Máquinas simples

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Presentación sobre máquinas simples

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  • 1.
    • MQUINAS SIMPLES
    • 3 E.S.O. B

2.

  • MAPA CONCEPTUAL

3.

  • LEY DE EQUILIBRIO
  • La ley de equilibrio de los mecanismos y mquinas simples procede del equilibrio de momentos de una fuerza, y es la siguiente:
  • M P= F P B P M R= F R B R
  • Si M P= M ROcurre lo siguiente:
  • F P B P= F R B R
  • Anlogo razonamiento sucedera si en lugar de momentos, utilizamos trabajo de una fuerza:
  • W P= F P s P W R= F R s R
  • Si W P= W ROcurre lo siguiente: F P s P= F R s R

4.

  • PALANCAS
  • Recibe el nombre de palanca al dispositivo sencillo consistente en una barra que puede girar en torno a un punto de apoyo.

5. En la palanca tendremos las siguientes partes:

  • - Punto de apoyo. - Potencia (fuerza que se aplica). - Resistencia (peso a mover).
  • - Brazo de potencia (distancia entre el punto de apoyo y punto donde se aplica la fuerza).
  • - Brazo de resistencia (distancia entre el punto de apoyo y punto donde se encuentra colocado el peso a mover).

6.

  • PALANCAS

7.

  • PALANCAS
  • Vamos a tener palancas simples y multipalancas o palancas mltiples. Las palancas mltiples sern aquellas mquinas donde hay ms de una palanca (iguales o de distinto gnero). Ejemplos tenemos en la excavadora, cortauas, etc. Las palancas simples sern de tres tipos fundamentales:
  • - Palancas de primer gnero. - Palancas de segundo gnero. - Palancas de tercer gnero.

8.

  • PALANCAS DE 1 GNERO
  • Se caracterizan por presentar el punto de apoyo entre la fuerza de potencia y la fuerza de resistencia. Ejemplos, tenemos en los balancines, tijeras, etc.

9.

  • PALANCAS DE 2 GNERO
  • Se caracterizan por presentar la fuerza de resistencia entre el punto de apoyo y la fuerza de potencia. Ejemplos tenemos en la carretilla de mano, cascanueces, etc.

10.

  • PALANCA DE 3 GNERO
  • Se caracterizan por presentar la aplicacin de la potencia en un punto intermedio entre la resistencia y el punto de apoyo. Ejemplos tenemos en las pinzas, pedales, etc.

11.

  • PLANO INCLINADO
  • Recibe el nombre de plano inclinado a la mquina simple que siendo plana forma un ngulo agudo ( < 90) con la horizontal. Se aplica para subir grandes pesos a una altura hacindolas rodar o deslizndolas. La ley de equilibrio se basar en todas las anteriores, la diferencia ser que no se utilizarn los momentos sino que se basar en el trabajo realizado.
  • W R= F R h (Trabajo de resistencia)
  • W P= F P L (Trabajo de potencia) Como los trabajos han de ser iguales:
  • W R= W P
  • Por lo tanto: F P L= F R h

12.

  • LA CUA
  • Es una mquina (combinacin de dos planos inclinados) con forma de prisma triangular, descomponiendo la fuerza que se aplica en dos fuerzas que actan perpendicularmente a las caras laterales, cuando se aplica la fuerza en la cara opuesta al filo.
  • La cua se caracterizar en que cuanto ms agudo sea su ngulo menor ser la fuerza a aplicar. La ley de equilibrio ser la ya conocida, que es:
  • F P b P= F R b R
  • Se aplica al cuchillo, hacha, cortafros, etc.

13.

  • EL TORNILLO
  • Deriva del plano inclinado, consistiendo en un prisma de seccin constante (filete o hilo), enrollado helicoidalmente sobre el exterior de una superficie cilndrica uniforme y constantemente.
  • La hlice del tornillo recibe el nombre de rosca, la parte exterior es la cresta, la parte interior es el fondo, y las superficies laterales son los flancos. La distancia entre dos crestas es el paso de rosca. La potencia se aplica sobre la cabeza del tornillo y la resistencia sobre los flancos del filete.
  • La ley de equilibrio presentar la variante de que la distancia recorrida por la potencia ser la longitud de la circunferencia, por lo que tendremos: F P 2 r = F R b R

14.

  • LA RUEDA Y LA POLEA
  • La rueda es un elemento de forma cilndrica y poco espesor que gira alrededor de un eje o solidariamente con l. Las principales funciones son; se basa en la ley de equilibrio de la polea, y permite la transmisin de una fuerza y movimiento de rotacin entre ejes paralelos. Se define a la polea como la mquina simple que se acciona mediante una correa o cuerda, teniendo ruedas que giran alrededor de un eje. Transmiten fuerzas o movimientos.

15.

  • LA RUEDA

16.

  • POLEA FIJA
  • La polea es un caso especial de palanca (mquina simple) presentando una rueda que gira alrededor de un eje (punto de apoyo o fulcro), teniendo un canal por el cual pasa la correa o cuerda, colocndose en un extremo un peso (resistencia), y en el otro se le aplica una fuerza (potencia). Su ley de equilibrio se basa en la ley de equilibrio de las mquinas simples, y es:
  • F P b P= F R b R
  • Siendo b Py bR el radio, por ello:
  • P r = R r
  • Debido a ello:P = R
  • Esto supone que no ahorramos esfuerzo.

17.

  • POLEA MVIL
  • La polea mvil consta de un mnimo de dos poleas, una fija y la otra mvil que presenta la resistencia conectada a la fija a travs de la correa o cuerda. La cuerda al ser paralelas, se observa que al aplicar la potencia, la cuerda baja una longitudhy la cuerda conectada a la polea mvil sube una alturah/2 . Si al aplicar la ley de equilibrio mediante la aplicacin del trabajo tenemos lo siguiente:
  • W M= F P hy W R= F R h/2
  • De aqu vamos a deducir lo siguiente: W M= W R
  • F P h = F R h/2
  • Despejando la potencia, tenemos: F P= (F R h)/(2 h)
  • Simplificando la altura h nos queda:
  • F P= F R /2 Por lo cual con este dispositivo, el esfuerzo realizado es la mitad.

18.

  • POLIPASTO POTENCIAL
  • Recibe el nombre de polipasto al conjunto de dispositivos de polea mvil accionados por una sola cuerda.
  • En este caso, si slo hubiera una polea mvil, la altura a la que se elevara un peso sera:
  • L = h L = h/2
  • SiendoLla longitud de la cuerda yLla altura elevada. De aqu se deduce que: L = 2 L
  • Si tenemos conectadas N poleas sera:
  • L = 2 N L Aplicando la ley de equilibrio tendramos como resultado:
  • P = R/(2 N)
  • Por lo tanto, cuantas ms poleas se utilicen menor ser el esfuerzo, aunque es conveniente utilizar entre dos y cinco poleas.

19.

  • POLIPASTO EXPONENCIAL
  • Recibe el nombre de polipasto al conjunto de dispositivos de polea mvil accionados por una sola cuerda.
  • En este caso, si slo hubiera una polea fija, la altura a la que se elevara un peso sera:
  • L = h L = h/2L = h/4 L = h/8
  • SiendoLla longitud de la cuerda yLla altura elevada. De aqu se deduce que:
  • L = 2 L; L = 2 L : L = 2 L
  • Si tenemos conectadas N poleas sera:
  • L = 2 N L
  • Aplicando la ley de equilibrio tendramos como resultado: P = R/(2 N )
  • Por lo tanto, cuantas ms poleas se utilicen menor ser el esfuerzo, aunque es conveniente utilizar entre dos y cinco poleas.

20.

  • TORNO
  • El torno consiste en una mquina cuya simplicidad se basa en que es un cilindro donde su eje est apoyado en dos soportes, girando accionado mediante una manivela.
  • Su funcionamiento es similar en todos los casos, variando su brazo de potencia que sera la distancia desde el extremo de la manivela al centro del cilindro ( l ) y el brazo de resistencia sera el radio del cilindro ( r ).
  • La ley de equilibrio sera la siguiente:
  • F P l = F R r

21.

  • ENGRANAJE
  • Se denominaengranajeoruedas dentadasalmecanismoutilizado para transmitir potencia de un componente a otro dentro de una mquina .Los engranajes estn formados por dos ruedas dentadas, de las cuales la mayor se denomina' corona ' y la menor ' pin ' . Un engranaje sirve para transmitirmovimiento circularmediante contacto de ruedas dentadas. Una de las aplicaciones ms importantes de los engranajes es la transmisin del movimiento desde eleje de una fuente de energa,

22.

  • ENGRANAJE
    • Dimensiones fundamentales
  • Lacircunferencia que definiralasuperficie porlacualelengranaje ruedasindeslizarlallamaremos circunferencia primitiva . Eldimetro primitivo(d) es elque correspondea lacircunferencia primitiva. Elnmero de dientes(z), es elnmerototalde dientesde la corona del engranaje en toda su circunferencia. Elpaso(p) es el arco de circunferencia, sobre la circunferencia primitiva, entre los centros de los dientes consecutivos. Con todo lo anterior tenemos, que la longitud de la circunferencia primitiva es:

23.

  • ENGRANAJE
    • Dimensiones fundamentales (Continuacin)
  • Luego:
  • Esto es: Llamaremosmdulo(m) de un engranaje a la relacin que existe entre el dimetro primitivo y el nmero de dientes, que es el mismo que el del paso y El mdulo es una magnitud de longitud, expresada enmilmetros , para que dos engranajes puedan engranar tienen que tener el mismo mdulo, el mdulo podra tomar un valor cualesquiera, pero en la practica esta normalizado segn el siguiente criterio: De 1 a 4 en incrementos de 0,25 mm De 4 a 7 en incrementos de 0,50 mm De 7 a 14 en incrementos de 1 mm De 14 a 20 en incrementos de 2 mm

24.

  • ENGRANAJE
    • Dimensiones del engranaje
  • Circunferencia exterior : es la circunferencia que pasa por la parte exterior de las cabezas de los dientes.
  • Dimetro exterior(d e ): es el que corresponde a la circunferencia exterior.
  • Circunferencia interior : es la que pasa por la base de los pies de los dientes. Dimetro interior(d i ): es el que corresponde a la circunferencia interior.
  • Cabeza de diente(h c ): es la parte del diente comprendida entre la circunferencia primitiva y la circunferencia exterior. Toma el valor del mdulo: h c = m
  • Pie de diente(h p ): es la parte del diente comprendida entre la circunferencia interior y la primitiva. Toma el valor de 1,25 veces el mdulo: h p = 1,25m Altura del diente(h): es la distancia entre la circunferencia interior y la exterior. Por tanto tiene el valor de 2,25 veces el mdulo: h= 2,25m Longitud del diente(b): es la anchura de la corona, sobre la que se tallan los dientes, en general suele tener un valor de 10 veces el mdulo: b= 10m

25.

  • EJEMPLO DE MECANISMO
  • RUEDA HIDRULICA DE VITRUBIO