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ELEMENTOS DE MÁQUINAS Y MECANISMOS.

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Inés Aigbogun

on 16 June 2014

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Transcript of ELEMENTOS DE MÁQUINAS Y MECANISMOS.

Tipos y clasificación de los mecanismos.
Se pueden clasificar según el número de entradas de que dispongan:

-
De ligazón forzada:
En estos mecanismos la posición de un eslabón determina la de los demás. Posee una sola entrada.
-
De ligazón libre:
En ellos, aunque se conozca la posición de un eslabón, la de los demás no está determinada, es decir, tienen más de una entrada.
-
Bloqueados:
No existe posibilidad de movimiento de ningún eslabón. No es realmente un mecanismo, sino una estructura.

También se clasifican según la forma:

-
Cerrados:
Los eslabones forman una cadena cerrada, son los más comunes.
-
Abiertos:
Los eslabones no forman una cadena cerrada.

Otra clasificación posible es en función del movimiento de entrada y salida del mecanismo.

- Movimientos rectilíneos transformados en movimientos rectilíneos:
poleas, palancas, etc...
- Movimientos de rotación transformados en movimientos rectilíneos
: leva-seguidor lineal, tornillo-tuerca ,piñón-cremallera, etc.
- Movimientos de rotación transformados en movimientos rectilíneos
: biela- manivela.

Mecanismos que transforman movimientos de rotación en otra rotación
La utilidad principal de estos mecanismo radica en poder aumentar o reducir la velocidad de giro de un eje tanto como se desee.
Dentro de este tipo de mecanismos se encuentran:

- Las ruedas o rodillos de fricción.
- Los conos de fricción.
- Los sistemas de transmisión por correa o por cable.
- Los sistemas de transmisión por cadena.
- Los engranajes cilíndricos y cónicos.

Estos mecanismos también pueden transformar una rotación continua en otra alternativa.

Mecanismos y sistemas mecánicos.
Mecanismos que transforman movimientos rectilíneos en movimientos rectilíneos
ELEMENTOS DE MÁQUINAS Y MECANISMOS.
Mecanismos que transforman movimientos de rotación en movimientos rectilíneos.
El eslabón seguidor realiza movimientos rectilíneos alternativos, moviéndose hacia arriba cuando es empujado por la leva y hacia abajo cuando el perfil de la leva desciende.
Se denomina elevación al máximo desplazamiento que se produce en el eslabón seguidor.

Trenes de engranajes
Es aquella transmisión que entre dos engranajes.
- Difiere mucho la unidad.
- Los ejes están muy alejados.
- Quiere que la relación de transmisión sea modificable.
- La relación es una fracción irreducible y de números grandes: i=601/471
Pueden ser trenes simples o trenes compuestos



Cálculo de relación de transmisión en un tren de engranajes.
La relación de transmisión entre el eslabón conductor y el conducido es:
- Mecanismo es un conjunto de elementos, normalmente rígidos, conectados entre sí por medio de articulaciones móviles y cuya misión es transformar una velocidad en otra velocidad, una fuerza en otra fuerza, una trayectoria en otra diferente o un tipo de energía en otro tipo distinto.
Debe estar formado por elementos rígidos o semirrígidos, denominados eslabones o barras. Los eslabones pueden ser:

Simples:
Si tienen dos elementos de enlace con otros eslabones.
Complejos:
Si poseen más de dos uniones con otros eslabones.
Uno de los eslabones( llamado bastidor) debe estar en reposo, sin posibilidad de moverse.
Debe existir movimiento entre los eslabones. La unión de dos eslabones que permite el movimiento
par cinemático
.

El eslabón de entrada del mecanismo se denomina
impulsor
o
conductor.
El eslabón de salida del mecanismo se denomina
seguidor
o
conducido.

- La palanca:
Es una máquina simple formada por una barra rígida que puede girar por un punto- fulcro- y sobre el que podemos aplicar una serie de fuerzas o pesos.
En esta máquina se aplica la llamada
"Ley de la palanca"
, donde:


F: Fuerza
bF: brazo de fuerza.
R: Resistencia.
bR: Brazo de resistencia.
F·bF = R· bR
Tipos de palanca:
- La polea:
Consiste en un disco que puede girar alrededor de su eje y que dispone en el borde de una acanaladura por la que se hace pasar una cuerda, un cable o una correa. Pueden ser:

-
Fijas
, si su eje de rotación permanece fijo. Los valores de la potencia y la resistencia son los mismos. La función que desempeña la polea fija es modificar la dirección de la fuerza aplicada.
-
Móviles,
si su eje de rotación se puede desplazar de forma lineal , paralelamente a sí mismo. La potencia que es necesario aplicar es
igual a la mitad de la resistencia que se
trata de vencer.




POLEA FIJA.
POLEA MÓVIL.
- Combinaciones de poleas.
Las poleas combinadas dan lugar a mecanismo más complejos denominados
polipastos
. En ellos las poleas forman dos grupos uno fijo y otro móvil.
Polipasto potencial. Está constituido por una serie de poleas, la mitad fijas y la otra mitad móviles
F=R/2n

F: Fuerza.
n: Número de poleas
móviles.
- Polipasto exponencial. En este tipo de aparejo por cada polea móvil para una cuerda diferente.

F=R/2

n
-Las ruedas de fricción.
Este mecanismo se encuentra compuesto por dos ruedas que se encuentran en contacto. A la rueda impulsora se le comunica una rotación que se transmite por fricción a la rueda conducida. La superficie de contacto debe tener un coeficiente de rozamiento alto.La rueda impulsora se llama piñón, y la seguidora, rueda.

i = W3/w2= R2/ R3

R: radio.
W: Velocidad angular.
i: Relación de transmisión
- Los conos de fricción.
Cuando los ejes de las 2 ruedas de fricción no son paralelos, sino que se cortan, se pueden utilizar
ruedas troncocónicas
o conos de fricción.
El contacto se realiza en toda la generatriz del cono, y no existe desplazamiento; es decir la velocidad de giro del punto de un cono está haciendo contacto con el otro cono y viceversa.

La expresión algebraica de esta relación de transmisión sería:

i = W₃/ W₂ = sen𝝰₂ / sen𝝰₃



Sistemas de transmisión por correa.
Este tipo de transmisión está basado en la polea y se utiliza cuando la distancia entre los dos ejes de rotación es grande. El mecanismo consiste en dos poleas que están unidad por una misma correa y su objetivo es trasmitir la rotación del eje de una de las poleas al de la otra.

i= W3/W2= R2/R3
Sistema de trasmisión por cadena.
Este tipo de transmisión es muy parecido a la transmisión por correa, la diferencia estriba en que en este caso las 2 ruedas poseen una serie de salientes denominados dientes, y la cadena tiene una serie de huecos en los que los dientes encajan perfectamente. En este sistema no existe ningún tipo de problema por deslizamiento.

I = ws / WI = ZI / Zs

La transmisión por engranajes cilíndricos se utiliza para transmitir un movimiento de rotación de un eje a otro.
Este sistema consta de 2 ruedas o cilindros con una serie de salientes denominados dientes y de huecos que encajan perfectamente en los dientes de la otra rueda.
La rueda de
menor número
de dientes recibe en nombre de
piñón
, y la de
mayor número
se denomina
rueda.

Este tipo de mecanismos se utiliza cuando las potencias que se quieren transmitir son elevadas y la distancia entre los ejes no es demasiada grande. Los dientes de estas ruedas pueden ser de 2 tipos:
-
Dientes rectos.
- Dientes helicoidales.
Las dos ruedas en contacto no han de
tener necesariamente el mismo tipo
de dentado.

Transmisión por engranajes cilíndricos.
Cruz de Malta.
La cruz de Malta es un tipo de mecanismo que transforma un movimiento de rotación continua en otro de rotación alternativa.
Está compuesto de dos ruedas. Una de ellas, llamada rueda de Ginebra, posee una serie de ranuras;  la otra tiene un saliente y actúa de manivela.
De este modo, para que una rueda de Ginebra con n ranuras dé una vuelta completa de manivela tiene que dar n vueltas y así la relación de transmisión es:

Leva-seguidor oscilante.
Un leva es un elemento impulsor que sirve para transmitir el movimiento a otro eslabón seguidor mediante contacto directo. La leva realiza un movimiento de rotación continua y el eslabón seguidor puede realizar un movimiento lineal alternativo o de rotación alternativo.
Existen 4 tramos:
-Subida:
  Realiza un desplazamiento oscilante hacia arriba.
-Detención
: El eslabón seguidor se mantiene arriba.
-Retorno
:  El eslabón oscilante vuelve a la posición inicial.
-Posición inicial:
  El eslabón se encuentra abajo.

- Leva- seguidor lineal.
Este mecanismo está compuesto por una rueda dentada denominada piñón, y de una barra también dentada que se conoce como cremallera y que se mueve linealmente al realizar el piñón un movimiento de rotación.
Cuando el piñón gira, la cremallera avanza el paso del diente tantas veces como dientes avance el piñón
Piñón- cremallera.
Torno
Este mecanismo consiste en un cilindro alrededor del cual se puede enrollar una cuerda.
La cuerda se encuentra fijada por un extremo del cilindro y, cuando éste gira respecto a su eje de rotación por la aplicación de un par de rotación en su eje o de una fuerza en una manivela, la cuerda se irá enrollando y el otro extremo se desplazará linealmente.
La ley de la palanca se aplica al torno, siendo su expresión algebraica:


F· IF = R· r


F: Fuerza.
If: Brazo de fuerza.
R: Resistencia.
r: radio.
Sirve como transformador de fuerzas o como elemento fijador.
Es un cilindro provisto en su exterior de rosca; y la tuerca, un cilindro hueco con rosca en un interior. El filete puede tener distintas formas:
- Rectangular.
- Triangular: el ángulo α es de 60º.
- Trapezoidal: el ángulo α es de 30º.

Mecanismos de tornillo- tuerca.
F = R ·Avance/ 2πIF

Dentro de estos mecanismos se incluyen los descritos en los apartados anteriores, sólo que se intercambian los eslabones de entrada y de salida. Esta operación se llama 
inversión cinemática de función.

Mecanismos que transforman movimientos rectilíneos en movimientos de rotación.
-Mecanismos de biela- manivela.
Este mecanismo se utiliza por ejemplo en motores de combustión interna para convertir los movimientos rectilíneos alternativos del pistón en un movimiento de rotación continua en la manivela, eslabón seguidor.

-Trinquete.
Sirve para conseguir que el giro tengo lugar solamente en un sentido. Consta básicamente de una rueda provista de una serie de salientes en los que va encajando una pieza que permite el paso de dichos salientes en un solo sentido. Pueden ser:
Fijos, si impiden el giro en un sentido determinado.
Reversibles: si puede impedir el giro en un sentido u otro.

- Rueda libre.
Este sistema se incorpora a todos los mecanismos que desacopla el eslabón de salida del de entrada cuando la velocidad del eslabón seguidor es mayor que la que le corresponde por transmisión.
Este mecanismo dispone de unas bolas, al ser empujados por un muelle, enganchan en el eje resistente arrastrándolo.

Sistemas de frenado.
Este sistema se basa en la fuerza de fricción existente entre dos superficies en contacto. Existen dos tipos:

Frenos de tambor. Consta de una pieza denominada tambor que gira solidariamente con el eje de rotación y de otra pieza fija al bastidor, llamada zapata.

Frenos de disco. Consta de un disco que gira solidariamente con el eje, y de una pieza, llamada pastilla situada en una determinada zona del disco.

Frenado eléctrico.
Transforma la energía cinética en energía eléctrica y a su vez se convierte en calorífica.
Consta de un disco conductor que gira con el eje que se encuentra rodeados de un electroimán fijado al bastidor.
Cuando el sistema de frenado se activa, el electroimán genera un campo magnético.
El campo magnético fijo atrae al campo magnético que gira con el eje frenándolo.

Trenes simples:
Trenes compuestos:
i = Producto de / número de dientes/ diámetro de ruedas conductoras.

Producto de número de dientes/ diámetro ruedas conducidas.
Un tren de engranajes es
reductor
cuando transforma la velocidad de entrada en una velocidad de salida menor.
Es
multiplicador
cuando transforma la velocidad recibida de un elemento motor (velocidad de entrada) en otra velocidad mayor (velocidad de salida)
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