Un gato de tornillo , o gato de tornillo , es un tipo de gato que se acciona girando un tornillo de avance . Se utiliza comúnmente para levantar pesos moderados y pesados, como vehículos; subir y bajar los estabilizadores horizontales de las aeronaves; y como soportes regulables para cargas pesadas, como los cimientos de las casas. [ cita necesaria ]
Un gato de tornillo consiste en un tornillo vertical de alta resistencia con una mesa de carga montada en su parte superior, que se atornilla en un orificio roscado en un marco de soporte estacionario con una base ancha que descansa sobre el suelo. Un collar giratorio en la cabeza del tornillo tiene orificios en los que encaja el mango, una barra de metal. Cuando se gira la manija en el sentido de las agujas del reloj, el tornillo se sale más de la base, levantando la carga que descansa sobre la mesa de carga. Para soportar grandes fuerzas de carga, el tornillo suele estar formado con roscas Acme .
Una ventaja de los tornillos niveladores sobre otros tipos de gatos es que son autoblocantes , lo que significa que cuando se elimina la fuerza de rotación sobre el tornillo, éste permanecerá inmóvil donde lo dejó y no girará hacia atrás, independientemente de la carga que tenga. está apoyando. Esto los hace inherentemente más seguros que los gatos hidráulicos , por ejemplo, que se moverán hacia atrás bajo carga si la fuerza sobre el actuador hidráulico se libera accidentalmente.
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
El martinete de tornillo consta de dos máquinas simples en serie; el largo mango de operación sirve como palanca cuya fuerza de salida hace girar el tornillo. De este modo, la ventaja mecánica aumenta gracias a un mango más largo y a una rosca más fina. Sin embargo, la mayoría de los martinetes tienen una gran cantidad de fricción que aumenta la fuerza de entrada necesaria, por lo que la ventaja mecánica real suele ser sólo del 30% al 50% de esta cifra.
Los gatos de tornillo tienen una capacidad de elevación limitada. El aumento de la carga aumenta la fricción dentro de las roscas del tornillo. Una rosca de paso fino, que aumentaría la ventaja del tornillo, también reduce la velocidad a la que puede funcionar el gato. El uso de una palanca de operación más larga pronto llega al punto en que la palanca simplemente se doblará en su extremo interior.
Los gatos de tornillo han sido sustituidos en gran medida por gatos hidráulicos . Esto se fomentó en 1858 cuando los gatos de la compañía Tangye al concepto de prensa hidráulica de Bramah se aplicaron al lanzamiento exitoso del SS Great Eastern de Brunel , después de 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 arietes hidráulicos y el uso de juntas tóricas redujeron el precio de los gatos hidráulicos de bajo costo y su uso se generalizó en los automóviles nacionales. Los gatos de tornillo todavía existen para aplicaciones de costo mínimo, como los poco usados gatos para cambiar neumáticos que se suministran con los automóviles, o donde su propiedad de autobloqueo es importante, como para los estabilizadores horizontales de los aviones.
La gran área de contacto deslizante entre las roscas de los tornillos significa que los tornillos niveladores tienen una alta fricción y una baja eficiencia como enlaces de transmisión de potencia, alrededor del 30% al 50%. Por lo tanto, no se utilizan a menudo para la transmisión continua de alta potencia, sino más a menudo en aplicaciones de posicionamiento intermitente. [ cita necesaria ]
En aplicaciones de servicio pesado, como martinetes de tornillo, se utiliza una rosca cuadrada o una rosca de contrafuerte , porque tiene la menor fricción y desgaste.
En aplicaciones técnicas, como actuadores , se utiliza una rosca Acme , aunque tiene mayor fricción, porque es fácil de fabricar, se puede compensar el desgaste, es más fuerte que una rosca cuadrada de tamaño comparable y permite un enganche más suave.
El husillo de bolas es un tipo más avanzado de husillo que utiliza una tuerca de bolas de recirculación para minimizar la fricción y prolongar la vida útil de las roscas del tornillo. El perfil de rosca de dichos tornillos es aproximadamente semicircular (comúnmente un perfil de "arco gótico") para acoplarse adecuadamente con las bolas de rodamiento . La desventaja de este tipo de tornillo es que no es autoblocante. Los husillos de bolas prevalecen en los actuadores de husillo motorizados.
Los tornillos niveladores también se utilizan ampliamente en sistemas de aeronaves para subir y bajar estabilizadores horizontales .
La falla de un tornillo nivelador en un avión de pasajeros Yakovlev Yak-42 debido a fallas de diseño provocó el accidente del vuelo 8641 de Aeroflot en 1982.
La falla de un tornillo nivelador en un McDonnell Douglas MD-80 debido a un mantenimiento deficiente derribó el vuelo 261 de Alaska Airlines en 2000.
Un vehículo blindado MRAP transportado a bordo del vuelo 102 de National Airlines en 2013, un carguero Boeing 747-400BCF , se soltó inmediatamente después del despegue y atravesó el mamparo trasero. Los registradores de voz y datos de vuelo de la cabina se desconectaron, las líneas hidráulicas se cortaron y, lo que es más grave, el tornillo nivelador del actuador del estabilizador horizontal quedó destruido, dejando la aeronave incontrolable.
Un gato de maquinista es un gato de tornillo en miniatura que se utiliza para soportar partes sobresalientes de una pieza de trabajo o para equilibrar las fuerzas de sujeción sobre esa pieza de trabajo durante las operaciones de mecanizado . Aparte de su tamaño, estos frecuentemente no se diferencian de los gatos de tornillo utilizados para levantar edificios de sus cimientos. [1] [2] Los gatos de maquinista pueden ser tan simples como un espaciador roscado con un perno que sirve como tornillo nivelador. [3]
El término tornillo nivelador también se utiliza para los tornillos cautivos que unen las dos partes de algunos conectores eléctricos y las mantienen acopladas. Estos se encuentran comúnmente en conectores subminiatura D , donde sirven principalmente para evitar desconexiones accidentales. En conectores más grandes como el que se ilustra, los tornillos jack también ayudan a alinear los conectores y a superar las grandes fuerzas de fricción involucradas al insertar o retirar el conector. Cuando se desenroscan, permiten desmontar las mitades del conector. Los tornillos niveladores en los conectores eléctricos pueden tener cabezas de tornillo comunes o cabezas extendidas diseñadas como tornillos de mariposa .
La idea de incorporar tornillos niveladores en los conectores eléctricos no se consideraba novedosa a finales de los años cincuenta y principios de los sesenta. Algunas patentes de esa época muestran pares de tornillos niveladores en lados opuestos de un conector multipin. [4] [5] Otro muestra un único tornillo nivelador central. [6] Estas patentes mencionan la frase "tornillo hidráulico" de manera incidental, sin afirmar ningún reclamo sobre la idea.
Los tornillos jack pueden tener roscas macho o hembra y, en algunos conectores, se pueden mezclar los géneros de los tornillos, así como varias clavijas de alineación, para evitar que se conecte el conector incorrecto al zócalo incorrecto. [7]
