Un MECANISMO es un conjunto de elementos, conectados entre sí por medio de articulaciones móviles y cuya misión es:
- transformar una velocidad en otra
- transformar una fuerza en otra fuerza
- transformar una trayectoria en otra diferente
- transformar un tipo de energía en otro tipo distinto.
Una MÁQUINA es una combinación de mecanismos que transforma velocidades, trayectorias, fuerzas o energías mediante una serie de transformaciones intermedias.
Clasificación de los mecanismos:
- SISTEMAS DE TRANSMISIÓN DEL MOVIMIENTO
Tanto el sistema motriz como el receptor tienen el mismo movimiento. Hay dos tipos de sistemas de transmisión:
1.- Transmisión lineal: movimientos rectilíneos en movimientos rectilíneos (poleas, palancas, etc)
2.- Transmisión circular: movimientos de rotación en otra rotación (transmisión por correas, con cadenas, engranajes,..)
- SISTEMAS DE TRANSFORMACIÓN DEL MOVIMIENTO
En este caso tanto el sistema motriz como el sistema receptor tienen distinto tipo de movimiento.
1.- Mecanismos que transforman el movimiento circular en rectilíneo, (piñón-cremallera, tornillo-tuerca,...)
2.- Mecanismos que transforman el movimiento circular en alternativo ( biela-manivela, leva y excéntrica,...)
1.- MECANISMOS DE TRANSMISIÓN DEL MOVIMIENTO
Estos mecanismos "transforman" movimientos rectilíneos en movimientos rectilíneos, su aplicación fundamental reside en la "transformación de fuerzas".
Arquímedes estableció los principios sobre la palanca. Es universalmente conocida su frase "Dadme un punto de apoyo y moveré el mundo", para indicar que la palanca es capaz de multiplicar la fuerza. La palanca puede levantar cualquier peso, por muy grande que este sea, siempre y cuando se
encuentre un punto de apoyo adecuado.
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1.2. POLEAS
Una polea es una rueda, con el borde acanalado, que puede girar libremente en torno a un eje situado en su centro. La polea es un componente mecánico sencillo y muy utilizado. Sus primeras aplicaciones, todavía vigentes, fueron la elevación de cargas pesadas y la transmisión de movimientos giratorios.
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Una polea es una rueda, con el borde acanalado, que puede girar libremente en torno a un eje situado en su centro. La polea es un componente mecánico sencillo y muy utilizado. Sus primeras aplicaciones, todavía vigentes, fueron la elevación de cargas pesadas y la transmisión de movimientos giratorios.
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2.- MECANISMOS DE TRANSMISIÓN CIRCULAR
Estos mecanismos "transforman" movimientos de rotación en otros movimientos de rotación. Su principal utilidad radica en poder aumentar o reducir la velocidad de giro de un eje.
Para poder desempeñar esta misión, las máquinas disponen de partes móviles encargadas de transmitir la energía y el movimiento de las máquinas motrices a otros elementos. Estas partes móviles son los elementos transmisores, que pueden ser directos e indirectos.
Directos:
- Árboles y ejes
- Ruedas de fricción
- Engranajes
- Tornillo sinfín
Indirectos:
- Poleas con correa
- Cadenas
2.1. Árboles y ejes
Un eje es un elemento, normalmente cilíndrico, que gira sobre sí mismo y sirve para sostener diferentes piezas.
Un árbol es un elemento, cilíndrico o no, sobre el que se montan diferentes piezas mecánicas, por ejemplo, un conjunto de engranajes o poleas, a los que se transmite potencia. Pueden tener diferentes formas (rectos, acodados, flexibles,...). Los árboles o árboles de transmisión giran siempre junto con los órganos soportados. Como consecuencia de su función, están sometidos fundamentalmente a esfuerzos de torsión y flexión.
La diferencia esencial entre los ejes y los árboles es la siguiente: los ejes son elementos que solo sostienen los órganos giratorios de las máquinas y no transmiten potencia (no están sometidos a esfuerzos de torsión), mientras que los árboles son elementos que transmiten potencia y sí están sometidos a esfuerzos de torsión.
2.2. Ruedas de fricción
Son elementos de máquinas que transmiten un movimiento circular entre dos árboles de transmisión gracias a la fuerza de rozamiento entre dos ruedas que se encuentran en contacto directo.
2.3. Poleas con correas
Este tipo de transmisión está basado en la polea, y se utiliza cuando la distancia entre dos ejes de rotación es grande, consiste en dos poleas unidas por una misma correa.
2.4. Engranajes
Conjunto de dos o más ruedas dentadas que tienen en contacto su dientes de forma que, cuando gira una, giran las demás. Es el medio de transmisión de potencia más utilizado.
2.5. Trenes de engranajes
Una cadena cinemática es un conjunto de dos o más pares de engranajes, que engranan entre si, y que tienen por finalidad variar el número de revoluciones del último eje.
Caja de velocidades
Se utiliza en vehículos y máquinas de herramientas.
2.6. Tornillo sinfín
Transmiten el movimiento de giro desde el tornillo sinfín a la rueda dentada, nunca al revés.
Tienen un gran poder de reducción.
El tornillo sinfín equivale a un engranaje con un número de entradas que varía de 1 a 8. El número de entradas E del tornillo sinfín, es el número de dientes de la rueda dentada que están en contacto con el tornillo sinfín a la vez.
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ENGRANAJES EPICICLOIDALES
Ejercicio repaso mecanismos de transmisión
Son elementos de máquinas que transmiten un movimiento circular entre dos árboles de transmisión gracias a la fuerza de rozamiento entre dos ruedas que se encuentran en contacto directo.
2.3. Poleas con correas
Este tipo de transmisión está basado en la polea, y se utiliza cuando la distancia entre dos ejes de rotación es grande, consiste en dos poleas unidas por una misma correa.
2.4. Engranajes
Conjunto de dos o más ruedas dentadas que tienen en contacto su dientes de forma que, cuando gira una, giran las demás. Es el medio de transmisión de potencia más utilizado.
2.5. Trenes de engranajes
Una cadena cinemática es un conjunto de dos o más pares de engranajes, que engranan entre si, y que tienen por finalidad variar el número de revoluciones del último eje.
Cuando las ruedas dentadas pueden desplazarse a lo largo de los ejes para formar diferentes engranajes simples, se consigue que varíe la velocidad final en el árbol en el árbol de salida manteniendo constante la velocidad del árbol motor.
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2.6. Tornillo sinfín
Transmiten el movimiento de giro desde el tornillo sinfín a la rueda dentada, nunca al revés.
Tienen un gran poder de reducción.
El tornillo sinfín equivale a un engranaje con un número de entradas que varía de 1 a 8. El número de entradas E del tornillo sinfín, es el número de dientes de la rueda dentada que están en contacto con el tornillo sinfín a la vez.
ENGRANAJES EPICICLOIDALES
Se componen de una corona dentada interiormente, un piñón central (denominado
planetario) y otros tres piñones más pequeños, los cuales engranan con el planetario y
corona, que se denominan satélites. Estos satélites giran libres sobre sus ejes, que están
unidos al portasatélites. Si acoplamos uno de los elementos a un eje motriz y mantenemos
fijo otro, en el tercero obtendremos el movimiento de salida.
Al ser múltiples las combinaciones, podemos obtener un gran abanico de posibilidades con
características totalmente distintas.
Fórmula de Willis:
1-->Planetario
2--> Satélites
3--> Corona
Ejercicio repaso mecanismos de transmisión
3.- MECANISMOS DE TRANSFORMACIÓN DE MOVIMIENTO
Los mecanismos que hemos visto ahora no modifican el movimiento, es decir, los movimientos rectilíneos los transforman en rectilíneos y los movimientos de rotación en otros movimientos de rotación.
Los movimientos que vamos a describir en este apartado el movimiento de entrada es diferente al movimiento de salida.
3.1.- TRANSFORMACIÓN DE MOVIMIENTO CIRCULAR EN MOVIMIENTO LINEAL
3.1.1. PIÑÓN-CREMALLERA
Consiste en la transmisión de movimiento desde una rueda dentada llamada piñón a otro engranaje rectilíneo llamado cremallera.
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3.1.2. TORNILLO Y TUERCA
Se emplea en la conversión de un movimiento giratorio en movimiento lineal y se utiliza cuando se necesita una fuerza muy grande o una disminución grande de velocidad.
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3.1.2. TORNILLO Y TUERCA
Se emplea en la conversión de un movimiento giratorio en movimiento lineal y se utiliza cuando se necesita una fuerza muy grande o una disminución grande de velocidad.
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3.2.- TRANSFORMACIÓN DE MOVIMIENTO CIRCULAR EN MOVIMIENTO ALTERNATIVO
3.2.1. LEVA Y EXCÉNTRICA
El sistema de leva (pieza metálica o de plástico, generalmente excéntrica, su eje de giro no coincide con su centro geométrico) es un mecanismo que permite transformar un movimiento rotatorio en lineal alternativo. Se basa en un elemento de contorno no circular que gira sobre un punto, al girar el perfil de este elemento provoca la subida o la bajada de un seguidor de leva o un palpador.
El sistema de leva (pieza metálica o de plástico, generalmente excéntrica, su eje de giro no coincide con su centro geométrico) es un mecanismo que permite transformar un movimiento rotatorio en lineal alternativo. Se basa en un elemento de contorno no circular que gira sobre un punto, al girar el perfil de este elemento provoca la subida o la bajada de un seguidor de leva o un palpador.
El árbol de levas.
Cuando es necesario generar una determinada secuencia sincronizada de apertura/cierre, como ocurre con las válvulas de admisión y escape de los cilindros del motor de un automóvil, se sitúan las levas necesarias sobre un solo eje constituyendo un árbol de levas.
3.2.2. BIELA Y MANIVELA
Mecanismo capaz de transformar el movimiento circular en movimiento alternativo o viceversa.
El sistema biela-manivela está constituido por un elemento giratorio denominado manivela, conectado a una barra rígida llamada biela, de modo que cuando gira la manivela, la biela está forzada a avanzar y retroceder sucesivamente.
El ejemplo actual más común se encuentra en el motor de combustión interna de un automóvil, en el cual el movimiento lineal del pistón producido por la explosión de la gasolina se trasmite a la biela y se convierte en movimiento circular en el cigüeñal.
Un caso particular aplicado a varias bielas-manivelas que funcionan de forma simultánea, es el cigüeñal. El cigüeñal está formado por un árbol acodado donde se colocan las bielas.
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