D型旋转接头结构中所用的波纹管属于金属波纹管,金属波纹管其波纹结构可以分为下列几种类型:
1.具有双层叠合钎焊塔扣的螺旋形波纹;
2.具有对接氩弧焊焊缝的螺旋形波纹;
3.带有塔接触滚焊焊缝的螺旋形波纹;
4.用机械形成法由管坯制成的螺旋形波纹和平行波纹。
金属波纹管的特点是强度高,耐温性好,是D型旋转接头必须采用的配件之一。金属波纹管在D型旋转接头中既起隔离作用(防止其他有关金属附件如弹簧与流体直接接触)又当作为弹性元件以产生所需要的端面接触载荷。根据制造材料的不同,他的湿度范围为-240~+650摄氏度。
用带材和管坯制造的螺旋形波纹管,其螺旋线上升角度一般在2~4度范围内,角度大小决定于波纹管直径和螺旋线的螺距。
用管坯制造的波纹管的波形比用带材制成的要平滑且强度均匀。
在钎焊或焊接的塔扣接头处,通常积聚有工作介质的残渣,并沉淀有清洗、试验和工作介质的机械杂质,这会污染金属波纹管内腔体并促使锈蚀发展,固旋转接头中很少使用。
管坯制造的波纹管没有这个缺点,平滑波型轮廓使污染和各种溶液残渣较容易清除。
选择波纹管型式时,一般应考虑:
1.环境条件——介质;
2.温度(从-240~650摄氏度);
3.压力(70kgf/cm2);
4.端面的摩擦速度(100m/s)
5.振动(在设计时要使波纹管密封的自振频率大于机器的主振频率);
6.可利用的密封空间;
7.用户要求的使用寿命等因素。
金属波纹管常用受压和温度比较高的场合,或者要求旋转接头中与介质接触的两件尽量减少的结构中。另外在低温和真空中也广泛使用,它的耐压问题(既承受工作压力而不产生永久变形)必须引起重视。
冲压成型波纹管在自由状态下所能承受的压力用下列公式计算:
σδ
P=C1C2C3——
D
式中
P—耐压力(kgf/cm2)
C1—系数,由实验给出C1=480;
对1Cr18N19F材料,C1=1040;
d
C2—壁厚变薄系数,C2=—d是波纹管内径,D是外径;
D
σ-δ
C3—波厚影响系数,C3=——(σ是波厚,δ是波纹管的壁厚;)
d
σ—材料的屈服极限(黄铜σH80=452;锡磷青铜σQsn6.5-0.1=50;σQB2=96;σ1Cr18Ni9Ti(不锈钢)=60(kgf/cm2)
上述算式中考虑波纹管元件本身强度,不计其与其他零件连接处的强度。
焊接波纹管在旋转接头中使用很少,在此就不做专门的介绍。旋转接头中所用波纹管和其他零件的连接通常是将波纹管的尾部用焊接(对黄铜,磷青铜用钎焊、锡焊;对不锈钢用滚压接触焊;电容脉冲储能焊、氩弧焊)固定。
D型旋转接头中的波纹管,弹簧组合弹性元件端面密封部件它是通过支撑垫圈和止转钢球6装配连接与旋转接头相应零部件上。此结构在设计上使用金属软管不旋转(静止),避免和减少扭矩载荷的疲劳破裂,比较合理。旋转接头多采用单层波纹管,使用压力10bar,温度可达400~500摄氏度。在低温时经常使用金属波纹管弹性元件的旋转接头,当温度在-200摄氏度时,可以使用合金钢(像铬钼钢、铬镍钼钢、镍钢或者铬镍钢)作为制造波纹管材料的旋转接头。
金属波纹管的尺寸和基本参数,详见国家标准JB2388-78。