一种锥管螺纹参数综合测量方法及测量仪技术

本发明专利技术公开了一种锥管螺纹参数综合测量方法及测量仪，通过测头获取不同位置螺纹槽的两牙侧数据，根据牙侧数据确定各个测头的测量基准位坐标，在根据测头的测量基准位坐标和牙侧测量数据确定螺纹的参数，该方法采用接触式测量方法，实现外螺纹管的外螺纹锥度、螺距、顶径、椭圆、牙型角、牙顶高、牙型高度共七项参数，且对圆螺纹和偏梯形螺纹均适用，并通过数字显示器直接显示出被测锥管螺纹外螺纹的这几项参数，极大提高测量效率。极大提高测量效率。极大提高测量效率。

【技术实现步骤摘要】
一种锥管螺纹参数综合测量方法及测量仪


[0001]本专利技术属于石油管计量领域，具体是一种外螺纹管的螺纹参数测量方法及测量仪。

技术介绍

[0002]石油管在井下受到外力复合载荷的作用，其螺纹连接的部位极易发生失效，因此对螺纹参数的检测非常必要。锥度、螺距、顶径、椭圆、牙型角、牙顶高、牙型高度是螺纹几个主要参数，每个参数有相应的单项测量仪，测量时需要用各单项仪测量各项参数。
[0003]现有的石油管外螺纹测量存在下述问题：各项参数测量需要用相应的单项测量仪，人工操作测量较为费时，自动测量的定位、测量精度、测量效率均有待提高。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种锥管螺纹参数综合测量方法及测量仪，可同时测量锥管外螺纹的锥度、螺距、顶径、椭圆、牙型角、牙顶高、牙型高度共七项参数，不用更换测量工具，极大提高测量效率。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0006]一种锥管螺纹参数综合测量方法及测量仪，其特征在于，包括以下步骤：
[0007]步骤1、以螺纹管的端部中心为原点构建测量坐标系；
[0008]步骤2、采用四个测头均伸入至螺纹槽中并分别与螺纹槽的牙侧接触，将该时刻的测头空间坐标值作为一组测量数据，重复该过程，使测头与螺纹槽的两个牙侧各形成两个接触点，共得到四组数据；
[0009]步骤3、根据获得四组数据计算对应螺纹槽中径处的空间坐标位置，并将其作为测头的测量基准位；
[0010]步骤4、根据各个测头的测量基准位坐标确定螺纹的各项参数。
[0011]优选的，步骤1中坐标系的X轴为螺纹管的轴线，Y轴为螺纹管的垂直径向。
[0012]优选的，步骤2中四个测头分为两组，每一组的两个测头位于螺纹管横截面的螺纹槽中。
[0013]优选的，所述每组的两个测头分别沿螺纹管的中心轴线对称设置。
[0014]优选的，所述步骤4中所述螺纹参数包括螺纹锥度、螺距、顶径、椭圆和牙型角。
[0015]优选的，设测头的测量基准位的空间坐标(x
s1
，y
s1
,0)、(x
s2
，y
s2
,0)、(x
s3
，y
s3
,0)、(x
s4
，y
s4
,0)；
[0016][0017][0018]其中，i代表第i个测头。
[0019]优选的，所述螺纹槽的锥度和螺距如下：
[0020]锥度为：
[0021][0022]螺距为：
[0023][0024]其中，A为该圆螺纹a距离内的牙数。
[0025]优选的，所述螺纹的中径为：
[0026][0027]j＝3，k＝2或j＝4，k＝1；
[0028]螺纹的椭圆为：
[0029]D＝H
max
‑
H
min
[0030]螺纹牙型角为：
[0031][0032]优选的，还包括以下步骤，获取螺纹牙的齿顶空间坐标，并结合测头的测量基准位坐标确定牙顶高和牙型高度。
[0033]一种锥管螺纹参数综合测量方法的测量仪，包括伸缩杆、调节机构、测杆、测头、控制台和测量单元；
[0034]两个测杆平行且间隔安装在调节机构上，每个测杆上延其轴向间隔设置有两个测头，并且两个测头位于同一平面，两个测杆上的侧头相对设置，侧头用于伸入螺纹槽中，调节机构能够控制两个测杆沿石油管的径向移动，固定板与伸缩杆的一端连接，伸缩杆的另一端与控制台连接，控制台用于控制伸缩杆延其轴向移动，测量单元与控制台连接并接收侧头的测量数据。
[0035]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0036]本专利技术提供的一种锥管螺纹参数综合测量方法及测量仪，通过测头获取不同位置螺纹槽的两牙侧数据，根据牙侧数据确定各个测头的测量基准位坐标，再根据测头的测量基准位坐标和牙侧测量数据确定螺纹的参数，该方法采用接触式测量方法，实现测量锥管外螺纹的锥度、螺距、顶径、椭圆、牙型角、牙顶高、牙型高度共七项参数，且对圆螺纹和偏梯形螺纹均适用，并通过数字显示器直接显示出被测锥管外螺纹的这几项参数，极大提高测量效率。
附图说明
[0037]图1是本专利技术测量仪的结构示意图；
[0038]图2是本专利技术实施例1圆螺纹牙侧的数据采集顺序图；
[0039]图3是本专利技术实施例1测头的移动轨迹图；
[0040]图4是本专利技术实施例1圆螺纹的测量原理图；
[0041]图5是本专利技术实施例1测头的测量基准位的示意图；
[0042]图6是本专利技术实施例2的偏梯形螺纹牙的数据采集顺序图；
[0043]图7是本专利技术实施例2的偏梯形螺纹牙的测量原理图；
[0044]图8是本专利技术实施例2测头的测量基准位的示意图。
[0045]图中，1
‑
伸缩杆；2
‑
定位板；3
‑
测杆；4
‑
测头；5
‑
控制台；6
‑
数显面板；7
‑
工作台架；8
‑
计算机及数据处理软件；9
‑
采集系统。
具体实施方式
[0046]下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。
[0047]参见图1和2，一种锥管螺纹参数综合测量仪，包括伸缩杆1、调节机构2、测杆3、测头4、控制台5和测量单元。
[0048]两个测杆平行且间隔安装在调节机构2上，每个测杆3上延其轴向间隔设置有两个测头4，并且两个测头4位于同一平面，两个测杆上的侧头相对设置，侧头用于伸入螺纹槽中，调节机构2能够控制两个测杆沿石油管的径向移动，固定板与伸缩杆1的一端连接，伸缩杆的另一端与控制台5连接，控制台5用于控制伸缩杆延其轴向移动，测量单元与控制台连接并接收侧头的测量数据。
[0049]测量单元包括数据处理单元8，以及与其连接的显示面板6和采集系统9，采集系统9与侧头连接，显示面板6用于展示测量结果以及分析结果，控制台设置在工作台架7上。
[0050]同一测杆上两个测头之间的初始距离为25.4mm(1英寸)，测头在测杆上延其轴向移动，移动量程为0～20mm，量程可根据实际应用调节。例如，在测杆上设置有滑槽，测头连接端设置在滑槽中进行移动，以实现测头的位置的调节。
[0051]上述测头为接触式测头，将测头作为测量传感器与螺纹牙接触，每测量一个点时，测头的测针(一般是红宝石)与被测件接触后可作偏移，传感器输出模拟位移量的信号至测量单元。
[0052]调节机构2上设置有传动装置，传动装置与测杆3连接，用于驱动测杆上下移动，使测头进入螺纹槽中，例如，丝杠滑块机构，测杆与滑块连接，滑块与丝杆连接，丝杆垂直设置并且与电机连接，电机电动丝杆转动，进而驱动滑块移动，同步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锥管螺纹参数综合测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、以螺纹管的端部中心为原点构建测量坐标系；步骤2、采用四个测头均伸入至螺纹槽中并分别与螺纹槽的牙侧接触，将该时刻的测头空间坐标值作为一组测量数据，重复该过程，使测头与螺纹槽的两个牙侧各形成两个接触点，共得到四组数据；步骤3、根据获得四组数据计算对应螺纹槽中径处的空间坐标位置，并将其作为测头的测量基准位；步骤4、根据各个测头的测量基准位坐标确定螺纹的各项参数。2.根据权利要求1所述的一种锥管螺纹参数综合测量方法，其特征在于，步骤1中坐标系的X轴为螺纹管的轴线，Y轴为螺纹管的垂直径向。3.根据权利要求1所述的一种锥管螺纹参数综合测量方法，其特征在于，步骤2中四个测头分为两组，每一组的两个测头位于螺纹管横截面的螺纹槽中。4.根据权利要求3所述的一种锥管螺纹参数综合测量方法，其特征在于，所述每组的两个测头分别沿螺纹管的中心轴线对称设置。5.根据权利要求3所述的一种锥管螺纹参数综合测量方法，其特征在于，所述步骤4中所述螺纹参数包括螺纹锥度、螺距、顶径、椭圆和牙型角。6.根据权利要求1所述的一种锥管螺纹参数综合测量方法，其特征在于，设测头的测量基准位的空间坐标(x
s1
，y
s1
,0)、(x
s2
，y
s2
,0)、(x
s3
，y
s3

【专利技术属性】
技术研发人员：樊治海，余志，白小亮，
申请(专利权)人：中国石油集团工程材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：