El estándar británico Whitworth ( BSW ) es un estándar de rosca de tornillo basado en unidades imperiales , ideado y especificado por Joseph Whitworth en 1841 y posteriormente adoptado como estándar británico . Fue el primer estándar nacional de roscas de tornillo del mundo y es la base de muchos otros estándares, como BSF , BSP , BSCon y BSCopper.
La rosca Whitworth fue el primer estándar nacional de roscas de tornillo del mundo, [1] ideado y especificado por Joseph Whitworth en 1841. Hasta entonces, la única estandarización era lo poco que habían hecho personas y empresas individuales, con estándares internos de algunas empresas. extendiéndose un poco dentro de sus industrias. El nuevo estándar de Whitworth especificaba un ángulo de rosca de 55° y una profundidad de rosca de 0,640327 p y un radio de 0,137329 p , donde p es el paso. El paso de la rosca aumenta con el diámetro en pasos especificados en una tabla.
El sistema de roscas Whitworth se adoptaría más tarde como estándar británico y se convertiría en el estándar británico Whitworth (BSW). Un ejemplo del uso del hilo Whitworth son las cañoneras de la Guerra de Crimea de la Royal Navy . Se trata del primer ejemplo de técnicas de producción en masa aplicadas a la ingeniería marina , como muestra la siguiente cita del obituario de The Times del 24 de enero de 1887 de Sir Joseph Whitworth (1803-1887):
Comenzó la Guerra de Crimea y Sir Charles Napier exigió al Almirantazgo 120 cañoneras, cada una con motores de 60 caballos de fuerza , para la campaña de 1855 en el Báltico . Había sólo noventa días para cumplir con esta requisa y, por corto que fuera el tiempo, la construcción de las cañoneras no presentó ninguna dificultad. Sin embargo, con los motores sucedió lo contrario y el Almirantazgo estaba desesperado. De repente, mediante un destello del genio mecánico que le era inherente, el difunto señor John Penn resolvió la dificultad, y la resolvió con bastante facilidad. Tenía a mano un par de motores del tamaño exacto. Los desmontó y distribuyó las piezas entre los mejores talleres mecánicos del país, ordenando a cada uno que fabricara noventa juegos exactamente en todos los aspectos de la muestra. Las órdenes se ejecutaron con infalible regularidad y, de hecho, completó noventa juegos de motores de 60 caballos de fuerza en noventa días, una hazaña que hizo que las grandes potencias continentales miraran con asombro, y que fue posible sólo porque los estándares Whitworth de medición y precisión y En ese momento, el acabado era completamente reconocido y establecido en todo el país.
Un ejemplo original del motor tipo cañonera fue levantado de los restos del SS Xantho por el Museo de Australia Occidental . Al desmontarlo, se demostró que todas sus roscas eran del tipo Whitworth. [2]
Con la adopción de BSW por parte de las empresas ferroviarias británicas , muchas de las cuales habían utilizado anteriormente sus propios estándares tanto para roscas como para perfiles de cabezas de pernos y tuercas, y la creciente necesidad general de estandarización en las especificaciones de fabricación, llegó a dominar la fabricación británica.
En los EE. UU., el BSW fue reemplazado cuando los pernos de acero reemplazaron al hierro, pero todavía se usaba para algunas piezas de aluminio hasta las décadas de 1960 y 1970, cuando los estándares métricos International Inch reemplazaron a las pulgadas estadounidenses y británicas en 1951-1964. [ cita necesaria ]
American Unified Coarse (UNC) se basó originalmente en casi las mismas fracciones imperiales. El ángulo de rosca unificado es de 60° y tiene crestas aplanadas (las crestas de Whitworth son redondeadas). Desde 1 ⁄ 4 pulg. hasta 1+El paso de rosca de 1 ⁄ 2 pulg. es el mismo en ambos sistemas, excepto que el paso de rosca para el perno de 1 ⁄ 2 pulg. es de 12 hilos por pulgada (tpi) en BSW versus 13 tpi en UNC.
La forma de una rosca Whitworth se basa en un triángulo fundamental con un ángulo de 55° en cada pico y valle. Los lados forman un ángulo de flanco de Θ = 27,5° perpendicular al eje. Así, si el paso de la rosca es p , la altura del triángulo fundamental es H = p /(2tan Θ ) = 0,96049106 p . Sin embargo, la parte superior e inferior 1 ⁄ 6 de cada uno de estos triángulos está cortada, por lo que la profundidad real de la rosca (la diferencia entre los diámetros mayor y menor) es 2 ⁄ 3 de ese valor, o h = p /(3tan Θ ) = 0,64032738p . Los picos se reducen aún más redondeándolos con un arco circular de 2×(90° − Θ ) = 180° − 55° = 125°. Este arco tiene una altura de e = H sen Θ /6 = 0,073917569 p (dejando una profundidad de flanco recto de h − 2 e = 0,49249224 p ) y un radio de r = e /(1 − sen Θ ) = 0,13732908 p .
A continuación se muestra la tabla histórica de tamaños de roscas, que no debe confundirse con las roscas G, que en realidad se utilizan como tubería estándar británica . Por ejemplo, un G½ (media pulgada) tiene 20,955 mm de diámetro. [3]
Para simplificar las cosas, el término hexágono se utiliza en esta sección para denotar la cabeza del perno o la tuerca.
Las marcas de llave Whitworth y BSF se refieren al diámetro del perno, en lugar de a la distancia entre las caras del hexágono (A/F) como en otras normas. Puede surgir confusión porque cada hexágono de Whitworth era originalmente un tamaño más grande que el del sujetador BSF correspondiente. Esto lleva a casos en los que, por ejemplo, una llave marcada con 7 ⁄ 16 BSF tiene el mismo tamaño que una marcada con 3 ⁄ 8 W. En ambos casos, el ancho de la mordaza de 0,710 pulgadas, es decir, el ancho a lo largo de la superficie plana del hexágono, es el mismo.
Ciertas ramas de la industria utilizaron sujetadores Whitworth con un hexágono más pequeño (idéntico a BSF del mismo diámetro de perno) bajo la designación "AutoWhit" o Auto-Whit [ cita necesaria ] [7] y esta serie fue formalizada por la Asociación Británica de Normas de Ingeniería en 1929 como estándar No. 193, siendo la serie "original" el No. 190 y la serie BSF No. 191. [8]
Durante la Segunda Guerra Mundial, el hexágono de menor tamaño se adoptó más ampliamente para ahorrar metal [9] y este uso persistió a partir de entonces. Por lo tanto, hoy en día es común encontrar un hexágono de Whitworth que no se ajusta a la llave nominalmente correcta y, siguiendo el ejemplo anterior, una llave más moderna puede estar marcada como 7 ⁄ 16 BS para indicar que tiene un tamaño de mandíbula de 0,710 pulgadas y está diseñada para soportar ya sea el (más tarde) 7 ⁄ 16 BSW o 7 ⁄ 16 BSF hexágono. [10] [11] [12]
Los sujetadores Whitworth con hexágonos más grandes según BS 190 ahora se denominan coloquialmente tamaños de "antes de la guerra", aunque eso no es estrictamente correcto.
El estándar British Standard Fine (BSF) tiene el mismo ángulo de rosca que el BSW, pero tiene un paso de rosca más fino y una profundidad de rosca más pequeña. Esto se parece más al tornillo "mecánico" moderno [ se necesita aclaración ] y se usaba para maquinaria fina y para pernos de acero.
El estándar British Standard Cycle (BSC) que reemplazó al estándar Cycle Engineers' Institute (CEI) se utilizó en bicicletas y motocicletas británicas. Utiliza un ángulo de rosca de 60° en comparación con el Whitworth de 55° y pasos de rosca muy finos.
El estándar de rosca de tornillo (BA) de la Asociación Británica a veces se clasifica con los sujetadores estándar de Whitworth porque a menudo se encuentra en la misma maquinaria que el estándar de Whitworth. Sin embargo, en realidad es un estándar métrico que utiliza un ángulo de rosca de 47,5° y tiene su propio conjunto de tamaños de cabeza. Las roscas BA tienen diámetros de 6 mm ( 0BA ) y menores, y se utilizaban y se siguen utilizando especialmente en maquinaria de precisión.
El ángulo Whitworth de 55° sigue utilizándose hoy en día en todo el mundo en forma de las 15 roscas de tubería estándar británica definidas en ISO 7, que se utilizan comúnmente en sistemas de suministro de agua, refrigeración, neumáticos e hidráulicos. Estas roscas se designan con un número entre 1/16 y 6 que se origina a partir del diámetro interno nominal (i/d) en pulgadas de una tubería de acero para la cual se diseñaron estas roscas. Estas designaciones de roscas de tuberías no se refieren a ningún diámetro de rosca.
Otros hilos que utilizaron el ángulo Whitworth de 55° incluyen hilos de latón , conducto estándar británico (BSCon), ingenieros de modelos (ME) y cobre estándar británico (BSCopper).
La rosca de tubería estándar británica ampliamente utilizada (excepto en los EE. UU.) , según lo define la norma ISO 228 (anteriormente BS-2779), utiliza la forma de rosca estándar de Whitworth. Incluso en los Estados Unidos, los componentes de refrigeración líquida de las computadoras personales utilizan la rosca G 1 ⁄ 4 de esta serie. [ cita necesaria ]
El Leica Thread-Mount utilizado en cámaras de telémetro y en muchos objetivos de ampliación es de 1+Whitworth de 17 ⁄ 32 pulgadas por 26 vueltas por pulgada, un artefacto de esto fue desarrollado por una empresa alemana especializada en microscopios y, por lo tanto, equipado con herramientas capaces de manejar roscas en pulgadas y en Whitworth. [ cita necesaria ]
Los hilos Whitworth de 5 ⁄ 32 han sido el hilo estándar de Meccano durante muchos años y todavía es el hilo que utiliza la empresa francesa Meccano. [ cita necesaria ]
Los pernos de suspensión de iluminación de escenario suelen ser de 3 ⁄ 8 pulgadas y 1 ⁄ 2 pulgadas BSW. Las empresas que inicialmente se convirtieron a hilos métricos han vuelto a hacerlo, después de quejarse de que los hilos métricos más finos aumentaban el tiempo y la dificultad de instalación, que a menudo tiene lugar en la parte superior de una escalera o andamio. [ cita necesaria ]
Las fijaciones para puertas de jardín utilizaban tradicionalmente pernos de carro Whitworth , y estos siguen siendo el estándar suministrado en el Reino Unido y Australia. [ cita necesaria ]
Los motores británicos Morris y MG de 1923 a 1955 se construyeron utilizando roscas métricas con cabezas de pernos y tuercas dimensionadas para llaves y vasos Whitworth. [13] En 1919, Morris Motors se hizo cargo de la fábrica francesa de motores Hotchkiss que se había trasladado a Coventry durante la Primera Guerra Mundial. Las máquinas herramienta Hotchkiss eran de rosca métrica, pero las llaves métricas no estaban disponibles en Gran Bretaña en ese momento, por lo que los sujetadores se fabricaban con rosca métrica pero con cabezas Whitworth. [14]
En la película Cars 2 de Disney / Pixar de 2011 , la pista vital para el descubrimiento del villano, Sir Miles Axlerod, es que utiliza pernos Whitworth. Aunque Axlerod no se parece exactamente a ningún automóvil real (mientras que muchos otros personajes están inspirados en automóviles reales), parece parecerse más al Range Rover Classic original . En realidad, los primeros modelos de Range Rover usaban piezas con dimensiones imperiales, aunque la fotografía del motor del villano es prácticamente idéntica al posterior Rover V8 de 3,5 litros (un diseño comprado a Buick de GM).
Otros estándares de hilo: