TEMA 2: ELEMENTOS MECÁNICOS TRANSFORMADORES DEL MOVIMIENTO. 1.- Elementos mecánicos transformadores del movimiento:

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1 TEMA 2: ELEMENTOS MECÁNICOS TRANSFORMADORES DEL MOVIMIENTO 1.- Elementos mecánicos transformadores del movimiento: Son los elementos encargados de transformar o cambiar el tipo de movimiento de entrada y el movimiento de salida de la máquina. Vamos a distinguir entre cuatro tipos de movimiento: Movimiento lineal: la máquina se mueve en línea recta en un solo sentido. Ejemplo: puerta de garaje. Movimiento alternativo: la máquina se mueve en línea recta alternativamente en ambos sentidos. Ejemplo: máquina de coser Movimiento circular: la máquina gira en un solo sentido. Ejemplo: taladro Movimiento de vaivén: la máquina describe un arco en ambos sentidos. Ejemplo: limpiaparabrisas de un coche. Mecanismos transformadores de movimiento Aplicaciones Transformación de movimiento circular en movimiento lineal y/o viceversa Transformación de movimiento circular en movimiento alternativo y/o viceversa Modificación de movimiento circular Transformación de movimiento circular en movimiento de vaivén Piñón-cremallera Tornillo- tuerca Excéntrica Leva Pistón-Biela-manivela Cigueñal Trinquete Rueda libre Articulaciones Apertura y cierre de puerta automáticas Prensas para vino, y aceites, gato de coche etc Sierras mecánicas de vaivén Apertura y cierre de válvulas de motores Motores de combustión interna Impide el giro en un sólo sentido Permite la transmisión en un solo sentido Limpiaparabrisas de coche 2.- Transformación de movimiento circular en movimiento lineal: Piñón cremallera: Consiste en la transmisión de movimiento desde una rueda dentada llamada piñón a otro engranaje rectilíneo llamado cremallera. Los dientes de la cremallera son trapezoidales. Transforma el movimiento rotativo del engranaje piñón en movimiento lineal de la cremallera. Cuando el elemento motriz es la cremallera se transforma el movimiento lineal en rotativo. 1

2 Símbolo mecánico módulo m primitivo Z Paso =distancia entre dos dientes= p = m. π (mm) Avance= dcremallera (mm) = m. π. Zp. n piñón = = p. Zp. n piñón Velocidad= Vcremallera (mm/min) = m. π. Zp. npiñón = = p. Zp. npiñón Z = número de dientes del piñón. n = vueltas del piñón n = velocidad de rotación del piñón en rpm. Ventajas Sistema suave y preciso. Puede transmitir potencias mecánicas elevadas. Dirección de coches Taladro de columna Puertas de garaje Sacacorchos Aplicaciones Tornillo y tuerca: Transforma el movimiento de giro en rectilíneo cuando a uno de los dos elementos tornillo o tuerca se le impide girar o desplazarse o ambas cosas a la vez. Se dan los siguientes casos: - Tuerca fija (no gira ni se desplaza), el tornillo a la vez que gira se desplaza. - Tornillo fijo (no gira ni se desplaza), la tuerca a la vez que gira se desplaza. - Tuerca impedida en el giro y el tornillo impedido el desplazamiento, el tornillo gira y la tuerca se desplaza. Esta es la aplicación más utilizada. - Tornillo impedido en el giro y la tuerca impedida en el desplazamiento, la tuerca gira y el tornillo se desplaza. La principal aplicación es el movimiento de cargas y la sujeción de objetos. Avance= dt (mm) = p. nt. e (es la distancia que avanza el tornillo en cada vuelta) Vt (mm/min) = p. nt. e p =Paso tornillo =distancia entre dos filetes sucesivos n = vueltas del tornillo o tuerca (rev) n = velocidad de rotación del tornillo o tuerca (rpm). e = entradas de la rosca (la rosca puede ser sencilla, doble, triple,...) F. p. e = C. 2P P = C.n C = par motor (Nm) P= potencia (w) F = fuerza (N) (Para determinar el número de entradas de un tornillo, basta apoyar un rotulador en el flanco y girarlo hasta marcar una vuelta completa, de forma que el filete correspondiente quede coloreado; si en medio queda otro sin colorear, será de dos entradas, si quedan dos, de tres entradas y así sucesivamente.) 2

3 Ventajas Inconvenientes Aplicaciones Muy reductor del movimiento (el tornillo gira a gran velocidad y la tuerca avanza lentamente). Consigue grandes fuerzas de empuje Gran ajuste y precisión en el desplazamiento. El sistema no es reversible (no podemos aplicarle un movimiento longitudinal y obtener uno giratorio). Tornillo de banco Desplazamientos de mesas de máquinas (torno, fresadoras, ) Prensas Gatos de coches Mecanismos de grifos 3.- Transformación de movimiento circular en movimiento alternativo: Leva y excéntrica: Una pieza es excéntrica cuando su eje de giro no coincide con su centro geométrico. Leva: Es una pieza metálica o de plástico, generalmente excéntrica con una forma determinada, sujeta a un eje, que al moverse produce el desplazamiento de una varilla o seguidor, que se adopta al contorno de la leva R Carrera = r2 r1 1 rev leva 1 ida y vuelta del seguidor o varilla r Forma del seguidor Forma de la leva Seguidor periférico Seguidor oscilante Leva de disco Leva cilíndrica El movimiento del seguidor será lineal alternativo adaptándose a la forma de la leva El movimiento del seguidor es de vaivén La leva tiene forma de disco y son las más empleadas. utilizan en la apertura de válvulas en los motores de explosión La leva se adapta al contorno de un cilindro y el seguidor se desplaza de forma longitudinal 3

4 Ventajas Inconvenientes Aplicaciones Desplazamiento suave en el seguidor. Sistema no reversible. Apertura y cierre de válvulas Biela y manivela: Se trata de un mecanismo capaz de transformar el movimiento circular en movimiento alternativo o viceversa. Dicho sistema está formado por un elemento giratorio denominado manivela que va conectado con una barra rígida llamada biela, de tal forma que al girar la manivela la biela se ve obligada a retroceder y avanzar, produciendo un movimiento alternativo del pistón al que va unido. Manivela Biela Longitud manivela Guía Émbolo o Pistón Carrera 1 vuelta manivela =1 ida y vuelta del émbolo o pistón Carrera de la biela = 2. Lmanivela El ejemplo actual más común se encuentra en el motor de combustión interna de un automóvil, en el cual el movimiento lineal del pistón producido por la explosión de la gasolina se trasmite a la biela y se convierte en movimiento circular en el cigüeñal. Cigüeñal: Es un caso particular aplicado a varias bielas-manivelas que funcionan de forma simultánea. 4

5 Cuando la biela produce el movimiento motriz (como en el caso de un "pistón" en el motor de un automóvil), la manivela se ve obligada a girar. Al producirse la explosión en el cilindro, debido a la quema de combustible (gasolina, gasóleo, queroseno, etc.) mezclado con oxígeno, el pistón se desplaza y provoca medio giro de la manivela. Los siguientes tres giros (de 90º cada uno) se encargan de hacerlos los otros tres pistones, en orden secuencial. El elemento que coloca adecuadamente cada pistón en el lugar que le corresponde es el cigüeñal. El cigüeñal está formado por un árbol acodado donde se colocan las bielas. Este elemento trabaja a flexión y torsión. 4.- Modificación de movimiento circular: Trinquete: Es un mecanismo que permite a un engranaje girar hacia un lado, pero le impide hacerlo en sentido contrario, ya que lo traba con dientes en forma de sierra Los trinquetes se pueden clasificar en: Reversibles. Permiten variar el sentido del bloqueo según interese en cada momento. No reversibles. Siempre bloquean el sentido de giro en la misma dirección. Los trinquetes pueden ser exteriores, interiores y frontales. Trinquetes Exteriores Interiores Frontales 5

6 Rueda libre: Consiste en un sistema instalado en un eje que permite que los piñones giren libremente en una dirección y se mantengan solidarios en la dirección contraria. Se utilizan unos trinquetes que empujados por un muelle para que, en la dirección de giro en la que se realiza la transmisión, se engranen con el resto del mecanismo para transmitir la potencia. En la dirección contraria los trinquetes son empujados hacia el eje y el resto del mecanismo gira libremente. En las bicicletas, este proceso produce el clásico ruido de carraqueo de la bicis cuando se deja de pedalear. Aplicaciones: - Rueda trasera de bicicletas. - Motor de arranque de automóviles. Permite transmitir el movimiento desde el motor de arranque al motor térmico. Una vez que el motor térmico está en marcha y su velocidad de giro supera a la del motor de arranque, se desacopla para que las altas revoluciones alcanzadas no dañen el motor eléctrico. 5.- Transformación de movimiento circular en movimiento de vaivén: Articulaciones: Una articulación mecánica es un tipo de enlace entre dos sólidos que obliga a que ambos se muevan compartiendo un punto en común, trasladándose juntos pero dejando libre algunos de los grados de libertad de orientación entre ambos. 6

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