El yugo escocés (también conocido como mecanismo de enlace ranurado [1] ) es un mecanismo de movimiento alternativo , que convierte el movimiento lineal de un deslizador en movimiento rotacional , o viceversa. El pistón u otra parte reciprocante está acoplado directamente a un yugo deslizante con una ranura que engancha un pasador en la parte giratoria. La ubicación del pistón en función del tiempo es un movimiento armónico simple , es decir, una onda sinusoidal que tiene una amplitud constante y una frecuencia constante, dada una velocidad rotacional constante .
Esta configuración se utiliza más comúnmente en actuadores de válvulas de control en tuberías de petróleo y gas de alta presión .
Aunque no es una máquina metalúrgica común en la actualidad, los moldeadores rudimentarios pueden utilizar horquillas escocesas. Casi todas ellas utilizan un varillaje Whitworth , que proporciona una carrera de corte hacia adelante de baja velocidad y un retorno más rápido.
Se ha utilizado en varios motores de combustión interna, como el motor Bourke , el motor SyTech y muchos motores de aire caliente y motores de vapor .
El término "yugo escocés" se sigue utilizando cuando la ranura del yugo es más corta que el diámetro del círculo formado por el muñón del cigüeñal . Por ejemplo, las barras laterales de una locomotora pueden tener yugos escoceses para permitir el movimiento vertical de los ejes de transmisión intermedios . [2] [3]
Lo que es esencialmente un yugo escocés se utiliza en la máquina de predicción de mareas nº 2 para generar un movimiento sinusoidal (funciones seno).
En condiciones de ingeniería ideales, la fuerza se aplica directamente en la línea de desplazamiento del conjunto. El movimiento sinusoidal, la velocidad cosinusoidal y la aceleración sinusoidal (suponiendo una velocidad angular constante) dan como resultado un funcionamiento más suave. El mayor porcentaje de tiempo transcurrido en el punto muerto superior (espera) mejora la eficiencia teórica del motor de los ciclos de combustión de volumen constante. [4] Permite la eliminación de las juntas que normalmente se sirven con un pasador de muñeca y la eliminación casi total de las faldas del pistón y el roce del cilindro, ya que se mitiga la carga lateral del pistón debido al seno del ángulo de la biela . Cuanto mayor sea la distancia entre el pistón y el yugo, menor será el desgaste que se produce, pero mayor será la inercia, lo que hace que tales aumentos en la longitud de la biela del pistón sean realistas solo adecuados para aplicaciones de RPM más bajas (pero con mayor par). [5] [6]
El yugo escocés no se utiliza en la mayoría de los motores de combustión interna debido al rápido desgaste de la ranura en el yugo causado por la fricción deslizante y las altas presiones de contacto [ cita requerida ] . Esto se mitiga con un bloque deslizante entre el cigüeñal y la ranura en la varilla del pistón. Además, la mayor pérdida de calor durante la combustión debido a la permanencia prolongada en el punto muerto superior contrarresta cualquier mejora de la combustión de volumen constante en los motores reales. [4] En una aplicación de motor, se pasa menos porcentaje del tiempo en el punto muerto inferior en comparación con un mecanismo de pistón y cigüeñal convencional, lo que reduce el tiempo de purga para los motores de dos tiempos . Los experimentos han demostrado que el tiempo de permanencia prolongado no funciona bien con los motores de ciclo Otto de combustión de volumen constante . [4] Las ganancias podrían ser más evidentes en los motores de ciclo Otto que utilizan un ciclo de inyección directa estratificada (diésel o similar) para reducir las pérdidas de calor. [7]
En 1978, William L. Carlson, Jr., patentó un yugo escocés mejorado, con un medio para absorber el empuje lateral, mediante patente estadounidense n.° 4.075.898 . [8]
