Введение

Британский стандарт Уитворта (BSW) — это имперский стандарт резьбы, разработанный и специфицированный Джозефом Уитвортом в 1841 году и впоследствии принятый как британский стандарт. Он был первым в мире национальным стандартом резьбы и является основой для многих других стандартов, таких как BSF, BSP, BSCon и BSCopper.

История

Резьба Уитворта была первым в мире национальным стандартом резьбы, разработанным и определенным Джозефом Уитвортом в 1841 году. До этого времени стандартизация была минимальной и осуществлялась отдельными лицами и компаниями, при этом некоторые внутренние стандарты компаний распространялись в пределах их отраслей. Новый стандарт Уитворта определял угол резьбы в 55°, глубину резьбы 0,640327p и радиус 0,137329p, где p – шаг резьбы. Шаг резьбы увеличивался с диаметром в соответствии с шагами, указанными в таблице. Позднее система резьбы Уитворта была принята в качестве британского стандарта и стала Британским стандартом Уитворта (BSW). Примером использования резьбы Уитворта служат канонерские лодки Королевского флота, участвовавшие в Крымской войне. Это был первый случай применения методов массового производства в морской технике, что подтверждается следующей цитатой из некролога, опубликованного в The Times 24 января 1887 года о сэре Джозефе Уитворте (1803–1887):

Оригинальный образец двигателя канонерской лодки был поднят из обломков SS Xantho Западным Австралийским музеем. При разборке было установлено, что все резьбы соответствуют типу Уитворта. 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, BSW стал доминировать в британском производстве. В США BSW был заменен после перехода на стальные болты вместо железных, но продолжал использоваться для некоторых алюминиевых деталей вплоть до 1960-х и 1970-х годов, когда метрические стандарты International Inch заменили американский и британский дюйм в 1951 и 1964 годах соответственно. Американская унифицированная крупная (UNC) изначально основывалась почти на тех же имперских дробях. Угол унифицированной резьбы составляет 60° и имеет плоские гребни (гребни Уитворта округлены). От 1/4 дюйма до 1 1/2 дюйма шаг резьбы в обеих системах одинаков, за исключением того, что шаг резьбы для болта 1/2 дюйма составляет 12 нитей на дюйм (tpi) в BSW против 13 tpi в UNC.

Форма нитки

Форма резьбы Уитворта основана на фундаментальном треугольнике с углом 55° на каждой вершине и впадине. Стороны расположены под углом фланга Θ = 27,5° перпендикулярно оси. Таким образом, если шаг резьбы равен p, высота фундаментального треугольника H = p/(2tanΘ) = 0,96049106p. Однако верхняя и нижняя 1/6 каждого из этих треугольников срезаются, поэтому фактическая глубина резьбы (разница между наибольшим и наименьшим диаметрами) составляет 2/3 этого значения, или h = p/(3tanΘ) = 0,64032738p. Вершины дополнительно уменьшаются за счет округления их круговой дугой 2 × (90° − Θ) = 180° − 55° = 125°. Эта дуга имеет высоту e = Hsin Θ/6 = 0,073917569p (оставляя глубину прямого фланга h − 2e = 0,49249224p) и радиус r = e/(1 − sin Θ) = 0,13732908p.

Размер ключа

Для упрощения, в данном разделе термин "шестигранник" используется для обозначения как головки болта, так и гайки. Маркировка ключей Whitworth и BSF указывает на диаметр болта, а не на расстояние между плоскими сторонами шестигранника (A/F), как это принято в других стандартах. Путаница может возникнуть из-за того, что каждый шестигранник Whitworth изначально был на один размер больше соответствующего крепежного элемента BSF. Это приводит к ситуациям, когда, например, ключ с маркировкой 7/16 BSF имеет тот же размер, что и ключ с маркировкой 3/8 W. В обоих случаях ширина захвата ключа составляет 0,710 дюйма, что соответствует ширине плоской стороны шестигранника. В некоторых отраслях промышленности использовались крепежные элементы Whitworth с уменьшенным шестигранником (идентичным BSF того же диаметра болта) под обозначением "AutoWhit" или Auto Whit, и эта серия была официально стандартизована Британской ассоциацией инженерных стандартов в 1929 году как стандарт № 193, при этом "оригинальная" серия получила номер № 190, а серия BSF – № 191. Во время Второй мировой войны шестигранник меньшего размера стал использоваться более широко для экономии металла, и эта практика сохранилась и после войны. Поэтому сегодня часто можно встретить шестигранник Whitworth, который не подходит к номинально правильному ключу, и, следуя предыдущему примеру, более современный ключ может быть маркирован как 7/16 BS, что указывает на ширину захвата 0,710 дюйма и предназначен для работы как с (более поздними) шестигранниками 7/16 BSW, так и 7/16 BSF. Крепежные элементы Whitworth с большими шестигранниками по стандарту BS 190 теперь часто в разговорной речи называют "довоенными", хотя это и не совсем точно.

Сравнение с другими стандартами

Стандарт British Standard Fine (BSF) имеет тот же угол профиля резьбы, что и BSW, но более мелкий шаг и меньшую глубину резьбы. Он больше похож на современный "механический" винт и применялся в прецизионном оборудовании и для стальных болтов. Стандарт British Standard Cycle (BSC), пришедший на смену стандарту Cycle Engineers' Institute (CEI), использовался на британских велосипедах и мотоциклах. Он имеет угол профиля резьбы 60° по сравнению с 55° у резьбы Whitworth и очень мелкий шаг. Стандарт резьбы Британской ассоциации (BA) иногда относят к крепежу стандарта Whitworth, поскольку его часто можно встретить в том же оборудовании, что и крепеж Whitworth. Однако фактически это стандарт, основанный на метрической системе, использующий угол профиля резьбы 47,5° и имеющий собственный набор размеров головок. Диаметры резьбы BA составляют 6 мм (0BA) и меньше, и они использовались и продолжают использоваться, особенно в прецизионном оборудовании. Угол Whitworth в 55° до сих пор широко используется во всем мире в виде 15 британских стандартных трубных резьб, определенных в ISO 7, которые обычно применяются 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 они были разработаны. Эти обозначения трубных резьб не относятся к диаметру самой резьбы. К другим резьбам с углом профиля 55° по Whitworth относятся резьбы для латуни, британский стандарт для труб (BSCon), резьбы для моделистов (ME) и британский стандарт для меди (BSCopper).

Текущее использование

Широко используемая (кроме США) резьба British Standard Pipe, определенная стандартом ISO 228 (ранее BS 2779), использует стандартный профиль резьбы Whitworth. Даже в Соединенных Штатах компоненты жидкостного охлаждения персональных компьютеров используют резьбу G1/4 из этой серии. Резьбовое соединение Leica, используемое на дальномерных камерах и многих увеличительных линзах, имеет размер 1 17/32 дюйма с шагом 26 витков на дюйм Whitworth, что является следствием разработки этого соединения немецкой компанией, специализирующейся на микроскопах и оснащенной оборудованием для обработки резьб в дюймах и Whitworth. Резьба 5/32 дюйма Whitworth на протяжении многих лет была стандартной резьбой для конструктора Meccano и до сих пор используется французской компанией Meccano. Подвесные болты для освещения сцен чаще всего имеют диаметр 3/8 дюйма и 1/2 дюйма BSW. Компании, первоначально перешедшие на метрическую резьбу, вернулись к использованию Whitworth после жалоб на то, что более мелкая метрическая резьба увеличивала время и сложность монтажа, который часто производится на лестнице или строительных лесах. Для крепления садовых ворот традиционно использовались болты с полукруглой головкой Whitworth, и они по-прежнему являются стандартом, применяемым в Великобритании и Австралии.

Историческое злоупотребление

Британские двигатели Morris и MG, выпускавшиеся с 1923 по 1955 год, изготавливались с использованием метрической резьбы, с болтами и гайками, рассчитанными на ключи и головки Whitworth. В 1919 году компания Morris Motors приобрела французский завод двигателей Hotchkiss, который был перенесен в Ковентри во время Первой мировой войны. Станочное оборудование Hotchkiss было настроено на метрическую резьбу, но в то время в Великобритании метрические ключи были труднодоступны, поэтому крепеж изготавливался с метрической резьбой, но с головками Whitworth.

В популярной культуре

В фильме 2011 года «Тачки 2» от Disney / Pixar, ключевая улика для разоблачения злодея, сэра Майлза Акслерода, заключается в использовании им болтов Whitworth. Хотя Акслерод не является точной копией какой-либо реальной машины (в отличие от множества других персонажей, которые детально смоделированы по образцу реальных автомобилей), он больше всего напоминает оригинальный Range Rover Classic. Фактически, ранние Range Rover использовали детали с имперскими единицами измерения, хотя фотография двигателя злодея практически идентична более позднему 3,5-литровому Rover V8 с одним впускным коллектором (конструкция, приобретенная у GM Buick).