波纹管的使用寿命是保证工作条件下正常工作的最短工期或循环次数。由波纹管组成的弹性密封系统通常在更多循环和更大位移的条件下工作,因此确定波纹管的使用寿命具有重要意义。由于波纹管的功能不同,对其使用寿命的要求也不同。
(1)当波纹管用于补偿管道系统安装引起的位置偏差时,其寿命只有几次。
(2)波纹管用于开关频率较高的恒温控制器,其使用寿命到1万次才能满足使用要求。
(3)波纹管用于真空开关作为真空密封时,其使用寿命到3万次,以保证正常工作。
从以上三个使用实例可以看出,由于使用条件的不同,波纹管的使用寿命非常不同。波纹管的使用寿命与所选材料的疲劳特性有关,但也取决于成型波纹管的残余应力、应力集中和波纹管的表面质量。此外,使用寿命与波纹管的工作条件有关。例如:位移、压力、温度、工作介质、振动条件、频率范围、冲击条件等。
波纹管的使用寿命主要取决于工作过程中产生的应力。为了降低应力,通常通过降低波纹管的工作位移和工作压力来实现。一般设计规定,波纹管的工作位移应小于允许位移的一半,其工作压力应小于波纹管的一半。
波纹管试验证明,如果波纹管按上述规范工作,其使用寿命可达5万次左右。
根据工作压力的不同性质,波纹管的允许位移也不同。当波纹管只承受轴向载荷(张力或压力)时,可选择波纹管有效长度的10%~40%;当波纹管承受横向集中力、扭矩或综合力时,应适当减少波纹管的允许位移。
多层波纹管的应用可以降低刚度和变形引起的应力,从而大大提高波纹管的使用寿命。
当波纹管在不同的工作压力性质(恒定或交变载荷)下工作时,其使用寿命会有所不同。显然,在交变载荷下工作时,波纹管的寿命比在恒定载荷下工作时短。