金属的补偿器计算大全

补偿器按约束型式分类表
波纹管型式及代号
单式轴向型（DZ ）补偿器
代号标记示例
DZ U H 16 - 800 × 6
波数
公称通径
设计压力，1.6MPa （16kgf/2cm ）
接管焊接连接 无加强U 型波纹管 单式轴向型
波纹管型式及代号
补偿器端部连接型式及代号
一、补偿量（x、y、ɑ）及刚度（Kx、Ky、Kɑ）的修正计算
1、样本上所列的补偿量x0、y O、ɑ0，系疲劳寿命N=1000次（寿命安全系数为15），工作温度为20℃时，单独进行轴向、横向及角向补偿时的相应补偿量。

当疲劳寿命N≠1000次时，可查图1曲线，修正得到轴向、横向及角向补偿量x、y、ɑ
（当修正得到的ɑ＞ɑ0时，取ɑ=ɑ0）
例1：求N=3000次时，DZJH25-600×8，补偿器的x=?、y=?、ɑ=?
解：查样本得x0=46、y0=11.2 、ɑ0=±4
查图1，因产品代号中有J,故查带加强环的波纹管曲线，得f N=0.71,
那么，x=f N×x0=0.71×46=32. 7 y=f N×y0=0.71×11.=8 ɑ=f N×ɑ0=0.71×4=±2.8
2、样本上所列的Kx0、Ky0、Kɑ0，系工作温度t=20℃时的轴向刚度、横向刚度及角向刚度。

当t≠20℃时，可查图2曲线，修正得到温度变更情况下的相应刚度
例2：求t=350℃时，DZJH25-600×8补偿器的Kx、Ky、Kɑ?
解：查样本得Kx0=2557、Ky0=7361、Kɑ0=2467，查图2曲线得f k=0.88 那么Kx=f k×Kx0=0.88×2557=2250 Ky=f k×Ky0=0.88×7361=6478
Kɑ=f k×Kɑx0=0.88×2467=2171
二、补偿量的选用围
通用补偿器可以单独用作轴向补偿或横向补偿，这两种情况应分别满足X 1≤X, Y 1≤Y
通用补偿器不宜单独用作角向补偿，但可兼作角向补偿，即在轴向、横向、角向三种补偿中，允许同时存在任意两种或三种补偿。

三种补偿量（X 1 Y 1 ɑ1）
的选取应符合下列关系式：
上列各式中X 、Y 、ɑ分别为某一疲劳寿命下单独进行轴向、横向及角向补偿时的相应补偿量
X 1、 Y 1、ɑ1为该疲劳寿命下同时存在的轴向、横向及角向补偿量的实际值。

例3：求代号为DZJH25-600×8的补偿器在t=350℃,N=3000次时，几种补偿方式下的补偿量
解：由例1得：X=32.7mm ，Y=8.0mm ，ɑ=±2.8(°) 当单独用作轴向补偿时，轴向补偿量X 1≤32.7mm 当单独用作横向补偿时，轴向补偿量Y 1≤8.0mm 当三种补偿都存在时，若ɑ1=±0.5(°)，Y 1=1.8 mm 那么X X Y Y X X ≤++111αα
=32.7-32.7×1.8/8-32.7×0.5/2.8=19.5 mm 三、 预变形
为了减少管架受力，可对通用补偿器在安装前进行轴向预变形，预变形量△X 由下式确定：
)21(X D
D G S T T T T
X --=Δ
式中：
X ：轴向补偿量mm
TS：安装温度℃
TG：最高使用温度℃
TD：最低使用温度℃
当算得的△X为正值时，表示预拉，△X为负值时，表示预压，△X=0，不需预变形。

预变形与否，对补偿器的寿命几乎没有影响，允许在不预变形状态下使用通用补偿器。

四、DZ单式轴向型补偿器对于管架的作用力计算
上列式中：
K X：轴向刚度N/ mm; X：轴向补偿量实际值mm，
K Y：横向刚度N/ mm; Y：横向补偿量实际值mm
Kɑ：角向刚度N/ mm; ɑ：角向补偿量实际值(°)
P：最高工作压力MPa; F：有效面积cm2
f：计算系数，当预变形时f=1/2，当不进行预变形时f=1，L:支架至补偿器中点的距离m
例4：某碳钢管道DN600，工作压力2.5 MPa，介质温度TG=350℃，环
境最低温度TD=-10℃，补偿器安装温度TS=20℃.根据管道布局，需装一单式轴向型补偿器，吸收轴向、横向及角向的管道位移。

同时L=2.4 m ，补偿器寿命按3000次考虑。

现从管道变形计算得X=21 mm 、Y=1.8 mm 、ɑ=1(°)，试计算管支座A 的受力（其他管架及收受力计算本题从略）。

解：对照例3计算结果，可选用DZJH25-600×8补偿器，
由例2求得KX=2250 N/ mm ，KY=6478 N/ mm, K ɑ=2171Nm/(°) 对补偿器进行轴向预变形，预变形量△X 为：
mm T T T T
X X D
D G S 8.821=--=〕〔△
因△X 为正，故应预拉 A 管架受力计算（热态时）：
N PA =100×2.5×3473=868250N, N XA =K X (X ×1/2)=2250×21×1/2=23625N
N YA =K Y ×Y=6478×1.8=11660N M y A=N yA ×L=11660×2.4=27984Nm M ɑa=K ɑa ×ɑ=2171×1=2171 Nm 最终得：轴向力∑N X = N PA + N XA =891875N 横向力∑N Y = N YA =11660N 弯矩∑M= M yA +M ɑa=30155N ·m
单式轴向型（DZ）补偿器
单式轴向型（DZ）补偿器
单式轴向型（DZ）补偿器
单式轴向型（DZ）补偿器
单式轴向型（DZ）补偿器
单式轴向型（DZ）补偿器
单式轴向型（DZ）补偿器
单式轴向型（DZ）补偿器
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单式轴向型（DZ）补偿器
单式轴向型（DZ）补偿器
外压轴向型（WZ 型）波纹补偿器
代号标记示例
WZ U H 16 - 800 × 6
波数
公称通径
设计压力，1.6MPa （16kgf/2
cm ） 接管焊接连接 无加强U 型波纹管 外压轴向型
波纹管型式及代号
补偿器端部连接型式及代号
一、轴向补偿量X 及轴向刚度X K 的修正
1、 样本上所列0X 系疲劳寿命[N]=100次（寿命安全系数为15）时相应的轴向补偿量。

当N ≠100次时可查图1曲线修正得到轴向补偿量0X 。

[例1]求[N]=1000次时WZUH6-900×12补偿器的轴向补偿量X=？
解：查图1，因产品代号中波纹管代号为U ，故查“无铠装环的波纹管”曲线，得100N f =1.66，N f =1（注如产品代号中波纹管代号为J 则查“带铠装环的波纹管”曲线）那么
25642566
.11
·0100
=⨯=
=
X f f X N N ㎜ 2、样本上所列的轴向刚度0X K 系工作温度t=20℃时的轴向刚度。

当t ≠20℃时可查图2曲线修正得到温度变更情况的相应刚度X K 。

[例2]求t=200℃时WZUH6-900×12补偿器的轴向刚度X K ？
解：查样本得0X K =251(N/mm)
查图3得936.0=K f
那么235251*936.0·
0x ===K f K K X (N/mm) 二、“预变形”问题
为了减少支座受力等，可对本产品在安装时进行“预变形”，“预变形”量ΔX 由下式确定：
式中：ΔX----波纹管的预变形量 mm ；
X----轴向补偿量实际值 mm ；
S T ----安装温度℃； G T ----最高使用温度℃；
D T ----最低使用温度℃；
当算得的ΔX 为正值时表示“预拉”ΔX 为负值时表示“预压”。

特殊地ΔX=0时，不需要“预变形”。

一般情况下本产品不用进行预变形。

三、WZ 型外压补偿器对管路支架的作用力计算 1、 本产品在管道上的一般安装位置见图（a ）、图（b ）
图（a ）
图（b ）
2、 支座A 、B 为主固定支座，所受的轴向力Q 计算
上列式中：
p N ——压产生的推力（N ）；
P ——最高工作压力（MPa ）
x N ——轴向变形产生的反弹力（N ）；
F ——波纹管的有效面积（查样本）（2cm ）；
f N ——导向支座摩擦力（N ）；
x K ——轴向刚度（N/㎜）；
X ——轴向补偿量实际值（㎜）；
f ——计算系数；当“预变形”（包括预变形量ΔX=0）时，f ≠1/2；当不进行预变形时，f=1； G ——导向支座管线质量（㎏）；
μ——摩擦系数，钢与钢平面摩擦μ=0.3，钢与钢滚动摩擦μ=0.1
所以 G X f K F P Q x ·10···
100μ++= 3、 支座C 为次固定支座，不受力推力，轴向力1Q 计算。

G X f K Q x ·10··1μ+=
[例3]求t=200℃，X=250mm ，选用WZUH6-900×12补偿器对支座的反力Q ，
1Q 。

解：查样本WZUH6-900-425 P=0.6MPa （6㎏/2cm ）
F=93282cm f=1（不作预变形） 据[例2]计算235=x K Nmm X=256 A 、B 支座受轴向力
Q=100×0.6×9328+235×256=619840（N ） C 支座受轴向力
1Q =235×256=60395（N ）
注：此例计算未考虑导向支座摩擦力。

外压单式轴向型（WZ型）波纹补偿器
工作压力：0.6MPa 疲劳寿命：100次最高工作温度：420℃
外压单式轴向型（WZ型）波纹补偿器
工作压力：0.6MPa 疲劳寿命：100次最高工作温度：400℃
外压单式轴向型（WZ型）波纹补偿器
工作压力：0.6MPa 疲劳寿命：100次最高工作温度：300℃
外压单式轴向型（WZ型）波纹补偿器
工作压力：1.0MPa 疲劳寿命：100次最高工作温度：420℃
外压单式轴向型（WZ型）波纹补偿器
外压单式轴向型（WZ型）波纹补偿器
工作压力：1.6MPa 疲劳寿命：100次最高工作温度：300℃
外压单式轴向型（WZ型）波纹补偿器
复式自由型（FZ 型）波纹补偿器
代号标记示例
FZ U H 16 - 100 × 8 - 1500
总长
波数
公称通径
设计压力， 1.6MPa （16kgf/2
cm ） 接管焊接连接 无加强U 型波纹管 自由复式型
波纹管型式及代号
补偿器端部连接型式及代号
一、补偿量（X 、Y ）及刚度（Y X K K 、）的修正计算
1、样本上所列0X 系疲劳寿命[N]=100次（寿命安全系数为15）时，单独进行轴向、横向补偿时相应的补偿量。

当N ≠100次时可查图1曲线，修正得到轴向、横向补偿量X 、Y 。

[例1]求[N]=3000次， FZUH2.5-600×8型补偿器的X=？Y=？ 解：查样本得：mm Y mm X 107,14000==，查图1，得：79.0=N f
则
=0.79
×
140=110.6mm
=0.79×107=84.5mm
2、样本上所列0x K 、0Y K 系工作温度t=20℃时的轴向、横向刚度。

当t ≠20℃时可查图3曲线，修正得到温度变更情况的相应刚度X K 、Y K 。

[例2]求t=350℃时，FZUH2.5-600×8型补偿器的X K =？、Y K =？ 解：查样本得：0x K =135N/mm ，0Y K =65N/mm ，查图2曲线88.0=k f
则
=0.88
×
125=118.8N/mm
=0.88×65=57.2N/mm
二、补偿量的选用围
复式自由型补偿器作横向补偿的同时，兼作轴向补偿。

轴向补偿量的存在对
横向补偿量的大小有一定影响，两者有如下管系
）
（或X Y Y
X
X Y X X Y Y ≤+≤+
1111·· X 、Y 分别为某一疲劳寿命下单独作轴向、横向补偿时的补偿量（由样本上查找并修正得到）11Y X 、为该疲劳寿命下同存在的轴向、横向实际补偿量。

[例3]求FZUH2.5-600×8型补偿器在[N]=3000次时同时进行轴向、横向补偿情况下的补偿量（假设实际1X =30mm ） 解：由[例1]得X=110.6mm ，Y=84.5mm 则mm X X Y Y 6.61306
.1105
.845.84·11=⨯-=+
三、“冷紧”问题
为了减少管架受力，提高波纹管工作的稳定性，可对横向补偿器进行“冷紧”，即在横向变形的反方向进行“冷紧”，冷紧量可取实际补偿量的一半。

当横向补偿量Y 很大时，有必要“冷紧”，Y 很小时，也可不予“冷紧”。

“冷紧”与否，对补偿器寿命几乎没有影响。

四、FZ 型补偿器对管架作用力计算
式中：
X K ——轴向刚度N/mm ； Y K ——横向刚度N/mm ；
F ——波纹管的有效面积（查样本）2cm ； P ——最高工作压力MPa ； X ——轴向补偿量实际值㎜；
Y ——横向补偿量实际值㎜；
[例4]小拉杆横向型补偿
器安装在连接两设备的碳
钢管道上，以补偿由于设备沉降在管道上引起的轴向和横向变形，两设备之间距离0L =2m ，管道长度2.5m ，通径g D =600mm ，
工作压力P=0.25MPa ，介质温度t=320℃，补偿器安装温度20℃，设备A 沉降△=50mm ，设备B 沉降略不计，补偿器寿命按N=3000次考虑。

试计算设备A 和B 的受力大小。

解：计算管道实际变形量（即补偿量）X ，Y
mm L L Y 40505
.22
·0=⨯==
△ m m 7.29m 0297.002.025.225.2)2
222220
220==--+-=--+-=）（△（L L L L X 选用FZUH2.5-600×8-J-1500补偿器
由例3结果，该补偿器1X =30mm 时，1Y ≤61.6满足实际要求（X=29.7,Y=40mm ）且寿命不低于3000次，由例2，X K =118.8N/mm ，
Y K =57.2N/mm ，查样本，F=34522cm 。

所以工作时，两设备受力分别为
轴向N X K F P N N F X X P X 898647.298.118345225.0100··100=⨯+⨯⨯=+=+= 横向N Y K F Y Y 2288402.57·
=⨯== 弯矩268025
.222882·=⨯
==L F M Y N ·m 五、选用FZ 型补偿器的注意事项
1、 用户使用时若不需要双头螺柱，请在订货时注明
2、用户使用时若需用双头螺柱，则安装后务必将螺母松开并离开耳板（或支撑
板）一端距离（数值由轴向补偿量确定）。

3、若实际补偿量大于样本上规定值（寿命N≤1000次），则产品在安装后必须
拆除双头螺柱。

4、双头螺柱不能承受压推力。

复式自由型（FZ型）波纹补偿器
工作压力：0.25MPa 疲劳寿命1000次波数4+4
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复式自由型（FZ型）波纹补偿器
工作压力：0.25MPa 疲劳寿命1000次波数4+4
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复式自由型（FZ型）波纹补偿器
工作压力：0.25MPa 疲劳寿命1000次波数4+4
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