Los mecanismos en máquinas compuestas.

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En el blog de hoy veremos los mecanismos en máquinas compuestas.

1. Máquina.   

Una máquina es un dispositivo creado por el ser humano para facilitar el trabajo y reducir el esfuerzo. Se caracteriza por que necesita energía para funcionar, transmite o transforma dicha energía y es capaz de producir distintos efectos (movimiento, sonido, luz, calor, etc.).

                                              

La reducción del esfuerzo que realiza una máquina se denomina ventaja mecánica. Cuanto mayor sea la ventaja mecánica, menor fuerza habrá que emplear para realizar un trabajo.

Puede considerarse una máquina desde algo tan sencillo como unas tijeras hasta un ordenador. Por lo tanto, su clasificación es muy diversa y en función de distintos aspectos.

                                   

• Según el número de pasos que realizan para hacer un trabajo, las máquinas pueden ser simples o compuestas. 
• Según el número de piezas que las forman, las máquinas pueden ser sencillas o complejas.
• Según el tipo de energía que utilizan, las máquinas pueden ser mecánicas, hidráulicas, eléctricas, etc.

2. Mecanismo.

Un mecanismo es un conjunto de elementos rígidos, móviles entre sí mediante diferentes tipos de uniones, cuyo propósito es la transmisión de movimientos y fuerzas.

3. ¿Cómo se construyen los mecanismos? 

Los mecanismos se construyen encadenando varios operadores mecánicos entre sí, de tal forma que la salida de uno se convierte en la entrada del siguiente. 

4. Los movimientos que realizan los mecanismos pueden ser de cuatro tipos: lineal, alternativo, de rotación y oscilante:

Movimiento lineal:

Es el que sigue una trayectoria de línea recta. Por ejemplo, una polea que sube un peso.

Movimiento alternativo:

Es el que sigue una trayectoria de línea, pero de avance y retroceso. Por ejemplo, la hoja de corte de una sierra de calar.

Movimiento de rotación:

Es el que sigue una trayectoria de circunferencia. Por ejemplo, el pedal de una bicicleta. 

Movimiento oscilante:

Es el que sigue una trayectoria de arco de avance y retroceso. Por ejemplo, un péndulo.

Los mecanismos se pueden utilizar para transformar movimientos, modificar la fuerza, modificar la velocidad, cambiar la dirección del movimiento y acumular energía.

La clasificación general de los mecanismos se realiza en función de la relación entre los movimientos conductor y conducido, que pueden ser de transmisión o de transformación del movimiento.

5. Mecanismos de transmisión lineal:

Hay dos mecanismos de transmisión lineal que se utilizan en muchas máquinas. Son las palancas y las poleas. 

Palancas

Una palanca es una barra rígida que gira en torno a un punto de apoyo, lo cual permite realizar un esfuerzo reduciendo el trabajo. tienen 5 partes que son:

• Potencia: fuerza que se aplica. 
• Resistencia: fuerza que queremos vencer.
• Punto de apoyo o fulcro. 
• Brazo de potencia: distancia entre el punto de aplicación de la potencia y el punto de apoyo. 

• Brazo de resistencia: distancia entre el punto de aplicación de la resistencia y el punto de apoyo.

Según la posición del punto de apoyo o fulcro, las palancas se clasifican en tres géneros.

Palanca de primer genero:

El punto de apoyo está entre la potencia y la resistencia. La potencia puede ser mayor o menor que la resistencia. Ejemplos: tijeras, balanza, remo, etc.

                                    

Palanca de segundo genero: 

La resistencia está entre el punto de apoyo y la potencia. La potencia es siempre menor que la resistencia (BP < BR). Ejemplos: carretilla, abrebotellas,etc.

                                                                            

Palanca de tercer genero:

La potencia está entre el punto de apoyo y la resistencia. La potencia es siempre mayor que la resistencia (BP > BR). Ejemplos: pinzas para depilar, caña de pescar, pala, etc.

                                           

Poleas 

Una polea es un mecanismo compuesto por una rueda que gira alrededor de un eje. Tiene un canal o carril por el cual pasa una cuerda o una correa. 

El principal objetivo del uso de las poleas es reducir el esfuerzo obteniendo ventaja mecánica, aunque también pueden utilizarse para cambiar la dirección de la fuerza. Las poleas pueden ser fijas, móviles y compuestas.

Polea fija:

es la que se usa para cambiar la dirección de la fuerza, pero no proporciona ventaja mecánica, ya que la fuerza y la carga tienen el mismo valor.

Polea  movil:

Un extremo de la cuerda está fijo. Se usa para reducir la fuerza. Su ventaja mecánica es 2, es decir, la fuerza se reduce a la mitad. 

Polea compuesta:

Es una combinación de poleas fijas y móviles. Se llama polipasto y su ventaja mecánica es igual al número de poleas total 

6. Mecanismos de transmisión circular:

Este tipo de mecanismos se utiliza para comunicar el movimiento de rotación entre dos ejes. El elemento que proporciona el movimiento se llama conductor y el que lo recibe se llama conducido. Estos mecanismos también pueden modificar la fuerza y la velocidad del movimiento. 

Los más utilizados son: poleas de transmisión, ruedas de fricción, ruedas dentadas y cadena, engranajes y tornillo sinfín-corona.

Poleas de transmisión:

La transmisión se produce entre dos o más poleas unidas por correas flexibles. Las poleas transmiten el movimiento circular entre ejes separados y pueden modificar el sentido de giro, la fuerza transmitida y la velocidad. Los ejes pueden ser paralelos o se pueden cruzar.

                                      

La transmisión mediante correas es sencilla y económica, pero puede generar problemas, ya que estas suelen deformarse con el uso. 

Este mecanismo se utiliza en electrodomésticos, como la lavadora o el lavavajillas, en aparatos electrónicos de vídeo y sonido y en muchas partes de los motores térmicos, como el ventilador, la transmisión o la distribución.

7. Ruedas de fricción.

Son mecanismos que trasmiten el movimiento circular entre dos ejes, mediante contacto directo de las superficies periféricas.

Compocisión:

En este mecanismo hay que considerar 4 operadores: eje conductor, rueda conductora, rueda conducida y eje conducido.

Ventaja:

• Es un mecanismo que ocupa poco espacio.
• Su marcha es suave sin sacudidas.

Desventaja:

• Solamente se puede usar cuando se trasmiten pequeñas potencias.
• perdida de velocidad por resbalamiento, y gran desgaste.

8. Ruedas dentadas y cadena.

Es un mecanismo de forma circular que transmite movimiento mediante "dientes". Los dientes rodean la rueda en todo peímetro.

                                     

Función:

El funcionamiento es similar al de una transmisión por engranajes, pudiendo transferir el movimiento giratorio entre dos ejes paralelos o entre dos perpendiculares.

¿En qué consiste la rueda y la linterna?

La rueda dentada consiste en un disco dotado de dientes, normalmente cilíndricos, que según la disposición del eje que porta la linterna, van situados en posición radial o paralela al propio eje. 

La linterna es un tambor de barras, diseñado especialmente para que los dientes de la rueda dentada penetren en su interior y puedan arrastrarlo en su movimiento.

¿De que consta?
Este sistema consta de una cadena sin fin (cerrada) cuyos eslabones se engranan con ruedas dentadas (piñones) que están unidas a los ejes de los mecanismos conductor y conducido.

Ventajas:

• La rigidez de la cadena y la rueda dentada, mantienen la sincroníia entre dos o más ejes. 
• Las transmisiones por cadena pueden transmitir grandes cargas a largas y cortas distancias. 

Desventajas:

• Las cadenas estándar solo pueden trasmitir en un plano.
• Menos capacidad de carga en comparación con los engranajes. 

9. Engranajes

Los engranajes son ruedas dentadas cuyos dientes encajan entre sí y transmiten fuerza y movimiento circular.

Los dientes pueden tener distintas formas que se utilizan en función de la posición de los ejes.

Engranajes rectos.

Transmiten el movimiento entre ejes paralelos.

                                              

Engranajes cónicos.

Transmiten el movimiento entre ejes perpendiculares.

Engranajes helicoidales.

Transmiten el movimiento entre ejes que se cruzan.

Una trasmición simple de dos engranajes cambia siempre el sentido de giro. Para mantener el mismo sentido, se coloca un engranaje intermedio, que no afecta a la velocidad de salida, denominado engranaje loco.

Los engranajes se utilizan en gran cantidad de máquinas y mecanismos, como la caja de cambios de un coche, electrodomésticos, juguetes, etc.

10. Tornillo sinfín-corona.

Esta transmisión está formada por un tornillo y una rueda dentada llamada corona. Se emplea para transmitir movimiento circular entre dos ejes perpendiculares que se cruzan. La transmisión no es reversible, es decir, el tornillo siempre es el elemento conductor y la corona el conducido.

Se emplean en mecanismos que necesitan una reducción de velocidad grande ya que, por cada vuelta del tornillo, la corona avanza el número de entradas del tornillo sinfín, es decir, el número de dientes que están engranando entre el tornillo sinfín y la corona (suele ser de uno o dos dientes). Se usan en reductores de motores eléctricos, cuentakilómetros, manivelas para andamios, etc.