MECANISMOS DE TRANSFORMACIÓN DEL MOVIMIENTO

¿QUÉ SON LOS MECANISMOS?
Son elementos destinados a trasmitir y transformar fuerzas y
movimientos desde un elemento motriz (motor) aun elemento
receptor . Permiten realizar determinados trabajos con mayor
comodidad y menor esfuerzo.
Elemento motriz
Mecanismo
Elemento receptor
CLASIFICACIÓN DE LOS MECANISMOS
Mecanismos de transmisión lineal:
•Polea (fija o móvil)
Mecanismos de
transmisión del
movimiento
Trasmiten el
movimiento la
fuerza y la
potencia
producidos por
un elemento
motriz a otro
punto
•Polipasto
•Palanca
Mecanismos de transmisión
circular:
•Ruedas de fricción
•Ruedas de poleas con correa
•Engranajes
•Tornillo sin fin
•Sistema de engranajes con cadena
CLASIFICACIÓN DE LOS MECANISMOS
Mecanismos que transforman el
movimiento circular en rectilíneo o
viceversa:
•Manivela – torno
Mecanismos de
transformación
del movimiento
Transforman
un
movimiento
circular en
rectilíneo, o
viceversa
•Piñón – cremallera
•Tornillo - tuerca
Mecanismos que transforman el
movimiento circular en rectilíneo
alternativo, o viceversa:
•Biela – manivela
•Leva y excéntrica
•Cigüeñal
CLASIFICACIÓN DE LOS MECANISMOS
Mecanismos
para dirigir el
movimiento
Permiten el giro en un
sentido y lo impiden en
el contrario
•Trinquetes
Mecanismos
para regular el
movimiento
Reducen la velocidad
del movimiento
•Frenos
Mecanismos de
acumulación de
energía
Absorben energía
cuando son sometidos
a presión
Mecanismos de
acoplamiento
Permiten el acoplamiento o
desacoplamiento de los ejes
o árboles de transmisión
•Muelles
•Gomas
•Embragues
•Acoplamientos
MECANISMOS DE TRANSMISIÓN LINEAL
Palanca
Es una barra rígida que gira en torno a un punto de apoyo. En un punto de la
barra se aplica una fuerza, (F), con el fin de vencer una resistencia, (R), que actúa
en otro punto de la barra.
La 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. Ley de la palanca F . d = R . r
La fuerza, (F), es tanto menor cuanto mayor es la distancia, (d), a la que se aplica.
Tipos de palancas
Polea fija
Es una rueda ranurada que gira en torno a un eje sujeto a una
superficie fija. Por la ranura se hace pasar una cuerda, cadena o
correa que permite vencer, de forma cómoda, una
resistencia,(R), aplicando una fuerza,(F).
Se encuentra en equilibrio cuando la fuerza aplicada,(F), es
igual a la resistencia ,(R), que representa la carga. F = R
Sirve para elevar y bajar cargas con facilidad. Grúas sencillas, aparatos de
musculación, etc..
Polea móvil
Es un conjunto de dos poleas, una de las cuales se encuentra
fija, mientras que la otra puede desplazarse linealmente.
Se encuentra en equilibrio cuando se cumple la siguiente
igualdad: F = R/2
Este tipo de poleas permite elevar cargas con menos
esfuerzo.
Polipasto
Es un tipo especial de montaje de poleas fijas y móviles. Consta
de un número par de poleas, la mitad de las cuales son fijas, y la
otra mitad móviles.
Se encuentra en equilibrio cuando se cumple la igualdad:
n
F = R/ 2
n es el número de poleas móviles
Tiene múltiples aplicaciones: ascensores, montacargas, grúas...
MECANISMOS DE TRASMISIÓN CIRCULAR
Ruedas de fricción
Son sistemas de dos o mas ruedas que se encuentran
en contacto. Una de las ruedas es la motriz o de
entrada, pues al moverse provoca el movimiento de
la de salida.
Se emplean para fabricar y arrastrar chapas metálicas,
rollos de papel, etc.
Sistema de poleas con correa
Son dos poleas o ruedas situadas a cierta
distancia, cuyos ejes suelen ser paralelos,
que giran simultáneamente por efecto de
una correa. El giro de un eje se trasmite
al otro a través de las poleas acopladas.
Las dos poleas y, los dos ejes giran en el
mismo sentido.
La relación entre las velocidades de giro de ruedas o poleas depende del tamaño
de éstas y se expresa así:
V1 . d1 = V2 .d2 V1 y V2 son las velocidades de las
ruedas motriz y conducida; d1 y d2 los diámetros correspondientes.
Las velocidades de giro de ruedas o poleas se mide en vueltas, o revoluciones, por
minuto (rpm) o por segundo (rps).
Los diámetros se expresan en milímetros o centímetros.
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.
Engranajes o ruedas dentadas
Los engranajes son ruedas dentadas que se acoplan y trasmiten el movimiento
circular entre dos ejes próximos, ya sean paralelos perpendiculares u oblicuos. Para
ello se utilizan engranajes que pueden ser cilíndricos, de dientes rectos o helicoidales,
y cónicos.
La relación entre las velocidades (V) de giro de las ruedas depende del número de
dientes (n) de cada una.
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:
Tornillo sin fin
Sistema formado por un tornillo que se engrana a una rueda
dentada helicoidal, cuyo eje es perpendicular al eje del
tornillo. Por cada vuelta del tornillo sin fin acoplado al eje
motriz, la rueda dentada acoplada al eje de arrastre gira un
diente. Este sistema permite una gran reducción de la
velocidad.
Sistema de engranajes con cadena
Sistema formado por dos ruedas dentadas de ejes
paralelos, situadas a cierta distancia, y que giran
simultáneamente por efecto de una cadena o
correa dentada engranada a ambas. La ecuación
que relaciona velocidades es:
Este sistema permite trasmitir grandes potencias sin pérdida de velocidad, ya que
no existe deslizamiento entre cadena y rueda dentada.
VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD
Sistema multiplicador
Sistema de velocidad constante
Sistema reductor
Cuanto mayor sea la velocidad, menor será la fuerza trasmitida al elemento receptor,
y viceversa.
Sistema multiplicador
Sistema de velocidad constante
Sistema reductor
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.
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
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
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.