Un gato de tornillo es un tipo de gato que se acciona haciendo girar un tornillo de avance . Se utiliza habitualmente para levantar pesos moderados y pesados, como vehículos; para subir y bajar los estabilizadores horizontales de los aviones; y como soporte ajustable para cargas pesadas, como los cimientos de las casas. [ cita requerida ]
Un gato de tornillo consiste en un tornillo vertical de alta resistencia con una mesa de carga montada en su parte superior, que se enrosca en un orificio roscado en un marco de soporte fijo 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 el mango en el sentido de las agujas del reloj, el tornillo se mueve más hacia afuera 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 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 permanecerá inmóvil donde estaba y no girará hacia atrás, independientemente de la cantidad de carga que soporte. 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 consta de dos máquinas sencillas en serie; el mango de accionamiento largo sirve como palanca cuya fuerza de salida hace girar el tornillo. Por lo tanto, la ventaja mecánica aumenta con un mango más largo y una rosca de tornillo más fina. Sin embargo, la mayoría de los martinetes tienen grandes cantidades de fricción que aumentan la fuerza de entrada necesaria, por lo que la ventaja mecánica real a menudo es solo del 30% al 50% de esta cifra.
Los gatos de tornillo tienen una capacidad de elevación limitada. Al aumentar la carga, aumenta la fricción en 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 reemplazados en gran medida por gatos hidráulicos . Esto se alentó en 1858 cuando los gatos de la compañía Tangye se aplicaron al concepto de prensa hidráulica de Bramah para la botadura exitosa 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 cilindros hidráulicos y el uso de juntas tóricas redujeron el precio de los gatos hidráulicos de bajo costo y se generalizaron para su uso en automóviles nacionales. Los gatos de tornillo aún permanecen para aplicaciones de costo mínimo, como los gatos para cambiar neumáticos poco utilizados 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 implica 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 requerida ]
En aplicaciones de trabajo pesado, como gatos de tornillo, se utiliza una rosca cuadrada o rosca de refuerzo , 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 recirculantes para minimizar la fricción y prolongar la vida útil de las roscas del tornillo. El perfil de la rosca de estos tornillos es aproximadamente semicircular (comúnmente un perfil de "arco gótico") para acoplarse correctamente con las bolas del cojinete . La desventaja de este tipo de tornillo es que no es autoblocante. Los husillos de bolas son comunes en los actuadores de husillo motorizado.
Los tornillos niveladores también se utilizan ampliamente en sistemas de aeronaves para elevar y bajar los estabilizadores horizontales .
La falla de un tornillo nivelador en un avión de pasajeros Yakovlev Yak-42 debido a defectos de diseño resultó en 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 que se transportaba a bordo del vuelo 102 de National Airlines en 2013, un carguero Boeing 747-400BCF , se desprendió inmediatamente después del despegue y atravesó el mamparo trasero. Las grabadoras de voz y datos de vuelo de la cabina se desconectan, las líneas hidráulicas se cortan y, lo más crítico, el tornillo de elevación del actuador del estabilizador horizontal se destruye, lo que hace que la aeronave sea incontrolable.
Un gato de maquinista es un gato de tornillo en miniatura que se utiliza para sostener las partes salientes 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 gatos de tornillo no suelen tener un aspecto diferente al 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 en su interior que sirve como gato de tornillo. [3]
El término "tornillo de gato" 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 los conectores D-sub , donde sirven principalmente para evitar la desconexión accidental. En los conectores más grandes, como el que se muestra en la ilustración, los tornillos de gato también ayudan a alinear los conectores y a superar las grandes fuerzas de fricción involucradas en la inserción o extracción del conector. Cuando se desenroscan, permiten separar las mitades del conector. Los tornillos de gato en los conectores eléctricos pueden tener cabezas de tornillo comunes o cabezas extendidas diseñadas como tornillos de mariposa .
La idea de incorporar tornillos de fijación a los conectores eléctricos no se consideraba novedosa a finales de los años 1950 y principios de los 1960. Algunas patentes de esa época muestran pares de tornillos de fijación en lados opuestos de un conector de múltiples pines. [4] [5] Otra muestra un solo tornillo de fijación central. [6] Estas patentes mencionan la frase "tornillo de fijación" de manera incidental, sin reivindicar la idea.
Los tornillos de gato pueden tener roscas macho o hembra y, en algunos conectores, los géneros de los tornillos, así como los distintos pasadores de alineación, pueden combinarse para evitar que el conector incorrecto se conecte al zócalo incorrecto. [7]
