Whitworth estándar británico

La norma británica Whitworth ( BSW ) es una norma de roscas de tornillo basada en unidades imperiales , ideada y especificada por Joseph Whitworth en 1841 y posteriormente adoptada como norma británica . Fue la primera norma nacional de roscas de tornillo del mundo y es la base de muchas otras normas, 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 las personas y las empresas individuales, y las normas internas de algunas empresas se extendieron 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 rosca aumenta con el diámetro en pasos especificados en una tabla.

El sistema de rosca Whitworth se adoptó posteriormente como estándar británico para convertirse en el British Standard Whitworth (BSW). Un ejemplo del uso de la rosca Whitworth son las cañoneras de la Guerra de Crimea de la Marina Real . Se trata del primer ejemplo de técnicas de producción en masa aplicadas a la ingeniería marina , como lo demuestra la siguiente cita del obituario de Sir Joseph Whitworth (1803-1887) publicado en The Times el 24 de enero de 1887:

La guerra de Crimea comenzó 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 . Sólo había noventa días para satisfacer esta petición y, a pesar de lo breve que era el tiempo, la construcción de las cañoneras no presentó ninguna dificultad. Sin embargo, con las máquinas no fue así y el Almirantazgo estaba desesperado. De repente, gracias a un destello del genio mecánico que era inherente a él, el difunto Sr. John Penn resolvió la dificultad y la resolvió con bastante facilidad. Tenía un par de máquinas a mano del tamaño exacto. Las desarmó y distribuyó las piezas entre los mejores talleres de máquinas del país, ordenando a cada uno que fabricara noventa juegos exactamente en todos los aspectos según el modelo. Las órdenes se ejecutaron con una regularidad infalible y, de hecho, completó noventa juegos de motores de 60 caballos de fuerza en noventa días, una hazaña que dejó atónitas a las grandes potencias continentales y que solo fue posible porque los estándares de medición, precisión y acabado de Whitworth ya eran plenamente reconocidos y establecidos en todo el país.

El Museo de Australia Occidental rescató un ejemplar original del motor tipo cañonero de los restos del SS Xantho . Al desmontarlo, se comprobó que todas sus roscas eran del tipo Whitworth. ^[2]

Con la adopción de BSW por parte de las compañías ferroviarias británicas , muchas de las cuales habían utilizado previamente sus propios estándares tanto para roscas como para perfiles de cabezas de tornillos y tuercas, y la creciente necesidad en general de estandarización en las especificaciones de fabricación, pasó 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 los años 1960 y 1970, cuando los estándares basados ​​en el sistema métrico International Inch reemplazaron a la pulgada estadounidense y a la pulgada británica entre 1951 y 1964. ^{[ cita requerida ]}

El sistema de roscas unificadas americanas (UNC) se basaba originalmente en fracciones imperiales casi iguales. El ángulo de rosca unificado es de 60° y tiene crestas aplanadas (las crestas Whitworth son redondeadas). Desde 1 ⁄ 4 pulg  . hasta 1 pulg.+1 ⁄ 2  pulg., el paso de rosca es el mismo en ambos sistemas, excepto que el paso de rosca para el perno de 1 ⁄ 2  pulg. es de 12 roscas por pulgada (tpi) en BSW frente a 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 están en un ángulo de flanco de Θ = 27,5° perpendicular al eje. Por lo tanto, si el paso de la rosca es p , la altura del triángulo fundamental es H = p /(2tan Θ ) = 0,96049106 p . Sin embargo, se cortan los 1 ⁄ 6 superior e inferior de cada uno de estos triángulos, 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 ) = 0,64032738 p . 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 sin 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 − sin Θ ) = 0,13732908 p .

A continuación se muestra la tabla de tamaños de rosca históricos, que no deben confundirse con las roscas G, que actualmente se utilizan según la norma British Standard Pipe . Por ejemplo, una G½ (media pulgada) tiene un diámetro de 20,955 mm. ^[3]

Para simplificar las cosas, en esta sección se utiliza el término hexágono para designar la cabeza del perno o la tuerca.

Las marcas de llave inglesa Whitworth y BSF se refieren al diámetro del perno, en lugar de la distancia entre las caras planas del hexágono (A/F) como en otras normas. Puede surgir confusión porque cada hexágono Whitworth era originalmente un tamaño más grande que el del sujetador BSF correspondiente. Esto lleva a casos en los que, por ejemplo, una llave inglesa marcada 7 ⁄ 16  BSF es del mismo tamaño que una marcada 3 ⁄ 8  W. En ambos casos, el ancho de la mordaza de la llave de 0,710 pulgadas, el ancho entre las caras planas del hexágono, es el mismo.

Ciertas ramas de la industria utilizaban sujetadores Whitworth con un hexágono más pequeño (idéntico al BSF del mismo diámetro de perno) bajo la designación "AutoWhit" o Auto-Whit ^{[ cita requerida ] [7]} y esta serie fue formalizada por la Asociación Británica de Normas de Ingeniería en 1929 como estándar No. 193, siendo la serie "original" la No. 190 y la serie BSF la No. 191. ^[8]

Durante la Segunda Guerra Mundial, el hexágono de tamaño más pequeño 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 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 tienen un tamaño de mandíbula de 0,710 pulgadas y están diseñadas para aceptar el hexágono 7 ⁄ 16  BSW o 7 ⁄ 16  BSF (posteriormente) . ^{[10] [11] [12]}

En la actualidad, los sujetadores Whitworth con hexágonos más grandes según BS 190 se denominan coloquialmente como tamaño "de antes de la guerra", aunque eso no sea estrictamente correcto.

El estándar británico fino (BSF) tiene el mismo ángulo de rosca que el BSW, pero tiene un paso de rosca más fino y una profundidad de rosca menor. Es más parecido al tornillo "mecánico" moderno ^{[ aclaración necesaria ]} y se utilizaba para maquinaria fina y para pernos de acero.

En las bicicletas y motocicletas británicas se utilizaba la norma British Standard Cycle (BSC), que sustituyó a la del Cycle Engineers' Institute (CEI). Utiliza un ángulo de rosca de 60° en comparación con los 55° de Whitworth y pasos de rosca muy finos.

La norma de rosca de tornillo de la Asociación Británica (BA) a veces se clasifica con los sujetadores estándar de Whitworth porque a menudo se encuentra en la misma maquinaria que la norma Whitworth. Sin embargo, en realidad es una norma basada en el sistema 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 utilizaron y aún se utilizan particularmente 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 británicas definidas en la norma ISO 7, que se utilizan habitualmente 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 que se diseñaron estas roscas. Estas designaciones de roscas de tubería no se refieren a ningún diámetro de rosca.

Otras roscas que utilizan el ángulo Whitworth de 55° incluyen Brass Threads , British Standard Conduit (BSCon), Model Engineers' (ME) y British Standard Copper (BSCopper).

La rosca British Standard Pipe , ampliamente utilizada (excepto en los EE. UU.) , según la definición de 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 requerida ]}

La montura de rosca Leica que se utiliza en las cámaras con telémetro y en muchos objetivos de ampliación es 1+17 ⁄ 32 pulgadas  por 26 vueltas por pulgada Whitworth, un artefacto de este tipo 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 requerida ]}

Las roscas Whitworth de 5 ⁄ 32 pulgadas  han sido la rosca Meccano estándar durante muchos años y todavía es la rosca que utiliza la compañía francesa Meccano. ^{[ cita requerida ]}

Los herrajes para puertas de jardín tradicionalmente utilizaban pernos de carruaje Whitworth , y estos siguen siendo el estándar suministrado en el Reino Unido y Australia. ^{[ cita requerida ]}

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 casquillos Whitworth. ^[13] En 1919, Morris Motors se hizo cargo de la fábrica de motores francesa 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 fácilmente disponibles en Gran Bretaña en ese momento, por lo que los sujetadores se hicieron con rosca métrica pero cabezas Whitworth. ^[14]

En la película Cars 2 de Disney / Pixar de 2011 , la pista vital para descubrir al villano, Sir Miles Axlerod, es que utiliza tornillos Whitworth. Aunque Axlerod no se parece exactamente a ningún coche real (mientras que muchos otros personajes están modelados de forma muy parecida a coches reales), parece que es el que más se parece al Range Rover Classic original. En realidad, los primeros modelos de Range Rover utilizaban piezas con dimensiones imperiales, aunque la fotografía del motor del villano es prácticamente idéntica al posterior Rover V8 de 3,5 litros y una cámara de aire (un diseño comprado a Buick de GM).

Otros estándares de hilo:

• Roscas de tornillo de la Asociación Británica (BA)
• Rosca de latón estándar británica
• Ciclo estándar británico
• Rosca fina estándar británica (BSF)
• Tubería estándar británica (BSP)
• Rosca de tornillo métrica ISO
• Estándar de hilo unificado (UTS, incluidos UNC, UNF, UNS y UNEF)

• Oberg, E., Jones, FD, Hussain, M., McCauley, CJ, Ryffel, HH y Heald, RM (2008) Manual de maquinaria: un libro de referencia para el ingeniero mecánico, diseñador, ingeniero de fabricación, dibujante, fabricante de herramientas y maquinista , 28.ª edición, Nueva York: Industrial Press, ISBN 978-0-8311-2800-5 , pág. 1858–1860 

• Hilos de Whitworth