美制梯形螺纹（ACME） 的三针测量法

孙志芳

（江汉石油管理局第四石油机械厂 湖北 荆州 434024）

0 引言

我厂在生产出口的美制梯形螺纹高压管汇产品中，由于我国现行的梯形螺纹标准与美制梯形螺纹存在差异，常会引起质量纠纷，以至于造成经济损失。针对问题进行了美制梯形外螺纹测量的理论方法的研究，应用三针测量法，很好得解决了美制梯形（ACME）外螺纹、量规的检测的问题。

1 美制梯形螺纹（ACME）的三针测量理论方法

螺纹量规中径的三针量法是生产现场是最常用的精确测量方法，用此方法从测得值计算被测螺纹的中径，在现场计算多用近似公式，它是把测针看作是一个极薄的园片，在被定义牙型截面上（通过轴线的轴向平面）。而牙型角小和导程角大的结合是梯形螺纹的特征，它导致这种螺纹中径的量针测量，要进行相当大的导程角修正。 因此，当 ωtan2cosαcotα／2这一项不大于0.00015英寸(见ANBSI B1.2)，对于单头梯形螺纹（导程角小于5°）的测量，可类似于对60°螺纹的测量；对于导程角大于5°的螺纹，在计算中要进行必要的修正。

通用公式是：

其中：F=fδp+fδα+fδw+fF+fψ

式中：d2——中径；

MW——量针上的测量结果；α——螺纹半角；

n——每英寸牙数=1/螺距；

W——量针直径；

α′——tan-1(tanαcosλ)；

λ——中径上的导程角。

2 应用三针测量方法

由于美国标准（ASME B1.5）螺纹量规的公差带是位于螺纹工件公差带范围之内，不允许量规公差带超出螺纹工件公差带范围之外；美国标准（GB/T 5796）对止端直径的分类更为细致和准确。这两点与我国螺纹量规设计原则是不同的，值得我们注意。

以2G级，一般用途的梯形外螺纹的三针测量为例：

通规的计算公式为：

对于半角14°30′,上式可采用以下形式：

通规的计算公式为：

理论中径

止规的计算公式为：

理论中径

dZ2止规的理论中径

d2量规的理论中径

n每英寸牙数=1/螺距

D″公称直径

3 斜位修正量

由于梯形螺纹的三针测量中测针和螺纹接触时，是法向牙型角αn，则需用三针在螺纹齿面上因螺旋曲面接触而引起的斜位修正量fψ来加以修正，其斜位修正量为：

图1

P为螺纹的螺距

m为三针测量时中心在螺纹轴线垂直方向的距离

P——螺距；

d2——中径；

18.25——由公式推导所得的计算常数。

对于梯形螺纹，由于引入了斜位修正的公式，因此各参数偏差Δp、δα和δdw对测量中径的影响也变得比较复杂。考虑到斜位修正本身的数量级不太大，以及因此产生的中径测量误差不大，可忽略这些参数偏差对fψ的影响。

4 三针测量的局限性

由于导程角的关系使螺纹的直径与测量量针发生双接触时，一定要用滚珠而不能用量针来检查中径。

用量针做精密测量时，在每一牙侧必须是单接触，如果下面的公式适用于一个特定的螺纹，则可以使用测量量针[2]：

YZ平面;Y=LA（带导程角）;

Y=LB（不带导程角）

带导程角的XY平面

（不带导程角W≥0）

图2

式中：α在轴向平面内的螺纹半角；

L导程；

R螺纹轴线到牙底尖端的距离（见图2）；

W测量量针的直径；

D螺纹大径。

如果采用最佳尺寸量针，就能使接触点靠近中径线，对于单接触的情况，公式简化为：

E为公称直径

基于上面公式的近似性质，当这些公式得不到满足时，不能肯定会发生双接触。这时，可用下列公式进行更精确的判定。

A+B·secβPsin(βA-βB)＞0

其中：

式中：γA为在修正计算中γ的最大终值;

βA为在修正计算中β的最终值;

βP为 cos-1(2γAcosαcosβA/D)并且是一个负角，如果满足这个公式，则不会发生双接触。

5 结论

结合我国和美国标准进行美制梯形螺纹、量规的测试过程中，解决了美制梯形螺纹的测量的问题。我们在美制梯形螺纹及量规的测量中做了大量工作和实践，同时为我厂高压产品进入美国市场竞争，取得了很好的经济效益。此方法的研究有很好的实用性，供同行商榷。

［1］徐孝恩.螺纹测量[M].1986.

［2］于源,主编.螺纹标准大全[M].1993.

［3］全国螺纹标准化技术委员会,编著.公制、美制和英制螺纹标准手册[M].2009.