British Standard Whitworth ( BSW ) — это стандарт резьбы на основе имперских единиц , разработанный и определенный Джозефом Уитвортом в 1841 году и позднее принятый как Британский стандарт . Это был первый в мире национальный стандарт резьбы, и он является основой для многих других стандартов, таких как BSF , BSP , BSCon и BSCopper.
Резьба Уитворта была первым в мире национальным стандартом резьбы винта, [1] разработанным и определенным Джозефом Уитвортом в 1841 году. До этого времени единственной стандартизацией было то немногое, что было сделано отдельными людьми и компаниями, при этом внутренние стандарты некоторых компаний немного распространялись в пределах их отраслей. Новый стандарт Уитворта определил угол резьбы 55° и глубину резьбы 0,640327 p и радиус 0,137329 p , где p — шаг. Шаг резьбы увеличивается с диаметром с шагом, указанным в таблице.
Система резьбы Уитворта была позже принята в качестве британского стандарта и стала британским стандартом Уитворта (BSW). Примером использования резьбы Уитворта являются канонерские лодки Королевского флота времен Крымской войны . Это первый случай применения методов массового производства в морской технике , как показывает следующая цитата из некролога в The Times от 24 января 1887 года для сэра Джозефа Уитворта (1803–1887):
Началась Крымская война, и сэр Чарльз Нейпир потребовал от Адмиралтейства 120 канонерских лодок, каждая с двигателями в 60 лошадиных сил , для кампании 1855 года на Балтике . На выполнение этой реквизиции оставалось всего девяносто дней, и, как бы мало времени ни было, строительство канонерских лодок не представляло никаких трудностей. Однако с двигателями дело обстояло иначе, и Адмиралтейство было в отчаянии. Внезапно, благодаря вспышке механического гения, который был ему присущ, покойный мистер Джон Пенн решил эту проблему, и решил ее довольно легко. У него была пара двигателей под рукой точного размера. Он разобрал их на части и распределил детали по лучшим механическим мастерским страны, поручив каждому изготовить девяносто комплектов точно по всем параметрам образца. Заказы выполнялись с неизменной регулярностью, и он фактически завершил изготовление девяноста комплектов двигателей мощностью 60 лошадиных сил за девяносто дней — подвиг, который заставил великие континентальные державы изумляться и который стал возможен только потому, что стандарты Уитворта в отношении измерений, точности и отделки к тому времени были полностью признаны и установлены по всей стране.
Оригинальный образец двигателя канонерского типа был поднят с обломков судна SS Xantho Музеем Западной Австралии . При разборке было обнаружено, что все его нити относятся к типу Whitworth. [2]
С принятием BSW британскими железнодорожными компаниями, многие из которых ранее использовали собственные стандарты как для резьбы, так и для профилей головок болтов и гаек, а также с растущей потребностью в стандартизации производственных спецификаций в целом, этот стандарт стал доминировать в британском производстве.
В США система BSW была заменена, когда стальные болты заменили железные, но она все еще использовалась для некоторых алюминиевых деталей вплоть до 1960-х и 1970-х годов, когда в 1951-1964 годах метрические стандарты International Inch заменили американские и британские дюймы. [ необходима ссылка ]
Американская унифицированная грубая резьба (UNC) изначально была основана на почти тех же дробях Imperial. Угол резьбы Unified составляет 60° и имеет сплющенные гребни (гребни Whitworth закруглены). От 1 ⁄ 4 дюйма до 1+Шаг резьбы 1 ⁄ 2 дюйма в обеих системах одинаков, за исключением того, что шаг резьбы для болта размером 1 ⁄ 2 дюйма составляет 12 ниток на дюйм (tpi) в BSW против 13 tpi в UNC.
Форма резьбы Витворта основана на фундаментальном треугольнике с углом 55° на каждой вершине и впадине. Стороны находятся под углом наклона Θ = 27,5° перпендикулярно оси. Таким образом, если шаг резьбы равен p , высота фундаментального треугольника равна H = p /(2tan Θ ) = 0,96049106 p . Однако верхняя и нижняя 1 ⁄ 6 каждого из этих треугольников обрезаны, поэтому фактическая глубина резьбы (разница между большим и малым диаметрами) составляет 2 ⁄ 3 этого значения, или h = p /(3tan Θ ) = 0,64032738 p . Пики дополнительно уменьшаются путем их округления с помощью дуги окружности 2×(90° − Θ ) = 180° − 55° = 125°. Эта дуга имеет высоту e = H sin Θ /6 = 0,073917569 p (оставляя прямую глубину бока h − 2 e = 0,49249224 p ) и радиус r = e /(1 − sin Θ ) = 0,13732908 p .
Ниже приведена историческая таблица размеров резьбы, не путать с резьбой G, которая на самом деле используется как британский стандарт труб . Например, G½ (полдюйма) имеет диаметр 20,955 мм. [3]
Для упрощения в этом разделе термин «шестигранник» используется для обозначения как головки болта, так и гайки.
Маркировка ключей Whitworth и BSF относится к диаметру болта, а не к расстоянию по граням шестигранника (A/F), как в других стандартах. Может возникнуть путаница, поскольку каждый шестигранник Whitworth изначально был на один размер больше, чем соответствующий крепеж BSF. Это приводит к случаям, когда, например, ключ с маркировкой 7 ⁄ 16 BSF имеет тот же размер, что и ключ с маркировкой 3 ⁄ 8 W. В обоих случаях ширина губки ключа 0,710 дюйма, ширина по грани шестигранника, одинакова.
В некоторых отраслях промышленности использовались крепежи Whitworth с меньшим шестигранником (идентичные BSF того же диаметра болта) под обозначением «AutoWhit» или Auto-Whit [ необходима ссылка ] [7] , и эта серия была формализована Британской ассоциацией инженерных стандартов в 1929 году как стандарт № 193, при этом «оригинальной» серией была серия № 190, а серией BSF — № 191. [8]
Во время Второй мировой войны шестигранник меньшего размера был принят более широко для экономии металла [9] и это использование сохранилось и в дальнейшем. Таким образом, сегодня часто можно встретить шестигранник Уитворта, который не подходит к номинально правильному гаечному ключу, и следуя предыдущему примеру, более современный гаечный ключ может быть маркирован как 7 ⁄ 16 BS , чтобы указать, что он имеет размер губки 0,710 дюйма и предназначен для шестигранника (более позднего) 7 ⁄ 16 BSW или 7 ⁄ 16 BSF . [10] [11] [12]
Крепеж Уитворта с увеличенным шестигранником по стандарту BS 190 теперь часто в разговорной речи называют «довоенным» размером, хотя это не совсем верно.
Стандарт British Standard Fine (BSF) имеет тот же угол резьбы, что и BSW, но имеет более мелкий шаг резьбы и меньшую глубину резьбы. Это больше похоже на современный «механический» винт [ необходимо разъяснение ] и использовалось для точного машиностроения и для стальных болтов.
Стандарт British Standard Cycle (BSC), который заменил стандарт Cycle Engineers' Institute (CEI), использовался на британских велосипедах и мотоциклах. Он использует угол резьбы 60° по сравнению с Whitworth 55° и очень мелкий шаг резьбы.
Стандарт резьбы Британской ассоциации (BA) иногда классифицируется вместе со стандартом крепежа Уитворта, поскольку он часто встречается в том же оборудовании, что и стандарт Уитворта. Однако на самом деле это метрический стандарт, который использует угол резьбы 47,5° и имеет свой собственный набор размеров головки. Резьба BA имеет диаметр 6 мм ( 0BA ) и меньше и использовалась и до сих пор используется в частности в прецизионных машинах.
Угол Whitworth 55° по-прежнему широко используется сегодня во всем мире в виде 15 британских стандартных трубных резьб, определенных в ISO 7, которые обычно используются в системах водоснабжения, охлаждения, пневматики и гидравлики. Эти резьбы обозначаются числом от 1/16 до 6, которое происходит от номинального внутреннего диаметра (i/d) в дюймах стальной трубы, для которой эти резьбы были разработаны. Эти обозначения трубной резьбы не относятся к какому-либо диаметру резьбы.
Другие виды резьбы, в которых использовался угол Уитворта 55°, включают латунную резьбу , британский стандартный трубопровод (BSCon), инженерную модель (ME) и британский стандартный медный трубопровод (BSCopper).
Широко используемая (за исключением США) британская стандартная трубная резьба, как определено стандартом ISO 228 (ранее BS-2779), использует стандартную форму резьбы Уитворта. Даже в Соединенных Штатах компоненты жидкостного охлаждения персональных компьютеров используют резьбу G 1 ⁄ 4 из этой серии. [ необходима цитата ]
Резьбовое крепление Leica, используемое на дальномерных камерах и на многих увеличительных объективах, имеет размер 1+17 ⁄ 32 дюйма на 26 оборотов на дюйм по шкале Уитворта, артефакт этого типа был разработан немецкой компанией, специализирующейся на микроскопах, и, таким образом, оснащен инструментами, способными обрабатывать резьбу в дюймах и по шкале Уитворта. [ необходима ссылка ]
Резьба Уитворта размером 5 ⁄ 32 дюйма уже много лет является стандартной резьбой Meccano , и французская компания Meccano Company до сих пор использует именно ее. [ необходима ссылка ]
Для крепления садовых ворот традиционно использовались болты Уитворта , и они до сих пор являются стандартом, поставляемым в Великобританию и Австралию. [ необходима цитата ]
Британские двигатели Morris и MG с 1923 по 1955 год строились с использованием метрической резьбы с головками болтов и гайками, рассчитанными на гаечные ключи и головки Whitworth. [13] В 1919 году Morris Motors приобрела французские двигатели Hotchkiss, которые переехали в Ковентри во время Первой мировой войны. Станки Hotchkiss имели метрическую резьбу, но метрические гаечные ключи в то время не были доступны в Великобритании, поэтому крепежные элементы изготавливались с метрической резьбой, но головками Whitworth. [14]
В фильме 2011 года «Тачки 2» от Disney / Pixar важнейшей подсказкой к раскрытию злодея, сэра Майлза Экслерода, является то, что он использует болты Уитворта. Хотя Экслерод не похож ни на один настоящий автомобиль (тогда как многие другие персонажи очень похожи на настоящие автомобили), он, кажется, больше всего похож на оригинальный Range Rover Classic . В действительности, ранние модели Range Rover использовали детали с имперскими размерами, хотя фотография двигателя злодея практически идентична более позднему 3,5-литровому однокамерному Rover V8 (дизайн, купленный у Buick компании GM).
Другие стандарты резьбы: