MÁQUINAS Y MECANISMOS

MÁQUINAS Y MECANISMOS.

ÍNDICE

Los componentes de las máquinas

Los mecanismos

Palancas

Ruedas, levas y poleas

Sistemas de transmisión

La relación de transmisión

Manivelas y bielas

LOS COMPONENTES DE LAS MÁQUINAS. Elementos.

Máquinas son aparatos que reducen el esfuerzo necesario para realizar un trabajo. En casi todas las máquinas podemos encontrar:

Estructura: sirve de apoyo y protección para el resto de los componentes.

Motor: da energía mecánica a partir de cualquier otra.

Mecanismos: transmiten y transforman las fuerzas y los movimientos.

Circuitos: son los que transportan la energía de un lugar a otro de la máquina.

Actuadores: transforman el movimiento en trabajo.

Dispositivos de mando regulación y control: controlan el funcionamiento

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LOS COMPONENTES DE LAS MÁQUINAS. Circuitos hidráulicos y neumáticos.

Los circuitos hidráulicos o neumáticos son las partes por las que circula un fluido que en unos es agua o aceite y en los otros aire comprimido. Suelen contener los siguientes elementos:

El generador. Se encarga de impulsar el fluido, suele ser una bomba de aire o un compresor.

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Los conductores. Son tubos o tuberías de diferentes materiales

Los receptores. Son los que aprovechan el movimiento del fluido para obtener calor, movimiento, trabajo, etc.

Elementos de protección. Boyas, filtros, válvulas, que aseguran el funcionamiento del circuito sin riesgos.

Elementos de control y regulación del caudal. Grifos, válvulas, compuertas que cortan o dirigen el paso del fluido.

MECANISMOS. Tipos de movimientos.

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La mayoría de las máquinas tiene varios componentes que realizan movimientos. Los cuatro movimientos básicos, que dan lugar a múltiples movimientos combinados, son:

Lineal. Se realiza en línea recta y en un solo sentido

Alternativo. Es un movimiento de constante avance y retroceso en línea recta.

Rotativo. Es un movimiento en círculo y en un solo sentido

Oscilante. Es un movimiento de constante avance y retroceso describiendo un arco

MECANISMOS. Tipos de mecanismos.

Los mecanismos son elementos o combinaciones de elementos que transforman las fuerzas y los movimientos.Así nos permiten modificar su dirección e intensidad hasta lograr los que necesitamos. Algunos tipos de mecanismos son:

Engranajes.

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Poleas.

Palancas. Bielas. Cigüeñales.

MECANISMOS. Ejemplo: tornillo - tuerca.

El mecanismo tornillo – tuerca se emplea para transformar un movimiento de giro en otro rectilíneo con una gran reducción de velocidad y, por tanto, un gran aumento de fuerza. Por ello se ha usado frecuentemente en prensas. Podemos encontrarnos los dos casos siguientes:

Tuerca fija. Al estar la tuerca fija el tornillo avanza en línea recta consiguiendo ejercer una gran presión sobre los obstáculos que encuentra en su avance. Esta es la utilidad que se aprovecha en los tornillos de banco y en las máquinas para la medición de resistencia de materiales

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Tornillo fijo. En la bigotera y los compases de precisión es el tornillo el que está fijo y al girarlo mediante la ruedecilla central, se consigue que las tuercas se desplacen variando así la abertura entre las puntas con gran precisión. Esta abertura se mantiene fija a no ser que se vuelva a girar la rueda.

PALANCAS. Usos

• La palanca es una máquina consistente en una barra rígida que puede oscilar sobre un punto de apoyo.Puede usarse para: 1. Transmitir movimientos.2. Transformar un movimiento en otro de sentido contrario.3. Transformar fuerzas grandes en fuerzas pequeñas.4. Transformar fuerzas pequeñas en fuerzas grandes.5. Transformar un movimiento pequeño en otro mayor.6. Transformar un gran movimiento en uno pequeño.

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PALANCAS. Tipos 1

• En toda palanca tenemos tres elementos imprescindibles:

Primer género. Tiene el punto de apoyo colocado entre la potencia y la resistencia.

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Potencia o fuerza que aplicamos Punto de apoyo Resistencia o fuerza que deseamos superar

Segundo género. Tiene la resistencia colocada entre la potencia y el punto de apoyo.

Tercer género. Tiene la potencia colocada entre la resistencia y el pinto de apoyo.

PALANCAS. Tipos 2

En la vida diaria nos encontramos con muchos aparatos y máquinas que combinan varios tipos de palancas, son lo que llamamos palancas múltiples.

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PALANCAS. La Ley de la palanca

Mediante una palanca podemos amplificar nuestra fuerza colocando convenientemente el punto de apoyo, la resistencia y el punto donde aplicaremos nuestra potencia.

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La LEY DE LA PALANCA dice: el producto de la potencia por su distancia hasta el punto de apoyo es igual al producto de la resistencia por su distancia a ese mismo punto.

Potencia x dp= Resistencia x dr

Con el punto de apoyo a la misma distancia de la potencia y de la resistencia no hay amplificación de la fuerza

Si la potencia está dos veces más lejos del punto de apoyo que la resistencia, la fuerza se amplifica al doble.

RUEDAS, LEVAS Y POLEAS.Volver al índice

Ruedas: en el volante y en otras ruedas aprovechamos la propiedad de la palanca. La potencia se aplica en el exterior y la resistencia está en el mismo punto de apoyo que se sitúa en el centro.

La rueda excéntrica y la leva: son ruedas que giran sobre un eje que no coincide con su centro. Logran convertir un movimiento circular en uno alternativo que es transmitido a otro componente (palanca, balancín, ...) que está conectado con ellas

La polea es un mecanismo compuesto por una rueda, acanalada en su perímetro, y su eje. La polea fija no se mueve al desplazar la carga. En la polea móvil, que se desplaza al desplazar la carga, el punto de apoyo no está en el eje sino en la cuerda. Con las poleas logramos realizar esfuerzos hacia abajo para subir cargas, ganando así en comodidad. Con las poleas móviles también logramos amplificar la fuerza.

Los polipastos son combinaciones de poleas, fijas y móviles, con las que logramos cambiar la dirección del esfuerzo que realizamos y conseguimos amplificar la fuerza. Para ello tenemos que aumentar también la longitud de la cuerda que deberemos desplazar.

SISTEMAS DE TRANSMISIÓN.Volver al índice

Mediante ruedas de fricción: son mecanismos con dos o más ruedas que están en contacto. Al girar una hace girar a la otra en sentido contrario. Los ejes de las ruedas deben estar muy próximos y pueden ser paralelos o que se corten.

Transmisión mediante poleas y correa: son mecanismos formados por dos o más poleas conectadas entre sí mediante correas. Los ejes de las ruedas pueden estar muy alejados y pueden estar paralelos o cortarse. Las correas pueden colocarse cruzadas para cambiar el sentido de giro. Según los diámetros de las ruedas y la rueda que actúe como motriz podemos lograr modificar la relación entre la velocidad de giro y la fuerza de una rueda y otra.

Transmisión mediante piñones y cadena: son mecanismos compuestos por dos ruedas dentadas unidas mediante una cadena. Se comportan como las transmisiones mediante poleas y correa, pero con la ventaja de que, al ser las ruedas dentadas, la cadena no corre peligro de deslizarse.

Los sistemas de transmisión son mecanismos que se emplean para transmitir movimientos de un eje a otro. Existen varios sistemas:

SISTEMAS DE TRANSMISIÓN. Engranajes

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De ruedas rectas: Se emplea para aumentar o reducir la velocidad de giro y para mantener o cambiar el sentido de la rotación.

De ruedas cónicas: transmite el movimiento a un eje que se encuentra en ángulo recto con el eje motor.

Tornillo sin fin o sin fin corona: transmite el movimiento a un eje perpendicular y reduce mucho su velocidad.

Los sistemas de transmisión por engranajes están formados por ruedas dentadas engarzadas entre sí.

Podemos encontrar los siguientes tipos.

Cremallera y piñón: convierten el movimiento giratorio en lineal y viceversa.

LA RELACIÓN DE TRANSMISIÓN

En todos los sistemas de transmisión, el aumento o disminución de fuerza y velocidad depende de la relación de transmisión.

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La Relación de transmisión en el caso de poleas y correa es: el cociente entre entre el diámetro de la rueda arrastrada y el de la rueda motriz.

d1 / d2 = n2 / n1

z1 / z2 = n2 / n1

La Relación de transmisión en el caso de engranajes y piñones con cadena es: el cociente entre entre el número de dientes del engranaje arrastrado y el del engranaje motor.

n1

d1

n2

d2

Rueda motriz Rueda arrastrada

n1

z1

n2

z2

Rueda motriz Rueda arrastrada

LA RELACIÓN DE TRANSMISIÓN. El reductor de velocidad.

El reductor de velocidad es un mecanismo que se emplea para lograr que un motor cuyo eje gira muy deprisa pero con poca fuerza sea capaz de mover un elemento que precisa mayor fuerza para girar, pero gira más lentamente.

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Rueda motriz Rueda arrastrada Rueda motriz Rueda arrastrada

MANIVELAS Y BIELAS. La manivela

La manivela es un mecanismo que sirve para hacer girar un eje con menos esfuerzo. Cuanto más larga es la manivela menor es el esfuerzo que deberemos realizar.

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El cigüeñal es un conjunto de manivelas colocadas sobre un mismo eje. Se usa cuando queremos dar movimiento alternativo a varios elementos.

MANIVELAS Y BIELAS. La biela

La biela es una barra rígida que está conectada a un cuerpo que gira . Cuando el cuerpo gira la biela se desplaza según un movimiento alternativo. El efecto también se puede logra a la inversa, es decir, transformando un movimiento alternativo en uno giratorio.

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La biela y la manivela suelen utilizarse juntas formando el conjunto biela-manivela . El pedal de la bicicleta que transforma el movimiento alternativo de la pierna en la rotación del plato y de las ruedas es un ejemplo muy conocido.