Cruz de Malta Informe

UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICO FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA PROGRAMA DE INGENIERÍA MECÁNICA

Análisis de posición, velocidad y aceleración de la rueda de ginebra o cruz de malta Díaz Jhon, Cervantes Laura, Uscátegui Óscar, Vega Adalberto Profesor: Jonathan Fábregas Villegas.17-04-2018 Laboratorio de Teoría de mecanismos y máquinas, Universidad del Atlántico

RESUMEN En esta experiencia se realizó el análisis de posición, velocidad y aceleración para un mecanismo que recibe el nombre de cruz de malta o rueda de ginebra. El análisis se realizó con la ayuda del software Solidworks, primero fueron diseñadas cada una de las piezas que conforman el mecanismo con la asistencia del profesor, después se procedió a realizar el ensamblaje de las mismas para así con la herramienta CAD realizar el análisis del mecanismo, el cual se estudia por medio de las gráficas suministradas por el software para cada uno de los análisis. PALABRAS CLAVES Software, análisis, mecanismo, CAD. ABSTRACT In this experience, the position, velocity and acceleration analysis was performed for a mechanism that is called a maltese cross or geneva drive. The analysis was carried out with the help of solidworks software, first each of the parts that make up the mechanism was made with the assistance of the professor, then proceeded with the assembly of all the pieces so with the CAD tool to perform the analysis of the mechanism which is studied by means of the graphics provided by the software for each of the analyzes.

KEYWORDS Software, analysis, mechanism, CAD. 1. INTRODUCCIÓN La Cruz de Malta es un mecanismo que permite convertir movimiento continuo en movimiento intermitente. Para hacer esto, es necesario que cumpla con ciertas restricciones geométricas, dentro de las cuales se encuentran varias variables físicas que permiten describir este movimiento. Es así como se analizará en el siguiente documento su mecanismo desde el punto de vista dinámico en donde se relacionan los contactos deslizantes, las velocidades y aceleraciones.

En esta experiencia se hizo el análisis de movimiento de un mecanismo con la ayuda de solidworks, herramienta que facilita el estudio de mecanismos, y que permite realizar en un corto tiempo y de manera muy precisa diferentes análisis, que costarían mucho trabajo si son realizados manualmente por medio de ecuaciones, este laboratorio permitió adquirir conocimiento sobre esta herramienta informática además de conocer el funcionamiento del mecanismo estudiado y las piezas que lo conforman. c onforman.

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El objetivo de esta experiencia se basa en: Realizar un análisis cinemático de la cruz de malta a través de solidworks Conocer el funcionamiento del mecanismo usado. Adquirir conocimiento sobre el estudio y uso del análisis de movimiento suministrado por solidworks. 

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2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS La rueda de Ginebra, también conocida como cruz de Malta, es un mecanismo que convierte un movimiento circular continuo en un movimiento circular intermitente. Consiste en un engranaje donde la rueda motriz tiene un pivote que alcanza un carril de la rueda conducida y entonces avanza un paso. La rueda motriz dispone además de un bloque circular que le permite completar el giro manteniendo la rueda conducida bloqueada. El nombre deriva del primer dispositivo usado en relojes mecánicos, siendo Suiza y Ginebra importantes centros de manufactura relojera. También se le conoce como mecanismo de la cruz de Malta, debido a su parecido visual.

Debido a que el mecanismo debe estar muy bien lubricado, a menudo se encuentra cerrado en una cápsula de aceite. No se puede reducir tanto de tamaño y no soporta tanta tensión mecánica. El eje de la rueda motriz solo puede tener un pivote en un lado. Teniendo en cuenta el tamaño y posición de las ruedas, la una respecto a la otra, este mecanismo puede clasificarse en: interno y externo (como se analiza en este informe) .El ángulo que la rueda motriz tiene que rotar para mover la rueda conducida siempre es menos que 180° en el mecanismo externo, mientras que en el interno el ángulo de rotación siempre es superior a 180°. Así, el tiempo que pasa en movimiento la rueda conducida es mayor que el tiempo que transcurre en reposo. La forma externa es la más común, ya que se puede construir más pequeño y puede soportar un mayor estrés mecánico. Las ecuaciones utilizadas para el análisis de este mecanismo son las ecuaciones de movimiento para un cuerpo rígido:

Donde las variables m e I, corresponden a la masa y el momento de inercia del elemento analizado. :  ó    : ó     = 2 ∗  :    : 

Para saber la distancia angular del paso de la rueda conducida y de cada giro de la rueda motriz, es necesario saber cuántas ranuras tiene esta última. Si tiene n ranuras, avanza 360/n° por cada rotación completa.

3. DESARROLLO EXPERIMENTAL Con ayuda de la herramienta Solidworks se procedió a hacer el respectivo análisis de movimiento del

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mecanismo, con una cantidad determinada de revoluciones por minuto (rpm) y tiempo. Cabe resaltar que estos son definidos por el diseñador, ya que el objetivo de esta práctica es la mera observación del movimiento del mecanismo, sin tener en cuenta la rapidez de su movimiento y mucho menos la cantidad de tiempo que es analizado.

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64

42

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Figura 1. Mecanismo construido en Solidworks

De acuerdo a las siguientes gráficas, se observó que: 180  90

3.00

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15.00 Tiempo (s ec)

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Figura 3. Gráfica de Velocidad

En la gráfica de la velocidad angular del mecanismo se observa que ésta aumenta cuando el pin entra a la ranura de la cruz y disminuye cuando sale de esta produciendo unos picos en la gráfica. Cada pico aparece después de la rotación de la rueda conducida mientras el pin no está en contacto con la ranura, durante este tiempo la velocidad angular es constante y tiene un valor de cero en la gráfica, ya que el elemento de interés del análisis fue el pin fijado a la rueda conducida y su movimiento respecto a la rueda motriz. 210

0 -90

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2.00

4.00 Tiempo (sec)

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Figura 2. Gráfica de desplazamiento

La gráfica indica el cambio de posición del pin respecto al eje de la rueda motriz, cuando la rueda conducida rota, el pin fijo a ésta marca en la gráfica una posición negativa que indica lo alejado que está de la ranura. Al entrar en la ranura, su posición llega a su punto constante más alto en la gráfica.

una especie de vibración ocasionada por este mis-

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15.00 Tiempo(sec)

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Figura 4. Gráfica de Aceleración

Por otra parte, la aceleración angular presenta altos y bajos cada vez que el pin entra a la cruz ya que en estos momentos es donde se presenta el movimiento de la cruz, también se puede observar

30.00

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mo hecho.

4. CONCLUSIONES Al realizar la práctica y su respectivo informe el grupo se vio obligado a conocer e investigar el tipo de mecanismo a analizar y la herramienta utilizada para este fin, por lo cual se llegó a las siguientes conclusiones: 

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La cruz de malta es un mecanismo útil y aplicable en dispositivos, elementos y/o máquinas que requieran movimientos constantes e intermitentes, como por ejemplo los relojes. Es necesario revisar los parámetros y herramientas a utilizar en solidworks para evitar posibles fallas en el mecanismo y evitar que el programa no simule el movimiento y no arroje resultados del respectivo análisis. También es de suma importancia saber y conocer la función de las relaciones de posición al momento de diseñar el mecanismo para evitar errores en el movimiento del mismo.

5. REFERENCIAS PÁGINA WEB, Rueda de ginebra,es.wikipedia.org/wiki/Rueda_de_Ginebra PÁGINA WEB, Rueda de ginebra,introingruedadeginebra.blogspot.com.co/2013/05/rueda-de-ginebra.html PÁGINA WEB, Análisis de diseño, www.solidworks.es/sw/products/3d-cad/designanalysis.htm