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２０２３年１２月机械设计与制造工程Ｄｅｃ.２０２３
第５２卷第１２期ＭａｃｈｉｎｅＤｅｓｉｇｎａｎｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ.５２Ｎｏ.１２
ＤＯＩ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.２０９５－５０９Ｘ.２０２３.１２.０２２
波纹金属软管应用布局及偏差补偿设计
孟佳ꎬ王东亮ꎬ龚海军ꎬ章银城ꎬ陈超
(常州博瑞电力自动化设备有限公司ꎬ江苏常州２１３０２５)
摘要:针对管路系统中钢丝网套波纹金属软管因结构布局设计不当而引发调节误差失效、承压失
效、结构性失效等问题ꎬ结合软管结构特性ꎬ从规避结构应力失效角度提出了软管应用布局、变
向、自由度及安装方向设计方法ꎻ以软管安装端的宜量化装配偏差为基准ꎬ提出了一种软管长度
设计方法ꎬ通过软管轴向及径向安装误差补偿ꎬ进行软管建模设计与实际生产尺寸设计ꎬ使软管
受力自由态最大化ꎬ以减小安装应力ꎬ提高其使用寿命ꎮ
关键词:钢丝网套ꎻ波纹软管ꎻ金属软管ꎻ偏差补偿
中图分类号:ＴＨ１２４文献标识码:Ａ文章编号:２０９５－５０９Ｘ(２０２３)１２－０１２１－０６
波纹金属软管是流体管路系统中常用的关键管应用的结构布局设计及基于软管建模长度设计
结构连接及装配公差、功能性补偿元件ꎬ既可调节的装配偏差补偿ꎮ
管路轴向或横向、结构扭曲或弯曲以及温度或力场
变化等环境因素引起的位移偏差ꎬ也可阻断或减缓１软管应用结构布局设计
管路系统中振动或噪声传递ꎬ达到减振、降噪之软管受力失效形式:软管受网套束缚ꎬ不宜受
效[１－２]ꎮ拉应力ꎻ软管结构特征:一般采用０.１~０.５ｍｍ的
钢丝网套波纹金属软管(以下简称软管)是在钢带卷制焊接ꎬ胀径挤压成型并经固溶处理ꎬ但薄
壁及成型圆角较小的特性使其不宜长期受交变应
波纹金属软管外包裹钢带或钢丝交叉编织成的密
力、较大张力及过大的伸缩形变ꎮ遵其机理ꎬ软管
网ꎬ以保护其免划伤并有隔离环境、防腐蚀等作用ꎬ
应用结构布局设计应遵循以下原则:
也可改善其结构定型、延长使用寿命等ꎬ但外覆网
１)软管应远离振动源ꎬ且应避免布局在振动
套使波纹软管的挠性受限ꎮ工程应用中发现ꎬ软管
直线传递方向ꎬ如图１所示ꎮ软管优先布局于经刚
除了因环境或介质腐蚀失效外ꎬ还多因为结构中软
性管路过渡、垂直于振动传递的方向ꎬ这样可以切
管应用布局不当或长度设计不当ꎬ致软管应力失
断软管与振动源的直线关联ꎬ减小振幅ꎬ从而延长
效[３－９]ꎮ主要表现为:１)软管在振动源近端ꎬ随振
软管的使用寿命ꎮ
动交变疲劳失效ꎬ易见于波纹管波谷与波峰过渡的
应力集中处开裂ꎻ２)软管用作变向管件ꎬ弯曲或扭
曲处应力疲劳失效ꎬ易见于曲率最小处局部开裂ꎻ
３)软管过长ꎬ结构中的弯曲半径小于软管最小弯
曲半径ꎬ致弯曲或扭曲过量出现因应力开裂ꎬ易见
于最小半径弯曲处开裂ꎻ４)软管过短ꎬ长期受拉应
力失效ꎬ易见于网套与刚性接头处焊点开裂ꎻ５)软
管自重大且携工况振动的双重作用下ꎬ应力开裂失
效ꎬ易见于软管水平安装时网套与刚性接头处焊点
开裂ꎮ
本文结合软管工程应用失效形式及易见开裂
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