CN103278071A

CN103278071A - 一种通用的梯形垫环槽直径测量工具及测量方法

Info

Publication number: CN103278071A
Application number: CN2013102289399A
Authority: CN
Inventors: 姜玉虎; 朱效兵; 杨培建; 姜金维; 丁中铭; 张学清; 顾邦良
Original assignee: JIANGSU HONGTAI PETROCHEMICAL MACHINERY CO Ltd
Current assignee: JIANGSU HONGTAI PETROCHEMICAL MACHINERY CO Ltd
Priority date: 2013-06-07
Filing date: 2013-06-07
Publication date: 2013-09-04

Abstract

一种通用的梯形垫环槽直径测量工具及测量方法，由带表游标卡尺和测量辅件所组成。在常用的带表游标卡尺下方的测量爪上，对称地装有两个测量辅件；测量辅件中的基准联接块下面，对称地装有两个突出的球形测量头；测量时，两个基准联接块的下面与法兰的平面贴合、作为测量基准；两个球形测量头的球头侧面、分别与梯形垫环槽两个对应边的斜面点接触，读出带表游标卡尺的直接测量值，再加上或减去相关的修正数值，即可得到被测量的梯形垫环槽外边圆直径或内边圆直径的数值。具有结构简单、读数直观、通用性强、使用方便的优点，可以缩短梯形垫环槽的检验时间，提高其测量精度。

Description

一种通用的梯形垫环槽直径测量工具及测量方法

技术领域

本发明涉及机械产品生产过程中使用的一种梯形垫环槽测量工具。

背景技术

用梯形垫环槽和金属密封垫环密封两个相互接触的法兰平面，是国内外石油、天然气行业和其他行业机械设备中，各种高压零部件之间的主要联接和密封方法。所以，美国石油学会(API)6A标准法兰垫环槽，频繁出现在石油机械、井口设备的各个零部件相互接触的法兰平面上。由于此类垫环槽的截面呈“梯形”，加之上口边有45°的倒角、底边有过度圆角，就使得普通游标卡尺的测量爪找不到立足之处，致使垫环槽的直径难以精确测量。而垫环槽的直径误差，直接影响到与金属密封垫环的配合和产品的密封性能；而用垫环槽和金属密封垫环密封的井口设备，事关超高压力、易燃易爆和毒性气体等介质，容不得半点马虎。所以，法兰平面上垫环槽尺寸的测量和控制，就成为石油机械生产单位急需解决的问题。

现有的梯形垫环槽专业测量工具：一是梯形垫环槽卡板。卡板虽能大概判定垫环槽尺寸合格与否，却无法给出准确的测量数据，不利于垫环槽加工尺寸的调整和质量改进；而且，对于不同直径、不同角度、不同槽宽的梯形垫环槽，需要做很多卡板，给保管和使用带来麻烦。二是带斜边辅具的梯形垫环槽测量用游标卡尺，如“梯形环槽中心距检具(ZL201020148215.5)”，只能测量出梯形垫环槽的内圆直径，难以测量其外边圆直径；遇到不同角度的梯形垫环槽，需要配制和换装不同角度的测量卡爪；加之测量卡爪的斜边与梯形垫环槽的斜面接触面较大，易受梯形垫环槽或测量卡爪的角度误差和加工精度的影响，使得测量的尺寸不太准确。

发明内容

针对上述的问题，本发明根据几何学和游标卡尺测量原理、结合现有的机械加工技术，研制一种方便、快捷、准确、通用的梯形垫环槽直径测量工具。

本发明由带表游标卡尺和测量辅件所组成；其创新之处是：在常用的带表游标卡尺下方的两个测量爪上，对称地装有两个测量辅件；测量辅件中基准联接块的下面，对称地装有两个突出的球形测量头；测量时，两个基准联接块的下面与法兰的平面贴合、作为测量基准；两个球形测量头的球头侧面、分别与梯形垫环槽两个对应边的斜面点接触，读出带表游标卡尺上的直接测量值，再加上或减去相关的修正数值，即可得到被测量的梯形垫环槽外边圆直径或内边圆直径的数值。

由于本发明在常规带表游标卡尺下方的两个测量爪上，对称地装上测量辅件，进行梯形垫环槽的内、外圆直径测量，使带表游标卡尺的测量功能和使用范围得到扩展。用球形测量头与梯形垫环槽对应边的两个斜面进行点接触测量，具有接触面小，测量精度高，可以准确地测量出梯形垫环槽内、外圆边直径的尺寸，不仅可以判别其零件的加工质量，而且还可以直接用于指导数控加工设备的尺寸调整和质量改进的数据分析。另外，本发明只要一次性计算出不同角度梯形垫环槽的修正值，即可长期使用一把带表游标卡尺测量不同角度的梯形垫环槽，不需要更换不同的测量卡爪。具有结构简单、读数直观、通用性强、使用方便的优点，可以缩短梯形垫环槽的检验时间，提高其测量精度。

附图说明

图1是本发明测量梯形垫环槽外边圆直径时的总体结构示意图；

图2是本发明测量梯形垫环槽内边圆直径时的总体结构示意图；

图3是本发明图1中I处，球形测量头和梯形垫环槽的局部放大示意图。

附图中标号所示的零部件名称如下：

1、带表游标卡尺，2、测量辅件，2-1、基准联接块，2-2、紧定螺钉，2-3、球形测量头，2-4、定位螺钉。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1、图2中，本发明由带表游标卡尺(1)和测量辅件(2)所组成；之所以选用带表游标卡尺(1)，是因为其读数直观、准确。在常用的带表游标卡尺(1)下方的两个测量爪上，对称地装有两个测量辅件(2)，以实现对梯形垫环槽直径的测量。测量辅件(2)由基准联接块(2-1)、紧定螺钉(2-2)、球形测量头(2-3)、定位螺钉(2-4)四种零件所组成，，左右对称使用，尺寸要求相同，均采用不锈钢材料制造，具有互换性。测量辅件(2)中的基准联接块(2-1)为长方体，在其上、下平面上，有一个长方形贯穿孔；在其下面，有一个与长方形贯穿孔并列的圆柱孔；在其上面，有一个与长方形贯穿孔并列的螺纹孔，该螺纹孔与下面的圆柱孔同轴且相通；靠近长方形贯穿孔的侧面上，有两个螺纹孔与长方形贯穿孔垂直相通；靠近圆柱孔的侧面上，有一个螺纹孔与圆柱孔的中间部位垂直相通。基准联接块(2-1)上、下平面上的长方形贯穿孔，用来套接带表游标卡尺(1)下方的测量爪；其下面的圆柱孔中装有球形测量头(2-3)，球形测量头(2-3)的球头伸出基准联接块(2-1)的下平面，用于接触和测量梯形垫环槽的斜面；其上面的螺纹孔装有定位螺钉(2-4)，用来调节球形测量头(2-3)的伸出长度；在其一侧的两个螺纹孔中装有紧定螺钉(2-2)，用于将测量辅件(2)固定在带表游标卡尺(1)下方的测量爪上；在其另一侧的一个螺纹孔中装有紧定螺钉(2-2)，用于固定球形测量头(2-3)。测量辅件(2)中的两个球形测量头(2-3)，上方是带倒角的圆柱体，下方是球体，两者之间用圆锥体和圆孤过渡连接；球体表面喷涂或堆焊一层硬质合金层，其硬质合金层的厚度为0.2mm～1.2mm，以提高球形测量头(2-3)的耐磨性能和使用寿命。

测量时，双手拉开带表游标卡尺(1)，将两个球形测量头(2-3)放入梯形垫环槽中，将两个基准联接块(2-1)的下面与法兰的平面贴合、作为测量基准；使两个球形测量头(2-3)的球头侧面、分别与梯形垫环槽两个对应边的斜面接触，读出带表游标卡尺(1)上的直接测量值L，再加上或减去相关的修正数值X、R，即可得到被测量的梯形垫环槽外边圆直径或内边圆直径的数值T。

图1中，在测量梯形垫环槽外边圆直径时，其测量和计算结果T＝直接测量值L+(2×角度修正值X)。

图2中，在测量梯形垫环槽内边圆直径时，其测量和计算结果T＝直接测量值L-(4×球体半径R+2×角度修正值X)。

图3中，∵OC⊥BD，OE⊥AE，根据“一角之二边分别垂直于他角之二边，则两角相等或互为补角”的定义，∴∠ADB＝∠COE＝α；

又∵OC＝OE＝R，OD为共同边，∠DCO＝∠DEO＝90°，根据“三角形一个角、两条边相等，则两个三角形全等”的定义，∴△COD≌△EOD，则∠COD＝∠EOD＝α/2；

根据上述条件，可以推导出不同角度梯形垫环槽的修正值计算公式。本发明在用球形测量头(2-3)测量梯形垫环槽内、外边圆直径时：

角度修正值X＝(BC+CD)×tanα：

式中：BC＝伸出长度H-球头半径R；

CD＝球头半径R×tanα/2；

α＝图纸规定的或实际测量的梯形垫环槽斜面角度。

实施例：已知球形测量头(2-3)的球头半径R＝2.5mm，伸出长度H＝5mm；图纸中规定的梯形垫环槽斜面角度α＝23°，外圆边直径Φ73.48mm，内圆边直径Φ50.62mm；带表游标卡尺(1)上：外圆边直径的直接测量L＝70.86mm，内圆边直径的直接测量L＝63.24mm；求角度修正值X、并计算其外圆边直径和内圆边直径T是否符合规定要求？

解：∵BC＝伸出长度H-球头半径R＝5-2.5＝2.5(mm)；

∵CD＝球头半径R×tanα/2＝2.5×tan(23°/2)＝0.586(mm)；

∴角度修正值X＝(BC+CD)×tanα

＝(2.5+0.586)×tan23°

＝1.31(mm)。

则：垫环槽外边圆直径T＝直接测量值L+(2×角度修正值X)；

＝70.86+(2×1.31)；

＝73.48(mm)。

垫环槽内边圆直径T＝直接测量值L-(4×球体半径R+2×角度修正值X)；

＝63.24-(4×2.5+2×1.31)；

＝50.62(mm)。

其测量和计算结果T，符合图纸规定的梯形垫环槽外圆边直径Φ73.48mm和内圆边直径Φ50.62mm的规定要求。

Claims

1.一种通用的梯形垫环槽直径测量工具及测量方法，由带表游标卡尺和测量辅件所组成；其特征是：在常用的带表游标卡尺(1)下方的测量爪上，对称地装有两个测量辅件(2)；测量辅件(2)中基准联接块(2-1)的下面，对称地装有两个突出的球形测量头(2-3)；测量时，两个基准联接块(2-1)的下面与法兰的平面贴合、作为测量基准；两个球形测量头(2-3)的球头侧面、分别与梯形垫环槽两个对应边的斜面点接触，读出带表游标卡尺(1)上的直接测量值L，再加上或减去相关的修正数值X、R，即可得到被测量的梯形垫环槽外边圆直径或内边圆直径的数值T。

2.根据权利要求1所述的梯形垫环槽直径测量工具及测量方法，其特征是：安装在带表游标卡尺(1)下方测量爪上的两个测量辅件(2)，由基准联接块(2-1)、紧定螺钉(2-2)、球形测量头(2-3)、定位螺钉(2-4)四种零件所组成，，左右对称使用，尺寸要求相同，均采用不锈钢材料制造，具有互换性。

3.根据权利要求1或2所述的梯形垫环槽直径测量工具及测量方法，其特征是：测量辅件(2)中的基准联接块(2-1)为长方体，在其上、下平面上，有一个长方形贯穿孔；在其下面，有一个与长方形贯穿孔并列的圆柱孔；在其上面，有一个与长方形贯穿孔并列的螺纹孔，该螺纹孔与下面的圆柱孔同轴且相通；靠近长方形贯穿孔的侧面上，有两个螺纹孔与长方形贯穿孔垂直相通；靠近圆柱孔的侧面上，有一个螺纹孔与圆柱孔的中间部位垂直相通。

4.根据权利要求1所述的梯形垫环槽直径测量工具及测量方法，其特征是：测量辅件(2)中的两个球形测量头(2-3)，上方是带倒角的圆柱体，下方是球体，两者之间用圆锥体和圆孤过渡连接；球体表面喷涂或堆焊一层硬质合金层，其硬质合金层的厚度为0.2mm～1.2mm。

5.根据权利要求1所述的梯形垫环槽直径测量工具及测量方法，其特征是：在测量梯形垫环槽外边圆直径时，其测量和计算结果T＝直接测量值L+(2×角度修正值X)。

6.根据权利要求1所述的梯形垫环槽直径测量工具及测量方法，其特征是：在测量梯形垫环槽内边圆直径时，其测量和计算结果T＝直接测量值L-(4×球体半径R+2×角度修正值X)。

7.根据权利要求1所述的梯形垫环槽直径测量工具及测量方法，其特征是：在用球形测量头(2-3)测量梯形垫环槽内、外边圆直径时：

角度修正值X＝(BC+CD)×tanα；

式中：BC＝伸出长度H-球体半径R；

CD＝球体半径R×tanα/2；

α＝图纸规定的或实际测量的梯形垫环槽斜面角度。