TEORÍA DE MÁQUINAS Y MECANISMOS

Transcripción

1 UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE: TEORÍA DE MÁQUINAS Y MECANISMOS Juan Carlos García Prada Cristina Castejón Sisamón Higinio Rubio Alonso

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3 1/9 TOPOLOGÍA DE MÁQUINAS Y MECANISMOS. INTRODUCCIÓN. Durante el transcurso de la asignatura se ve una gran cantidad de mecanismos, más exactamente, reproducciones esquemáticas de los mecanismos reales, partes significativas de máquinas más complejas. En la figura 1, por ejemplo, se puede observar la representación simplificada y esquemática de un mecanismo (cuadrilátero articulado) a partir de un sistema mecánico complejo (máquina industrial). Fig. 1 Representación esquemática de un cuadrilátero articulado a partir de los elementos de una máquina. Otro ejemplo bien conocido de un cuadrilátero articulado es la representación esquemática del mecanismo del motor de explosión de los automóviles. Así, si en la

4 2/9 figura 2-d los cuatro elementos del mecanismo del motor aparecen como dos barras, una corredera y un soporte indefinido, en la realidad, los elementos del motor tienen una geometría bastante más complicada: cigüeñal, bielas, cilindros y un complejo bastidor. En la figura 2 se pueden ver la representación del motor de explosión de un automóvil con diferentes grados de esquematización. Fig. 2-a Representación realista del motor de un automóvil seccionado. Fig. 2-b Representación de la vista transversal seccionada del motor de un automóvil. Fig. 2-c Representación simplificada del mecanismo del motor de un automóvil. Fig. 2-d Representación esquemática del mecanismo del motor de un automóvil.

5 3/9 Esta asignatura trata sobre el análisis de los mecanismos articulados planos y, si bien el estudio de los mecanismos simplificados es básico como paso previo en el estudio completo de los mismos, el futuro ingeniero debe comenzar a familiarizarse con los principales elementos mecánicos que forman las máquinas y que, en muchos de los casos, están normalizadas. La finalidad de esta práctica es la familiarización del alumno con las máquinas y con los principales elementos que componen las mismas. LA MÁQUINA. En el campo de la ingeniería mecánica, una definición clásica de máquina sería: Conjunto de cuerpos resistentes, unidos entre sí, entre los cuales se establecen determinados movimientos relativos y cuya principal misión es transmitir fuerzas desde una fuente de potencia a otro sistema donde han de ser vencidas ciertas resistencias o desarrolladas ciertas funciones mecánicas. Fig. 3 Esquema general de un conjunto mecánico. En la figura 3 se observa el esquema general de una máquina como conjunto mecánico que estará constituida por un sistema transmisor y un sistema de sustentación, estará accionada por un sistema motriz y actuará sobre un sistema receptor. Si la máquina es un reductor, el sistema motriz será un motor determinado mientras que el sistema receptor será otra máquina. Si es una machacadora de piedras, el sistema motriz será un motor y el sistema receptor serán las propias piedras. En el caso extremo de un motor de combustión interna, el sistema motriz será la energía mecánica

6 4/9 producida por la explosión de la mezcla de combustible que actuará sobre el pistón, mientras que el sistema receptor será la máquina a la que se acopla ese motor. El esquema general de un conjunto mecánico puede refinarse más (figura 4), así el sistema transmisor y el sistema de sustentación se pueden subdividir en otros sistemas (dentro de los cuales se ordenan los elementos componentes de la máquina) y aparecen otros subsistemas que estrictamente no pertenecen a los sistemas transmisor o de sustentación pero que suelen ir asociados a la mayoría de las máquinas. Fig. 4 Esquema general desarrollado de un conjunto mecánico.

7 5/9 Fig. 5 Diferentes tipos de engranajes. Fig. 6 Diferentes tipos de correas y poleas, así como tensores y otros elementos complementarios.

8 6/9 Fig. 7 Diferentes tipos de cadenas y otros elementos complementarios. Fig. 8 Diferentes tipos de acoplamientos.

9 7/9 Fig. 9-a Diferentes tipos de cojinetes de rodadura (rodamientos). Fig. 9-b Cojinete de fricción Fig. 10 Diferentes tipos de rótulas.

10 8/9 Durante el transcurso de la práctica se prestará especial atención a los elementos de los subsistemas de transmisión, portador, de acoplamiento y de apoyo, así como otros subsistemas externos a los sistemas principales como los frenos, volantes, etc. Entre los posibles componentes del subsistema portador se verán elementos tan conocidos como ejes, árboles o crucetas. El subsistema de transmisión es el que presenta mayor variedad de elementos mecánicos que realizan la función transmisora. Hay componentes que operan como transmisiones rígidas tales como las ruedas de fricción, los diferentes tipos de engranajes (figura 5) o las levas; y otros elementos como transmisiones deformables como las correas y poleas (figura 6), las cadenas (figura 7) o los cables. También se presentarán los diferentes acoplamientos (figura 8), tanto los permanentes (flexibles y rígidos) como los temporales o embragues. Del subsistema de apoyo se observarán los diferentes tipos de cojinetes de fricción (figura 9-b), cojinetes de rodadura o rodamientos (figura 9-a) y las rótulas (figura10). Finalmente, se realizará una identificación de los diferentes sistemas y subsistemas que aparecen en la figura 4, sobre una máquina.

11 9/9 APLICACIÓN PRÁCTICA 1.- Realizar una identificación de los diferentes sistemas y subsistemas que aparecen en la figura 4 del guión de prácticas sobre una máquina real cuyo plano se adjunta.