Mecanismos de transmisión y transformación de movimiento

V. lineal: v=s/t

V. angular: v = w · r = w · 2pi/60 · r

Momento: m= F · r

Ener. mecánica: e = p · t

Potencia mov. transm: P = F · v

Potencia mov. transf: P = F · w

Par motor: m=F · r

Potencia del par motor: p= m · (2pi · n/60)

Relación entre pares motores: m₂= m₁ · i

Palanca: F · b_f = r · b_r

Polea factorial: F = r/2

Polea potencial: F= R/2ⁿ

Ruedas de fricción: w₁ · r₁= w₂ · r₂

Poleas y correa: w₁ · r₁ = w₂ · r₂

Engranaje: w₁ · r₁ = w₂ · r₂ m = D_f/z p = pi · m

Tren de engranajes simples: i = w₁/w₂= z_n/z₁

Tren de engranajes compuesto: i = w_m/w_c = z₂ · z₄ · z_par / z₁ ·z₃ · z_impar

Tornillo sin fin y corona: i= z₂ · n (n de hélices)

Tornillo tuerca: F · 2pi · L = F_avance · p

Piñon cremallera: L = p · z · w

Máquinas

Máquinas: son el conjunto de piezas que al actuar conjuntamente nos permite aprovechar la energía para realizar un trabajo y obtener un beneficio. Tiene 3 elementos: e.motor (aporta la energía inicial), e.receptor (recibe la fuerza generada en la máquina) y e. transmisor/ transformador del mov. (transmite o transforma el mov desde el e.motor hasta el e.receptor). Mecanismos: son los dispositivos encargados de la trans y/o trans del mov. Mec. trasmisores reciben la energía del motor y la llevan al receptor, los mec.transformadores la reciben y la transforman en una más adecuada para las caract. del receptor. Mecanismos de transmisión (lineal y circular): lineal – poleas y palancas (1º grado: punto de apoyo en medio), (2º grado: resistencia en medio) y (3º grado: fuerza en el medio) circular – ruedas de fricción, sistema de poleas y correa, engranaje, tren de engranajes, sistema de piñones y cadena y sistema de tornillo sin fin y corona.

Mecanismos de transformación: tornillo-tuerca, piñón cremallera, biela-manivela, cigüeñal, leva y excéntrica.

Palanca: es una barra rígida que gira sobre un punto de apoyo, denominado fulcro. Permite levantar pesos aplicando una fuerza en un punto de la barra. según el lugar donde estén situados el fulcro, la potencia y la resistencia, las palancas se pueden clasificar en primer grado, segundo grado y tercer grado.

Polea: Es una rueda que tiene una acanaladura en su borde por lo cual se introduce una cuerda o correa. Se utiliza para elevar cargas y pueden ser fijas o móviles. – fijas: el eje de giro se encuentra sujeto a un soporte que lo mantiene inmóvil, estas poleas no nos ahorran el esfuerzo necesario para elevar pesos, pero nos permiten hacerlo con mayor comodidad.

Mecanismos de transmisión y transformación de movimiento

–móviles: Además de girar cuando tiramos de la cuerda también se desplazan verticalmente. Se usan en combinación con poleas fijas para crear polipastos o aparejos, que son muy útiles para reducir el esfuerzo necesario para elevar cargas. – factorial: Está formado por el mismo número de poleas fijas que de móviles y una única cuerda recorre todo el aparejo.-exponencial o potencial: Está formado por una única polea fija y una o varias poleas móviles y varias cuerdas recorren el aparejo.

Ruedas de fricción: son dos ruedas, situadas una junto a otra y se transmite el movimiento entre las dos ruedas (la conducida y la conductora) por fricción entre ambas. Caract: 1. No permiten transmitir grandes potencias, pueden patinar. 2. la rueda conducida gira siempre en sentido contrario a la conductora. 3. se desgastan tras un uso prolongado, porque la transmisión se produce por fricción.

Sistema de poleas y correa: está formado por dos poleas Unidas mediante una Correa que pasa por las acanaladuras de ambas. a diferencia de las ruedas de fricción, permite la transmisión del movimiento entre ejes alejados y sirve para transmitir potencias mayores que las ruedas de fricción.

Engranaje: es un mecanismo formado por al menos 2 ruedas dentadas que engranan diente a diente. La rueda mayor se denomina corona y la menor piñón. permite transmitir grandes potencias pero es caro y suele ser ruidoso.

Tren de engranajes: cuando el número de ruedas dentadas es mayor de 2. estos pueden transmitir el movimiento entre ejes alejados y pueden ser simples o compuestos.

Mecanismos de transmisión y transformación de movimiento

– simples: los ejes de los engranajes están fijos y cada eje lleva montada una única rueda dentada en él. la relación de transmisión se establece entre la rueda motriz y la conducida, las ruedas intermedias no modifican la velocidad de salida del sistema ni intervienen en la relación de transmisión, solo modifican el sentido de giro y la distancia entre centros. – compuestos: los ejes de los engranajes están fijos pero cada eje puede llevar más de un engranaje montado en él.

Sistema de piñones y cadena: está formado por dos ruedas dentadas situadas a cierta distancia y Unidas entre sí por medio de una cadena que engrana con los dientes de ambas ruedas. Caract: 1. posibilita la transmisión de grandes potencias, ya que las ruedas como en gran ambiente a diente con la cadena, nunca patinan. 2. la transmisión del movimiento es muy precisa y fiable. 3. necesito lubricación para evitar el agarrotamiento. 4. es un mecanismo muy ruidoso.

Sistema de tornillo sinfín y corona: está formado por un tornillo sin fin que engrana con una rueda dentada. el tornillo cuenta con un único diente en forma de hélice. cuando el tornillo da una vuelta completa, la corona avanza un solo diente. es un excelente reductor de velocidad y no es reversible.

Tornillo-tuerca: está formado por un tornillo y una tuerca. si hacemos girar la tuerca, el tornillo se desplaza longitudinalmente y si hacemos girar el tornillo, la tuerca se desplaza linealmente. es muy buen reductor de velocidad y permite transmitir grandes empujes.

Piñón-cremallera: está formado por una rueda dentada que engrana (piñón) con una barra dentada (cremallera). es muy preciso, permite transmitir grandes potencias y es reversible.

Mecanismos de transformación de movimiento

Biela-manivela: está formado por una barra rígida (biela) articulado en 1 de sus extremos y unido a una manivela. en su extremo, la biela suele ir unida a un piñón o émbolo. Permite la transformación del movimiento circular de la manivela en línea alternativo para el émbolo y es reversible.

Cigüeñal: se utiliza cuando se necesita que se mueva varias bielas accionadas a la vez. todas las manivelas de las bielas se cambian por un eje acodado denominado cigüeñal, que permite transmitir el movimiento a todas las bielas cuando es requerido.

Leva: es una pieza de contorno especial que está en contacto con un elemento denominado seguidor por medio de un muelle. cuando la leva gira, acción al seguidor de la leva y transforma el movimiento circular de la en lineal alternativo en el seguidor.

Excéntrica: es un mecanismo muy parecido en su funcionamiento ala leva. la forma de las céntrica es circular pero su eje de giro no coincide con su centro geométrico. transforma el movimiento circular de las céntrica en lineal alternativo.

Cuña: es un mecanismo formado por una pieza con forma de prisma triangular, generalmente de madera o de metal. ejerciendo la fuerza la dirección de su ángulo más agudo, la cuña distribuye esa fuerza en los dos sentidos perpendiculares a su movimiento.

Rampa: es un plano inclinado que permite reducir el esfuerzo necesario para elevar objetos pesados.

La rueda loca: es una rueda que se sitúa entre las dos ruedas de un mecanismo de ruedas de fricción o de un engranaje para conseguir que el sentido de giro de la rueda de entrada sea el mismo que el de la rueda de salida.

Mecanismos de control y soporte

Trinquete: es un mecanismo que ayuda a controlar el movimiento en los engranajes, permitiéndolo en un sentido impidiéndolo en el otro. Está formado por una rueda de entrada con dientes en forma de Sierra y un gatillo que se ocupa de trabar el giro de la rueda impedir así el movimiento en el sentido no permitido.

Guías: son superficies generalmente prismáticas o cilíndricas entre las que se sitúan los ejes y por las cuales estos se deslizan linealmente.

Cojinetes: son piezas que sujetan a los ejes y delimitan el espacio en que giran.

Rodamientos: son unos cojinetes especiales formados por dos aros concéntricos entre los que se distribuyen una serie de bolas o rodillos que giran libremente. el movimiento de rotación de los ejes se transforma en un movimiento de rodadura de un anillo sobre otro, lo cual disminuye el rozamiento y facilita la rotación.

Acoplamientos: permiten dar continuidad al movimiento entre: alejados en una máquina. pueden ser rígidas, móviles o embragues. – rígidos: Sirven para unir los ejes de modo que no haya ningún desplazamiento entre los dos elementos unidos. son sencillos y económicos. – móviles: permiten un cierto grado de movilidad de un eje respecto al otro. -Junta elástica, Junta oldham y Junta cardán.

Acumuladores: permiten almacenar energía para utilizarla más adelante y homogeneizar los movimientos en una máquina: –volante de inercia: permite almacenar energía en forma de energía cinética. Está formado por un disco macizo y pesado que se acopla a un eje para garantizar un giro regular. Es un elemento pasivo, sólo soporta inercia al sistema.

Mecanismos de almacenamiento y disipación de energía

– elásticos: son elementos que al deformarse por la acción de alguna fuerza, acumulan energía elástica y después cuando la fuerza deja de actuar, la liberan y recuperan su forma inicial. Tipos: 1. muelles: acumulan energía cuando son sometidos a esfuerzos de compresión, tracción y torsión. 2. Ballestas: grupos de láminas de acero de longitud diferente y dispuestas de menor a mayor, unas sobre otras, unidas por su punto medio. 3. Los flejes: formados por láminas de acero flexionadas formando espirales, se usan en los objetos que se le dan cuerda para funcionar.

Disipadores energéticos: permiten el movimiento de una máquina disipando la energía, generalmente por rozamiento y transformándola en calor. Ejem: 1. frenos de tambor: el tambor es una pieza móvil que gira junto con la rueda. Cuando se quiere frenar, las zapatas entran en contacto con el tambor y detienen el giro de la rueda. 2. Frenos de disco: cuando se quiere detener el movimiento las pastillas entran en contacto con el disco por sus dos caras y detienen el giro de la rueda.

Automóvil: utiliza la energía química de la combustión de un combustible fósil para producir un movimiento que se transmite desde el motor de combustión hasta las ruedas. – Motor de combustión de cuatro tiempos: 1º tiempo: admisión: la válvula de admisión se abre y entra la mezcla de aire y de combustible en el cilindro, la mezcla empuja y baja el pistón. 2º tiempo: compresión: las válvulas están cerradas. Sube el pistón y se comprime la mezcla. 3º tiempo: combustión: la mezcla de combustible y aire explota o se incendia. Se liberan gases que se expanden y hacen que baje el pistón. 4 tiempo: escape: se abre la válvula de escape, sube el pistón y se expulsan los gases de la combustión al exterior.

Caja de cambios: permite cambiar de marcha. Dispone de tres ejes con engranajes: árbol primario (se recibe el mov del cigüeñal a través del embrague), árbol intermedio (sale el mov hacia las ruedas) y árbol secundario (transmite el mov del motor de forma longitudinal al vehículo).