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Un gato de tornillo , o gato hidráulico , es un tipo de gato que se acciona girando un husillo . Se utiliza comúnmente para levantar cargas moderadas y pesadas, como vehículos; para subir y bajar los estabilizadores horizontales de las aeronaves; y como soporte ajustable para cargas pesadas, como los cimientos de las casas.
Descripción
Un gato de tornillo consta de un tornillo vertical de alta resistencia con una mesa de carga montada en su parte superior, que se enrosca en un orificio roscado de un bastidor de soporte fijo con una base ancha que descansa en el suelo. Un collar giratorio en la cabeza del tornillo tiene orificios en los que se inserta la manivela, una barra metálica. Al girar la manivela en el sentido de las agujas del reloj, el tornillo se desplaza hacia afuera de la base, elevando la carga que descansa sobre la mesa de carga. Para soportar grandes fuerzas de carga, el tornillo suele tener rosca Acme .
Ventajas
Una ventaja de los gatos de tornillo sobre otros tipos de gatos es que son autoblocantes , lo que significa que cuando se elimina la fuerza de rotación sobre el tornillo, este permanece inmóvil en su posición original y no gira hacia atrás, independientemente de la carga que soporte. Esto los hace intrínsecamente más seguros que los gatos hidráulicos , por ejemplo, que retroceden bajo carga si se libera accidentalmente la fuerza sobre el actuador hidráulico.
Ventaja mecánica
La ventaja mecánica ideal de un gato de tornillo, la relación entre la fuerza que el gato ejerce sobre la carga y la fuerza de entrada sobre la palanca, ignorando la fricción, es
dónde
- es la fuerza que el gato ejerce sobre la carga.
- es la fuerza de rotación ejercida sobre la manivela del gato
- es la longitud de la manivela del gato, desde el eje del tornillo hasta donde se aplica la fuerza.
- es el avance del tornillo.
El gato de tornillo consta de dos máquinas simples en serie; la manivela larga actúa como palanca , cuya fuerza de salida hace girar el tornillo. Por lo tanto, la ventaja mecánica aumenta con una manivela más larga y una rosca más fina. Sin embargo, la mayoría de los gatos de tornillo presentan una fricción considerable que incrementa la fuerza de entrada necesaria, por lo que la ventaja mecánica real suele ser solo del 30 % al 50 % de esta cifra.
Limitaciones
Los gatos de tornillo tienen una capacidad de elevación limitada. Al aumentar la carga, aumenta la fricción en las roscas. Una rosca de paso fino, que mejoraría la capacidad del tornillo, también reduce la velocidad de funcionamiento del gato. Si se utiliza una palanca de accionamiento más larga, esta pronto se doblará en su extremo interior.
Los gatos de tornillo han sido reemplazados en gran medida por gatos hidráulicos . Este cambio se impulsó en 1858, cuando los gatos de la compañía Tangye , basados en el concepto de prensa hidráulica de Bramah , se aplicaron al exitoso lanzamiento del SS Great Eastern de Brunel , tras dos intentos fallidos por otros medios. La máxima ventaja mecánica posible para un gato hidráulico no está limitada por las limitaciones de los gatos de tornillo y puede ser mucho mayor. Después de la Segunda Guerra Mundial, las mejoras en el rectificado de los cilindros hidráulicos y el uso de juntas tóricas redujeron el precio de los gatos hidráulicos de bajo costo, y su uso se generalizó en automóviles. Los gatos de tornillo aún se utilizan en aplicaciones de bajo costo, como los gatos para cambiar neumáticos que se suministran con los automóviles, o donde su propiedad de autobloqueo es importante, como en los estabilizadores horizontales de las aeronaves.
Aplicaciones
La gran superficie de contacto deslizante entre las roscas de los tornillos hace que estos tengan una alta fricción y una baja eficiencia como mecanismos de transmisión de potencia, de entre el 30 % y el 50 %. Por ello, no se suelen utilizar para la transmisión continua de alta potencia, sino más bien en aplicaciones de posicionamiento intermitente.
En aplicaciones de alta exigencia, como los gatos de tornillo, se utiliza una rosca cuadrada o una rosca de contrafuerte , ya que presenta la menor fricción y desgaste.
Aplicaciones industriales y técnicas
En aplicaciones técnicas, como los actuadores , se utiliza una rosca Acme , aunque tiene mayor fricción, porque es fácil de fabricar, se puede compensar el desgaste, es más resistente que una rosca cuadrada de tamaño comparable y permite un acoplamiento más suave.
El husillo de bolas es un tipo más avanzado de husillo de avance que utiliza una tuerca de bolas recirculantes para minimizar la fricción y prolongar la vida útil de las roscas. El perfil de rosca de estos husillos es aproximadamente semicircular (generalmente con forma de arco gótico) para acoplarse correctamente con las bolas del rodamiento . La desventaja de este tipo de husillo es que no es autoblocante. Los husillos de bolas son comunes en los actuadores de husillo de avance motorizados.
Aviación
Los tornillos de ajuste también se utilizan ampliamente en los sistemas de aeronaves para elevar y descender los estabilizadores horizontales .
El fallo de un tornillo de ajuste en un avión de pasajeros Yakovlev Yak-42 debido a defectos de diseño provocó el accidente del vuelo 8641 de Aeroflot en 1982.
El fallo de un tornillo de ajuste en un McDonnell Douglas MD-80 debido a un mantenimiento deficiente provocó la caída del vuelo 261 de Alaska Airlines en el año 2000.
En 2013, un vehículo blindado MRAP que viajaba a bordo del vuelo 102 de National Airlines , un avión de carga Boeing 747-400BCF , se desprendió inmediatamente después del despegue y atravesó el mamparo trasero. Ambas cajas negras quedaron inutilizadas, las líneas hidráulicas se cortaron y, lo que es más grave, el tornillo de ajuste del actuador del estabilizador horizontal quedó destruido, lo que provocó que la aeronave se volviera incontrolable.
Gatos de maquinista
Un gato de maquinista es un gato de tornillo en miniatura que se utiliza para sostener partes sobresalientes de una pieza de trabajo o para equilibrar las fuerzas de sujeción sobre dicha pieza durante las operaciones de mecanizado . Aparte de su tamaño, a menudo no se diferencian de los gatos de tornillo que se utilizan para levantar edificios de sus cimientos. [ 1 ] [ 2 ] Los gatos de maquinista pueden ser tan simples como un espaciador roscado con un perno que funciona como tornillo de ajuste. [ 3 ]
En conectores electrónicos
El término tornillo de fijación también se utiliza para referirse a los tornillos cautivos que unen las dos partes de algunos conectores eléctricos y las mantienen acopladas. Estos se encuentran comúnmente en los conectores D-subminiatura , donde sirven principalmente para evitar la desconexión accidental. En conectores más grandes, como el que se muestra en la ilustración, los tornillos de fijación también ayudan a alinear los conectores y a superar las grandes fuerzas de fricción que se producen al insertar o extraer el conector. Al desenroscarlos, permiten separar las dos mitades del conector. Los tornillos de fijación en los conectores eléctricos pueden tener cabezas de tornillo normales o cabezas extendidas diseñadas como tornillos de mariposa .
La idea de incorporar tornillos de ajuste en los conectores eléctricos no se consideraba novedosa a finales de la década de 1950 y principios de la de 1960. Algunas patentes de esa época muestran pares de tornillos de ajuste en lados opuestos de un conector multipin. [ 4 ] [ 5 ] Otra muestra un único tornillo de ajuste central. [ 6 ] Estas patentes mencionan la frase "tornillo de ajuste" de forma incidental, sin reivindicar la autoría de la idea.
Los tornillos de conexión pueden tener roscas macho o hembra, y en algunos conectores, los géneros de los tornillos, así como varios pasadores de alineación, pueden estar mezclados para evitar que el conector incorrecto se conecte al zócalo incorrecto. [ 7 ]
Véase también
Referencias
- ↑ Flack, Heinz K.; Georg Möllerke (1997). «Gato mecánico». Diccionario ilustrado de ingeniería . Springer Science & Business Media. pág. 349. ISBN 978-3-6429-7700-8.
- ↑ Walton, SL (enero de 1966). "La mordaza de la taladradora también sirve como gato de maquinista" . Popular Science . Vol. 188, n.º 1, pág. 127.
- ↑ , "Gatos de maquinista" . Taller de Mike . Consultado el 1 de julio de 2021.
- ↑ US 3028574 , Di Monte, Angilo M., "Conector eléctrico con contactos extraíbles montados de forma elástica", publicado el 3 de abril de 1962
- ↑ US 3178669 , Roberts, Lincoln E., "Dispositivo de conexión eléctrica", emitido el 13 de abril de 1965
- ↑ US 3173734 , Hartwell, Ronald G., "Conector eléctrico", publicado el 16 de marzo de 1965
- ↑ Jones, Douglas W. "Reparación de conectores eléctricos" . Departamento de Ciencias de la Computación de la Universidad de Iowa . Consultado el 14 de mayo de 2026 .
- Reynolds, Francis J., ed. (1921). . Collier's New Encyclopedia . Nueva York: P. F. Collier & Son Company.
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