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INTRODUCCIÓN
DEFINICIÓN DE SISTEMAS MECÁNICOS
CARACTERISTICAS DE LOS SISTEMAS MECANICOS
En ocasiones, pueden asociarse con sistemas eléctricos y producir movimiento a partir de un motor accionado por la energía eléctrica.
En general la mayor cantidad de sistemas mecánicos usados actualmente son propulsados por motores de combustión interna.
en los sistemas mecánicos. se utilizan distintos elementos relacionados para transmitir un movimiento.
Como el movimiento tiene una intensidad y una dirección, en ocasiones es necesario cambiar esa dirección y/o aumentar la intensidad, y para ello se utilizan mecanismos.
en general el sentido de movimiento puede ser circular (movimiento de rotación) o lineal (movimiento de translación) los motores tienen un eje que genera un movimiento circular.
MECANISMOS SIMPLES
Las máquinas simples se usan, normalmente, para compensar una fuerza resistente o levantar un peso en condiciones más favorables. Es decir, realizar un mismo trabajo con una fuerza aplicada menor.
La máquina se diseña para conseguir que las fuerzas aplicadas sean las deseadas, en consonancia con la fuerza resistente a compensar o el peso de la carga.
Polea simple
Esta maquina simple se emplea para levantar cargas a una cierta altura. La polea simple está formada por una polea fija al techo, sobre la cual puede deslizarse una cuerda. Se usa, por ejemplo, para subir objetos a los edificios o sacar agua de los pozos. Al tirar desde un extremo de la cuerda, la polea simple se encarga solamente de invertir el sentido de la fuerza aplicada. Por lo tanto no existe ventaja mecánica, sólo pueden haber pérdidas debidas al rozamiento.
Palanca
La palanca es una maquina simple que se emplea en una gran variedad de aplicaciones. Generalmente está formada por una barra rígida que puede oscilar en torno a una pieza fija, que sirve de punto de apoyo.
palanca de primer grado
Palanca de primer grado, como la de la figura, el punto de apoyo está situado entre la fuerza aplicada y la resistencia. La balanza romana es una palanca de primera especie.
palanca de segundo grado
Palancas de segundo grado, el punto de apoyo se sitúa en un extremo de la barra, la fuerza se aplica en el otro extremo, y la fuerza resistente o carga en una posición intermedia. Un cascanueces es un ejemplo de este tipo de palanca.
palanca de tercer grado
palancas de tercer Grado, el punto de apoyo se sitúa en un extremo de la barra, la fuerza resistente en el otro extremo, y la fuerza se aplica en una posición intermedia
el polipasto
El polipasto es una máquina simple que se usa para levantar cargas muy pesadas a una cierta altura. Está formado por un bloque de poleas fijo al techo, y otro bloque de poleas móvil, acoplado al primer bloque mediante una cuerda. Se usa de forma similar a la polea simple, pero en el caso del polipasto la fuerza que hay que aplicar es menor, de manera que se consigue una ventaja mecánica.
el torno o cabestrante
SISTEMA DE TRANSMICION
Los mecanismos de transmisión se encargan de transmitir movimientos de giro entre ejes alejados. Están formados por un árbol motor (conductor), un árbol resistente (conducido) y otros elementos intermedios, que dependen del mecanismo particular. Una manivela o un motor realizan el movimiento necesario para provocar la rotación del mecanismo. Las diferentes piezas del mecanismo transmiten este movimiento al árbol resistente, solidario a los elementos que realizan el trabajo útil. El mecanismo se diseña para que las velocidades de giro y los momentos de torsión implicados sean los deseados, de acuerdo con una relación de transmisión determinada.
Tornillo sin fin - corona
Este mecanismo permite transmitir el movimiento entre árboles que se cruzan. El eje propulsor coincide siempre con el tornillo sin fin, que comunica el movimiento de giro a la rueda dentada que engrana con él, llamada corona. Una vuelta completa del tornillo provoca el avance de un diente de la corona. En ningún caso puede usarse la corona como rueda motriz. Puede observarse un tornillo sin fin en el interior de muchos contadores mecánicos.
Engranaje cónico
Es un mecanismo formado por dos ruedas dentadas troncocónicas. El paso de estas ruedas depende de la sección considerada, por lo que deben engranar con ruedas de características semejantes. El mecanismo permite transmitir movimiento entre árboles con ejes que se cortan. En los taladros se usa este mecanismo para cambiar de broca. Aunque normalmente los ejes de los árboles son perpendiculares, el sistema funciona también para ángulos arbitrarios entre 0º y 180º. Las prestaciones del mecanismo son parecidas a las del engranaje recto.
Engranaje recto
Está formado por dos ruedas dentadas cilíndricas rectas. Es un mecanismo de transmisión robusto, pero que sólo transmite movimiento entre ejes próximos y, en general, paralelos. En algunos casos puede ser un sistema ruidoso, pero que es útil para transmitir potencias elevadas. Requiere lubricación para minimizar el rozamiento. Cada rueda dentada se caracteriza por el número de dientes y por el diámetro de la circunferencia primitiva. Estos dos valores determinan el paso, que debe ser el mismo en ambas ruedas.
Poleas
El mecanismo está formado por dos ruedas simples acanaladas, de manera que se pueden conectar mediante una cinta o correa tensionada. El dispositivo permite transmitir el movimiento entre ejes alejados, de manera poco ruidosa. La correa, sin embargo, sufre un desgaste importante con el uso y puede llegar a romperse. Hay que tensar bien, mediante un carril o un rodillo tensor, para evitar deslizamientos y variaciones de la relación de transmisión. No es un mecanismo que se use demasiado cuando se trata de transmitir potencias elevadas.
Articulación universal
La articulación universal o Junta de Cardan resulta útil para transmitir potencias elevadas entre ejes que se cortan formando un ángulo cualquiera, próximo a 180º. Este mecanismo de puede encontrar en el sistema de transmisión de muchos vehículos. Una pieza de cuatro brazos, con forma de cruz, mantiene unidas las horquillas que hay en el extremo de cada eje, permitiendo la movilidad del conjunto. El sistema es bastante robusto y, si se usan dos juntas mediante un árbol intermedio, el giro puede transmitirse a árboles alejados de ejes no paralelos. En este caso, el árbol intermedio sufre esfuerzos de torsión considerables.
Ruedas de fricción
El movimiento de giro se transmite entre ejes paralelos o que se cortan formando un ángulo arbitrario, entre 0º i 180º. Como en el caso de los engranajes, hay ruedas de fricción rectas y tronco cónicas. El mecanismo está formado por dos ruedas en contacto directo, a una cierta presión. El contorno de las ruedas está revestido de un material especial, de forma que la transmisión de movimiento se produce por rozamiento entre las dos ruedas. Si las ruedas son exteriores, giran en sentidos opuestos.
Sistema compuesto de poleas
El mecanismo está formado por más de dos poleas compuestas unidas mediante cintas o correas tensas. Las poleas compuestas constan de dos o más ruedas acanaladas simples unidas a un mismo eje. En el caso más sencillo, se usan tres poleas dobles idénticas, de forma que la rueda pequeña de una polea doble conecta con la rueda grande de la polea siguiente. Así se consiguen relaciones de transmisión, multiplicadoras o reductoras, mayores que en el sistema simple.
Transmisión por cadena
Las dos ruedas dentadas se comunican mediante una cadena o una correa dentada tensa. Cuando se usa una cadena el mecanismo es bastante robusto, pero más ruidoso y lento que uno de poleas. Todas las bicicletas incorporan una transmisión por cadena. Los rodillos de la cadena están unidos mediante eslabones y, dependiendo del número de huecos, engranan con uno o varios dientes de las ruedas. En algunas máquinas, la rueda menor suele llamarse piñón, y la rueda mayor plato.. Utilizando este mecanismo se consigue que las dos ruedas giren en el mismo sentido.
Tren de engranajes compuesto
El mecanismo está formado por más de dos ruedas dentadas compuestas, que engranan. Las ruedas compuestas constan de dos o más ruedas dentadas simples solidarias a un mismo eje. En el caso más sencillo, se usan tres ruedas dentadas dobles idénticas, de forma que la rueda pequeña de una rueda doble engrana con la rueda grande de la rueda doble siguiente. Así se consiguen relaciones de transmisión, multiplicadoras o reductoras, muy grandes. Efectivamente, su valor viene dado por el producto de los dos engranajes simples que tiene el mecanismo.
Tren de engranajes simple
SISTEMA DE TRANSFORMACION
Los mecanismos de transformación se encargan de convertir movimientos rectilíneos (lineales) en movimientos de rotación (giro), y al revés. Con un diseño adecuado de los elementos del sistema, se pueden conseguir las velocidades lineales o de giro deseadas. Bajo este punto de vista, los mecanismos de transformación se pueden entender también como mecanismos de transmisión. Sin embargo, no es posible asociarles una relación de transmisión como tal.
Biela-manivela
En este mecanismo, el movimiento de rotación de una manivela o cigüeñal provoca el movimiento rectilíneo, alternativo, de un pistón o émbolo. Una biela sirve para unir las dos piezas. Con la ayuda de un empujón inicial o un volante de inercia, el movimiento alternativo del pistón se convierte en movimiento circular de la manivela. El movimiento rectilíneo es posible gracias a una guía o un cilindro, en el cual se mueve. Este mecanismo se usa en los motores de muchos vehículos. El recorrido máximo que efectúa el pistón se llama carrera del pistón. Los puntos extremos del recorrido corresponden a dos posiciones diametralmente opuestas de la manivela.
ejemplo: Mecanismo de biela manivela en locomotora de vapor. La biela recibe en(5) el movimiento lineal del piston y la transforma en rotacion de las ruedas.
Tornillo-tuerca
El giro de un tornillo alrededor de su eje produce un movimiento rectilíneo de avance, que lo acerca o lo separa de la tuerca, fija. Alternativamente, una tuerca móvil puede desplazarse de la misma manera a lo largo de un tornillo o husillo. El mecanismo es capaz de ejercer grandes presiones en el sentido de avance del tornillo. Hay diferentes tipos de tornillos y tuercas. Un parámetro característico es el número de entradas o surcos (hélices independientes) del tornillo. En tornillos de una sola entrada, el paso de rosca del tornillo coincide con el avance del tornillo producido al girar 360º alrededor de su eje.
Leva
La leva es un elemento excéntrico que gira solidariamente con el eje motor. Al girar, el perfil de la leva provoca la subida o la bajada de un rodillo de leva o un palpador. El efecto contrario no se produce. El palpador puede accionar, directa o indirectamente, una válvula o cualquier otro elemento. Cuando se trata de abrir y cerrar válvulas de forma sincronizada, varias levas pueden situarse sobre un único árbol de levas. Esta disposición se usa en motores de explosión. El recorrido vertical máximo que efectúa el palpador se llama carrera del palpador. Los puntos extremos del recorrido corresponden a puntos del perfil de la leva con distancia máxima (radio mayor) o mínima (radio menor) respecto al eje de giro.
Piñón-cremallera
Este mecanismo transforma el movimiento de giro de una pequeña rueda dentada (piñón) en el avance rectilíneo y limitado de una tira dentada o una cremallera. La operación inversa es también posible. El paso del piñón y el paso de la cremallera (distancia entre dos dientes consecutivos, considerando la separación) debe coincidir para que el mecanismo engrane correctamente.
