金屬補償器設計的理論基礎是板殼理論、材質力學、計算數學等。補償器設計的參數較多，由于補償器在系統中的用途不同，其設計計算的重點也不一樣。例如，補償器用于力平衡元件，要求補償器在工作范圍內其有效面積不變或變化很小；用于測量元件，要求補償器的彈性特性是線性的；用于真空開關管作真空密封件，要求補償器的真空密封性、軸向位移量和疲勞壽命；用于閥門作密封件，要求補償器應具有一定的耐壓力、耐為腐蝕、耐溫度、工作位移和疲勞壽命。
      根據補償器的結構特點，可以把補償器當作圓環殼、扁錐殼或圓環板所組成。設計計算補償器也就是設計計算圓外殼、扁錐殼或圓環板。
      補償器設計計算的參數為剛度、應力、有效面積、失穩、允許位移、耐壓力和使用壽命。
金屬波紋管的特點是在壓力、軸向力、橫向力或彎矩作用下均能產生相應的位移，并具有耐壓性、真空密封性、耐腐蝕性、溫度穩定和長期使用壽命。因此，它在許多工業領域中得到廣泛的應用。其主要應用在以下幾方面。
    一、用于儀表中的彈性敏感元件
    對于作為彈性敏感元件的波紋管的彈性特性有很高的要求。用作彈性敏感元件的波紋管基本上是把壓力變為位移輸出或把壓力變為集中力輸出。把壓力變為集中力輸出的波紋管變形很小或幾乎沒有位移，所以在波紋上產生的應力比輸出位移的波紋管波紋上的應力要小，而彈性后效、滯后的影響可以說沒有，因此，用力平衡式波紋管作彈性敏感元件的儀表的可靠性和精度可以很高。這就是在測量儀表中，多用力平衡式波紋管作彈性敏感元件的原因。把壓力變為位移輸出的波紋管在波紋上會產生較大的壓力，設計時應該注意，同時彈性后效、滯后對波紋管的彈性有一定的影響。
    在儀表中作為彈性敏感元件用的波紋管，設計時波紋管的剛度盡量取小值。
    利用波紋管在位移過程中內腔容積的變化，可以用于溫度控制和溫度測量。
    二、用于金屬波紋膨脹節
    金屬波紋膨脹節廣泛應用于各種管路系統中，用來補償因溫度和壓力波動造成的軸向、橫向和角位移。金屬波紋膨脹節的核心零件是波紋管，通過波紋管的可變形性和耐壓密封性來進行軸向、橫向和角位移，并承受系統的流體壓力，其它零件均為結構件，起導向、支撐、連接、導流等作用。根據設計和使用要求，波紋管和有關結構零件按需要的結構焊接成軸向、橫向和角向不同類型的波紋膨脹節。
    三、用于金屬軟管作撓性聯接件
    金屬軟管用它的撓性來補償管路系統中因安裝造成的位置偏差和滿足工作端各向位移的要求，并承受系統的流體壓力。金屬軟管的核心零件為波紋管，此種波紋管的長度和內徑之比一般大于3，波型分為環形和螺旋形，環形的彎曲剛度比螺旋形的小。為了增加金屬軟管的承壓能力，在許多情況下，在波紋管外面銷裝金屬絲或帶編織的金屬網套。

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