昨天，我做了一个简单的推动Z轴，目的是用来推动一个吸气装置。

这个装置，在抽掉等离子清洗产生的废气后，上升到最高点，以避开在它下方传送带上较高的物料。

推动行程150毫米，因为没啥精度要求，±1mm也可以。

所以，这个轴是用双作用气缸驱动，普通单滑块线性导轨导向。（用叉子式传感器，检测是否已推到最高位置）

既然用了气缸，自然，里面涉及到了一个简单的气路。

因为希望在最高点时，如果出现断电断气，要保证吸气装置在那个位置保持一定时间不动，所以需要一个三位五通中封的电磁阀。（再加双边调速阀控制速度）

在系统里一搜，很快电磁阀就选好了。

一看，气接口是Rc1/8，不由得想起各种气管接头的类型和参数。

例如，在供应商的产品目录中，经常有NPT1/8，Rc3/4，G1/4等接口。

供应商管接头

那么，这些管螺纹接口NPT，Rc，G等到底是什么含义？有什么区别？

谈到这些问题，不得不说到惠氏螺纹。

我们知道， 普通连接螺纹的牙型角是60度。

这个惠氏螺纹，与普通螺纹不同之处在于，它是55度牙型角。

为什么做成55度呢，原来，有个有趣的事情。

惠氏螺纹的发明人，约瑟夫·惠特沃斯（Joseph Whitworth），伴随英国工业革命浪潮，建立了自己的多个机床生产厂。

这些不同的厂，由于没有统一的螺纹标准，各自按照自己的经验制造螺纹，结果尺寸不尽相同，这就导致螺纹零件互换性成为问题。

比如，可能同一个零件同一个位置的螺孔，换一个螺钉后无法锁紧。

随着生产规模的不断扩大，Whitworth意识到了这个严重的问题。

随后，他收集了不同厂的螺纹样品，测量尺寸形状等数据，基于此，他提出了螺纹加工的统一标准，这就是惠氏螺纹BSW（British Standard Whitworth）的由来，也是世界上第一份螺纹标准。

惠氏螺纹BSW/BSF

在这个标准中，螺纹牙型角是55度，（BSF＝British Standard Whitworth Thread Fine惠氏细牙螺纹）。

虽然现在惠氏螺纹在螺母和螺杆中并不常见，因为它被统一制螺纹（Unified-Series）和米制螺纹（Metric-Series）所替代了。

但是英国标准直管螺纹BSPP（British Standard Pipe Parallel），和1:16的锥管螺纹BSPT（British Standard Pipe Taper），都是在这个基础上发展起来的，并成为国际标准（ISO），一直沿用至今。

55度直管螺纹BSPP

55度锥管螺纹BSPT

更有意思的是，惠氏螺纹中，还规定牙顶和牙底做成圆弧。

为什么呢？这个其实是和惠特敏锐的市场洞察力和技术积累有关。

因为一开始，惠特建厂的目的就是卖机床，也就是“母鸡”，而不是卖机床加工出来的零件。可能是因为他看好繁荣的工业革命驱动的市场。

所以，在他给英国工业标准协会提交螺纹标准的时候，就把这个圆弧植入了，可谓是非常地英明，让人神不知鬼不觉地，把自己生产的螺纹变成了行业标准。

当然，在当时，也只有他家可以做这种圆弧牙顶和牙底，可以说是很好的技术壁垒。这都离不开他10多年的行业积累。

包括现在，要在一个行业树立标准，没有强有力的核心竞争力（不一定是技术方面的，可以是定位，品牌等方面），都不好使，因为容易被模仿被复制，在竞争中失利。

回过头，从使用角度来看，圆弧牙顶和牙底有它的好处，它能降低螺纹器具对牙顶的磨损，且其抗疲劳强度比平底螺纹有所改善，因为圆弧过度，优化了应力分布。

后来，美国为了降低螺纹加工的困难，参照此标准，把牙形角改成60度，牙顶和牙低都改为平的，才有了美国标准管螺纹NPT和NPSC：National Pipe Taper Thread和National Pipe Straight Coupling Thread。

所以现在，就管螺纹而言，在世界范围内形成了以ISO标准为一方，以美国标准为另一方的两大管螺纹标准体系。

英美管螺纹

美国和国际标准管螺纹对比

说完了管螺纹两大体系，那么就容易理解各种管螺纹的分类和区别了，因为R系列和G螺纹都属于英制管螺纹。

RP：英制密封内直管螺纹

Rc：英制密封内锥管螺纹

R：英制密封外锥管螺纹，和Rc，Rp，G匹配

R1：英制密封圆锥外螺纹，与英制密封直内管螺纹匹配Rp/R1

R2：英制密封圆锥外螺纹，与英制密封圆锥内螺纹匹配Rc/R2

G：圆柱／直管螺纹

用一张图表示英制管螺纹的关系，如下（来自丝锥札记）。

英制管螺纹分类

以上我们了解了管螺纹的基本分类，那么该如何选择螺纹？

这里还需要弄明白管螺纹的匹配方式和密封方式。

首先是匹配方式：锥外管螺纹可以配入锥内管螺纹和直内管螺纹。

如上图，写成Rc/R2和Rp/R1，左边表示内螺纹，右边表示外螺纹。

但是，直外管螺纹不能配入锥内管螺纹。

另外，因为NPT螺纹和BSPT螺纹的螺纹牙型角，牙顶牙底，及螺距等不同，所以一般来说（除了部分1/2和 3/4螺纹，因为两者的螺距一样）是不兼容的，比如不能用NPT公头去配合BSP的母头。

BSP和NPT螺距对比

直观地，用下面这张图表示匹配方式。

螺纹的匹配方式

对于密封：圆柱管螺纹一般用O型密封圈或者带密封圈的垫片，再或者用生料带，密封胶等密封。

锥管螺纹的密封是靠锥螺纹变形，形成挤压力来密封。但是往往也还是存在漏气的可能。所以，对于严格要求的地方，还是会用生料带或者密封胶等密封。

直观地，密封方式，可以用下面的这张图来表示。

管螺纹的密封方式

所以，我们在选择接头的时候，首先要看螺纹体系，BSP配BSP，NPT配NPT，M配M，UNF配UNF等。

然后需要注意的一点是，直管外螺纹不能配锥管内螺纹，例如G1/4配Rc1/4就是错误的，而只能用锥外管螺纹去配直内管螺纹，例如Rp/R1或者Rc/R2。

最后关于密封，直管螺纹一定需要密封，而锥管螺纹一般靠自身密封即可，对于密封要求高的应用场合，还应该添加密封胶或者生料带等，不过现在供应商一般在出厂时，就自带密封方式了。

两大管螺纹体系，在全球的应用情况是什么样子呢？

BSPP和BSPT这两类螺纹，都是惠氏管螺纹，多用于欧洲及英联邦国家，澳大利亚，新西兰等。

在亚洲，比如中国，韩国，日本等都使用BSPT螺纹（日本标准JIS=Japanese Industry Standard叫PT），我们使用的许多电磁阀产品，气接口就是属于这个体系。

而美国，加拿大等地区则使用NPT螺纹。

关于NPT螺纹，这里多说几句。

NPT螺纹，不需要也不能用O型密封圈密封，因为是锥螺纹，只能拧进去一部分，通常靠螺纹变形即可密封。如果要保证密封，可以用生料带（PTFE tape）或者乐泰密封。

需要指出的是，常说的NPTF＝National Pipe Taper Fuel，指的是美制干密封圆锥管螺纹，包括内螺纹和外螺纹。

它和NPT只有牙顶和牙底有细微的差别，其他都一样。很容易犯的错误是，把NPTF误以为是National Pipe Thread Female。

最后总结一下，用一张表格来表示常用的英美螺纹，另一张表格对比常用的螺纹，如下。

英美螺纹含义

螺纹对比表格

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