2.2.2 空气桥设计难点

    因为波纹管作为一种能自由伸缩的弹性补偿元件，具有工作可靠、性能良好、结构紧凑、刚度小等优点，故波纹管是空气桥设计必须的结构，但其设计不同于常规用途使用的波纹管，要求：①波纹管工作压力高（6MPa），②波纹管具有较小的横向弯曲刚度。而广泛用于石油化工、冶金、电力、核能、造船、管道工程等部门的波纹管，其工作压力通常小于2MPa，刚度计算仅考虑强度和轴向拉压刚度，其计算通常采美国EJMA规范、德国AD规范、前苏联维赫曼公式等，将波纹管简化为梁、曲杆或环板，计算结果存在较大的误差。波纹管的横向弯曲刚度方面的计算与测量几乎是一片空白，压力对波纹管刚度影响的分析与测量方面的技术研究也比较薄弱。

    空气桥波纹管在高压作用下，将产生较大的轴向变形，直接作用于高精度半模测力天平，影响测量的精确度。为消除波纹管轴向变形对半模天平测量精确度的影响，采用纵横向剪切和弯曲刚度小且抗拉的柔性铰链封装波纹管，消除波纹管在压力作用下的轴向变形。空气桥与天平的详细设计如图3.1所示，柔性节由波纹管与柔性铰链组成（如图3.2所示），空气桥（如图3.3所示）则采用三个柔性节“品”字形布局提供“六个自由度”。

图3.1 空气桥与天平 

 
图3.3 空气桥

图3 天平与空气桥结构

 
图4 设计分析流程