Modelamiento: Electromecánica
MECANISMOS DE 4 BARRAS
INFORME
Sebastián Acosta Sánchez Pedro León Amaya Quintero Juan Carlos Cerpa Romero Daniel Stiven Muñeton Ríos Angie Palencia Torres Mario Ruiz Galvis Francisco José Torreglosa
Estudiantes de Ingeniería Mecánica y de Control
Presentado a: Jesús Antonio Hernández Riveros, Ph.D
2011 - 02
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INTRODUCCIÓN
En este informe se presentará los conceptos básicos sobre los Mecanismos de cuatro barras, también denominados mecanismos articulados plano, el cual es aquel diseño compuesto por 4 barra conectadas entre sí, con una de ellas sujeta, en el que todas las trayectorias recorridas por cualquiera de los puntos de los elementos que componen el mecanismo, están contenidos en un mismo plano. En un mecanismo las articulaciones se denominan pares; los cuerpos resistentes, eslabones; y el eslabón fijo bastidor o marco. El eslabón que no está unido directamente al bastidor de designa como acoplador. “El estudio de los mecanismos de cuatro barras en este documento, se dividirá en 2 1
partes; clasificación y el estudio sistemático preliminar de un mecanismo” .
La idea general, radica en analizar e identificar la importancia de los mecanismos de 4 barras, su clasificación y diseño.
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TEORIA DE MECANISMOS. Departamento de Ingeniería Mecánica. Universidad de Carlos III de Madrid. PRÁCTICA 3. ANÁLISIS DE MECANISMO DE CUATRO BARRAS.
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MECANISMO DE 4 BARRAS
Los mecanismos de cuatro barras son una secuencia cerrada de eslabones conectados por articulaciones, de las cuales tres de estas son móviles y una fija, esta se ancla a una superficie rígida, obteniendo de manera inmediata cuatro diferentes mecanismos, dependiendo de la barra que se encuentre fija.
Figura 1. Mecanismo 4 barras
Sus componentes son:
BARRA (s): Barra que proporciona el movimiento, el cual puede ser proporcionado por un motor eléctrico, hidráulico, o un actuador. BARRA ( p): Barra fija, la cual puede ser reemplazada por dos pivotes. BARRA (q): Barra superior del mecanismo, es por la cual se transmite el movimiento. BARRA (l ): Barra conectada con la barra que transmite el movimiento, es el que recibe el movimiento.
CLASIFICACIÓN 1. LEY DE GRASHOF: Establece que en un mecanismo de cuatro barras existirá un movimiento continuo entre las barras si al menos una de las articulaciones da una revolución completa, esto se cumple si y solo si la suma de las longitudes de la barra más corta y la barra más larga es menor o igual a la suma de las longitudes de las barras restantes (ver figura 1).
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s = es el eslabón más pequeño. l = es el eslabón más largo. p = longitudes de uno de los eslabones faltantes. q = longitud del segundo eslabón restante.
Con esta ley podemos dar a conocer cuál será la barra más corta, pero no establece cual es la barra fija, pero como una de las condiciones de la ley Grashof establece que una de las barras debe girar 360°, podemos fijar cualquiera de sus barras y darle movimiento.
TIPOS DE MECANISMO
MECANISMOS DE GRASHOF
MANIVELA-BALANCIN: Se obtiene cuando la barra más corta ( s) toma el papel de una manivela realizando giros completos, y la barra articulada a tierra tiene un movimiento de rotación alternativo (balancín).
Figura 2. Mecanismo manivela-balancín
DOBLE MANIVELA: Se obtiene al fijar la barra más corta, de esta manera las dos barras articuladas a la barra corta pueden realizar giros de 360° grados, convirtiendo ambas en manivelas. CLASE I.
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Figura 3. Mecanismo doble manivela
DOBLE BALANCIN: En este mecanismo la barra más corta juega el papel de acoplador (gracias a su posición esta barra realiza un giro de 360 grados) y las dos barras unidas a la barra fija juegan el papel de balancines.
Figura 4. Mecanismo doble balancín
MECANISMO PLEGABLE: Se da en el caso límite de la ley del Grashof, es decir + = +q, gracias a que se cumple esta igualdad, este mecanismo es plegable, lo cual quiere decir que en algún instante del movimiento de este todas sus barras estarán alineadas.
Los cuatro mecanismos mencionados anteriormente cumplen con la ley de Grashof, pero existe un mecanismo adicional que no la cumple como:
2. MECANISMO QUE NO CUMPLE GRASHOF Si se cumple que , no se da una inversión cinemática que proporcione en alguna de las barras del mecanismo un giro completo, por lo tanto todos los mecanismos que se pueden obtener son triples balancines.
Figura 5. Mecanismo que no cumple grashof
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CONCLUSIONES
Es importante el estudio de los mecanismos de 4 barras ya que, gracias a éste, se adquieren conocimiento sobre la importancia y las aplicaciones a nivel domestico e industrial de dichos mecanismos. Por tanto, destacar o recalcar los diferentes tipos que existen, sus funcionalidades y los parámetros de diseño es sumamente vital, ya que dependiendo la longitud de cada una de las 4 barras se intuye que la aplicación y su uso puede diferir en numerosos casos. También, con estos mecanismos, se permite efectuar una variada gama de operaciones con unos pocos elementos constitutivos, según como sea diseñado. Un dato importante a tener en cuenta es que todo mecanismo de 4 barras se puede montar según dos configuraciones distintas (sin cambiar las longitudes de las barras). Estas dos configuraciones proporcionan mecanismos simétricos siendo la línea de barra fija el eje de simetría. De acuerdo a todo lo consultado y analizado, simplemente es necesario destacar lo significativo que puede ser el buen uso, desde el área mecánica, manejar conceptos claves y respectivas aplicaciones de los mecanismos de 4 barras.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
http://www.emc.uji.es/d/IngMecDoc/Mecanismos/Barras/M4B_index.html (20/08/2011-9:48 a.m.) TEORIA DE MECANISMOS. Departamento de Ingeniería Mecánica. Universidad de Carlos III de Madrid. PRÁCTICA 3. ANÁLISIS DE MECANISMO DE CUATRO BARRAS. MECANISMOS DE 4 BARRAS Y BIELA MANIVELA. Departamento de Ingeniería Mecánica. Universidad de Vigo. LABORATORIO 2. http://www.mekanizmalar.com/fourbar01.html
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