1.偏移量“Y”
為了使球形補償器(以下簡稱球補)的偏轉角適應管道的膨脹,相鄰管道在球補彎曲時必會產生一個偏移量,這個偏移量的大小用圖1中的“Y”來表示。
當L1=L2,e1=e2時,Y1=Y2/4,根據球補尺寸e和兩球心距L,相應的兩球補之間球補的偏移量“Y”由下式求得:
預變形時,Y1=L-1/2√（4L2-e2）
非預變形時:Y2=L-√（L2-e2）
式中,Y,L和e的單位均為mm。
2.與第一個支架間的最小距離“X”
當球補出現一個偏轉角時,與它相連接的管道端頭將產生一個偏移量,其結果是管道的應力必須受到與球補距離最近的第
一個支架的限制,如圖2(a)中所示。圖2(b)也說明了類似的問題,不同的是當導向支架靠近兩個彎管中的一個時,使得另
一個彎管發生偏移。圖2(c)說明了在長距離管道中兩個彎頭都允許偏移時,球補吸收膨脹的情況。
??????? “X”的長度對管道應力和支架的反作用力來說是主要的影響因素,如果由于空間或其它方面的因素不允許在這個最小距離中安裝支架,那么就要考慮在長距離管道上安裝第三個球形補償器。
??????? 對圖2(a)和(b):X=0.054√D·Y;
??????? 對圖2(c):X=0.076√D·Y
?????? 式中,D為管道外徑,mm;Y為偏移量,mm。
3.彎曲角度
?????? 由于球補的角位移很大,一般θ≤30°,因此,在相對短的偏置時提供的補償量大于通常情況下矩形補償器或波紋管補償器
的補償量。流體壓力所產生的推力是由球補的轉換導管來承受的,因而使固定架所承受的力大大減少。如果有導向架,管
道上的固定架只需要承受來自球補的摩擦扭矩和管道克服摩擦力而引起的反作用力。彎曲角的計算公式如下:
??????? sin(θ/2)=e/2L(預變形)
??????? sin(θ/2)=e/L(非預變形)
?????? 彎曲角與球心距之間的關系見圖3。
??????? 在進行球形補償器彎曲角的計算時,應考慮10%的安全系數,因為:
??????? (1)管道安裝時,會有一定的偏差;
?????? (2)管道在運行過程中,系統可能出現與設計不符的溫度波動范圍;
?????? (3)球補偏置的角度不同和球補制造時配合公差的累積。
4.球心距
?????? 當采用圖3(a)時,L=e/sin(θ/2),
?????? 當采用圖3(b)時,L=e/2sin(θ/2),
5.固定架的推力
?????? 固定架推力主要由以下3部分組成:
????? (1)管道受熱膨脹,由位移摩擦而產生作用在固定支架上的摩擦推力F1:
????? F1=q·u·l
???? 式中,q為管道單位重量,kg/m;u為摩擦系數（為減少推力負荷,一般u取0.1);l為球補中心至固定支架間的距離,m。
??? (2)作用在彎管處或閥門在關閉時產生的內壓反作用力F2(當固定點兩端都有彎管或一端有彎管,另一端有方形補償球補
時,考慮力的互相抵消,可以不考慮內壓作用力F2,同樣對直管段亦不考慮):
????? F2=P·F
???? 式中,P為介質的工作壓力,kg/cm2;F為管子內截面積,cm2。
???? (3)球補的轉動力矩引起的反作用力F3:
???? F3=2M1/R1
???? 式中,M1為球補轉動力矩,kg·m;R為球心距在作用面上的投影長度,m。
???? R1=R·cos(θ/2)(當θ小于30°時,計算時可忽略不計R1≈R)。
??? 因此,作用在固定架上的總推力F:F=F1+F2+F3-0.8(F1′+F2′+F3′)
??? 式中,F1′,F2′,F3′是指固定點另一端推力。
