Резьба Уитворта

Резьба Уитворта — это система дюймовой резьбы с крупным шагом, разработанная британским инженером Джозефом Уитвортом в 1841 году. Обозначается аббревиатурой BSW (British Standard Whitworth) и исторически является первой национальной системой стандартизации резьбовых соединений. Для резьбы Уитворта характерен острый профиль с углом при вершине 55° и закруглениями у основания и вершины витков. Хотя в современной технике она в значительной степени вытеснена метрической резьбой и резьбой UNC/UNF, она по-прежнему применяется в некоторых областях, особенно в реставрации старой техники и в британской водопроводной арматуре.

История

Предпосылки и разработка

До середины XIX века не существовало единого стандарта на резьбу. Каждый производитель использовал собственные параметры: шаг, угол профиля, глубину нарезки. Это создавало серьёзные проблемы при ремонте и взаимозаменяемости деталей. В 1841 году Джозеф Уитворт, известный британский инженер и изобретатель, предложил унифицированную систему. Он проанализировал существовавшие на тот момент винты и гайки, определив наиболее распространённые значения шага для различных диаметров. Основой системы стало требование, чтобы угол профиля резьбы составлял 55°, а вершины и впадины витков были закруглены. Это решение повышало прочность резьбы и облегчало её нарезание.

Стандартизация и распространение

Система Уитворта была быстро принята в Великобритании и стала национальным стандартом. Она широко использовалась во всех отраслях машиностроения, особенно в железнодорожном транспорте, судостроении и производстве паровых машин. В 1864 году система была официально стандартизирована Британским институтом инженеров-механиков (Institution of Mechanical Engineers). Резьба Уитворта доминировала в британской промышленности до середины XX века.

Вытеснение метрической системой

С распространением метрической системы мер и необходимостью международной кооперации резьба Уитворта стала постепенно уступать место метрической резьбе (ISO). В 1948 году Великобритания, США и Канада подписали соглашение о стандартизации резьб, в результате чего была разработана система UNC/UNF (Unified Coarse/Unified Fine), основанная на дюймовых размерах, но с углом профиля 60°. Несмотря на это, резьба BSW оставалась распространённой в Великобритании до 1960-х годов. В настоящее время её использование в новом производстве минимально, но она сохраняется в ремонте и обслуживании старого оборудования, а также в некоторых специализированных областях.

Характеристики и параметры

Геометрия профиля

Ключевая особенность резьбы Уитворта — угол профиля 55° (в отличие от 60° у метрической и дюймовой унифицированной резьбы). Вершины и впадины витков закруглены, что увеличивает площадь контакта и снижает концентрацию напряжений. Радиус закругления составляет 0,1373 шага резьбы. Глубина нарезки (h) вычисляется по формуле: h = 0,6403 × P, где P — шаг резьбы.

Обозначение

Резьба Уитворта обозначается буквами BSW (British Standard Whitworth) или W (Whitworth). Перед обозначением указывается номинальный диаметр в дюймах. Например, 1/4″ BSW или 3/8″ W. Шаг резьбы в обозначении не указывается, так как для каждого диаметра он строго фиксирован стандартом.

Таблица основных размеров (BSW)

Ниже приведены основные параметры для наиболее распространённых диаметров резьбы Уитворта (крупный шаг):

Разновидности

BSW (British Standard Whitworth)

Основная система с крупным шагом. Применялась для большинства общих механических соединений, крепежа, трубопроводов.

BSF (British Standard Fine)

Мелкая резьба Уитворта, разработанная для деталей, где требуется более точная регулировка или где крупная резьба ослабляет тонкостенную деталь. Имеет меньший шаг при том же наружном диаметре. Обозначается как BSF. Например, 1/2″ BSF.

BSP (British Standard Pipe)

Трубная резьба, основанная на системе Уитворта. Имеет два варианта:

• BSPP (British Standard Pipe Parallel) — параллельная трубная резьба.
• BSPT (British Standard Pipe Tapered) — коническая трубная резьба (конусность 1:16).

Профиль резьбы BSP — тот же угол 55° и закругления. Шаг резьбы BSP обычно совпадает с шагом BSW для соответствующих диаметров, но есть и отличия (например, для 1/2″ BSP шаг составляет 14 витков на дюйм, а для 1/2″ BSW — 12 витков на дюйм). BSP до сих пор широко используется в водопроводных и газовых системах по всему миру, особенно в странах, где исторически применялись британские стандарты.

Применение

Историческое

В XIX и первой половине XX века резьба Уитворта была доминирующей в машиностроении Великобритании и её колоний. Она применялась:

• В паровозах, вагонах и железнодорожных путях.
• В судовых двигателях и корпусах кораблей.
• В станках, прессах и другом промышленном оборудовании.
• В военной технике (танки, корабли, самолёты) во время Первой и Второй мировых войн.

Современное

В настоящее время резьба Уитворта (в основном BSP) сохраняется в:

• Водопроводных и газовых системах: BSP является международным стандартом для трубной резьбы во многих странах, включая Великобританию, Австралию, Новую Зеландию, ЮАР, а также в некоторых отраслях в США и Европе.
• Реставрации и ремонте: При восстановлении старых автомобилей, мотоциклов, паровозов, станков и других исторических механизмов часто требуются детали с резьбой BSW/BSF.
• Специализированном оборудовании: Некоторые производители насосов, клапанов и гидравлического оборудования продолжают использовать резьбу BSP для совместимости с существующими системами.

Интересные факты

• Джозеф Уитворт также известен изобретением прецизионного станка для нарезания резьбы, который позволял получать резьбу с высокой точностью, что было революцией для того времени.
• Система Уитворта была настолько успешной, что даже после принятия метрической системы в Великобритании в 1965 году, многие британские инженеры продолжали использовать дюймовые резьбы ещё десятилетия.
• Резьба BSP (трубная) до сих пор является стандартом для пожарных гидрантов и соединителей в Великобритании и многих других странах.
• Угол профиля 55° был выбран Уитвортом не случайно: он обеспечивал лучшую герметичность соединений и большую прочность по сравнению с более острыми углами.

Критика и недостатки

• Несовместимость с метрической системой: Необходимость использования специального инструмента (метчиков, плашек, калибров) для каждого размера.
• Угол профиля 55°: Создаёт трудности при обработке на современных станках, ориентированных на угол 60°.
• Ограниченный ассортимент: Существует только два шага (крупный и мелкий) для каждого диаметра, что может быть недостаточно для современных требований.
• Постепенное вытеснение: В новом производстве резьба Уитворта практически не применяется, что ведёт к сокращению доступности крепежа и инструмента.

Источники

• British Standard Whitworth Threads. Engineering ToolBox.
• Whitworth Thread. Machinery’s Handbook, 31st Edition.
• The History of Screw Threads. The American Society of Mechanical Engineers (ASME).
• BS 84:1956 — Specification for Parallel Screw Threads of Whitworth Form. British Standards Institution.
• BS 21:1973 — Specification for Pipe Threads for Tubes and Fittings. British Standards Institution.