ANÁLISIS DE VELOCIDADES Y ACELERACIONES POR EL MÉTODO DEL POLÍGONO

Para una mejor apreciación del estudio, la dinámica se clasifica en dos ramas: cinemática y cinética. En general, la cinemática se encarga de analizar las características del movimiento tales como desplazamiento, velocidad y aceleración tanto en términos lineales como angulares. Debido a lo anterior, es necesario contar con los fundamentos básicos de la física. En la cinemática no se considera el origen del movimiento. Por otra parte la cinética es el complemento del análisis dinámico completo de un cuerpo rígido, en la cinética se estudian las fuerzas que actúan sobre dicho cuerpo y la respuesta por parte de las partículas internas.

Dentro de la cinemática se encuentra una diversidad de métodos para ser aplicados y obtener la solución de la problemática planteada, dichos métodos son: analítico y gráfico. En este trabajo se manejara el análisis de velocidades y aceleraciones mediante la metodología de los métodos gráficos.

El adecuado análisis en la aplicación del método gráfico (método del polígono) para la solución de velocidades y aceleraciones, se basa en el pleno conocimiento de los tipos de movimientos y del entendimiento que se debe de tener en las características del movimiento.


ESCALARES Y VECTORES.

Si nos dicen que un coche circula durante una hora a 60 km/h no podemos saber en qué lugar se encontrará al cabo de ese tiempo porque no sabemos la dirección en la que ha viajado.

Hay muchas magnitudes físicas, como por ejemplo la velocidad, en las que hay que especificar una dirección para describirlas completamente. Por ejemplo, si sabemos que el coche anterior se movía hacia el Norte, ya no tenemos el problema de antes.

Por supuesto hay también muchas magnitudes, como la masa, que no dependen de la dirección. Así, diciendo que la masa de un cuerpo es 24 kg describimos completamente esta magnitud.

Son escalares las magnitudes que se describen con un valor y una unidad.
Son vectoriales las magnitudes que se describen usando un valor, una unidad y una dirección.




TIPOS DE MOVIMIENTO

Rotación pura: El cuerpo posee un punto (centro de rotación) que no tiene movimiento con respecto al marco de referencia estacionario. Todos los demás puntos del cuerpo describen arcos respecto a ese centro. Una línea de referencia marcada en el cuerpo a través de su centro cambia únicamente en orientación angular.



Traslación pura: Todos los puntos en el cuerpo describen trayectorias paralelas (curvas o rectas). Una línea de referencia trazada en el cuerpo cambia su posición lineal pero no su orientación o posición angular.

Movimiento complejo: Es una combinación simultánea de rotación y traslación.



1.- Trayectoria de un punto de un elemento en rotación
2.- Trayectoria de un punto de un elemento con movimiento combinado o complejo
3.- Trayectoria de un punto de un elemento en traslación rectilíneo.

Movimiento absoluto
Tipo de movimiento el cual hace referencia respecto a un marco fijo.

Movimiento relativo
Cambio de posición respecto de un sistema de referencia que a su vez se mueve respecto a otro sistema de referencia. No se puede hablar de un sistema de referencia absoluto ya que no se conoce un punto fijo en el espacio que pueda ser elegido como origen de dicho sistema. Por tanto, el movimiento tiene carácter relativo.

En el análisis de los mecanismos los movimientos de rotación y traslación son movimientos absolutos y el movimiento combinado o complejo se analiza utilizando una relatividad entre dos puntos con movimiento diferente.

PROCEDIMIENTO PARA EL ANÁLISIS DEL MÉTODO DEL POLÍGONO.

Ejemplo de mecanismo manivela – biela – corredera

1.- Contando como dato con la 2, y sabiendo que el movimiento del elemento 2 es rotacional, se calcula la velocidad del punto A. El vector de la velocidad de A es perpendicular a la distancia RO2-A y el sentido depende del sentido de la velocidad angular


Magnitud de VA
VA=2 x R02-A
VA – Velocidad tangencial de A.
2 – Velocidad angular 2
R02-A – Distancia entre los puntos O2 y A.

2.- El elemento 3 tiene un tipo de movimiento combinado, por lo cual el análisis a aplicar es el de movimiento relativo, teniendo que plantear la ecuación correspondiente a este movimiento.

I- Si usted desea plantear la ecuación de la velocidad de G con respecto de A tiene que considerar lo siguiente:

Ec(1)

Del vector de velocidad en G (VG) no se conoce la magnitud ni la dirección debido a que no conocemos la trayectoria que describe (a excepción que se haga un análisis de su movimiento).

Del vector de velocidad en A (VA) se conoce la magnitud y dirección (ya visto en paso 1).

Del vector de velocidad relativa (VG/A) se conoce solo su dirección dado que su ecuación de magnitud depende de la velocidad angular de la barra 3 (3).

Usted se dará cuenta de que cuenta con 3 incógnitas: magnitud y dirección de la velocidad de G, y la magnitud de la velocidad relativa G/A. POR LO TANTO NO PODRÁ GRAFICAR TAL ECUACIÓN VECTORIAL POR EL MÉTODO GRAFICO, RECUERDO QUE COMO MÁXIMO DEBE DE HABER SOLO 2 INCÓGNITAS.

VG/A = 3•RAG  su dirección es perpendicular a la distancia RAB

II.- Bien, debido a que no pudo graficar la ecuación anterior, haga referencia al punto siguiente: B. Recordando que el movimiento analizado en este momento es el combinado, se aplica la ecuación de movimiento relativo siguiente:

Ec(2)

VA anteriormente fue calculado, por lo tanto en este vector no hay incógnitas.



VB/A solo tiene una incógnita que es su magnitud dado no se conoce la velocidad angular de la barra 3, la dirección de esta velocidad es perpendicular a la distancia A-G.
La magnitud es dada por la siguiente ecuación:

VB/A = 3 x RAB =? Ec(3)

VB solo conocemos su dirección, y desconocemos su magnitud (en este caso no se plantea una ecuación para su magnitud dado que estamos hablando de un punto en movimiento de traslación rectilínea)

Como solo hay dos incógnitas se realiza la ecuación vectorial siguiendo el orden, hay que considerar el signo de igual como el origen del polígono a trazar.
Nota: antes de empezar a graficar seleccione una escala que se acople a los valores que tiene, por ejemplo, 1cm : 10 cm/seg, esto es, cada cm que usted grafique equivale a 10 cm/seg




El sentido de la velocidad de B/A es dirigido hacia abajo debido a que se esta sumando con la velocidad de A en la ecuación vectorial. El sentido de la velocidad de B es hacia la izquierda debido a que es la resultante en la ecuación.


De Ec(3) se despeja la velocidad angular de la barra 3; el sentido de giro se determina de la siguiente manera:
Como dato arrojado del polígono, la Velocidad VB/A se dirige hacia abajo y su punto de referencia es A (el vector se lee: velocidad de B con respecto de A), por lo tanto hacemos girar la barra 3 alrededor del punto de referencia dándonos como resultado un sentido de giro a favor de las manecillas del reloj




Contando con la velocidad angular 3 es ahora factible resolver la Ec(1):



Ahora bien, las únicas dos incógnitas existentes son las de la velocidad de G, debido a lo siguiente:
VA y VG/A Se conoce magnitud y dirección.
El sentido de la velocidad VG/A es hacia abajo, esto porque la velocidad angular 3 gira a favor de las manecillas del reloj y el punto de referencia sigue siendo A.


ACELERACIONES.

Antes de entrar de lleno al análisis de aceleraciones es necesario considerar lo siguiente:

Movimiento rotacional (completo y parcial)

La aceleración de cualquier punto ubicado en una barra con este movimiento, se descompone en: aceleración normal y tangencial ( y )



Movimiento trasnacional rectilíneo

En este tipo de movimiento todas las partículas tienen una aceleración absoluta igual a la aceleración de su centro de gravedad.

Vector relativo de la aceleración de un punto con respecto de otro (movimiento combinado).

La aceleración del vector relativo siempre tendrá sus componentes normal y tangencial, por ejemplo:



Básicamente la secuencia a seguir es la misma que en la solución de velocidad, las ecuaciones de movimiento relativo fueron las siguientes:


Direcciones y sentidos


Luis Bejarano

Cinemática de los Mecanismos de Levas

Nociones generales.

El proceso de trabajo de muchas máquinas conduce a la necesidad de
tener entre sus componentes mecanismos en los cuales el movimiento de
sus eslabones finales deba ser ejecutado rigurosamente por una ley dada y
coordinadamente con el movimiento de otros mecanismos. Para cumplir
esta tarea los mecanismos más sencillos, seguros y compactos resultan los
de levas.
Los mecanismos planos de leva contienen al menos un par cinemático
superior, de dos movimientos, este mecanismo consta de dos elementos
móviles, la leva y el seguidor montados en un marco fijo, el bastidor.



Una característica inigualable de las levas es que pueden impartir movimientos bien distintos a su seguidor, de hecho las levas pueden ser usadas para obtener movimientos inusuales o irregulares que serían muy difíciles de obtener con otros mecanismos, siendo esta su principal ventaja.
No obstante los mecanismos de leva tienen imperfecciones relacionadas con la existencia de un par cinemático superior, los elementos que forman el par de dos movimientos, teóricamente entran en contacto por una línea, por lo que teóricamente la presión específica en el lugar de contacto deberá ser indefinidamente grande. En la práctica debido a la deformación 2 elástica de los elementos del mecanismo el contacto se realiza en un área muy pequeña, siendo la presión específica debido a esto limitada, pero superior a la que se produce cuando el contacto se realiza en un área mayor, como sucede en los pares cinemáticos inferiores.

Tipos de cierre en los mecanismos de leva.

El seguidor, o el empujador, necesita mantenerse en contacto con la superficie de la leva para alcanzar el movimiento deseado. El contacto permanente del par cinemático superior en el mecanismo de leva se puede garantizar por una cerradura geométrica, cierre cinemático, o por fuerza con la ayuda de distintas cargas, en este caso los muelles son muy populares para este propósito. En los casos donde el seguidor está en el plano vertical, el peso del seguidor y de las partes unidas a el puede ser
suficiente para mantener el contacto.
Como ejemplo de mecanismo con cierre cinemático de un par superior puede servir el mecanismo representado en la figura 2, aquí en la leva se ha fresado una ranura que sirve de guía para mover al seguidor hacia uno u otro lado.



Con el objetivo de disminuir el roce entre los elementos de los pares cinemáticos de dos movimientos, así como para reducir los esfuerzos de contacto, en los mecanismos de leva, se introduce con frecuencia un elemento especial, el rodillo, (ver figura 1) que gira libremente en un eje 3 fijado al bastidor, lo cual implica un ahorro de energía, baja temperatura de operación y alta capacidad de carga.

Diferentes tipos de mecanismos de leva.
Existe una gran variedad de levas disponibles, éstas pueden ser clasificadas según sus diferentes aplicaciones o configuraciones. Sin embargo la mayoría de las levas pueden ser separadas en los tres tipos generales siguientes:



Los mecanismos de leva más utilizados en la práctica son los de seguidor con movimiento rectilíneo y de balancín con rodillo (figuras 1 y 5). El seguidor rectilíneo es más compacto que el de balancín pero tiene mayores perdidas por fricción.


Los seguidores planos, son muy útiles en los mecanismos rápidos dado a que la fuerza ejercida por la leva es siempre perpendicular a la dirección del movimiento y la masa y dimensiones del seguidor son mínimas, su desventaja principal que es el gran deslizamiento entre la leva y el seguidor puede reducirse desplazando la leva del plano de movimiento y admitiendo el giro del elemento seguidor respecto a su eje cuando sea posible.

Movimiento del seguidor.

Un ciclo de movimiento del seguidor se realiza durante una vuelta de la leva, y pueden distinguirse cuatro fases:

1. El alejamiento del seguidor, es el movimiento del seguidor alejándose
del centro de la leva.
2. La parada en la posición superior, es el movimiento de la leva durante
el cual el seguidor está en reposo en la posición indicada.
3. El acercamiento del seguidor es el movimiento del seguidor acercándose
al centro de la leva.
4. La parada en la posición inferior es el movimiento de la leva durante el
cual el seguidor está en reposo en la posición indicada.


El perfil de la leva se corresponde con
los intervalos de desplazamiento del
seguidor, por lo que en elle se
distinguen el perfil de alejamiento
con el ángulo al, el de parada
superior, con el ángulo s, el perfil de
acercamiento, con el ángulo ac y el
perfil de parada en la posición
inferior, con el ángulo s.





Luis Bejarano

ejercicio de clase(26/05/2010)... aplicacion de centros instantaneos

mariella belluso

Toda máquina compuesta es una combinación de mecanismos; y un mecanismo es una combinación de operadores cuya función es producir, transformar o controlar un movimiento.

Los mecanismos se construyen encadenando varios operadores mecánicos entre si, de tal forma que la salida de uno se convierte en la entrada del siguiente.

Por ejemplo, en el taladro de sobremesa se emplean varios mecanismos, analicemos dos de ellos directamente relacionados con los movimientos de la broca (giro y avance):

El primer mecanismo es el encargado de llevar el movimiento giratorio desde el eje conductor al conducido (desde el motor al eje que hace girar la broca). Para construirlo se han empleado diez poleas de diferentes diámetros, dos ejes y una correa, formando la denominada caja de velocidades.

Con este sistema se modifican las condiciones de velocidad del eje del motor adaptándolas a las que necesita la broca.

El segundo mecanismo es el encargado de desplazar la broca longitudinalmente (hacia arriba o hacia abajo). Este mecanismo consiste en un eje de avance que accionado por una palanca de control hace girar un piñón que a su vez engrana con una cremallera que se desplaza hacia arriba o hacia abajo según el sentido de giro del piñón (mecanismo cremallera-piñón). Vemos que con este sistema transformamos un movimiento circular en el extremo de la palanca de control en uno longitudinal de la broca.

Este mecanismo encadena los efectos de, al menos, cuatro operadores (algunos no se han representado para simplificar el gráfico): eje, palanca, piñón y cremallera.

mariella belluso

biela: Consiste en una barra rígida diseñada para establecer uniones articuladas en sus extremos. Permite la unión de dos operadores transformando el movimiento rotativo de uno (manivela, excéntrica , cigüeñal ...) en el lineal alternativo del otro (émbolo ...), o viceversa.

Desde el punto de vista técnico se distinguen tres partes básicas: cabeza, pie y cuerpo.

La cabeza de biela es el extremo que realiza el movimiento rotativo. Está unida mediante una articulación a un operador excéntrico (excéntrica , manivela, cigüeñal ...) dotado de movimiento giratorio.

El pie de biela es el extremo que realiza el movimiento alternativo . El hecho de que suela estar unida a otros elementos (normalmente un émbolo ) hace que también necesite de un sistema de unión articulado.

El cuerpo de biela es la parte que une la cabeza con el pie . Está sometida a esfuerzos de tracción y compresión y su forma depende de las características de la máquina a la que pertenezca.

Las bielas empleadas en aplicaciones industriales suelen fabricarse en acero forjado y la forma se adaptará a las características de funcionamiento. En las máquinas antiguas solía tomar forma de "S" o "C" y sección constante. En las actuales suele ser rectilínea con sección variable, dependiendo de los esfuerzos a realizar.

Desde el punto de vista tecnológico, una de las principales aplicaciones de la biela consiste en convertir un movimiento giratorio continuo en uno lineal alternativo, o viceversa. La amplitud del movimiento lineal alternativo depende de la excentricidad del operador al que esté unido. Este operador suele estar asociado siempre a una manivela (o también a una excéntrica o a un cigüeñal).

La biela se emplea en multitud de máquinas que precisan de la conversión entre movimiento giratorio continuo y lineal alternativo. Son ejemplos claros: trenes con máquina de vapor, motores de combustión interna (empleados en automóviles, motos o barcos); máquinas movidas mediante el pie (máquinas de coser, ruecas, piedras de afilar), bombas de agua...

Cuando varias manivelas se asocian sobre un único eje da lugar al cigüeñal.

En realidad este operador se comporta como una serie de palancas acopladas cobre el mismo eje o fulcro.

En el cigüeñal se distinguen cuatro partes básicas: eje, muñequilla, cuello y brazo.

El eje sirve de guía en el giro. Por él llega o se extrae el movimiento giratorio.
El cuello está alineado con el eje y permite guiar el giro al unirlo a soportes adecuados.

La muñequilla sirve de asiento a las cabezas de las bielas.

El brazo es la pieza de unión entre el cuello y la muñequilla . Su longitud determina la carrera de la biela.
La utilidad práctica del cigüeñal viene de la posibilidad de convertir un movimiento rotativo continuo en uno lineal alternativo, o viceversa. Para ello se ayuda de bielas (sistema biela-manivela sobre un cigüeñal).

Los cigüeñales son empleados en todo tipo de mecanismos que precisen movimientos alternativos sincronizados: motores de coches, juguetes en los que piernas y manos van sincronizados...

Cuando el cigüeñal consta de varias manivelas dispuestas en planos y sentidos diferentes, el movimiento alternativo de las diversas bielas estará sincronizado y la distancia recorrida por el pie de biela dependerá de la longitud del brazo de cada manivela.

manivela:Desde el punto de vista técnico es un eje acodado, conceptualmente derivado de la palanca y la rueda.

En ella se pueden distinguir tres partes principales: Eje, Brazo y Empuñadura.

El eje determina el centro de giro de la manivela.

El brazo determina la distancia entre eje y empuñadura. Es similar al brazo de una palanca.

La empuñadura es la parte adaptada para ser cogida con las manos (en el caso de los pedales esta se adapta a las características del pie).


Desde un punto de vista técnico la manivela y la excéntrica son la misma cosa. Esto se puede entender fácilmente si partimos de una rueda excéntrica a la que le quitamos todo el material excepto el radio que une los dos ejes.

Desde el punto de vista tecnológico la manivela se comporta como una palanca y por tanto cumplirá la ley de la palanca:

R x BR = P x BP
y puesto que BP >> BR , se tendrá que R >> P

[Nota: Vemos que cuando ejercemos una fuerza " P" sobre la empuñadura, aparece un par de fuerzas "R" en el eje. Como la distancia "BP" es mucho mayor que "BR" resulta que la fuerza que aparece en el eje será mayor que la ejercida en la empuñadura. Aquí se cumple el principio de la palanca].

Además de las utilidades propias de la excéntrica (conversión de movimientos), la manivela es el operador manual más empleado para disminuir la fuerza necesaria para imprimir un movimiento rotativo a una eje (cuando se mueve empleando los pies recibe el nombre de pedal). Se emplea en multitud de objetos: pasapurés, tornos, gatos, ruedas de apoyo de autocarabanas, bicicletas, toldos enrollables, puertas elevables...

mariella belluso. 19008489

RELACIÓN DE PROBLEMAS DE: CINEMÁTICA DE MECANISMOS

GRADOS DE LIBERTAD.

PROBLEMA.
En la figura se muestra un mecanismo de guiado de la válvula (barra 9) de un motor de combustión interna. Identificar las barras que componen dicho mecanismo así como los pares cinemáticas. Determinar también el número de grados de libertad.

Resolución

Resolvemos el problema con la ecuación de grados de libertad de Kutzbach para un mecanismo con movimiento plano:

n = 3 ・ (nb − 1) − 2 ・ p1 − p2

Siendo nb el numero de barras, p1 los pares cinemáticas que admiten un grado de libertad y p2 los pares cinemáticas que admiten dos grados de libertad.

Numeramos las barras como se muestra en la figura:




Número de barras: 9

Pares cinemáticas de tipo 1: 10(7 cilíndricos y 3 prismáticos)

Pares cinemáticas de tipo 2: 1 (entre las piezas 6 y 7)

Aplicando estos valores a la fórmula para obtener el siguiente resultado:

n = 3 (9 − 1) − 2 ・ 10 − 1 = 3






PROBLEMA.
La figura muestra un mecanismo para captación de imágenes mediante cámaras CCD (cuerpo rojo). Identificar el número de barras del mecanismo, pares cinemáticas y grados de libertad.


Resolución

Número de barras: 5

Pares cinemáticas de tipo 1: 4 (entre 1 y 2, 2 y 3, 3 y 4, 4 y 5)

Pares cinemáticas de tipo 2: 0

n = 3 ・ (nb − 1) − 2 ・ p1 − p2

n = 3 ・ (5 − 1) − 2 ・ 4 − 0 = 4







PROBLEMA.
La figura muestra un brazo robotizado para captación de objetos mediante pinzas. Identificar el número de barras del mecanismo, así como los pares cinemáticas y grados de libertad.



Resolución


Aplicamos la expresión de Kutzbach para el caso de tres dimensiones:

n = 6 ・ (nb − 1) − 5 ・ p1 − 4 ・ p2 − 3 ・ p3 − 2 ・ p4 − p5

Número de barras: 5

Pares cinemáticas de tipo 1: 3 (entre 3 y 4, 4 y 5(un por cada brazo de la pinza))

Pares cinemáticas de tipo 2: 0

Pares cinemáticas de tipo 3: 1 (entre 2 y 3)

Pares cinemáticas de tipo 4: 0

Pares cinemáticas de tipo 5: 0

n = 6 ・ (5 − 1) − 5 ・ 3 − 4 ・ 0 − 3 ・ 1 − 2 ・ 0 − 0 = 6





PROBLEMA.
La figura muestra una plataforma elevadora con un mecanismo de tijera ayudado por un actuador hidráulico. Determinar el número de barras, pares cinemáticas y grados de libertad



Resolución

Una primera posibilidad es hacer la siguiente configuración de barras:



Número de barras: 12

Pares cinemáticas de tipo 1:

13 de rotación (entre 1 y 2, 2 y 3, 2 y 10, 2 y 5, 3 y 4, 3 y 12, 4 y 5, 4 y 7, 5 y 6, 5 y 9, 6 y 7,
6 y 11, 7 y 8)
3 pares prismáticos (entre 1 y 12, 8 y 11, 9 y 10)

Pares cinemáticas de tipo 2: 0

n = 3 ・ (nb − 1) − 2 ・ p1 − p2


Otra forma de resolver este problema es con la siguiente configuración de barras:



Número de barras: 10

Pares cinemáticas de tipo 1:

11 de rotación (entre 1 y 2, 2 y 3, 2 y 10, 2 y 5, 3 y 4, 4 y 5, 4 y 7, 5 y 6, 5 y 9, 6 y 7, 7 y 8)
2 pares prismáticos (entre 9 y 10)

Pares cinemáticas de tipo 2: 2(entre 3 y 11, 8 y 6)

n = 3 ・ (nb − 1) − 2 ・ p1 − p2
n = 3 (10 − 1) − 2 ・ 13 − 2 = 1






PROBLEMA.
La figura muestra el mecanismo de suspensión de un vehículo monoplaza. Representar el esquema de dicha suspensión tanto en planta (mecanismo de dirección) como en alzado (mecanismo de suspensión). Determinar en cada caso en número de grados de libertad.
































Resolución
Representamos en primer lugar el esquema de la suspensión:



Número de barras: 6

Pares cinemáticas de tipo 1: 7 (6 de revolución y 1 prismático (entre 5 y 6))

Pares cinemáticas de tipo 2: 0

n = 3 ・ (nb − 1) − 2 ・ p1 − p2
n = 3 (6 − 1) − 2 ・ 7 − 0 = 1

En segundo lugar hacemos el esquema de la dirección:


Número de barras: 4

Pares cinemáticas de tipo 1: 4 (3 de revolución y 1 prismático (entre 1 y 4))

Pares cinemáticas de tipo 2: 0

n = 3 ・ (nb − 1) − 2 ・ p1 − p2
n = 3 (4 − 1) − 2 ・ 4 − 0 = 1



Publicado por Maglec Cova.

Fundamentos básicos

LOS COMPONENTES DE LAS MÁQUINAS

Elementos

Máquinas son aparatos que reducen el esfuerzo necesario para realizar un trabajo. En casi todas las máquinas podemos encontrar:

· Mecanismos: transmiten y transforman las fuerzas y los movimientos.

· Actuadores: transforman el movimiento en trabajo.

· Estructura: sirve de apoyo y protección para el resto de los componentes.

· Motor: da energía mecánica a partir de cualquier otra.

· Circuitos: son los que transportan la energía de un lugar a otro de la máquina.

· Dispositivos de mando regulación y control: controlan el funcionamiento

Circuitos hidráulicos y neumáticos

Los circuitos hidráulicos o neumáticos son las partes por las que circula un fluido que en unos es agua o aceite y en los otros aire comprimido. Suelen contener los siguientes elementos:

· El generador. Se encarga de impulsar el fluido, suele ser una bomba de aire o un compresor.

· Los conductores. Son tubos o tuberías de diferentes materiales

· Los receptores. Son los que aprovechan el movimiento del fluido para obtener calor, movimiento, trabajo, etc.

· Elementos de protección. Boyas, filtros, válvulas, que aseguran el funcionamiento del circuito sin riesgos.

· Elementos de control y regulación del caudal. Grifos, válvulas, compuertas que cortan o dirigen el paso del fluido.

MECANISMOS

Tipos de movimientos

La mayoría de las máquinas tiene varios componentes que realizan movimientos. Los cuatro movimientos básicos, que dan lugar a múltiples.

· Lineal. Se realiza en línea recta y en un solo sentido.

· Rotativo. Es un movimiento en círculo y en un solo sentido.

· Alternativo. Es un movimiento de constante avance y retroceso en línea recta.

· Oscilante. Es un movimiento de constante avance y retroceso describiendo un arco.

Tipos de mecanismos

Los mecanismos son elementos o combinaciones de elementos que transforman las fuerzas y los movimientos. Así nos permiten modificar su dirección e intensidad hasta lograr los que necesitamos. Algunos tipos de mecanismos son:

· Engranajes

· Poleas

· Palancas

· Bielas

· Cigüeñales

Ejemplo: tornillo - tuerca.

El mecanismo tornillo – tuerca se emplea para transformar un movimiento de giro en otro rectilíneo con una gran reducción de velocidad y, por tanto, un gran aumento de fuerza. Por ello se ha usado frecuentemente en prensas. Podemos encontrarnos los dos casos siguientes:

Tuerca fija. Al estar la tuerca fija el tornillo avanza en línea recta consiguiendo ejercer una gran presión sobre los obstáculos que encuentra en su avance. Esta es la utilidad que se aprovecha en los tornillos de banco y en las máquinas para la medición de resistencia de materiales.

Tornillo fijo. En la bigotera y los compases de precisión es el tornillo el que está fijo y al girarlo mediante la ruedecilla central, se consigue que las tuercas se desplacen variando así la abertura entre las puntas con gran precisión. Esta abertura se mantiene fija a no ser que se vuelva a girar la rueda.

PALANCAS

Usos

La palanca es una máquina consistente en una barra rígida que puede oscilar sobre un punto de apoyo. Puede usarse para:

1. Transmitir movimientos.

2. Transformar un movimiento en otro de sentido contrario.

3. Transformar fuerzas grandes en fuerzas pequeñas.

4. Transformar fuerzas pequeñas en fuerzas grandes.

5. Transformar un movimiento pequeño en otro mayor.

6. Transformar un gran movimiento en uno pequeño.

Tipos 1

En toda palanca tenemos tres elementos imprescindibles:

· Potencia o fuerza que aplicamos. Primer género. Tiene el punto de apoyo colocado entre la potencia y la resistencia.

· Punto de apoyo. Segundo género. Tiene la resistencia colocada entre la potencia y el punto de apoyo.

· Resistencia o fuerza que deseamos superar. Tercer género. Tiene la potencia colocada entre la resistencia y el pinto de apoyo.

Tipos 2

En la vida diaria nos encontramos con muchos aparatos y máquinas que combinan varios tipos de palancas, son lo que llamamos palancas múltiples.

RUEDAS, LEVAS Y POLEAS

Ruedas: en el volante y en otras ruedas aprovechamos la propiedad de la palanca. La potencia se aplica en el exterior y la resistencia está en el mismo punto de apoyo que se sitúa en el centro.

La rueda excéntrica y la leva: son ruedas que giran sobre un eje que no coincide con su centro. Logran convertir un movimiento circular en uno alternativo que es transmitido a otro componente (palanca, balancín, ...) que está conectado con ellas.

La polea es un mecanismo compuesto por una rueda, acanalada en su perímetro, y su eje. La polea fija no se mueve al desplazar la carga. En la polea móvil, que se desplaza al desplazar la carga, el punto de apoyo no está en el eje sino en la cuerda. Con las poleas logramos realizar esfuerzos hacia abajo para subir cargas, ganando así en comodidad. Con las poleas móviles también logramos amplificar la fuerza.

Los polipastos son combinaciones de poleas, fijas y móviles, con las que logramos cambiar la dirección del esfuerzo que realizamos y conseguimos amplificar la fuerza. Para ello tenemos que aumentar también la longitud de la cuerda que deberemos desplazar.

SISTEMAS DE TRANSMISIÓN

Los sistemas de transmisión son mecanismos que se emplean para transmitir movimientos de un eje a otro. Existen varios sistemas:

Mediante ruedas de fricción: son mecanismos con dos o más ruedas que están en contacto. Al girar una hace girar a la otra en sentido contrario. Los ejes de las ruedas deben estar muy próximos y pueden ser paralelos o que se corten.

Transmisión mediante poleas y correa: son mecanismos formados por dos o más poleas conectadas entre sí mediante correas. Los ejes de las ruedas pueden estar muy alejados y pueden estar paralelos o cortarse. Las correas pueden colocarse cruzadas para cambiar el sentido de giro. Según los diámetros de las ruedas y la rueda que actúe como motriz podemos lograr modificar la relación entre la velocidad de giro y la fuerza de una rueda y otra.

Transmisión mediante piñones y cadena: son mecanismos compuestos por dos ruedas dentadas unidas mediante una cadena. Se comportan como las transmisiones mediante poleas y correa, pero con la ventaja de que, al ser las ruedas dentadas, la cadena no corre peligro de deslizarse.

SISTEMAS DE TRANSMISIÓN.

Engranajes

Los sistemas de transmisión por engranajes están formados por ruedas dentadas engarzadas entre sí.

Podemos encontrar los siguientes tipos:

De ruedas rectas: Se emplea para aumentar o reducir la velocidad de giro y para mantener o cambiar el sentido de la rotación.

De ruedas cónicas: transmite el movimiento a un eje que se encuentra en ángulo recto con el eje motor.

Tornillo sin fin o sin fin corona: transmite el movimiento a un eje perpendicular y reduce mucho su velocidad.

Cremallera y piñón: convierten el movimiento giratorio en lineal y viceversa.

LA RELACIÓN DE TRANSMISIÓN

En todos los sistemas de transmisión, el aumento o disminución de fuerza y velocidad depende de la relación de transmisión

La Relación de transmisión en el caso de poleas y correa es: el cociente entre el diámetro de la rueda arrastrada y el de la rueda motriz.

d₁ / d₂ = n₂ / n₁

La Relación de transmisión en el caso de engranajes y piñones con cadena es: el cociente entre el número de dientes del engranaje arrastrado y el del engranaje motor.

z₁ / z₂ = n₂ / n₁

El reductor de velocidad

El reductor de velocidad es un mecanismo que se emplea para lograr que un motor cuyo eje gira muy deprisa pero con poca fuerza sea capaz de mover un elemento que precisa mayor fuerza para girar, pero gira más lentamente.

Rueda motriz - Rueda arrastrada Rueda motriz - Rueda arrastrada

MANIVELAS Y BIELAS

La manivela

La manivela es un mecanismo que sirve para hacer girar un eje con menos esfuerzo. Cuanto más larga es la manivela menor es el esfuerzo que deberemos realizar.

El cigüeñal es un conjunto de manivelas colocadas sobre un mismo eje. Se usa cuando queremos dar movimiento alternativo a varios elementos.

MANIVELAS Y BIELAS.

La biela

La biela es una barra rígida que está conectada a un cuerpo que gira . Cuando el cuerpo gira la biela se desplaza según un movimiento alternativo. El efecto también se puede logra a la inversa, es decir, transformando un movimiento alternativo en uno giratorio.

La biela y la manivela suelen utilizarse juntas formando el conjunto biela-manivela. El pedal de la bicicleta que transforma el movimiento alternativo de la pierna en la rotación del plato y de las ruedas es un ejemplo muy conocido.

Plublicado por Maglec Cova