INTRODUCCIÓN A MECANISMOS Se le llama mecanismo a los dispositivos que reciben una energía de entrada y, a través de un sistema de transmisión y transformación de movimientos, realizan un trabajo. Existen diferentes mecanismos, pero para entender mejor el funcionamiento de ellos es necesario recordar lo que conocemos co nocemos como máquinas simples.
EL PLANO INCLINADO El plano inclinado es una máquina simple que consiste en una superficie plana que forma un ángulo agudo con el suelo y se utiliza para elevar cuerpos a cierta altura. Tiene la ventaja de necesitarse una fuerza menor que la que se emplea si l evantamos dicho cuerpo verticalmente, aunque a costa de aumentar la distancia recorrida y vencer la fuerza de rozamiento. Figura. 1 Plano inclinado
En la figura 1 observamos como los egipcios formaban un ángulo en un plano inclinado para la construcción de las pirámides pues era una forma de reducir el esfuerzo de transportar objetos verticalmente y crear un plano inclinado
LA PALANCA Una palanca es, en general, una barra rígida que puede girar alrededor de un punto fijo llamado punto de apoyo o fulcro. La fuerza que se aplica se suele denominar fuerza motriz o potencia y la fuerza que se vence se denomina fuerza resistente, carga o simplemente resistencia
Figura. 2 La palanca
LA RUEDA La rueda es una pieza mecánica circular que gira alrededor de un eje. Puede ser considerada una máquina simple, y forma parte del conjunto denominado elementos de máquinas. Es uno de los inventos fundamentales en la Historia de la humanidad, por su gran utilidad en la elaboración de
Figura. 3 La rueda
alfarería, y también en el transporte terrestre, y como componente fundamental de diversas máquinas. El conocimiento de su origen se pierde en el tiempo, y sus múltiples usos han sido esenciales en el desarrollo del progreso humano.
EL TORNILLO El tornillo es un trozo de metal con un filete denominado rosca. Si se hace girar esa rosca, el tornillo se introduce en cualquier objeto. Es una máquina simple que se utiliza en la mecánica. Herramientas como el gato del coche o el sacacorchos derivan del funcionamiento del tornillo. El inventor del tornillo fue el griego Arquitas de Tarento (430360 a.C.), al el se debe también el invento de la polea. Arquímedes (287-212 a.C.) perfeccionó el tornillo y lo llego a utilizar para elevar agua. También fue Arquímedes el que invento el tornillo sin fin, comunmente llamado sin fin dado que no tiene fin, da vueltas y vueltas, se lo utiliza en tolvas y sin fines (tubos con uno adentro) para levar granos y afines. Figura. 4 El tornillo
LA POLEA La polea sirve para elevar pesos a una cierta altura. Consiste en una rueda por la que pasa una cuerda a la que en uno de sus extremos se fija una carga, que se eleva aplicando una fuerza al otro extremo. Su función es doble, puede disminuir una fuerza, aplicando una menor, o simplemente cambiar la dirección de la fuerza. Si consta de más de una rueda, la polea amplifica Las poleas pueden presentarse de varias maneras: Polea fija: solo cambia la dirección de la fuerza. La polea está fija a una superficie. Polea móvil: se mueve junto con el peso, disminuye el esfuerzo al 50%. Polea pasto, polipasto o aparejo: Formado por tres o más poleas en línea o en paralelo, se logra una disminución del esfuerzo igual al número de poleas que se usan.
Polipasto Se llama polipasto a un mecanismo que se utiliza para levantar o mover una carga aplicando un esfuerzo mucho menor que el peso que hay que levantar. Estos mecanismos se utilizan mucho en los talleres o industrias que manipulan piezas muy voluminosas y pesadas porque facilitan la manipulación, elevación y colocación de estas piezas pesadas, así como cargarlas y descargarlas de los camiones que las transportan.
Suelen estar sujetos a un brazo giratorio que hay acoplado a una máquina, o pueden ser móviles guiados por raíles colocados en los techos de las naves industriales.
TRANSFORMACIÓN DEL MOVIMIENTO GIRATORIO EN GIRATORIO 1.1.- RUEDAS DE FRICCIÓN Permite transmitir un movimiento giratorio entre dos ejes paralelos.
1.1.1.- DESCRIPCIÓN Este sistema consiste, básicamente, en dos ruedas solidarias con sus ejes, cuyos perímetros se encuentran
en
contacto
directo,
pudiendo
transmitirse el movimiento de una a otra mediante fricción. Su utilidad se centra en transmitir un movimiento giratorio entre dos ejes pudiendo modificar las características de velocidad y sentido de giro.
1.1.2.- CARACTERÍSTICAS Debido a que el único medio de unión entre ambas ruedas es la fricción que se produce entre sus perímetros, no pueden ser empleadas para la transmisión de grandes esfuerzos. Se suelen encontrar en aparatos electrodomésticos de audio y vídeo, así como en algunas atracciones de feria (norias, vaivenes...) en las que un neumático acciona una pista de rodadura. Debido a las características del acoplamiento entre las ruedas, el sentido de g iro de ambos ejes es contrario, siendo necesario recurrir a una rueda loca para conseguir que ambos giren en el mismo sentido.
EJERCICIOS 1- Hallar la relación de transmisión i de un sistema de engranajes simple en donde el engranaje motriz A (piñón) tiene z1=10 dientes y el engranaje de salida (rueda) tiene z2=20 dientes. Recuerda que la relación de transmisión viene dada por la expresión:
Solución:
2- Tenemos un sistema de engranajes simple formado por dos ruedas dentadas de dientes rectos. Conocemos n1 =15 rpm, z1= 60 y z2 = 20. Dibuja el sistema. a) Calcula el valor de n2 en rpm. b) Indica si el sistema es reductor o multiplicador. Recuerda que: n1 · z1 = n2 · z2 Solución: a)
b) De entrada gira a 15 rpm y de salida gira a 45 por lo tanto el sistema es multiplicador
3- Sabemos que dos ruedas dentadas forman un engranaje simple y conocemos que n1=9 rpm, z1=100. ¿Cuántos dientes tiene que tener z2, si queremos que n2=18? Solución:
4- En el taller del aula de Tecnología tenemos un taladro de columna y, queremos saber a qué velocidad tendrá que girar el motor de dicho taladro (velocidad de entrada n1), si transmite el movimiento a una broca a través de dos ruedas dentadas de, z1=50 e z2=150. La broca gira a 600 rpm (velocidad de salida n2).
Solución:
5- Tenemos un mecanismo sinfín corona que tiene una entrada, el sinfín gira a n1=1000 rpm, y la corona tiene 50 dientes, ¿cuál será la velocidad de la corona?
6- Calcula el valor de la relación de transmisión "i" de un mecanismo sinfín corona si la velocidad de entrada del sinfín es de 2000 rpm y la de salida de la rueda es de 80 rpm
7- Tenemos una bicicleta (trasmisión por cadena), cuya rueda motriz tiene 54 dientes y el piñón conducido 24 dientes, si el ciclista pedalea a razón de 40 rpm ¿cuál será la velocidad de la rueda trasera de la bicicleta?.
8- Según el tren de engranajes de la figura, determina la velocidad de la rueda de salida (árbol de salida, representado por la letra C), siendo la motriz la A. Decir si el sistema es reductor o multiplicador.
9- En el ejercicio anterior, ¿para qué sirve y con qué otro nombre se le conoce a la rueda dentada B?. Solución: El engranaje B actúa como conductor y como conducido, por lo tanto solamente sirve para cambiar el giro de la rueda C con respecto a la rueda A. Se le conoce con el nombre de engranaje loco o intermedio.
10- Según el tren de engranajes de la figura determina la velocidad de la rueda de salida (D), (recuerda que la rueda A es la motriz). Decir si el sistema es reductor o multiplicador.
11- Calcular e interpretar la relación de transmisión del siguiente tren de engranajes compuesto, sabiendo que la motriz es la rueda que corresponde a z4.
=
12- Un piñón motriz de 60 dientes da 1000 rpm (revoluciones por minuto), si queremos que las revoluciones de salida sean 600 rpm. ¿ Con cuál de estos debemos de engranarlo: con uno que tenga 30 dientes, o con uno que tenga 70 dientes, o con uno que tenga 100 dientes?, ¿por qué?.
13- Miguel Indurain batió el record del mundo con un plato (rueda motriz) de 60 dientes y un piñón de 14 dientes. El diámetro de su rueda trasera era de 67 cm. ¿Que distancia recorría en cada pedalada?. Datos: no se tiene en cuenta ningún rozamiento.
14- Tenemos un sistema de poleas por cor rea de modo que la polea de de entrada tiene 10 cm de diámetro y la de salida tiene 40 cm de diámetro. Si la polea de entrada gira a 150 rpm: a) Halla la relación de transmisión. b) Halla la velocidad de la polea de salida. c) ¿Es un reductor o un multiplicador?
16 - Calcula e interpreta la relación de transmisión del siguiente tren de engranajes compuesto, sabiendo que la motriz es z4, decir si el sistema es reductor o multiplicador:
Solución: 3 vueltas que da la de salida por 1 que da la de entrada. El sistema es multiplicador.
17- Para el siguiente tren de engranajes compuesto que aparece en la figura, determina la velocidad de la rueda de salida, sabiendo que la motriz es z1.
Solución: 375 rpm.
18 - En el tren de engranajes compuesto que aparece en la figura, determina el número de dientes de la rueda de salida, siendo z1 la motriz.
ejer_18a.jpg
Solución: 50 dientes
19 - En el tren de engranajes compuesto que aparece en la figura, determina: a) La relación de transmisión. b) Decir si el sistema es reductor o multiplicador. c) Indica si existe alguna relación con el ejercicio anterior ejer_19a.jpg
Soluciónes: a) 0,2 vueltas que da la de salida por 1 que da la de entrada.
b) El sistema es reductor c) Al sistema de engranajes del ejercicio anterior se le ha añadido un piñón loco con el fin de cambiar el sentido de giro de la rueda de salida.
