彈性元件下作時(shí)有兩種狀態(tài);一種是在一定的載荷和位移情況下工作,并保持載荷、位移始終不變或很少變化,稱(chēng)為靜態(tài)工作;另一種使用情況是載荷和位移不斷周期往復(fù)交替變化.元件處于循環(huán)工作狀態(tài)。由于工作狀態(tài)的不同,元件損壞或失效的模式也不同。儀表彈性敏感元件工作在彈性范圍內(nèi),基本上處于靜態(tài)工作狀態(tài),使用壽命很長(zhǎng),一般達(dá)到數(shù)萬(wàn)次到數(shù)十萬(wàn)次。工程中應(yīng)用的波紋管類(lèi)組件,有時(shí)工作在彈塑性范圍或交變應(yīng)力狀態(tài),壽命只有成百上干次。元件在循環(huán)工作時(shí)給定許用工作壽命,規(guī)定循環(huán)次數(shù)、時(shí)間和頻率。
彈性元件的額定壽命是元件設(shè)計(jì)時(shí)定出的預(yù)期使用壽命,要求在這段期間內(nèi)元件不允許出現(xiàn)疲勞、損壞或失效等現(xiàn)象。
金屬波紋管類(lèi)組件的使用溫度范圍很寬,一般都在彈性元件設(shè)計(jì)制造前給出。有些特殊用途的波紋管,內(nèi)腔通過(guò)液氧(-196℃)或更低溫度的液氮,耐壓高達(dá)25MPa 。管網(wǎng)系統(tǒng)連接用的大型波紋膨脹節(jié)(公稱(chēng)直徑有時(shí)超過(guò)lm ),要求承壓4MPa,耐溫400℃,且有一定的耐腐蝕穩(wěn)定性。彈性元件的溫度適應(yīng)能力取決于所采用彈性材料的耐溫性能。因此根據(jù)彈性元件的使用溫度范圍,選用合適溫度性能參數(shù)的彈性材料,才能加工制造出合格的波紋管類(lèi)組件。
波紋管位移與零位偏移之間的關(guān)系,無(wú)論拉伸還是壓縮位移,在波紋管位移的起始階段,它的殘余變形量都很小,一般都小于波紋管標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的允許零位偏移值。但是,當(dāng)拉伸(或壓縮)位移量逐漸增大到超過(guò)一定的位移值后,會(huì)引起零位偏移值的突然增大,這表示波紋管產(chǎn)生比較大的殘余變形,在這之后.如果再增大一點(diǎn)位移量,殘余變形將顯著增加。所以波紋管一般不應(yīng)超過(guò)這個(gè)位移量,不然將會(huì)嚴(yán)重的降低其精度、穩(wěn)定性和可靠性以及使用壽命。
波紋管在壓縮狀態(tài)下工作時(shí)的允許壓縮位移量比工作在拉伸狀態(tài)下的允許拉伸位移量要大一些,所以在設(shè)計(jì)波紋管時(shí)應(yīng)盡可能讓波紋管在壓縮狀態(tài)下工作。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在一般情況下,同一材料、同一規(guī)格的波紋管,其允許的壓縮位移是允許的拉伸位移的1.5倍。
波紋管的壽命是在工作條件下使用時(shí),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(dòng)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?yàn)椴y管的作用不同,對(duì)其使用壽命的要求也不一樣。
由于使用條件不同,波紋管要求的使用壽命相差很大。波紋管壽命與所選用材料的疲勞特性有關(guān),同時(shí)也取決于成形波紋管的殘余應(yīng)力的大小、應(yīng)力集中的情況和波紋管的表面質(zhì)量等。此外,使用壽命與波紋管的工作條件有關(guān)。例如:波紋管工作時(shí)的位移、壓力、溫度、工作介質(zhì)、振動(dòng)條件、頻率范圍、沖擊條件等。