TRABAJO DE TECNOLOGA 2 EVALUACIN

ELEMENTOS MECNICOS Y TRANSFORMACIN DEL MOVIMIENTO. PROBLEMAS PROPUESTOS

Pablo Fernndez Fernndez 1 Bachillerato A 20/03/2011

1) ELEMENTOS MECNICOSLos elementos mecnicos son aquellas piezas de metal u otros materiales que forman parte de las mquinas. Distinguimos:

ACOPLAMIENTOS:Por definicin, los rboles de transmisin son elementos de revolucin que permiten transmitir potencia y energa, mientras que los ejes slo soportan el peso de las piezas que giran. Pues bien, un acoplamiento es la unin de dos o ms rboles de transmisin que generalmente son ms econmicos que un rbol muy grande. Dependiendo de las condiciones de transmisin, se emplean dos tipos de acoplamiento:

Rgido, en el que los rboles se encuentran colocados en el mismo eje geomtrico y no van a sufrir variacin de posicin durante el giro. Para acoplar los rboles podemos hacerlo mediante bridas (colocando l os extremos de los rboles y unirlos median una pieza que los aprisione) o mediante platillos (piezas cnicas que se colocan entre los dos rboles de manera que uno arrastre al otro). Mvil, que permite cierta inclinacin entre los rboles de transmisin. Es decir, los ejes geomtricos de ambos rboles pueden no estar alineados en algn momento durante el funcionamiento. Para acoplarlos se utilizan juntas. Las juntas pueden ser a su vez: y Elsticas, generalmente de caucho, goma o neopreno que absorbe pequeas irregularidades de giro y permite una variacin de 15 de desalineacin entre ejes. y Cardn o universales, que se utilizan para permitir el giro entre rboles no alineados, mediante horquillas unidas por una cruceta y rodamientos. Es frecuente colocar dos en el mismo rbol porque sufren oscilaciones. y Homocinticas, cumplen la misma funcin que las cardn pero no producen oscilaciones. Son muy utilizas en automovilstica. y Oldham, se usa para unir dos rboles paralelos de muy reducida distancia axial. La junta consta de tres elementos: dos solidarios, uno a cada eje y un tercero que sirve de unin entres los anteriores. y Eje estriado deslizante. Este tipo de acoplamiento permite que el rbol pueda variar su longitud. Tambin se le conoce con el nombre manguito deslizante.

TRANSMISIN DEL MOVIMIENTO MEDIANTE RUEDAS DE FRICCIN:Consiste en transmitir el movimiento entre dos ruedas gracias a la fuerza de rozamiento. Ambas ruedas deben estar fuertemente presionadas entre s. La fuerza axial debe ser:

Si la separacin entre rboles es pequea, podemos emplear:

A. Ruedas de friccin exteriores, que estn formadas por dos discos que se encuentran en contacto por sus periferias. El contac to se realiza por presin, de manera que la rueda conductora (pin) hace girar a la conducida. La distanci a E=distancia entre ejes entre ejes es r y R= radios D y d= dimetros Al no haber desplazamiento, se cumple que:

B. Ruedas de friccin interiores. En este caso ambas ruedas giran en el mismo sentido, y se cumple la misma relacin de transmisin. Sin embargo, la distancia entre centros ahora se halla restando los radios. (Imagen ilustrativa de transmisin de movimiento mediante ruedas de friccin interiores). C. Ruedas de friccin troncocnicas. Se caracterizan porque sirven para transmitir el movimiento entre ejes cuyas prolongaciones se cortan, tienen forma de tronco de cono.

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TRAN N L V NTO MEDIANTE POLEA Y CORREA :

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TRAN MISIN DEL MOVIMIENTO POR ENGRANAJES: ep t tsh psh ucu pc e tusuc hfts ftfd tf g h i gd fhftvh p sh ui i ut f hg pifeefs hfq e g r fe f f i gt pi i fs hp s hfs hp tdc u fvh shfc hyu uc hfts i hyu fe t fe gr f i p pxt gw ihftv tusuc hfts gr fq pi hfg f edcParalelos, e los que e contramos tres tipos de dientes Rectos (ruidosos y producen vibraciones Su relacin detransmisin es la misma que en los casos anteriores Posee tres circunferencias, cuyos dimetros son: ; ; y su paso se obtiene a travs del mdulo as : p= m Helicoidales, que tienen los dientes inclinados respecto de su eje Resultan ms caros que los rectos, pero transmiten grandes potencias De dientes en V. Con objeto de compensar las fuerzas axiales, se emplean dos engranajes cuyos dientes forman un ngulo complementario, que se unen entre s formando engranajes en V. Engranajes epicicloidales. Es un sistema engranajes (o tren de engranajes consistente en uno o ms engranajes externos o satlites que rotan sobre un engranaje central o planetario.

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II.

Perpendi ulares, se emplean dos tipos de engranajes:

III.

Perpendi ulares que se cruzan. Se emplean tres soluciones: El tornillo sin fin. El movimiento solamente se transmite del tronillo a la corona y nunca al revs. Hipoide. Se trata de dos engranajes cnico helicoidales.Uno de ellos se ha desplazado para que no se corten sus ejes geomtricos. Engranaje helicoidal. El ngulo que forman los engranajes es opuesto. La suma algebraica es igual al ngulo que forman sus ejes.

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CADENAS CINEMTICAS:Una cadena cinemtica es un conjunto de dos o ms pares de engranajes, que engranan entre s, y que tienen por finalidad variar el nmero de revoluciones del ltimo eje. Las cadenas cinemticas son muy utilizadas, por ejemplo, es una cadena cinemtica el conjunto de rboles de un motor con reductora. La relacin de transmisin entre dos o ms rboles o ejes es igual al producto de los dientes de los piones (ruedas conductoras) dividido por el producto de lo s dientes de las ruedas (conducidas).

Las cajas de velocidades son tipos de cadenas cinemticas que, adems de llevar engranajes fijos, tambin llevan engranajes que se pueden deslizar. Estos engranajes estn pareados y unidos entre s. Al desengranar un engranaje, pueden quedar sin engranar o engranando con otro.

RELACIN ENTRE POTENCIA Y PAR:La relacin entre potencia y par pretende estudiar la potencia que, adems del giro, se transmite desde un motor a un rbol. Se denomina par o moment o (M) al producto de una fuerza por una distancia. La frmula que relaciona el par con la potencia es la siguiente:

Normalmente N se expresa en rpm, por lo que: Siendo el momento o par:

Par de fuerzas es un sistema formado por dos fuerzas de la misma intensidad y mdulo, de la misma direccin (paralelas) y de sentido contrario. Al aplicar un par de fuerzas a un cuerpo se produce una rotacin o una torsin. La magnitud de la rotacin depende del valor de las fuerzas que forman el par y de la distancia entre ambas, llamda brazo del par.

, donde F R=M=par.

2) TRANSFORMACIN DEL MOVIMIENTOPIN-CREMALLERA:Permite convertir un movimiento giratorio en uno lineal continuo , o viceversa. Se trata de un engranaje que engrana con otro cuyo radio es infinito (cremallera). Los dientes de la cremallera son trapezoidales. Aunque el sistema es perfectamente reversible, su utilidad prctica suele centrarse solamente en la conversin de giratorio en lineal continuo, siendo muy apreciado para conseguir movimientos lineales de precisin (caso de microscopios u otros instrumentos pticos como retroproyectores), desplazamiento del cabezal de los taladros sensitivos No obstante, los tipos de funcionamiento de este sistema son:

El pin gira y la cremallera est fija; entonces el pin se desplaza. Es el sistema que tienen los tornos para desplazar el carro longitudinalmente de manera manual. La cremallera se desplaza mientras el pin est fijo; en este caso el pin gira. Actualmente tiene muy pocas aplicaciones. Antiguamente se empleaba en calculadoras mecnicas. El pin gira sin desplazarse; entonces la cremallera se desplaza. Se emplea en multitud de aplicaciones, como por ejemplo taladradoras de col umna.

Una de sus ms extendidas aplicaciones es la direccin asistida. El conjunto de mecanismos que componen el sistema de la direccin tienen la misin de orientar las ruedas delanteras para que el vehculo tome la trayectoria deseada por el conductor. Cuando giras el volante de un automvil, giras al mismo tiempo un pin situado en el otro extremo del eje del volante. ste, a su vez, engrana a una cremallera que, al desplazarse, permite el giro de las ruedas que te permiten cambiar la direccin del coche.

TORNILLO TUERCA:Se emplea en la conversin de un movimiento giratorio en uno lineal continuo cuando sea necesaria una fuerza de apriete o una desmultiplicacin muy grande. Esta utilidad es especialmente apreciada en dos aplicaciones prcticas:y

y

Unin desmontable de objetos. Para lo que se recurre a roscas con surcos en "V" debido a que su rozamiento impide que se aflojen fcilmente. Se encuentra en casi todo tipo de objetos, bien empleando como tuerca el propio material a unir o aprisionando los objetos entre la cabeza del tornillo y la tuerca. Empleando como tuerca el propio material se usa en sistemas de fijacin de poleas, ordenadores, cerraduras, motores, electrodomsticos... Aprisionando el objeto entre el tornillo y la tuerca se usa en: estructuras metlicas, unin de chapas finas, como eje de giro en objetos articulados (cama de hospital, comps, gafas...), etc. Mecanismo de desplazamiento. Para lo que suelen emplearse roscas cuadradas (de uno o varios hilos) debido a su bajo rozamiento. Se encuentra en mul titud de objetos de uso cotidiano: grifos, tapones de botellas y frascos, lpices de labios, barras de pegamento, elevadores de talleres, gatos de coche, tornillos de banco, presillas, mquinas herramientas, sacacorchos... Por ejemplo, en el caso de los grifos nos permite abrir (o cerrar) el paso del agua levantando (o bajando) la zapata a medida que vamos girando adecuadamente la llave. Cuando el avance lineal exige mucha precisin (por ejemplo en los instrumentos de medida) este mecanismo sustituye con gr an ventaja al sistema pin-cremallera.

Para el buen funcionamiento de este mecanismo necesitamos, como mnimo, un tornillo que se acople perfectamente a una tuerca (o a un orificio roscado). Este sistema tcnico se puede plantear de dos formas bsicas:y y

Un tornillo de posicin fija (no puede desplazarse longitudinalmente) que al girar provoca el desplazamiento de la tuerca. Una tuerca o un orificio roscado fijo (no puede girar ni desplazarse longitudinalmente) que produce el desplazamiento del tornillo cu ando este gira (El grifo antes estudiado puede ser un ejemplo de este funcionamiento).

El par o momento (M) que se realiza para desplazar una carga (Q) verticalmente, suponiendo que no exista rozamiento entre tuerca y tornillo, es igual a: Donde p=paso del tornillo en m.

LEVA Y EXCNTRICA:Son elementos que transforman el movimiento circular de un eje en un movimiento alternativo rectilneo o circular. o Excntrica: Es un disco o cilindro cuyo eje de giro no coincide con su centro geomtrico . La distancia entre el centro del disco y el eje, recibe el nombre de excentricidad. Las excntricas producen en un seguidor un suave movimiento continuo, denominado movimiento armnico simple. o Leva: En ingeniera mecnica, una leva es un elemento mecnico hecho de algn material (madera, metal, plstico, etc.) que va sujeto a un eje y tiene un contorno con forma especial. De este modo, el giro del eje hace que el perfil o contorno de la leva toque, mueva, empuje o conecte una pieza conocida como seguidor. La unin de una leva se conoce como unin de punto en caso de un plano o unin de lnea en caso del espacio. De ser necesario pueden agregarse dientes a la leva para aumentar el contacto. El diseo de una leva depende del tipo de movimiento que se desea imprimir en el seguidor. Las ecuaciones que definen el contorno de la leva y por lo tanto el movimiento del seguidor deben cumplir los siguientes requisitos, lo que es llamado la ley fundamental del diseo de levas:y y y

La ecuacin de posicin del seguidor debe ser continua durante todo el ciclo. La primera y segunda derivadas de la ecuacin de posicin (velocidad y aceleracin) deben ser continuas. La tercera derivada de la ecuacin (sobreaceleracin o jerk) no necesariamente debe ser continua, pero sus dis continuidades deben ser finitas.

Existen dos tipos de levas: lineales (tienen pocas aplicaciones) y rotativas. Las levas se clasifican en:

Segn la forma del seguidor: en perifricas (provocan un movimiento lineal alternativo del seguidor, dependiendo de l a forma de la leva, y el contacto entre seguidor y leva puede ser mediante rueda o directamente) y oscilantes (el seguidor describe un movimiento circular alternativo y la zona de contacto debe estar lubricada). Segn la forma de la leve: de disco (son las ms empleadas y se usan para la apertura y cierre de las vlvulas en los motores de explosin), cilndricas (a medida que giran provocan en la varilla un desplazamiento axial determinado) y de caja (su fabricacin es complicada, por lo que resultan caras. Se usan para aplicaciones especficas).

BIELA-MANIVELA-MBOLO:Biela: Es un elemento rgido y alargado que permite la unin articulada entre la manivela y el mbolo. Est formada por la cabeza, la caa o cuerpo y el pie. La forma y la seccin de la biela pueden ser muy variadas, pero debe poder resistir los esfuerzos de tra bajo, por eso es hecha de aceros especiales o aleaciones de aluminio. Manivela: Es una palanca con un punto al eje de rotacin y la otra en la cabeza de la biela. Cuando la biela se mueve alternativamente, adelante y atrs, se consigue hacer girar la manivela gracias al movimiento general de la biela. Y al revs, cuando gira la manivela, se consigue mover alternativamente adelante y atrs la biela y el mbolo. mbolo: Es una barra cuyos movimientos se encuentran limitados a una sola direccin como consecuen cia del empleo de guas. Solamente est sometido a esfuerzos de traccin y compresin. Este mecanismo sistema permite transformar un movimiento circular en uno lineal, o viceversa. Es decir, si se gira la manivela (que en muchos casos es una rueda), el mbolo se desplaza hacia delante y hacia atrs. Pero tambin cuando se empuja o se tira del mbolo adecuadamente, la manivela o rueda gira. Desde el punto de vista industrial, se aprovechan estas dos propiedades para fabricar diversas mquinas: Transformacin del movimiento circular en lineal (manivela-biela-mbolo). El elemento conductor es la rueda y el conducido el mbolo. Fijo al mbolo, o en su lugar, se coloca el elemento funcional de mquina. Transformacin del movimiento lineal en circular (pistn-biela-cigeal). Esta posibilidad se usa a veces en motores de combustin interna.

TORNO:Permite convertir un movimiento circular en uno lineal continuo, o viceversa. Este mecanismo se emplea para la traccin o elevacin de cargas por medio de una cuerda. Ejemplos de su uso podran ser: Obtencin de un movimiento lineal a partir de uno giratorio en: gras (accionado por un motor elctrico en vez de una manivela), barcos (para recoger las redes de pesca, izar o arriar velas, levar anclas...), pozos de agua (elevar el cubo desde el fondo), elevalunas de los automviles... Obtencin de un movimiento giratorio a partir de uno lineal en: arranque de motores fuera-borda, accionamiento de juguetes sonoros para bebs... Bsicamente consiste en un cilindro horizontal ( tambor) sobre el que se enrolla (o desenrolla) una cuerda o cable cuando le comunicamos un movimiento giratorio a su eje. Para la construccin de este mecanismo necesitamos, al menos: dos soportes, un eje, un cilindro (tambor) y una manivela (el eje y el cilindro han de estar unidos, de forma que ambos se muevan solidarios). A todo esto hemos de aadir una cuerda, que se enrolla alrededor del cilindro manteniendo un extremo libre. Los soportes permiten mantener el eje del torno en una posicin fija sobre una base; mientras que la manivela es la encargada de imprimirle al eje el movimiento giratorio (en sistemas ms complejos se puede sustituir la manivela por un motor elctrico con un sistema multiplicador de velocidad). Este sistema suele complementarse con un trinquete para evitar que la manivela gire en sentido contrario llevada por la fuerza que hace la carga. En la realidad se suele sustituir la manivela por un sistema moto rreductor (motor elctrico dotado de un reductor de velocidad).

NDICEElementos mecnicos . Pginas 1-5

Acoplamientos ..Pgina 1 Transmisin del movimiento por ruedas de friccin Pgina 2 Transmisin del movimientos mediante poleas y correas Pgina 3 Transmisin del movimiento por engranajes Pgina 4 Cadenas cinemticas .Pgina 5 Relacin entre potencia y par .Pgina 5Transformacin de movimiento ..Pginas 6-10 .Pgina 6 ..Pgina 7 ..Pgina 8 Pgina 9 Pgina 10

Pin-Cremallera Tornillo-Tuerca Leva y Excntrica Biela-Manivela-mbolo Torno

BIBLIOGRAFA Libro de texto de Tecnologa Industrial 1. Editorial Mc Graw Hill (Francisco Silva rodrguez Algunas de las imgenes incluidas en el trabajo han sido extradas del CD-Room que acompaa al libro. http:// itimecanica.blogspot.com/2007/05/juntaoldham.html http://www.elprisma.com/apuntes/ingenieria_mecanica/tra transmisioncor/ http:// es.wikipedia.org/wiki/Engranaje_planetario http:// es.wikipedia.org/wiki/Par_de_fuerzas http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material107/mecan mecan/mec_cremallera- pinon.htm http://iesvillalbahervastecnologia.wordpress.com/2008/09/ 04/mecanismo-de- pinon-cremallera/ http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material107/mecan mecan/mec_tornillo- tuerca.htm http:// es.wikipedia.org/wiki/Leva_%28mec%C3%A1nica%29 http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material107/opera opera/ope_embolo.htm http:// es.wikipedia.org/wiki/Biela-manivela http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material107/mecan mecan/mec_torno.htm