn)生的大應力。為了降低應力,一般通過減少波紋管的工作位移和降低工作壓力來實現(xiàn)。在一般設計中規(guī)定波紋管的工作位移應小于它的允許位移的一半,它的工作壓力應小于波紋管的耐壓力的一半。