Elementos Mecánicos Transformadores del Movimiento
A. Piñón-Cremallera
Se trata de un engranaje normal que engrana con otro cuyo radio es infinito (cremallera). Los dientes de la cremallera son trapezoidales.
El funcionamiento de este sistema es reversible. Dependiendo de cuál sea la rueda conductora y de que estén fijos o móviles, tendremos:
- El piñón gira y la cremallera está fija; entonces el piñón se desplaza. Es el sistema que tienen los tornos para desplazar el carro longitudinalmente de manera manual.
- La cremallera se desplaza mientras que el piñón está fijo; en este caso el piñón gira. Actualmente tiene muy pocas aplicaciones. Antiguamente se empleaba en calculadoras mecánicas.
- El piñón gira sin desplazarse; entonces la cremallera se desplaza. Se emplea en multitud de aplicaciones, como por ejemplo taladradores de columna, dirección de vehículos y puertas de garaje automáticas.
B. Tornillo-Tuerca
La aplicación más utilizada consiste en girar el tornillo y evitar que gire la tuerca. De este modo, la tuerca se desplaza longitudinalmente.
Aplicaciones de los Tornillos y Tuercas
Desde el punto de vista de la transformación del movimiento, los tornillos y las tuercas tienen dos aplicaciones:
- Para mover cargas y sujetar objetos: Gato de coche y tornillo de banco.
- Colocar objetos de manera precisa: El mecanismo de ajuste de enfoque de los prismáticos.
C. Leva y Excéntrica
Son elementos que transforman el movimiento circular de un eje en un movimiento alternativo rectilíneo o circular y cuyo movimiento no es reversible.
Excéntrica
Es un disco o cilindro cuyo eje de giro no coincide con su centro geométrico. La distancia entre el centro del disco y el del eje, recibe el nombre de excentricidad.
Las excéntricas producen en un seguidor un suave movimiento continuo.
Leva
Es una pieza metálica o de plástico con una forma determinada, sujeta a un eje, que al moverse produce el desplazamiento de un seguidor. Existen dos tipos:
- Levas lineales: Tienen muy pocas aplicaciones.
- Levas rotativas: El desplazamiento máximo que sufre el seguidor se conoce como alzada de la leva. El retorno del seguidor se hace mediante muelle.
Se clasifican según:
FORMA DEL SEGUIDOR:
- Periféricas: Provocan un movimiento lineal alternativo del seguidor, dependiendo de la forma de la leva. El contacto entre el seguidor y la leva puede ser mediante rueda o directamente.
- Oscilantes: El seguidor describe un movimiento circular alternativo. La zona de contacto debe estar lubricada.
FORMA DE LA LEVA:
- De disco: Son las más empleadas. Se usan para la apertura y cierre de las válvulas en los motores de explosión.
- Cilíndricas: A medida que giran, provocan en la varilla un desplazamiento lineal determinado.
- De caja: Su fabricación es complicada, por lo que resultan caras. Se usan para aplicaciones específicas.
D. Biela-Manivela-Émbolo
Permite transformar un movimiento circular en uno lineal, o viceversa. Consta de tres piezas, las cuales son: manivela, biela y émbolo. Desde el punto de vista industrial, se aprovechan sus dos propiedades para fabricar diversas máquinas. Como por ejemplo:
- Transformación del movimiento circular en lineal (manivela-biela-émbolo): El elemento conductor es la rueda (acoplada al eje de un motor) y el conducido el émbolo. Fijo al émbolo, o en su lugar se coloca el elemento funcional de la máquina (sierra de vaivén y compresor de aire).
- Transformación del movimiento lineal en circular (pistón-biela-cigüeñal): Esta posibilidad se usa habitualmente en motores de combustión interna.
E. Trinquete
Los trinquetes tienen como misión impedir el giro de un eje en un sentido y permitirlo en el otro. Constan de una rueda dentada y de una uñeta, que se introducen entre los dientes de la rueda por efecto de un muelle o por su propio peso. Hay dos tipos: reversibles (explicar) y no reversibles.
F. Rueda Libre
Es un elemento que se coloca en un eje o en un árbol de transmisión con objeto de permitir que el eje motriz mueva el eje resistente y no al contrario; es decir, desacopla ambos ejes cuando el árbol resistente gira a más revoluciones que el árbol motriz. (Dos ruedas, una serie de rodillos, y unos muelles).
Elementos Mecánicos de Unión
Los sistemas de unión más importantes son:
- Desmontables: Permiten separar las piezas con facilidad, sin romper el medio de unión ni las propias piezas.
- No desmontables o Fijos: Se realizan con piezas cuyo desmontaje no se prevé durante la vida útil de la máquina o estructura o, en otros casos, por seguridad. Para su separación es necesario romper el elemento de unión.
A. Uniones Desmontables
Elementos Roscados
Los elementos roscados son los tornillos y las tuercas. Su utilización como medio de unión en todo tipo de máquinas y mecanismos es muy común y existe una gran variedad de formas y tamaños. Los más comunes:
- Bulón o tornillo pasante y tuerca: Se trata de un tornillo que enrosca en una tuerca. Las piezas a unir no van roscadas. Los diámetros de los agujeros de las piezas son un poco más grandes que el diámetro del tornillo.
- Tornillo de unión: Son semejantes al bulón pero no se emplea tuerca. Es la pieza más alejada de la cabeza del tornillo la que hace de tuerca. Se utiliza cuando hay que sujetar una pieza a otra de gran grosor.
- Prisioneros: Son tornillos que se roscan en una pieza y se alojan en el hueco que lleva la otra. Se emplean cuando se quiere que una de las piezas no gire ni se desplace con respecto a otra.
- Espárragos: Son varillas roscadas por ambos extremos con la parte central sin roscar. Se suelen utilizar en piezas metálicas grandes o costosas, donde se unen a otras más simples que se van a desmontar con regularidad. Así no se deteriorará la rosca de la pieza base. Para fijarla se suelen usar dos tuercas.
- Pernos: Sirven para unir varias piezas. Según la función que realicen, existen diversos tipos de pernos: de apoyo, de articulación y de anclaje.
- Tornillos de rosca cortante: Se utilizan para unir piezas metálicas de poco espesor. Realizan la rosca a medida que son introducidos, por lo que no hace falta roscar el agujero, pero es necesario realizar un agujero con una broca.
- Tirafondos: Se utilizan para unir piezas de madera. Si el tornillo no es de gran diámetro, no es necesario hacer un agujero previo en la madera. A medida que se introduce el tornillo se hace también la rosca.
Otros Elementos de Unión
Son también muy importantes desde el punto de vista industrial.
- Pasadores: Son piezas de forma cilíndrica o cónica que sirven para sujetar elementos de máquinas que van a estar juntas. No suelen estar preparados para transmitir grandes esfuerzos.
- Chavetas: Son piezas prismáticas de acero que se interponen entre dos piezas para unirlas y transmitir un esfuerzo entre ellas. Es necesario hacer previamente un canal en ambas piezas, donde se introduce la chaveta.
- Lenguetas: Son piezas prismáticas de acero, con la forma de las figuras adjuntas, que permiten que la pieza que hay que sujetar tenga un desplazamiento longitudinal con respecto a la pieza que sujeta la lengüeta.
- Guías: Su objetivo es permitir el desplazamiento de una pieza con respecto a la otra. Los perfiles más utilizados son: Rectangular, En T, En cola de milano, Prismática y En V.
- Botón y ojal: Es el elemento más empleado en el mundo textil. El ojal es la abertura o corte que se hace en una de las partes a unir.
- Velcro: Son tiras de plástico que se pegan al ponerse en contacto entre sí. Se separan tirando de una de ellas.
- Corchetes: Son dos piezas de metal que, al ser presionadas una contra la otra, permiten la sujeción de dos prendas.
B. Uniones Fijas
Los sistemas fijos de unión más empleados son:
Remaches
Los remaches son varillas cilíndricas con una cabeza en un extremo que sirven para unir varias chapas o piezas de pequeño espesor de manera permanente. Se fabrican de metales blandos, como acero suave, aluminio, latón…
El proceso de remachado consiste en:
- Cortar el remache para que el vástago tenga una longitud igual a las piezas que se van a unir, más 1.5 veces el diámetro del remache o igual al diámetro.
- Hacer un agujero en las piezas a unir con un diámetro 0.25mm mayor que el del remache a colocar. Luego se introduce el remache.
- Realizar una cabeza por el lado opuesto al existente. (método manual o con remachadora).
Roblones
Son remaches cuyo diámetro es mayor de 10mm. El proceso de roblonado se hace en caliente, con el mismo método que con los remaches.
Ajuste a Presión
Es aquel que se realiza cuando el diámetro del eje es mayor que el del agujero donde se va a colocar. Si la diferencia de medidas es muy grande es necesario calentar previamente la pieza donde está el agujero e introducir el eje, en cambio si no hay mucha diferencia se puede introducir por presión, manualmente o mediante prensas.
Unión Mediante Adhesivo
Consiste en unir dos superficies interponiendo una capa de un material con alto poder de adherencia. Esta capa se coloca en la zona de contacto entre ambas piezas. Luego se juntan las superficies, ejerciendo una ligera presión, hasta que la capa de adhesivo esté seca. Según su procedencia pueden ser naturales (dextrinas, látex, goma arábiga) o sintéticos (urea-formaldehído, resinas de epoxi, poliisocianatos y resinas vinílicas).
Unión Fija Mediante Soldadura
Existen dos tipos de soldaduras: en frío y en caliente.
Soldadura en frío: (Adhesivos) Suelen estar compuestos por un polvo metálico y una resina plástica, que vienen separados. En el momento de la “soldadura”, se mezclan y se colocan entre las piezas a unir, dejándolos endurecer.