El yugo escocés (también conocido como mecanismo de enlace ranurado [1] ) es un mecanismo de movimiento alternativo que convierte el movimiento lineal de un control deslizante en movimiento de rotación , o viceversa. El pistón u otra parte alternativa está directamente acoplado a un yugo deslizante con una ranura que se acopla a un pasador en la parte giratoria. La ubicación del pistón frente al tiempo es un movimiento armónico simple , es decir, una onda sinusoidal que tiene amplitud y frecuencia constantes, dada una velocidad de rotación constante .
Esta configuración se utiliza más comúnmente en actuadores de válvulas de control en oleoductos y gasoductos de alta presión .
Aunque no es una máquina común para trabajar metales hoy en día, los moldeadores toscos pueden usar yugos escoceses. Casi todos utilizan un varillaje Whitworth , que proporciona un movimiento de corte hacia adelante a baja velocidad y un retorno más rápido.
Se ha utilizado en diversos motores de combustión interna, como el motor Bourke , el motor SyTech y muchos motores de aire caliente y máquinas 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 pasador de la manivela . Por ejemplo, las varillas laterales de una locomotora pueden tener yugos escoceses para permitir el movimiento vertical de los ejes motrices 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 sinusoidales).
En condiciones ideales de ingeniería, 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 pasado en el punto muerto superior (permanencia) mejora la eficiencia teórica del motor en ciclos de combustión de volumen constante. [4] Permite la eliminación de las juntas típicamente servidas por un pasador de muñeca , y casi la eliminación de los faldones del pistón y las raspaduras del cilindro, ya que se mitiga la carga lateral del pistón debido al seno del ángulo de la biela . Cuanto mayor es la distancia entre el pistón y el yugo, menor es el desgaste que se produce, pero mayor es la inercia, lo que hace que tales aumentos en la longitud del vástago del pistón sean realmente adecuados solo para aplicaciones de RPM más bajas (pero mayor torque). [5] [6]
El yugo escocés no se utiliza en la mayoría de los motores de combustión interna debido al rápido desgaste de la ranura del yugo causado por la fricción por deslizamiento y las altas presiones de contacto [ cita requerida ] . Esto se mitiga mediante un bloque deslizante entre la manivela y la ranura en el vástago del pistón. Además, el aumento de la pérdida de calor durante la combustión debido a la permanencia prolongada en el punto muerto superior compensa cualquier mejora en la combustión de volumen constante en 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 motores de dos tiempos . Los experimentos han demostrado que el tiempo de permanencia prolongado no funciona bien con 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, patente estadounidense 4.075.898 . [8]
