美制梯形螺紋（ACME） 的三針測量法

孫志芳

（江漢石油管理局第四石油機械廠 湖北 荊州 434024）

0 引言

我廠在生產出口的美制梯形螺紋高壓管匯產品中，由于我國現行的梯形螺紋標準與美制梯形螺紋存在差異，常會引起質量糾紛，以至于造成經濟損失。針對問題進行了美制梯形外螺紋測量的理論方法的研究，應用三針測量法，很好得解決了美制梯形（ACME）外螺紋、量規的檢測的問題。

1 美制梯形螺紋（ACME）的三針測量理論方法

螺紋量規中徑的三針量法是生產現場是最常用的精確測量方法，用此方法從測得值計算被測螺紋的中徑，在現場計算多用近似公式，它是把測針看作是一個極薄的園片，在被定義牙型截面上（通過軸線的軸向平面）。而牙型角小和導程角大的結合是梯形螺紋的特征，它導致這種螺紋中徑的量針測量，要進行相當大的導程角修正。 因此，當 ωtan2cosαcotα／2這一項不大于0.00015英寸(見ANBSI B1.2)，對于單頭梯形螺紋（導程角小于5°）的測量，可類似于對60°螺紋的測量；對于導程角大于5°的螺紋，在計算中要進行必要的修正。

通用公式是：

其中：F=fδp+fδα+fδw+fF+fψ

式中：d2——中徑；

MW——量針上的測量結果；α——螺紋半角；

n——每英寸牙數=1/螺距；

W——量針直徑；

α′——tan-1(tanαcosλ)；

λ——中徑上的導程角。

2 應用三針測量方法

由于美國標準（ASME B1.5）螺紋量規的公差帶是位于螺紋工件公差帶范圍之內，不允許量規公差帶超出螺紋工件公差帶范圍之外；美國標準（GB/T 5796）對止端直徑的分類更為細致和準確。這兩點與我國螺紋量規設計原則是不同的，值得我們注意。

以2G級，一般用途的梯形外螺紋的三針測量為例：

通規的計算公式為：

對于半角14°30′,上式可采用以下形式：

通規的計算公式為：

理論中徑

止規的計算公式為：

理論中徑

dZ2止規的理論中徑

d2量規的理論中徑

n每英寸牙數=1/螺距

D″公稱直徑

3 斜位修正量

由于梯形螺紋的三針測量中測針和螺紋接觸時，是法向牙型角αn，則需用三針在螺紋齒面上因螺旋曲面接觸而引起的斜位修正量fψ來加以修正，其斜位修正量為：

圖1

P為螺紋的螺距

m為三針測量時中心在螺紋軸線垂直方向的距離

P——螺距；

d2——中徑；

18.25——由公式推導所得的計算常數。

對于梯形螺紋，由于引入了斜位修正的公式，因此各參數偏差Δp、δα和δdw對測量中徑的影響也變得比較復雜。考慮到斜位修正本身的數量級不太大，以及因此產生的中徑測量誤差不大，可忽略這些參數偏差對fψ的影響。

4 三針測量的局限性

由于導程角的關系使螺紋的直徑與測量量針發生雙接觸時，一定要用滾珠而不能用量針來檢查中徑。

用量針做精密測量時，在每一牙側必須是單接觸，如果下面的公式適用于一個特定的螺紋，則可以使用測量量針[2]：

YZ平面;Y=LA（帶導程角）;

Y=LB（不帶導程角）

帶導程角的XY平面

（不帶導程角W≥0）

圖2

式中：α在軸向平面內的螺紋半角；

L導程；

R螺紋軸線到牙底尖端的距離（見圖2）；

W測量量針的直徑；

D螺紋大徑。

如果采用最佳尺寸量針，就能使接觸點靠近中徑線，對于單接觸的情況，公式簡化為：

E為公稱直徑

基于上面公式的近似性質，當這些公式得不到滿足時，不能肯定會發生雙接觸。這時，可用下列公式進行更精確的判定。

A+B·secβPsin(βA-βB)＞0

其中：

式中：γA為在修正計算中γ的最大終值;

βA為在修正計算中β的最終值;

βP為 cos-1(2γAcosαcosβA/D)并且是一個負角，如果滿足這個公式，則不會發生雙接觸。

5 結論

結合我國和美國標準進行美制梯形螺紋、量規的測試過程中，解決了美制梯形螺紋的測量的問題。我們在美制梯形螺紋及量規的測量中做了大量工作和實踐，同時為我廠高壓產品進入美國市場競爭，取得了很好的經濟效益。此方法的研究有很好的實用性，供同行商榷。

［1］徐孝恩.螺紋測量[M].1986.

［2］于源,主編.螺紋標準大全[M].1993.

［3］全國螺紋標準化技術委員會,編著.公制、美制和英制螺紋標準手冊[M].2009.