膨胀节的设计

结构膨胀节波纹管单波位移，整体刚度、位移反力、膨胀节自振频率的计算，以及导流筒的设计、外护罩的设计等。涉及膨胀节设计的标准主要有EJMA、ASME附录26、BS EN14917、GB/T 12777。关于膨胀节单波纹位移、整体刚度及位移反力的计算ASME附录26、GB/T 12777与EJMA完全相同，BS EN 14917计算公式的形式与EJMA有所区别，实质相同，该标准在单波总相当位移的计算中，考虑了压力放大系数和应力修正系数。EJMA、GB/T 12777给出了膨胀节自振频率的计算，导流筒的设计。仅EJMA给出了外护罩的设计要求。

经过各种分析可以看出，波纹管拉伸位移量和压缩位移量与膨胀节的强度、稳定性息息相关。EJMA仅从几何尺寸要求对单波额定拉伸位移【e_?e】和单波额定压缩位移【e_?e】做出了限制。具体见公式（4-13）～(4-17)，即额定位移应小于尺寸限制允许的位移。

e_?e≤ 【e_?e】≤ e_emax                                                                    (4-13)

   e_?e≤ 【e_?e】≤ e_?emax                                                                    ?(4-14)   

        e=e_e+e_?e                                                                                ?(4-15)  

         e_?emax=q-2r_m-n^δ                                                (4-16)   

        e_?emax=6r_m-q                                                    (4-17)  

按照上述要求，当波形参数、工作条件、疲劳寿命确定后，通过公式计算可以得到额定单波位移【e_?】，当【e_?】≤  e_?emax  或【e_?】≤  e_?emax  时，对于只有压缩位移的工况e_c≤ 【e_?e】=【e_?】，对于只有拉伸位移的工况e_?e?≤ 【e_?e】=【e_?】。当波纹管采用薄壁多层且设计疲劳寿命较低时，按上述规定限制的额定拉伸位移和额定压缩位移将额定拉伸位移和额定压缩位移与设计疲劳寿命相关联：

_?1）当【N_?】≥  3000，【e_?e】和【e_?e】中的较大值应小于【e_?e】。

2）当【N】＜3000，【e_?e】 _?≤ 【e_?e】，【e_?e】≤0.6【e_?】。

由于【e_c】+【e_?e】≤【e】,当【N】＜3000时，相当于压缩位移可以达到额定位移，拉伸位移应不大于额定位移的60%，配合该标准最低疲劳寿命不小于500次的要求，基本可以避免因拉伸位移过大引起的波谷外鼓和外压周向失稳的发生。