MECANISMOS - II
MECANISMOS. Son elementos destinados a trasmitir y transformar fuerzas y movimientos desde un elemento motriz (motor) a un elemento receptor. Permiten al ser humano realizar determinados trabajos con mayor comodidad y menor esfuerzo. Clasificación de los mecanismos.
DE TRASMISIÓN LINEAL Palanca. Se encuentra en equilibrio cuando el producto de la fuerza, F, por su distancia, D, al punto de apoyo es igual a la resistencia, R, por su distancia, r, al punto de apoyo. Matemáticamente se expresa así: F. d = R. r Las fuerzas se expresan en newtons y las distancias en centímetros.
Tipos de palancas. Ejemplos: balancín, tenazas o pinza de ropa Ejemplos: cascanueces, abrebotellas o carretillo de mano Polea fija. Se encuentra en equilibrio cuando la fuerza aplicada, F, es igual a la resistencia, R, que representa la carga, cuando: F = R Permite elevar y bajar cargas con facilidad. Se utiliza en pozos, aparatos de musculación. Ejemplos: caña de pesca, pinzas de hielo o escoba
Polea móvil. Consta de dos poleas, una fija y otra se desplaza linealmente. Se encuentra en equilibrio cuando: F= R/2 Permite elevar cargas con menos esfuerzo. Polipasto. Consta de un número par de poleas, la mitad de las cuales son fijas, y la otra mitad móviles. Se encuentra en equilibrio cuando: F = R / 2n n es el nº de poleas móviles. Se emplean en ascensores, montacargas, grúas..
DE TRANSMISIÓN CIRCULAR Ruedas de fricción. Son sistemas de dos o más ruedas que se encuentran en contacto. Una de las ruedas (1) se denomina motriz o de entrada, pues al moverse provoca el movimiento de la rueda de salida (2), que es arrastrada o conducida por la primera. La relación entre velocidades de giro y diámetro depende de la ecuación: N1. D1 = N2. D2 Donde N1 y N2 son las velocidades de las ruedas conductora y conducida, se expresan en revoluciones por minuto (rpm). D 1 y D2 los diámetros que se expresan en milímetros normalmente. Al cociente D 1 / D2 se le llama relación de transmisión. Poleas con correa. Son dos poleas separadas cierta distancia de ejes paralelos y que giran a la vez por efecto de una correa. La relación es la misma que en el caso anterior: N1. D 1 = N 2. D 2
Engranajes o ruedas dentadas La relación entre velocidades de giro y el número de dientes se expresa por: N 1. Z1 = N 2. Z 2 Siendo N1 y N2 las velocidades en rpm y Z1 y Z2 el nº de dientes. El cociente Z1 / Z2 se denomina relación de transmisión. Las dos ruedas y sus ejes giran en sentido contrario.
Tornillo sin fin. Este mecanismo consigue una gran reducción de la velocidad, la relación es: N tornillo. 1 = N rueda. Z rueda Z rueda = N tornillo / Z rueda Sistema de engranajes concadena. El sistema cuenta con dos ruedas dentadas de ejes paralelos, situadas a cierta distancia, que giran al estar engranadas por una cadena metálica o correa de neopreno. La relación es: N 1. Z 1 = N 2. Z2
Variación de la velocidad. Cuanto mayor es la velocidad, menor será la velocidad trasmitida al elemento receptor, y viceversa.
Tren de poleas con correa Se trata de un sistema formado por más de dos ruedas. El movimiento del eje 1 se trasmite al eje 2 a través de las poleas 1 y 2. Las poleas 2 y 3 copladas al mismo eje giran con igual velocidad. Por último la polea 3 trasmite a la polea 4 el movimiento. La relación entre las velocidades de las ruedas motriz (1) y conducida (4) puede expresarse por: Los tipos de correas pueden ser plana, redonda o trapecial.
Tren de engranajes Es un sistema formado por más de dos engranajes. La relación entre las velocidades de las ruedas motriz (1) y conducida (4) depende de la ecuación:
MECANISMOS DE TRANSFORMACIÓN DEL MOVIMIENTO CIRCULAR EN RECTILÍNEO Sistema piñón-cremallera Cuando la rueda dentada gira, la cremallera se desplaza con movimiento rectilíneo. El mecanismo permite transformar el movimiento rectilíneo de la cremallera en un movimiento circular del piñón. Es por tanto un mecanismo reversible. L es la velocidad de avance de la cremallera; P, el paso o distancia entre dos dientes consecutivos, en milímetros; Z, el número de dientes del piñón, y N, el número de vueltas por minuto que realiza éste. Por tanto, el avance de la cremallera se expresa en milímetros por minuto.
Sistema tornillo-tuerca Si el tornillo gira y se mantiene fija la orientación de la tuerca, ésta avanza con movimiento rectilíneo por el eje roscado; y viceversa. Conjunto manivela-torno La manivela es una barra unida al eje al que hace girar. La fuerza necesaria para que gire el eje es menor que la que habría que aplicarle directamente. El mecanismo en que se basa éste dispositivo es el torno, que consta de un tambor que gira alrededor de su eje con el fin de arrastrar un objeto. Se cumple esta ecuación: F. d = R. r F=R.r/d Si la relación entre r y d es pequeña el torno permite levantar pesos con poco esfuerzo.
MECANISMOS DE TRANSFORMACIÓN DEL MOVIMIENTO CIRCULAR EN RECTILÍNEO ALTERNATIVO Conjunto biela-manivela Al girar la rueda, la manivela trasmite el movimiento circular a al biela, que experimenta un movimiento de vaivén. Este mecanismo también funciona a la inversa, es decir transforma un movimiento rectilíneo alternativo o de vaivén en un movimiento de rotación.
Cigüeñal Si se colocan una serie de bielas en un mismo eje acodado, cada uno de los codos del eje hace las veces de manivela, y el conjunto se denomina cigüeñal. El cigüeñal transforma el movimiento de rotación de un eje en los movimientos alternativos desacompasados de las diferentes bielas. También puede convertir el movimiento de vaivén de las bielas en un movimiento de rotación del eje. Este mecanismo se emplea en los motores de combustión.
Leva y excéntrica La leva es una rueda con salientes que empuja un seguidor a su paso. La leva transforma el movimiento de rotación de la rueda en un movimiento lineal alternativo del seguidor o varilla, que recorre el perfil de la leva cuando esta gira. Un conjunto de levas colocadas sobre el mismo eje se denomina árbol de levas. Se utiliza en los motores de combustión para regular automáticamente la apertura y cierre de las válvulas. La excéntrica es una rueda cuyo eje de giro no coincide con el centro de la circunferencia. Transforma el movimiento de rotación de la rueda en un movimiento lineal alternativo de la varilla.
OTROS MECANISMOS Mecanismos para dirigir el movimiento El trinquete permite el giro en un sentido y lo impide en el contrario. Mecanismos para regular el movimiento Reducen la velocidad del movimiento. Frenos de disco. Frenos de cinta. Frenos de tambor.
Mecanismos de acoplamiento Los embragues son mecanismos que permiten el acoplamiento y desacoplamiento entre árboles y ejes de transmisión Se utilizan en motores y máquinas de varias marchas para cambiar la velocidad o la potencia suministrada por el motor. Los acoplamientos fijos se emplean para unir ejes largos enlazados de forma permanente. Los acoplamientos móviles se usan para unir árboles de transmisión que pueden desplazarse a lo largo del eje o que formar un ángulo entre sí. Junta Oldham y Junta Cardan
Mecanismos de acumulación de energía Los muelles absorben energía cuando son sometidos a cierta presión. Esta energía puede ser liberada más tarde ya sea dosificada en pequeñas cantidades o de golpe. Según el tipo de la fuerza externa que se aplique, los muelles trabajan: a compresión a tracción o a torsión. Soportes o cojinetes Son los elementos sobre los que se apoyan los árboles y los ejes de transmisión. Los cojinetes de fricción necesitan ser engrasados para disminuir el rozamiento que se produce en el giro. Tanto los cojinetes como los rodamientos se fabrican en materiales muy resistentes al desgaste por rozamiento.