波纹管设计计算书
5波纹管计算书DN100X6波
圆形波纹管设计报告设计单位:项目名称:设计标准：金属波纹管膨胀节通用技术条件GB/T12777-2008 膨胀节结构类型：单式(校核设计)波纹类型：无加强U 形 端部约束：两端固支 材料状态：成形态成形方式：液压 波纹管附属件：波纹管应力评定：应力类型计算值(MPa)许用值(MPa)压力引起直边段周向薄膜应力S1： 9.6 130.0 压力引起波纹管周向薄膜应力S2：5.0130.0波纹管相关参数:波纹管平均宜径波纹管有效面积波纹段展开长度波管圆周展开长单个波纹管长度成形后单层厚度单节波纹管重量 Dm(mm)=132.6 Λm(cm2)=138.1 11(mm)=334.5 12(mm)=360.013(mm)=170.0tp(mm)=0.56Wb(Kg)=0.6(包括宜边段) (包括宜边段)Cd=1.908Cf=1.189Cp=0.535Cm=3.000εf=27.973压力引起波纹管径向薄膜应力S3： 1.6 压力引起波纹管径向弯曲应力S4：28.0组合径向应力S3+S4：29.6390.0位移引起波纹管径向薄膜应力S5： 20.4 位移引起波纹管径向弯曲应力S6：1368.8 波纹管当量综合应力St ：1409.9绕轴线波纹管扭转剪切应力Ss ： 0.032.5水压试验波纹管应力评定：应力类型计算值(MPa) 许用值(MPa)水压引起直边段周向薄膜应力S1： 15.1 205.0 水压引起波纹管周向薄膜应力S2： 7.9 205.0水压引起波纹管径向薄膜应力S3： 2.6 水压引起波纹管径向弯曲应力S4：44.3组合径向应力S3+S4： 46.9615.0稳定性及疲劳寿命：柱失稳极限设计压力Psc(MPa)=1.52 平面失稳极限设计压力Psi(MPa)=1.23设计疲劳寿命[Nc](次)=512 单波当量总轴向位移e(mm)=4.7内压推力Fp(KN)=1.4波纹管扭转角度θt (度)=0.0000波纹管刚度: 合格合格评定结论 合格 合格合格单波轴向理论刚度Hu (N∕mm) =1024.4 单波轴向工作刚度fw (N∕mm) =1024.4 整体轴向刚度 Kx (N∕mm) =170.7 整体横向刚度 Ky (N∕mm) =372.1 整体角向刚度 Kθ(Nm /度) =6.5整体扭转刚度 Kt (Nm /度) =3014.4 压力试验：水压试验值Pt(MPa)=0.16 气密试验值Pt(MPa)=0.10 气压试验值Pt(MPa)=0.12 参数系数：。
波纹管设计计算书
设计者（单位）：日期：2013-6-14项目名称：规格型号：SCTB125-350膨胀节类型
波纹管类型
设计压力
设计温度
设计位
移轴向
横向
角向单式轴横向型膨胀节
无加强U型
0.1MPa
800℃
16
12
0
5.55
133
20
20
9
0.8
2mm
mm
°
mm
mm
mm
mm
mm
刚度
位移
应力
压力
引起
的应
力直边段周向薄膜应力
加强套环周向薄膜应力
波纹管周向薄膜应力
加强件周向薄膜应力
紧固件周向薄膜应力
波纹管经向薄膜应力
波纹管经向弯曲应力
波纹管经向薄膜应力
波纹管经向弯曲应力
疲劳寿命安全系数
波纹管许用疲劳寿命
单波轴向刚度
整体轴向刚度
整体横向刚度
整体弯曲刚度
极限压
力柱失稳极限压力
平面失稳极限压力
阶数
一阶
自振频
率二阶
三阶
四阶
五阶
压力推力
KNmm
M2KgKNKNN.mN.m
°N·m/°N.m单波当量轴向位移
直径
波高
波距
波数
壁厚
波纹管层数
材料
弹性模量
屈服强度
许用应力
成型工艺
材料形态
材料
加强套
环弹性模量
许用应力
长度
厚度
材料
加强环弹性模量
许用应力
截面直径
材料
紧固件弹性模量
许用应力
波纹管设计软件
1. 形膨胀节几何参数输入直边段外直径——膨胀节层数——膨胀节一层的名义厚度——加强环的厚度——形圆环的内半径——形圆环中心线直径——考虑到成型减薄后膨胀节单层的实际厚度——形圆环的平均半径——总波数——加强环的平均直径——直边段平均直径——设计内压——膨胀节材料在设计温度下的弹性模量——膨胀节材料在室温下的弹性模量——加强环材料在设计温度下的弹性模量——膨胀节纵向焊接接头系数——加强环纵向焊接接头系数——设计温度下的膨胀节材料许用应力——设计温度下的加强环材料许用应力——膨胀节材料室温下强度限——膨胀节材料设计温度下强度限——设计循环次数一个波的轴向位移——膨胀节的形状因子——随形状因子变化的系数——随形状因子变化的系数——随形状因子变化的系数——波纹管设计计算2.设计参数输入3.系数计算ΩΩΩΩΩNPtbE 20b E ︒tc E 1B 2B 3B e tb σ⎡⎤⎣⎦tc σ⎡⎤⎣⎦p t t =0.5i pr r nt =+c c d d t =+b d d nt=-26.61p p r d t μ=20b σtbσd nt ct i r p d b ϕcϕ设计安全系数——疲劳寿命温度修正系数——4.1内压引起直边段中周向薄膜应力——内压引起加强环中周向薄膜应力——4.2内压在膨胀节中产生的周向薄膜应力——内压在膨胀节中产生的经向薄膜应力——4.3位移引起的膨胀节中经向薄膜应力——位移引起的膨胀节中经向弯曲应力——组合应力——4.4失效循环次数——许用循环次数——4.5一个波的理论轴向弹性刚度——4.6基于柱状失稳的限制设计压力——4.应力和疲劳寿命校合膨胀节刚度计算柱状失稳压力校合（两端固定）内压引起的直边段和加强环中的周向薄膜应力内压在膨胀节中所产生的周向和经向薄膜应力位移在膨胀节中产生的经向薄膜应力和弯曲应力疲劳寿命校合cn 2020tb bf b T σσσ+=()2'12tc c t t b b c c c Pd E ntd E d E t σ=+22ppr nt σ=()()32p p p pr d r nt d r σ-=-20251310.92b p E t e B r σπ=206221.82b p E t e B r σπ=3563R σσσσ=++ 3.2515847.8288C f R N T σ⎛⎫= ⎪ ⎪-⎝⎭[]C c NN n =33310.92t p b p i d E t nf B r=20.15is f P N rπ=()212tb bt t b b c c cPd E ntd E d E t σ=+。
波纹管计算书DN200
波纹管计算书普通U型膨胀节设计EJP符号说明1 可调参数：t －单层壁厚(mm)；n-层数;W—波高(mm);q-波距(mm);N-单节波数;Lc—套箍长度(mm);tc —套箍厚度(mm);Lt—波紋管端口長度(mm);ts —大拉杆膨胀节中间接管厚度(mm);den —介质密度(mm) xl—轴向冷紧量(mm)2 半可调参数和不可调参数：Db—波纹管内径(mm)；p -工作压力(MPa);T—工作温度(攝氏度);Et—波纹管工作温度下弹性模量(MP a); Eo—波纹管常温下弹性模量(MPa); Sat—波纹管工作温度下许用应力(MP a); Sao—波纹管常温下许用应力（MPa）;Sbt —波纹管工作温度下强度极限（MPa）;Syt—波纹管工作温度下屈服极限（MPa）; Syo—波纹管常温下屈服极限（MPa）; Ect—套箍工作温度下弹性模量（MPa）; ECO—套箍常温下弹性模量（MPa）; Set—套箍工作温度下许用应力（MP a）; Seo-套箍常温下许用应力（MPa）;Syco-套箍常温下屈服极限（MPa）; B—模具半角（DEG）Cw-纵焊缝系数;Cm—冷加工强化系数;Xx—轴向总补偿量（mm）;Y—垂直横向总补偿量（mm）;—总角位移（DEG）;m —复合膨胀节节数;Ln—拉杆型膨胀节总有效长度（mm）;3 工艺参数L—总展开长（mm）;Lo—单波展开长（mm）;Q —胀形力（N）;rO —波谷圆弧半径(mm);po －液压成形压力(MPa)4 尺寸参数De—管胚外径(mm);Dm —波纹管平均直径(mm);t p —实际单层壁厚(mm);K1 —查表用系数;K2-查表用系数;Cp—应力系数;Cf-刚度系数;Cd—位移系数;KH-大拉杆横向总补偿量的轴向折算系数;Ex,Ey,B—在对应坐标上单波总补偿量(mm);Ee—单波总当量补偿量(mm)Ex—在对应坐标上单波冷紧量(mm);5 特性参数fw —温度下单波轴向刚度(N/mm);—温度下波纹管轴向总刚度(N/mm); fv —温度下横向总刚度(N/mm);f B—温度下角力距总刚度(N mm/DEG);fn —温度下扭力距总刚度(N mm/DEG);Lb—波纹管有效长度（mm）;G—波纹管净重（Kg）;A—波纹管有效面积（mm2）;Ao —波纹管环面积（mm2）;FA—盲端力（N）;FAo—通径管轴向力（N）;Fx,Fy—波纹管坐标上作用力（N）;wo —常温下单波轴向刚度（N/mm）;f vo —常温下横向总刚度（N/mm）;f to —常温下角力距总刚度(N mm/DEG);f no -常温下扭力距总刚度(N mm/DEG); M 0—波纹管对应坐标上力距(N mm);My -波纹管对应坐标上力距(N mm); Fxl—波纹管冷紧力（N）;6 强度计算结果Kr---拉伸对s2 的影响系数S1 —内压下波纹管直管段周向应力（MP a）;m1 —S1的许用值应用系数;S2—内压下波纹管周向应力（MPa）;m2—S2的许用值应用系数;S11 —内压下套箍周向应力（MPa）;m11— S11的许用值应用系数;S3—内压下波纹管径向薄膜应力（MPa ）;S4—内压下波纹管径向弯曲应力（MP a ）;m34—S3加S4的许用值应用系数;Sd —位移引起的径向表面总应力（MP a ）;St —综合应力（MPa ）。
波纹管有效面积计算
波纹管有效面积计算
波纹管有效面积是指波纹管内部的有效传热面积。
波纹管是一种具有波纹结构的金属管道，广泛应用于热交换器、蒸发器、冷凝器等领域。
波纹管内部的波纹结构可以增加传热面积，提高热交换效率。
波纹管有效面积的计算方法是通过测量波纹管的长度、外径和波纹的深度来确定的。
首先，需要测量波纹管的长度，即波纹管的总长度，包括波纹部分和平直部分。
然后，需要测量波纹管的外径，即波纹管的最大外径。
最后，需要测量波纹的深度，即波纹的最大深度。
波纹管的有效面积可以通过以下公式计算得出：
有效面积= π × 外径 × (长度 - 波纹深度)
其中，π为圆周率。
波纹管有效面积的大小直接影响着波纹管的传热性能。
有效面积越大，波纹管的传热效果就越好。
因此，在设计和选择波纹管时，需要合理计算波纹管的有效面积，以满足热交换的需求。
需要注意的是，波纹管有效面积的计算方法是基于理论假设和实验数据得出的，并且在实际应用中可能存在一定的误差。
因此，在实际工程中，还需要考虑其他因素，如波纹管的材质、壁厚、波纹形状等，以确保波纹管的传热性能达到设计要求。
波纹管有效面积是通过测量波纹管的长度、外径和波纹的深度来计算的。
波纹管的有效面积大小直接影响着波纹管的传热性能，因此在实际工程中需要合理计算和选择波纹管的有效面积，以满足热交换的需求。
金属波纹管的设计计算
金属波纹管的设计计算金属波纹管设计的理论基础是板壳理论、材料力学、计算数学等。
波纹管设计的参数较多，由于波纹管在系统中的用途不同，其设计计算的重点也不一样。
例如，波纹管用于力平衡元件，要求波纹管在工作范围内其有效面积不变或变化很小，用于测量元件，要求波纹管的弹性特性是线性的；用于真空开关管作真空密封件，要求波纹管的真空密封性、轴向位移量和疲劳寿命；用于阀门作密封件，要求波纹管应具有一定的耐压力、耐腐蚀、耐温度、工作位移和疲劳寿命。
根据波纹管的结构特点，可以把波纹管当作圆环壳、扁锥壳或圆环板所组成。
设计计算波纹管也就是设计计算圆外壳、扁锥壳或团环板。
波纹管设计计算的参数为刚度、应力、有效面积、失稳、允许位移、耐压力和使用寿命。
波纹管的刚度计算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。
目前在波纹管的应用中，绝大多数的受力情况是轴向载荷，位移方式为线位移。
以下是几种主要的波纹管轴向刚度设计计算方法：•1．能量法计算波纹管刚度•2．经验公式计算波纹管刚度•3．数值法计算波纹管刚度•4．EJMA 标准的刚度计算方法•5．日本TOYO 计算刚度方法•6．美国KELLOGG（新法）计算刚度方法除了上述六种刚度计算方法之外，国外还有许多种其它的计算刚度的方法，在此不再介绍。
我国的力学工作者在波纹管的理论研究和实验分析方面作了大量工作，取得了丰硕的研究成果。
其中最主要的研究方法是：•（1）摄动法•（2）数值积分的初参数法•（3）积分方程法•（4）摄动有限单元法上述方法都可以对波纹管进行比较精确的计算。
但是，由于应用了较深的理论和计算数学的方法，工程上应用有一定的困难，也难于掌握，需要进一步普及推广。
金属波纹管与螺旋弹簧联用时的刚度计算在使用过程中，对刚度要求较大，而金属波纹管本身刚度又较小时，可以考虑在波纹管的内腔或外部配置圆柱螺旋弹簧。
这样不仅可以提高整个弹性系统的刚度，而且迟滞引起的误差也可以大为减小。
波纹管设计压力与厚度计算
波纹管设计压力与厚度计算波纹管是一种具有波浪形状的金属管道，在许多工业领域中被广泛应用。
波纹管的设计压力和厚度计算是波纹管设计过程中的重要内容，对于确保波纹管的安全运行至关重要。
波纹管设计压力是指波纹管在工作条件下所承受的最大压力。
通过合理计算设计压力，可以确保波纹管在正常工作条件下不会发生破裂或泄漏等安全问题。
波纹管的设计压力一般由以下几个因素决定：1. 波纹管材料的强度：不同材料的波纹管具有不同的抗压强度。
根据波纹管所需承受的压力，选择合适的材料，确保波纹管具有足够的强度来承受设计压力。
2. 波纹管的尺寸：波纹管的尺寸也会影响其承受的压力。
一般来说，波纹管的直径越大，其承受的压力也就越大。
因此，在设计波纹管时，需要根据所需承受的压力确定合适的尺寸。
3. 波纹管的形状：波纹管可以有不同的波纹形状，如U型、V型、S型等。
不同的波纹形状对波纹管的承压能力也有影响。
一般来说，波纹管的承压能力与其波纹形状有关，设计时需要根据实际情况进行选择。
波纹管的设计厚度是指波纹管壁的厚度。
波纹管的设计厚度需要满足以下几个要求：1. 承受设计压力的要求：波纹管的设计厚度应能够承受设计压力，确保波纹管不会发生破裂或泄漏等安全问题。
2. 波纹管的可靠性要求：波纹管在使用过程中会受到一定的冲击和振动，设计厚度需要满足波纹管的可靠性要求，确保波纹管在工作条件下不会发生疲劳断裂或其他损坏。
3. 制造和安装的可行性：波纹管的设计厚度还需要考虑其制造和安装的可行性。
设计时需要根据实际制造和安装的要求确定合适的厚度。
波纹管的设计压力和厚度计算需要根据具体的工程要求进行。
一般来说，可以通过以下步骤进行计算：1. 确定波纹管所需承受的设计压力。
2. 根据波纹管的材料和尺寸，确定其抗压强度和承压能力。
3. 根据波纹管的波纹形状，确定其承压能力。
4. 根据波纹管的设计压力和承压能力，计算出波纹管的设计厚度。
5. 验证波纹管的设计厚度是否满足波纹管的设计要求，如承受设计压力、可靠性要求和制造安装的可行性等。
波纹管的计算
2.1.3 波纹管结构图2-5 波纹管组件图波纹管组件结构如图2-3，当输入的气压信号时增加时，波纹管的伸缩长度增加，从而推动平衡梁一端产生位移，改变挡板与喷嘴间的距离。
当输入的气压信号减少时，波纹管的伸缩长度减少，使挡板与喷嘴间的距离反方向变化。
压缩弹簧的弹性系数决定了输入压力信号的范围，通常标准信号压力为20~100kPa。
波纹管要求采用弹性限度大，疲劳极限高的耐腐蚀性材料，并具有加工性能好，钎焊容易等优点。
一般采用磷青铜、18-8不锈钢等材料。
波纹管的理论有效断面积：(D2+d2)（m2）A=π8D- 波纹管的外径（m）；d- 波纹管的内径（m）波纹管的输出力为：F=p×106A（N）p-作用在波纹管上的压力(MPa)，输入信号P max=100kPa；图2-6 波纹管受力分析波纹管的伸缩量δ与波纹管的弹簧常数K，和作用在波纹管上的力W有关。
(mm) 气动工程手册[M] – P562δ=W9.8K其中作用在波纹管上的力W，由输入压力信号的张力F q和阻尼弹簧的作用力F t组成，如图2-4所示。
W=F q−F tF q=p×A（N）p-作用在波纹管上的压力(MPa)；A-波纹管的有效断面积;(D2+d2)（mm2）A=π8D- 波纹管的外径（mm）；d- 波纹管的内径（mm）；F t=k t xk t−波纹管内阻尼弹簧的弹簧常数 (N/mm)；x −弹簧压缩量，等于波纹管的伸长量δ( mm )；因此：δ=p ×π8(D 2+d 2)−k t δ9.8K整理得：δ=p ×π8(D 2+d 2)9.8K +k t其中K 由波纹管的形状尺寸计算确定。
K =πEC (D+d )2.4n(t ℎ)3气动工程手册[M] – P563C =10.046R 3h 3+0.287R h −0.144R 2h2+0.083气动工程手册[M] – P563E-波纹管材料的弹性模量（MPa ）； D-外径（mm ）； d-内径（mm ）； t-板厚（mm ）； n-波纹数； h-沟深（mm ）； R-平均半径， R =D+d 2（mm ）;最后整理得到波纹管的深长量Z b =p×F b K b可以表示为：Z b =δ=p ×π8(D 2+d 2)9.8K +k t其中p 为输入波纹管的压力信号20-100KPa ；π8(D 2+d 2)为波纹管的有效断面积F b ；9.8K +k t 为波纹管组件的弹性刚度K b 。
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波纹管设计计算书
设计者（单位）：上海速连登集团有限公司 日期： 项目名称： 投标编号： 膨胀节类类型 压力引起的应力 直边段周向薄膜应力 S1
MPa 波纹管类型 加强套环周向薄膜应力 S1’ MPa
设计压力 波纹管周向薄膜应力 S2
MPa 设计温度 加强件周向薄膜应力 S2’ MPa
设计位 移 轴向 mm 紧固件周向薄膜应力 S2" MPa 横向 mm 波纹管经向薄膜应力 S3 MPa 角向 ° 波纹管经向弯曲应力 S4
MPa 单波当量轴向位移 mm 位移 应力 波纹管经向薄膜应力 S5
MPa 波纹管 直径 mm 波纹管经向弯曲应力 S6
MPa 波高 mm 疲劳寿命安全系数
波距
mm 波纹管许用疲劳寿命 [N c ] 次 波数 刚度 单波轴向刚度 f i
N/mm 壁厚 mm 整体轴向刚度 k x N/mm 层数 整体横向刚度 k y N/mm 材料 整体弯曲刚度 k o
N.m/° 弹性模量 MPa 极限压力 柱失稳极限压力 P sc
MPa 屈服强度
MPa 平面失稳极限压力 P si MPa 许用应力
MPa 自振频率 阶数 轴向（Hz ） 横向（Hz ） 成型工艺 一阶 材料形态 二阶
加强套环 材料 三阶
弹性模量 MPa 四阶 许用应力 MPa 五阶 长度 mm 压力推力 F p
KN 厚度 mm 波纹管展开长度 Lz
mm 加强环 材料 波纹管有效面积 Ae
㎡ 弹性模量 MPa 波纹管重量 W Kg 许用应力 MPa 反力（矩） 轴向弹性反力 Fx
KN 截面直径 mm 横向弹性反力 Fy
KN 紧固件 材料 角向位移反力矩 M o
N.m 弹性模量 MPa 横向位移反力矩 My N.m 许用应力 MPa 扭转 扭转角 φ
° 截面直径 mm 扭转刚度 Kt
N.m/° 扭转反力矩 Mt
N.m。