Британский стандарт Уитворта

Британский стандарт Уитворта ( BSW ) — это британских единицах измерения в стандарт резьбы , разработанный и указанный Джозефом Уитвортом в 1841 году и позже принятый в качестве британского стандарта . Это был первый в мире национальный стандарт резьбы, который стал основой для многих других стандартов, таких как BSF , BSP , BSCon и BSCopper .

История

Смотрите также: Винтовая резьба § История стандартизации.

Резьба Уитворта была первым в мире национальным стандартом резьбы. разработан и определен Джозефом Уитвортом в 1841 году. До этого 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°, 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 позже была принята в качестве британского стандарта и стала британским стандартом Уитворта (BSW). Примером использования нити Уитворта являются флота канонерские лодки Королевского Крымской войны . Это первый пример массового производства применения методов в морской технике , как показывает следующая цитата из некролога « от Таймс» 24 января 1887 года, посвященного сэру Джозефу Уитворту (1803–1887):

Началась Крымская война, и сэр Чарльз Нэпир потребовал от Адмиралтейства 120 канонерских лодок, каждая с двигателями по 60 лошадиных сил , для кампании 1855 года на Балтике . На выполнение этой заявки оставалось всего девяносто дней, и, несмотря на короткий срок, постройка канонерских лодок не представляла труда. Однако с двигателями дело обстояло иначе, и Адмиралтейство было в отчаянии. Внезапно, благодаря присущей ему вспышке механического гения, покойный мистер Джон Пенн решил эту трудность, и решил ее довольно легко. У него под рукой была пара двигателей точного размера. Он разобрал их по частям и раздал детали по лучшим механическим мастерским страны, приказав каждому изготовить девяносто комплектов точно по всем параметрам по образцу. Заказы выполнялись с неизменной регулярностью, и он фактически изготовил девяносто комплектов двигателей мощностью 60 лошадиных сил за девяносто дней – подвиг, который заставил великие континентальные державы смотреть с изумлением и который был возможен только благодаря стандартам измерения, точности и Финиш были к тому времени уже полностью признаны и утверждены по всей стране.

Оригинальный образец двигателя типа канонерской лодки был поднят с места крушения SS Xantho Музеем Западной Австралии . При разборке выяснилось, что вся его резьба относится к типу Витворта.

С принятием BSW британскими железнодорожными компаниями, многие из которых ранее использовали свои собственные стандарты как для резьбы, так и для головок болтов и профилей гаек, а также с растущей потребностью в стандартизации производственных спецификаций, он стал доминировать в британском производстве.

В США BSW был заменен, когда стальные болты заменили железо, но все еще использовался для некоторых алюминиевых деталей вплоть до 1960-х и 1970-х годов, когда метрические стандарты International Inch заменили дюймы США и Великобритании в 1951-1964 годах.

American Unified Coarse (UNC) изначально была основана практически на тех же имперских дробях. Угол резьбы унифицированной резьбы составляет 60°, имеет уплощенные гребни (гребни Уитворта закруглены). От 1 ⁄ дюйма до 1 + 1 ⁄ 2 дюйма, шаг резьбы в обеих системах одинаков, за исключением того, что шаг резьбы для Болт размером 1 ⁄ дюйма равен 12 резьбам на дюйм (tpi) в BSW по сравнению с 13 tpi в UNC.

Форма резьбы

Форма резьбы Витворта

Форма нити Витворта основана на основном треугольнике с углом 55° на каждой вершине и впадине. Стороны расположены под углом Θ = 27,5° перпендикулярно оси. Таким образом, если шаг резьбы равен p , высота основного треугольника равна H = p /(2tan Θ ) = 0,96049106 p . Однако верх и низ 1/6 равна каждого из этих треугольников обрезано, поэтому фактическая глубина резьбы (разница между большим и второстепенным диаметрами) 2 ⁄ 3 этого значения, или h = p /(3tan Θ ) = 0,64032738 p . Пики дополнительно уменьшаются за счет округления их дугой окружности 2×(90° - Θ ) = 180° - 55° = 125°. Эта дуга имеет высоту e = H sin Θ / 6 = 0,073917569 p (оставляя глубину прямого бока h - 2 e = 0,49249224 p ) и радиус r = e / (1 - sin Θ ) = 0,13732908 p .

Список размеров резьбы

Ниже приведена таблица исторических размеров резьбы, которую не следует путать с резьбой G, которая фактически используется в качестве труб Британского стандарта . Например, G½ (полдюйма) имеет диаметр 20,955 мм.

Размеры резьбы Витворта

Главный диаметр		Нить плотность	Нить подача	Незначительный диаметр		75% кран размер сверла
(в)	(мм)	(в −1 )	(мм)	(в)	(мм)	(в)	(мм)
1 ⁄ 16	1.588	60	0.423	0.0412	1.046	#56	1.2
3 ⁄ 32	2.381	48	0.529	0.0671	1.704	#49	1.9
1 ⁄ 8	3.175	40	0.635	0.0930	2.362	#39	2.6
5 ⁄ 32	3.969	32	0.794	0.1162	2.951	#30	3.2
3 ⁄ 16	4.763	24	1.058	0.1341	3.406	#26	3.7
7 ⁄ 32	5.556	24	1.058	0.1654	4.201	#16	4.5
1 ⁄ 4	6.350	20	1.270	0.1860	4.724	#9	5.1
5 ⁄ 16	7.938	18	1.411	0.2414	6.132	Ф	6.6
3 ⁄ 8	9.525	16	1.588	0.2950	7.493	5 ⁄ 16	8.0
7 ⁄ 16	11.113	14	1.814	0.3460	8.788	В	9.4
1 ⁄ 2	12.700	12	2.117	0.3933	9.990	27 ⁄ 64	10.7
9 ⁄ 16	14.288	12	2.117	0.4558	11.577	31 ⁄ 64	12.3
5 ⁄ 8	15.875	11	2.309	0.5086	12.918	17 ⁄ 32	13.7
11 ⁄ 16	17.463	11	2.309	0.5711	14.506	19 ⁄ 32	15.2
3 ⁄ 4	19.050	10	2.540	0.6219	15.796	21 ⁄ 32	16.6
13 ⁄ 16	20.638	10	2.540	0.6844	17.384	23 ⁄ 32	18.2
7 ⁄ 8	22.225	9	2.822	0.7327	18.611	49 ⁄ 64	19.5
15 ⁄ 16	23.813	9	2.822	0.7952	20.198	53 ⁄ 64	21.1
1	25.400	8	3.175	0.8399	21.333	7 ⁄ 8	22.3
1 + 1 ⁄ 8	28.575	7	3.629	0.9420	23.927	63 ⁄ 64	25.1
1 + 1 ⁄ 4	31.750	7	3.629	1.0670	27.102	1 + 7 ⁄ 64	28.3
1 + 3 ⁄ 8	34.925	6	4.233	1.1616	29.505	1 + 7 ⁄ 32	30.9
1 + 1 ⁄ 2	38.100	6	4.233	1.2866	32.680	1 + 5 ⁄ 16	34.0
1 + 5 ⁄ 8	41.275	5	5.080	1.3689	34.770	1 + 7 ⁄ 16	36.4
1 + 3 ⁄ 4	44.450	5	5.080	1.4939	37.945	1 + 9 ⁄ 16	39.6
1 + 7 ⁄ 8	47.625	4 + 1 ⁄ 2	5.644	1.5904	40.396	1 + 5 ⁄ 8	42.2
2	50.800	4 + 1 ⁄ 2	5.644	1.7154	43.571	1 + 3 ⁄ 4	45.4
2 + 1 ⁄ 8	53.975	4 + 1 ⁄ 2	5.644	1.8404	46.746	1 + 7 ⁄ 8	48.6
2 + 1 ⁄ 4	57.150	4	6.350	1.9298	49.017	2	51.1
2 + 3 ⁄ 8	60.325	4	6.350	2.0548	52.192	2 + 1 ⁄ 8	54.2
2 + 1 ⁄ 2	63.500	4	6.350	2.1798	55.367	2 + 1 ⁄ 4	57.4
2 + 5 ⁄ 8	66.675	4	6.350	2.3048	58.542	2 + 3 ⁄ 8	60.6
2 + 3 ⁄ 4	69.850	3 + 1 ⁄ 2	7.257	2.3841	60.556	2 + 1 ⁄ 2	62.9
2 + 7 ⁄ 8	73.025	3 + 1 ⁄ 2	7.257	2.5091	63.731	2 + 5 ⁄ 8	66.1
3	76.200	3 + 1 ⁄ 2	7.257	2.6341	66.906	2 + 3 ⁄ 4	69.2
3 + 1 ⁄ 4	82.550	3 + 1 ⁄ 4	7.815	2.8560	72.542	3	75.0
3 + 1 ⁄ 2	88.900	3 + 1 ⁄ 4	7.815	3.1060	78.892	3 + 1 ⁄ 4	81.4
3 + 3 ⁄ 4	95.250	3	8.467	3.3231	84.407	3 + 3 ⁄ 8	87.1
4	101.600	3	8.467	3.5731	90.757	3 + 5 ⁄ 8	93.5
4 + 1 ⁄ 4	107.950	2 + 7 ⁄ 8	8.835	3.8046	96.637	3 + 7 ⁄ 8	99.5
4 + 1 ⁄ 2	114.300	2 + 7 ⁄ 8	8.835	4.0546	102.987	4 + 1 ⁄ 8	105.8
4 + 3 ⁄ 4	120.650	2 + 3 ⁄ 4	9.236	4.2843	108.821	4 + 3 ⁄ 8	111.8
5	127.000	2 + 3 ⁄ 4	9.236	4.5343	115.171	4 + 5 ⁄ 8	118.1
5 + 1 ⁄ 4	133.350	2 + 5 ⁄ 8	9.676	4.7621	120.957	4 + 7 ⁄ 8	124.1
5 + 1 ⁄ 2	139.700	2 + 5 ⁄ 8	9.676	5.0121	127.307	5 + 1 ⁄ 8	130.4
5 + 3 ⁄ 4	146.050	2 + 1 ⁄ 2	10.160	5.2377	133.038	5 + 3 ⁄ 8	136.3
6	152.400	2 + 1 ⁄ 2	10.160	5.4877	139.388	5 + 5 ⁄ 8	142.6

Размер ключа (гаечного ключа)

Для упрощения в этом разделе термин «шестиугольник» используется для обозначения головки болта или гайки.

Два гаечных ключа, оба номинального размера. 5 ⁄ 8 дюйма, с наложенной диаграммой, показывающей логику, позволяющую им обоим иметь номинальный размер. 5 ⁄ дюйма , если их фактические размеры явно различаются (расстояние между гранями в зависимости от диаметра винта). Определение «поперек квартиры» сегодня является общепринятым стандартом и существовало на протяжении многих десятилетий. Гаечный ключ большего размера на этой фотографии датирован 1920-ми годами или ранее. Его лицевая часть была отполирована, чтобы размерный штамп хорошо был виден на фотографии. Этот пример американский, но он иллюстрирует способ маркировки гаечных ключей для крепежа Whitworth.

Whitworth и BSF Маркировка гаечных ключей относится к диаметру болта, а не к расстоянию поперек граней шестигранника (A/F), как в других стандартах. Путаница может возникнуть из-за того, что каждый шестиугольник Витворта изначально был на один размер больше, чем соответствующий крепеж BSF. Это приводит к случаям, когда, например, гаечный ключ с маркировкой 7 ⁄ 16 BSF имеет тот же размер, что и указанный 3/8 ​ ​ Вт . В обоих случаях ширина губки гаечного ключа 0,710 дюйма (ширина поперек шестигранника) одинакова.

В некоторых отраслях промышленности использовались крепежные детали Whitworth с меньшим шестигранником (идентичные BSF с болтом того же диаметра) под обозначением «AutoWhit» или Auto-Whit. и эта серия была официально оформлена Британской ассоциацией инженерных стандартов в 1929 году как стандарт № 193, причем «исходной» серией был № 190, а серией BSF № 191.

Во время Второй мировой войны шестиугольник меньшего размера получил более широкое распространение в целях экономии металла. и это использование сохранилось и после этого. Таким образом, сегодня часто можно встретить шестигранник Витворта, который не подходит к номинально правильному гаечному ключу, и, следуя предыдущему примеру, более современный гаечный ключ может иметь маркировку 7 ⁄ 16 BS , чтобы указать, что они имеют размер челюсти 0,710 дюйма и предназначены для использования либо (более поздних) 7 ⁄ 16 BSW или 7/16 ​ BSF . Шестигранник

Крепежные детали Whitworth с шестигранниками большего размера по стандарту BS 190 теперь часто в просторечии называют «довоенными» размерами, хотя это не совсем правильно.

Список размеров шестигранных головок

Размеры шестигранной головки

Размер	БС 190		БС 1083		ОТ
(в)	(в)	(мм)	(в)	(мм)	(мм)
1 ⁄ 8	0.338	8.6	—	—	—
3 ⁄ 16	0.445	11.3	—	—	—
1 ⁄ 4	0.525	13.3	0.445	11.3	11
5 ⁄ 16	0.600	15.2	0.525	13.3	14
3 ⁄ 8	0.710	18.0	0.600	15.2	17
7 ⁄ 16	0.820	20.8	0.710	18.0	19
1 ⁄ 2	0.920	23.4	0.820	20.8	22
9 ⁄ 16	1.010	25.7	0.920	23.4	—
5 ⁄ 8	1.100	27.9	1.010	25.7	27
3 ⁄ 4	1.300	33.0	1.200	30.5	32
7 ⁄ 8	1.480	37.6	1.300	33.0	36
1	1.670	42.4	1.480	37.6	41
1 + 1 ⁄ 8	1.860	47.2	1.670	42.4	—
1 + 1 ⁄ 4	2.050	52.1	1.860	47.2	—
1 + 1 ⁄ 2	2.410	61.2	2.220	56.4	—
1 + 3 ⁄ 4	2.760	70.1	2.580	65.5	—
2	3.150	80.0	2.760	70.1	—

Сравнение с другими стандартами

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. и использовался для точного машиностроения и для стальных болтов.

Стандарт Британского стандартного цикла (BSC), пришедший на смену стандарту Института инженеров велосипедного спорта (CEI), использовался на британских велосипедах и мотоциклах. В нем используется угол резьбы 60° по сравнению с 55° Whitworth и очень малый шаг резьбы.

иногда Стандарт винтовой резьбы (BA) Британской ассоциации относят к стандарту крепежных изделий Уитворта, поскольку он часто встречается в том же оборудовании, что и стандарт Уитворта. Однако на самом деле это метрический стандарт, в котором используется угол резьбы 47,5° и имеется собственный набор размеров головки. Резьба BA имеет диаметр 6 мм ( 0BA ) и меньше и обычно используется и до сих пор используется в точном оборудовании.

Угол Уитворта 55° по-прежнему широко используется сегодня во всем мире в виде 15 трубных резьб британского стандарта, определенных в ISO 7, которые обычно используются в системах водоснабжения, охлаждения, пневматики и гидравлических системах. Эти резьбы обозначаются цифрами от 1/16 до 6, которые соответствуют номинальному внутреннему диаметру (i/d) в дюймах стальной трубы, для которой эта резьба была разработана. Эти обозначения трубной резьбы не относятся к какому-либо диаметру резьбы.

Другие резьбы, в которых использовался угол Уитворта 55 °, включают латунные резьбы , британские стандартные кабелепроводы (BSCon), инженерные модели (ME) и британские стандартные медные трубы (BSCopper).

Текущее использование

Широко используемая (за исключением США) трубная резьба Британского стандарта , определенная стандартом ISO 228 (ранее BS-2779), использует стандартную форму резьбы Уитворта. Даже в США компоненты жидкостного охлаждения персональных компьютеров используют обозначение G. 1/4 из этого ряда нитки .

Крепление Leica Thread-Mount, используемое в дальномерных камерах и многих увеличительных объективах, 1 + 17 ⁄ 32 дюйма на 26 оборотов на дюйм Уитворта, результат этого был разработан немецкой компанией, специализирующейся на микроскопах и, таким образом, оснащенной инструментами, способными обрабатывать резьбу в дюймах и в Витворте.

The Резьба Whitworth размером 5 ⁄ 32 дюйма уже много лет является стандартной резьбой Meccano и до сих пор используется французской компанией Meccano.

Болты для подвески сценического освещения чаще всего 3 ⁄ 8 дюйма и 1 ⁄ 2 в BSW. Компании, которые первоначально перешли на метрическую резьбу, перешли обратно после жалоб на то, что более тонкая метрическая резьба увеличивает время и сложность установки, которая часто происходит наверху лестницы или строительных лесов.

Для крепления садовых ворот традиционно использовались болты с квадратным подголовком Whitworth , и они до сих пор являются стандартом, поставляемым в Великобритании и Австралии.

Историческое злоупотребление

Двигатели British Morris и MG с 1923 по 1955 год производились с использованием метрической резьбы с головками болтов и гайками, рассчитанными на гаечные ключи и головки Whitworth. В 1919 году компания Morris Motors взяла на себя управление французским заводом по производству двигателей Hotchkiss переехал в Ковентри , который во время Первой мировой войны . Станки Hotchkiss имели метрическую резьбу, но в то время в Британии не было метрических гаечных ключей, поэтому крепежные детали изготавливались с метрической резьбой, но с головками Уитворта.

В популярной культуре

В фильме 2011 года «Тачки 2» от Disney / Pixar важным ключом к раскрытию злодея, сэра Майлза Акслерода, является то, что он использует болты Уитворта. Хотя Экслерод не совсем похож ни на одну настоящую машину (в то время как многие другие персонажи точно смоделированы на реальных машинах), он, кажется, наиболее точно соответствует оригинальному Range Rover Classic . На самом деле в ранних моделях Range Rover использовались детали имперских размеров, хотя фотография двигателя злодея практически идентична более позднему 3,5-литровому однокамерному Rover V8 (дизайн, приобретенный у GM Buick).

См. также

Другие стандарты резьбы:

• Резьба Британской ассоциации (BA)
• Британская стандартная латунная резьба
• Британский стандартный цикл
• Тонкая резьба британского стандарта (BSF)
• Британская стандартная труба (BSP)
• Метрическая резьба ISO
• Единый стандарт резьбы (UTS, включая UNC, UNF, UNS и UNEF)

Библиография

• Оберг, Э., Джонс, Ф.Д., Хуссейн, М., МакКоли, С.Дж., Риффель, Х.Х. и Хилд, Р.М. (2008) Справочник по машинному оборудованию: справочник для инженера-механика, проектировщика, инженера-технолога, чертежника, инструментальщика и машиниста. , 28-е изд., Нью-Йорк: Industrial Press, ISBN   978-0-8311-2800-5 , с. 1858–1860 гг.

Внешние ссылки

• Нити Уитворта