MECANISMOS

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.