圆锥管螺纹基面中径测量不确定度评定

    美制和米制60°圆锥管螺纹锥度比为1：16,牙型角为60°,其基准平面的理论位置位于垂直于螺纹轴线、与小端面(参考平面)相距一个基准距离的平面内。基面中径的测量方法有多种,我们采用的是在立式光学计上测量圆锥螺纹塞规基面中径的方法,测量所需器具包括夹角为圆锥管螺纹锥角φ、小头尺寸精确测量为一特定值b的标准锥形块(图1中件2),夹角为圆锥管螺纹锥角φ、大端有一挡板的斜铁(图1中件1),还有三针、4等量块和立式光学计等。 

    1　测量方法

    根据标准查出的锥度螺纹塞规基面中径的名义尺寸,按公式(1)计算出量块组(图1件3)尺寸h。

式中: h为量块组尺寸; d_2基为基面中径; L为基面至锥度螺纹塞规小端的距离; C为锥度螺纹塞规锥度比; d₀为三针直径;φ为锥度螺纹塞规锥角;α为锥度螺纹塞规牙型角; P为锥度螺纹塞规螺距; b为标准锥形块小头尺寸。

    如图1,将斜铁研合在立式光学计的工作台上,将量块组与标准锥形块研合,标准锥形块小端与斜铁的挡板贴合放在斜铁上,调整立式光学计的平面测头与量块接触,使光学计的读数置为零,取下量块组和标准锥形块。如图2,将锥度螺纹塞规和三针放在斜铁上,立式光学计测头与三针接触,找出拐点,读数。此读数即为锥度螺纹塞规基面中径实际值与名义值之差,从而得出基面中径尺寸。

    2　数学模型

    被测锥度螺纹塞规实际基面中径为

式中:Δl_仪是立式光学计测得的尺寸;α、α_S分别为被测锥度螺纹塞规和量块的线膨胀系数; l为量块与锥形块组合的小头尺寸;Δt、Δt_S分别为被测锥度螺纹塞规和量块与锥形块的组合件对温度20℃的偏差。

    令δ_α=α-α_S,δt=Δt-Δt_S,δ_t的估计值为零,但其不确定度非零。δ_α的估计值为零,但其不确定度非零。δ_α与α_S,δt与Δt可认为无关。

    由公式(2)可建立数学模型(3)。

    3　方差和灵敏系数

    考虑到各输入量彼此独立。

    灵敏系数ci可由数学模型对输入量xi求偏导数而得到^[2]。则

    4　计算各分量标准不确定度

    以规格为1/4-18NPT的锥度螺纹塞规为例进行不确定度分析。

    4·1　测量重复性引入的不确定度分量u(Δd₂)

    在重复性条件下,测量锥度螺纹塞规10次,试验标准差s=0·0009mm (n=10)。实测时以10次测量值的平均值计算,故