Mecanismos

 

MÁQUINAS Y SIMPLES MECANISMOS

1

 

INTRODUCCIÓN Muchos objetos realizados por como el ser humano que conocemos son estáticos, los edificios o los puentes, pero hay otros que no lo son, a estos los llamamos objetos dinámicos, es decir que se mueven o se pueden mover. Estos objetos dinámicos son los que nos permiten por ejemplo moler el trigo, transportar mercancías, limpiar la ropa o marcar y medir el tiempo. Estos objetos están constituidos por las llamadas máquinas y mecanismos. 2

 

DEFINICIONES OPERADOR TECNOLÓGIC TECNOLÓGICO: O:

Es un elemento formado por uno o varios o piezasunacapaz de realizar elementos por si mismo función determinada. Ej. El termómetro, el tornillo, la polea, etc... 3

 

DEFINICIONES MAQUÍNA: Es un conjunto de piezas o elementos móviles y fijos, agrupados en varios operadores tecnológicos, cuyo funcionamiento posibilita aprovechar, dirigir, regular o transformar energía o realizar un trabajo con un fin determinado. Ej. Una bicicleta, un tren, un barco, un secador de pelo, etc… 4

 

DEFINICIONES MAQUÍNA SIMPLE:

Es una máquina formado por un solo operador tecnológico diseñado realizar un trabajo determinado.

para

Ej. Una cuña, una palanca, una polea, etc…

5

 

DEFINICIONES MECANISMOS: Son elementos destinados a transmitir y transformar fuerzas y movimientos desde un elemento motriz, al que llamaremos motor, a un elemento receptor, al que se le llamará en algunas ocasiones conducido. Permitiendo al ser humano realizar determinados trabajos con mayor comodidad y menor esfuerzo. Los mecanismos están compuestos de operadores tecnológicos y máquinas simples y a su vez forman parte de maquinas complejas o de mayor tamaño.

más 6

 

TIPOSSIMPLES DE MAQUÍNAS • • •

PLANO INCLINADO CUÑA TORNILLO

7

 

MAQUÍNAS SIMPLES PLANO INCLINADO

8

 

MAQUÍNAS SIMPLES PLANO INCLINADO

Es 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 levantamos dicho cuerpo verticalmente, verticalmen te, aunque a costa de aumentar la distancia recorrida y vencer la fuerza de rozamiento. 9

 

MAQUÍNAS SIMPLES CUÑA

10

 

MAQUÍNAS SIMPLES CUÑA

Es una máquina simple que consiste en una pieza de madera o de metal terminada en ángulo diedro muy agudo. Técnicamente es un doble plano inclinado portátil. Sirve para hender o dividir cuerpos sólidos, para ajustar o apretar uno con otro, para calzarlos o para llenar alguna raja o hueco. El funcionamiento de la cuña responde al mismo principio que el del plano inclinado. Al moverse en la dirección de su extremo afilado, la cuña genera grandes fuerzas en sentido perpendicular a la dirección del movimiento. 11

 

MAQUÍNAS SIMPLES CUÑA Ejemplos muy claros de cuñas son hachas, cinceles y clavos aunque, en general, cualquier herramienta afilada, como el cuchillo o el filo de las tijeras, puede actuar como una cuña.

12

 

MAQUÍNAS SIMPLES CUÑA

13

 

MAQUÍNAS SIMPLES TORNILLO

14

 

MAQUÍNAS SIMPLES Se denominaTORNILLO a un elemento u operador mecánico cilíndrico dotado de cabeza, generalmente metálico, aunque pueden ser de madera o plástico, utilizado en la fijación de unas piezas con otras, que está dotado de una caña roscada con rosca triangular, que mediante una una fuerza de torsión ejercida en un su cabeza con llave adecuada o con destornillador. Se puede introducir en un agujero roscado a su medida o atravesar las piezas y acoplarse a una tuerca. 15

 

MAQUÍNAS SIMPLES Partes de un tornillo: En él se distinguen tres partes básicas: cabeza, cuello y rosca.

16

 

MAQUÍNAS SIMPLES La cabeza permite el tornillo o imprimirle un movimiento giratorio consujetar la ayuda de útiles adecuados; el cuello es la parte del cilindro que ha quedado sin roscar (en algunos tornillos la parte del cuello  que está más cercana a la cabeza puede tomar otras formas, siendo las más comunes la cuadrada y la nervada) y la rosca es la parte que tiene tallado el surco. Además cada elemento de la rosca tiene su propio nombre; se denomina filete o hilo a la parte saliente del surco, fondo o raíz a la parte baja y cresta a la más saliente. 17

 

MAQUÍNAS SIMPLES El paso es la deexiste rosca entre distancia que dos crestas  crestas consecutivas. consecutivas. Si el sencilla, tornillo es de rosca se corresponde con lo que avanza sobre la tuerca por cada vuelta completa. Si es de rosca doble el avance será igual al doble del paso. 18

 

CLASIFICACIÓN DE LOS MECANISMOS Los mecanismos se pueden clasificar en seis grandes grupos:

Mecanismos de Transmisión del Movimiento. Movimiento. Mecanismos de Transformación del Movimiento. Mecanismos de Acoplamiento del Movimiento. Mecanismos para Dirigir y Regular el Movimiento. Mecanismos de Acumulación de Energía. Soportes, Cojinetes y Rodamientos. 19

 

Mecanismos Transmisiónde del Movimiento

Los mecanismos de transmisión del movimiento, son aquellos que transmiten a otro punto el movimiento generado por un elemento motriz o motor.

20

 

Mecanismos de Transmisión del Movimiento Los mecanismos de transmisión del movimiento son los siguientes:  –  –  –  –

Palanca. Polea Simple. Simple. Transmisión por por Ruedas d de e Fricción. Transmisión por por Poleas co con n Correa.

 –  –  –  –

Transmisión p de e Dentadas o Engranajes. Transmisión por por por or Ruedas Corona yd Tornillo sin Fin. Transmisión por por Ruedas De Dentadas ntadas con Cadena. Transmisión por por Ruedas De Dentadas ntadas con Correa Dentada.

 – Transmisión Variador Variador de Velocidad.  – Transmisión por por Trenes. 21

 

PALANCA

22

 

PALANCA Es mecanismo transmisión del que movimiento. La un palanca es unademáquina simple se emplea en una gran variedad de aplicaciones. Está formada por una barra rígida que puede oscilar en torno a una pieza fija, que sirve de punto de apoyo, llamado fulcro. Cuando la fuerza se aplica en el extremo de la barra más alejado del punto de apoyo, la fuerza resultante en el extremopuede más próximo al punto de apoyo es También utilizarse para amplificar la mayor. fuerza mecánica que se aplica a un objeto, para incrementar su velocidad o la distancia recorrida, en respuesta a la aplicación de una fuerza. 23

 

PALANCA

24

 

PALANCA Sobre la barra rígida que constituye una palanca actúan tres fuerzas:  – La potencia; P: es la fuerza que aplicamos voluntariamente con el fin de obtener un resultado; ya sea manualmente o por medio de motores u otros mecanismos.  – La resistencia; R: es la fuerza que vencemos, ejercida sobre la palanca por el cuerpo a mover. Su valor será equivalente, por el principio de acción y reacción, a la fuerza transmitida por la palanca a dicho cuerpo.  – La fuerza de apoyo: es la ejercida por el fulcro sobre la palanca. Si no se conside considera ra el pe peso so de la ba barra, rra, se será rá siemp siempre re igua iguall y opues opuesta ta a la suma de las anteriores, de tal forma de mantener la palanca sin desplazarse del punto de apoyo, sobre el que rota libremente.  –  Brazo de potencia; Bp: la distancia entre el punto de aplicación de la fuerza de potencia y el punto de apoyo.  –  Brazo de resistencia; Br: distancia entre la fuerza de resistencia y el punto de apoyo.

25

 

PALANCA

26

 

PALANCA Ley de la palanca En física, la ley que relaciona las fuerzas de una palanca en equilibrio se expresa mediante la ecuación:

P × B

P

=   

 R × B

R

Ley de la palanca: Potencia por su brazo es igual a resistencia por el suyo. Siendo P la potencia, R la resistencia, y Bp y Br las distancias medidas desde el fulcro hasta los puntos de aplicación de P y R respectivamente, llamadas brazo de potencia y potencia  y brazo de resistencia . 27

 

PALANCA Tipos de palancas

Las palancas se dividen en tres géneros, también llamados grados o clases, dependiendo de la posición relativa de los puntos de aplicación de la potencia y de la resistencia con respecto al fulcro (punto de apoyo). El principio de la palanca es válido indistintamente del tipo que se trate, pero el efecto y la forma de uso de cada uno cambian considerablemente. 28

 

PALANCA Palancade de Primera En la palanca primera clase. clase, el fulcro se encuentra situado entre la potencia y la resistencia. Se caracteriza en que la potencia puede ser menor que la resistencia, aunque a costa de disminuir la velocidad transmitida y la distancia recorrida por la resistencia. Para que esto suceda, el brazo de potencia Bp ha de ser mayor que brazo resistencia Br. la velocidad Cuando lo elque se de requiere es ampliar transmitida a un objeto, o la distancia recorrida por éste, se ha de situar el fulcro más próximo a la potencia, de manera que Bp sea menor que Br. 29

 

PALANCA

Ejemplos de este tipo de palanca son el balancín, las tijeras, las tenazas, los alicates o la catapulta (para ampliar la velocidad). En el cuerpo humano se encuentran varios ejemplos de palancas de primer género, géne ro, co como mo el conjun conjunto to tríc trícep eps s b braq raquia uiall - co codo do antebrazo. 30

 

PALANCA

31

 

PALANCA Palanca de Segunda clase. En la palanca de segunda clase, la resistencia se encuentra entre la potencia y el fulcro. Se caracteriza en que la potencia es siempre menor que la resistencia, aunque a costa de disminuir la velocidad transmitida y la distancia recorrida por la resistencia. Ejemplos de este tipo de palanca son la carretilla, los remos y el cascanueces. 32

 

PALANCA

33

 

PALANCA Palanca de Tercera clase. En la palanca de tercera clase, la potencia se encuentra entre la resistencia y el fulcro. Se caracteriza en que la fuerza aplicada que la resultante; es y se mayor utiliza cuando lo que se requiere es ampliar la velocidad transmitida a un objeto o la distancia recorrida por él. Ejemplos de este tipo de palanca son el quita grapas la caña de pescar y la pinza de cejas; y en el cuerpo humano, el conjun con junto to cod codo o - bícep bíceps s braq braquia uiall antebrazo, y la articulación temporomandibular. 34

 

PALANCA

35

 

POLEA SIMPLE

36

 

POLEA SIMPLE Es mecanismo demáquina transmisión del movimiento. Unaunpolea , es una simple que sirve para transmitir una fuerza. Se trata de una rueda, generalmente maciza y acanalada en su borde, que, con el curso de una cuerda o cable que se hace pasar por el canal ("garganta"), se usa como elemento de transmisión para cambiar la dirección del movimiento en máquinas y mecanismos. La polea simple se emplea para elevar pesos, consta de una sola rueda con la que hacemos pasar una cuerda.

37

 

POLEA SIMPLE Se elemplea para cambiar sentido de la fuerza haciendo más cómodo el levantamiento de la carga, entre otros motivos, porque nos ayudamos del peso del cuerpo para efectuar el esfuerzo, la fuerza que tenemos que hacer es la

F   =  R

misma al peso a la que tenemos que levantar. 38

 

POLEA SIMPLE simple de fijautilizar una polea La maneraPolea más sencilla es colgar un peso en un extremo de la cuerda, y tirar del otro extremo para levantar el peso. Una polea simple fija no produce una ventaja mecánica: la fuerza que debe aplicarse es la misma que se habría requerido para levantar el objeto sin la polea. La polea, sin embargo, permite aplicar la fuerza en una dirección más conveniente. 39

 

POLEA SIMPLE Polea simple fija

40

 

POLEA SIMPLE Polea simplede móvil. Una forma alternativa utilizar la polea es fijarla a la carga un extremo de la cuerda al soporte, y tirar del otro extremo para levantar a la polea y la carga. La polea simple móvil produce una ventaja mecánica: la fuerza necesaria para levantar la carga es justamente la mitad de la fuerza que habría sido requerida para levantar la carga sin la polea. Por el contrario, la longitud de la cuerda deque la que debe hacer tirarsesubir es ela doble de la distancia se desea la carga. 41

 

POLEA SIMPLE •

Polea simple móvil.

42

 

POLEA SIMPLE o aparejos. El polipastoPolipastos es la configuración más común de polea compuesta. En un polipasto, las poleas se distribuyen en dos grupos, uno fijo y uno móvil. En cada grupo se instala un número arbitrario de poleas. La carga se une al grupo móvil.

F  =

 R 2× n 43

 

POLEA SIMPLE Donde es el número de ypares de poleas. Cada par lo forma unan polea simple fija otra polea simple móvil. Se llama polipasto a una máquina que se utiliza para levantar o mover una carga con una gran ventaja mecánica, porque se hay necesita aplicar una fuerza menor al peso que que mover. Lleva dos mucho o más poleas incorporadas para minimizar el esfuerzo. Estos mecanismos se utilizan mucho en los talleres o industrias cargan y materiales muy pesados paraque hacer más elementos rápida y fácil la elevación y colocación de estas piezas en las diferentes máquinasherramientas que hay en los talleres o almacenes, así como cargarlas y descargarlas de los camiones que las transportan. 44

 

POLEA SIMPLE Polipastos o aparejos.

45

 

TRANSMISIÓN POR RUEDAS DE FRICCIÓN

46

 

TRANSMISIÓN POR RUEDAS DE FRICCIÓN Es un mecanismo de transmisión del movimiento. Es un mecanismo de transmisión constituido por dos o más ruedas, cada una de ellas gira solidariamente al eje al que están acopladas, que están en contacto a una cierta presión, de modo que, cuando una de ellas gira, la que está en contacto con esta gira también por efecto del rozamiento. El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz. Por tanto, si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos que emplear un número impar de ruedas de fricción. 47

 

TRANSMISIÓN POR RUEDAS DE FRICCIÓN Las ruedas de fricción cilíndricas, cónicas o esféricas. Esto pueden permite sertransmitir el movimiento no sólo entre ejes paralelos, sino también entre ejes que se cortan o se cruzan en el espacio. El material empleado en las ruedas de fricción suele ser caucho o similar con coeficiente de fricción elevado. Las ruedas de fricción tienen el gran inconveniente de no poder transmitir grandes potencias, ya que puede resbalar una sobre otra, con la consiguiente pérdida de velocidad. Otro de los inconvenientes del uso de las ruedas de fricción es su desgaste, debido a que funcionan por rozamiento y presión. 48

 

TRANSMISIÓN POR RUEDAS DE FRICCIÓN



de transmisión las velocidades giro La derelación las ruedas depende entre del tamaño relativo de dichas ruedas:

 D  D

1

 N  × D  =  N  × D 1

1

 

2

2

2

 N  =  N 

2

1

49

 

TRANSMISIÓN POR RUEDAS DE FRICCIÓN Donde N1 y N2  indican las velocidades de giro de las ruedas motriz y conducida, respectivamente, se miden en vueltas o revoluciones por minuto (rpm), y D1 y D2 corresponden a los diámetros de las ruedas motriz y conducida, se mide en unidades de longitud que normalmente son mm. Al cociente

 D  D

1

se llama

relación de

2

transmisión. 50

 

TRANSMISIÓN POR POLEAS CON CORREA

51

 

TRANSMISIÓN POR POLEAS CON CORREA Es un mecanismo transmisión del movimiento. El mecanismo estádeformado por dos ruedas simples acanaladas, que giran solidariamente a cada eje al que están acopladas, de manera que se pueden conectar mediante o correa tensa. dispositivo permite transmitir una el cinta movimiento entre El ejes alejados y normalmente paralelos, de manera poco ruidosa. La correa, sin embargo, sufre un desgaste importante con el uso y puede llegar oa romperse. que bien, mediante un carril  un rodillo Hay tensor  , tensar para evitar deslizamientos y variaciones de la relación de transmisión. El sentido sentido de degiro giro la rueda conducida es el mismo de de la rueda motriz. 52

 

TRANSMISIÓN POR POLEAS CON CORREA Los tipos de correas que emplea en esta transmisión son:

53

 

TRANSMISIÓN POR POLEAS CON CORREA La relación de transmisión entre las velocidades de giro de las poleas depende del tamaño relativo de dichas poleas:  N   D  N   D 1×

1

 =

 

2×

2

 D  D

1 2

 N  =  N 

2

1

54

 

TRANSMISIÓN POR POLEAS CON CORREA Donde N1 y N2  indican las velocidades de giro de las poleas motriz y conducida, respectivamente, se miden en vueltas o revoluciones por minuto (rpm), y D1 y D2 corresponden a los diámetros de las poleas motriz y conducida, se mide en unidades de longitud que normalmente son mm. Al cociente

 D D

1

 

se llama

relación de

2

transmisión. 55

 

TRANSMISIÓN POR POLEAS CON CORREA Esta transmisión la podemos encontrar en lavadoras, ventiladores, lavaplatos, pulidoras, videos, multicultores, cortadores de carne, taladros, generadores de electricidad, cortadoras de cesped, transmisiones motores, compresores, tornos... en forma de multiplicador de velocidad , caja de velocidades  o tren de poleas . 56

 

TRANSMISIÓN POR O RUEDAS DENTADAS ENGRANAJES

57

 

TRANSMISIÓN POR O RUEDAS DENTADAS ENGRANAJES

Es un mecanismo de transmisión constituido por dos o más ruedas, cada una de ellas gira solidariamente al eje al que están acopladas, estas ruedas están dotadas de unos salientes, llamados dientes.de Dichas ruedas están contacto atreves los dientes en los que en se apoyan. Cuando una de las ruedas gira, sus dientes se apoyan en la otra arrastrándola y obligando a esta última a girar. 58

 

TRANSMISIÓN POR RUEDAS DENTADAS O ENGRANAJES Es un mecanismo de transmisión constituido por dos o más ruedas, cada una de ellas gira solidariamente al eje al que están acopladas, estas ruedas están dotadas de unos salientes, llamados dientes. Dichas ruedas están en contacto atreves de los dientes en los que se apoyan. Cuando una de las ruedas gira, sus dientes se apoyan en la otra arrastrándola y obligando a esta última a girar. 59

 

POR O TRANSMISIÓN RUEDAS DENTADAS ENGRANAJES

El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al sentido de giro de la rueda motriz. Por tanto, si queremos mantener el sentido de giro del motor tendremos dentadas. que emplear un número impar de ruedas Es un mecanismo de transmisión robusto, pero que sólo transmite movimiento entre ejes próximos. En algunos casostransmitir puede serpotencias un sistema ruidoso, pero que es útil para elevadas. Requiere lubricación para minimizar el rozamiento. La rueda dentada de mayor tamaño y con mayor número de dientes se la llama corona, y a la rueda dentada de tamaño pequeño y con menor número de dientes se la llama piñón. 60

60

 

TRANSMISIÓN POR O RUEDAS DENTADAS ENGRANAJES

La relación de transmisión entre las velocidades de giro de las ruedas depende del número de dientes de dichas ruedas:  N  × Z  =   N  × Z  1

1

 

2

2

 Z   Z 

1

2

=

 N   N 

2

1

Donde N1 y N2  indican las velocidades de giro de las poleas motriz y conducida, respectivamente, se miden en vueltas o revoluciones por minuto (rpm), y Z1 y Z2 corresponden al número de dientes de las ruedas motriz y conducida. Al cociente  Z  se llama relación de transmisión. 1

 Z 

2

61

 

TRANSMISIÓN POR O RUEDAS DENTADAS Tipos de engranajes : ENGRANAJES Cilíndricos de dientes rectos.

62

 

TRANSMISIÓN POR O RUEDAS DENTADAS ENGRANAJES Cilíndricos de dientes helicoidales.

63

 

TRANSMISIÓN POR O RUEDAS DENTADAS ENGRANAJES

• Doble helicoidales

64

 

TRANSMISIÓN POR O RUEDAS DENTADAS ENGRANAJES Ejes perpendiculares: Cónicos de dientes rectos

65

 

TRANSMISIÓN POR O RUEDAS DENTADAS ENGRANAJES Cónicos de dientes helicoidales.

66

 

TRANSMISIÓN POR O RUEDAS DENTADAS ENGRANAJES Helicoidales cruzados.

67

 

TRANSMISIÓN POR CORONA Y TORNILLO SIN FIN

68

 

TRANSMISIÓN POR CORONA Y TORNILLO SIN FIN

Es un mecanismo de transmisión constituido por un tornillo que engrana a una rueda dentada llamada corona. La corona gira solidaria a su eje, que es perpendicular al eje del tornillo. Por cada vuelta del tornillo sin fin acoplado al eje motriz, la rueda gira un diente. Este sistema permite, por tanto, transmitir e movimiento desde el eje motriz, el que esta conectado el tornillo, al eje de la rueda dentada o corana, que es la rueda conducida. Además se consigue una gran reducción de velocidad. punto de es sido considerado una Desde rueda el dentada devista un conceptual solo dienteel sinfín que ha tallado helicoidalmente (en forma de hélice). Este operador ha sido diseñado para la transmisión de movimientos giratorios, por lo que siempre trabaja unido a otro engranaje.

69

 

TRANSMISIÓN POR CORONA Y TORNILLO SIN FIN

La relación de transmisión entre las velocidades de giro del tornillo y la corona depende corona: del número de dientes de dicha

 N 

Tornillo

=

 N  

  Corona

 Z 

×

Corna

Donde N  es la velocidad de giro del tornillo, N  es la velocidad de giro de la corona, Tornillo  Tornillo 

Corona  Corona 

Corona 

y Z  es número de dientes de la corona.

70

 

TRANSMISIÓN POR CORONA Y TORNILLO SIN FIN

71

 

TRANSMISIÓN POR RUEDAS DENTADAS CON CADENA

72

 

POR TRANSMISIÓN RUEDAS DENTADAS CON CADENA

El mecanismo está formado por dos ruedas dentadas, que giran solidariamente a cada eje al que están acopladas, de manera que se pueden conectar mediante una cadena de eslabones articulados engrana enentre dichasejes ruedas. El dispositivo permite transmitir elquemovimiento alejados y normalmente paralelos, de manera poco ruidosa. Este sistema permite transmitir grandes velocidades y potencias, por que no existe la posibilidad del deslizamiento ya que la cadena engrana con las ruedas. El sentido de giro de la rueda conducida es el mismo sentido de giro de la rueda motriz. Este ysistema en las y bicicletas, en los motores de gasolina diesel se deemplea automóviles camiones, y en grandes máquinas industriales.

73

 

TRANSMISIÓN POR RUEDAS DENTADAS CON CADENA

La relación de transmisión entre las velocidades de giro de las ruedas depende del número de dientes de dichas ruedas:  N   Z 

1

×

=  

×

 N   Z   N   Z  1

1

 

2

2

 Z 

2

=

2

 N 

1

Donde N1 y N2  indican las velocidades de giro de las poleas motriz y conducida, respectivamente, se miden en vueltas o revoluciones por minuto (rpm), y Z1 y Z2 corresponden al número de dientes de las ruedas motriz y conducida. Al cociente  Z  se llama relación de transmisión. 1

 Z 

2

74

 

TRANSMISIÓN POR RUEDAS DENTADAS CON CADENA

75

 

TRANSMISIÓN POR RUEDAS DENTADAS CON CORREA DENTADA

76

 

TRANSMISIÓN POR RUEDAS DENTADAS CON CORREA DENTADA

El mecanismo está formado por dos ruedas dentadas, que giran solidariamente a cada eje al que están acopladas, de manera puedenenconectar mediante una correa dentadaque quese engrana dichas ruedas. El dispositivo permite transmitir el movimiento entre ejes alejados y normalmente paralelos, de manera poco ruidosa. Este sistema permite transmitir grandes velocidades y potencias, por que no existe la posibilidad del deslizamiento ya que la correa engrana con las ruedas. El sentido sentido de degiro giro la rueda conducida es el mismo de de la rueda motriz.

77

 

TRANSMISIÓN POR RUEDAS DENTADAS CON CORREA DENTADA

La relación de transmisión entre las velocidades de giro de las ruedas depende del número de dientes de dichas ruedas:  N   Z 

1

×

=  

×

 N   Z   N   Z  1

1

 

2

2

 Z 

2

=

2

 N 

1

Donde N1 y N2  indican las velocidades de giro de las poleas motriz y conducida, respectivamente, se miden en vueltas o revoluciones por minuto (rpm), y Z1 y Z2 corresponden al número de dientes de las ruedas motriz y conducida. Al cociente  Z  se llama relación de transmisión. 1

 Z 

2

78

 

TRANSMISIÓN POR RUEDAS DENTADAS CON CORREA DENTADA

79

 

TRANSMISIÓN VARIADOR DE VELOCIDAD Son transmisiones de movimiento circular que además de transmitir fuerzas y movimientos, son capaces de variar la velocidad de giro de los ejes a los que están conectados. Consiguiendo efectosdel combinados velocidad en función tamaño dede laspotencia ruedas y y de la atribución que tienen en el mecanismo, es decir, si es motriz o conducida. Existen tres sistemas:

80

 

TRANSMISIÓN VARIADOR DE VELOCIDAD Sistema multiplicador de velocidad. En este sistema la velocidad de la rueda conducida es mayor que la rueda motriz. Pero la potencia que se obtiene de la rueda conducida es menor que la conductora. La rueda 1 es de mayor tamaño o tiene más dientes que la rueda 2.

81

 

TRANSMISIÓN VARIADOR DE VELOCIDAD  Z  >  Z  1

 

2

 N  <  N  1

 

2

82

 

TRANSMISIÓN VARIADOR DE VELOCIDAD > 1

 

 D  D

 N  <  N  1

 

2

2

83

 

TRANSMISIÓN VARIADOR DE VELOCIDAD Sistema Reductor de velocidad. En este sistema la velocidad de la rueda conducida es menor que la rueda motriz. Pero la potencia que se obtiene de la rueda conducida es mayor que la conductora. La rueda 1 es de menor tamaño o tiene menos dientes que la rueda 2.

84

 

TRANSMISIÓN VARIADOR DE VELOCIDAD  Z  <  Z  1

 

2

 N  >  N  1

 

2

85

 

TRANSMISIÓN VARIADOR DE VELOCIDAD

1

<

 

 D  D

 N  >  N  1

 

2

2

86

 

TRANSMISIÓN VARIADOR DE VELOCIDAD Sistema constante de velocidad. En este sistema la velocidad de la rueda conducida es igual que la rueda motriz. La potencia que se obtiene de la rueda conducida es 1igual queigual la conductora. La rueda es de tamaño o tiene los mismos dientes que la rueda 2.

87

 

TRANSMISIÓN TRENES POR Son la unión de varios mecanismos simples. Para que dos sistemas o conjuntos de transmisión formen un tren, es necesario que los dos sistemas compartan el mismo eje, de tal forma, que el eje del elemento conducido del primer sistema o conjunto se también el eje del elemento motriz del segundo sistema. Los efecto que se consiguen son la de una mayor relación de transmisión entre el primer eje correspondiente a al primer elemento motriz y el último eje donde está el último elemento conducido. Los trenes más comunes son los de poleas y los engranajes.

88

 

TRANSMISIÓN TRENES POR Trenes de poleas:por dos Están formados pares mínimo de sistemas de poleas con correa. En el eje 2 están situadas poleas y conducida delas cada uno motriz de los dos sistemas. Si el tren tiene la función de reductora, el el eje polea motriz y en eje13está esta la la polea conducida. Si el tren tiene la función de multiplicadora, ejeel1 eje está la polea conducidaely en 3 la polea motriz.

89

 

TRANSMISIÓN POR TRENES Las relaciones de transmisión son:  N   N 

4

1

 D <  D 1

 

 D

4

<

3

 N  >  N  1

 

4

 D × D =  D × D

 D  

2

1

3

2

4

 D =  D 1

 

 N    =  N  2

 

3

3

 D

2

 =

 D  

4

90

 

TRANSMISIÓN POR TRENES Trenes de engranajes: Están formados por dos pares mínimo de sistemas de ruedas dentadas. En el eje 2 están las ruedas motrizsituadas y conducida de cada uno de los dos sistemas. Si el tren tiene la función de reductora, eje está la rueda motriz yelen el 1eje 3 esta la rueda conducida. Si el tren tiene la función de multiplicadora, la rueda conducidaelyeje en 1elestá eje 3 la rueda motriz.

91

 

TRANSMISIÓN TRENES POR Las relaciones de transmisión son:  N 

×  Z   Z  =

 N 

 Z  × Z 

4

1

3

2

4

<

<

 Z   Z 

 Z   Z  1

1

 

3

4

 

 N  >  N  1

 

4

2

1

=

 

3

2

 Z   Z 

 Z 

 N    =  N  2

 

3

 =

 

4

 Z 

92

 

Mecanismos dedel Transformación Movimiento

Los mecanismos de transformación del movimiento, son aquellos que transforman un movimiento lineal en un movimiento circular o transformar un movimiento circular en otro lineal.

93

 

Mecanismos dedel Transformación Movimiento Los mecanismos de transformación del movimiento de circular a rectilíneo son los siguientes:  – Transmisión por Sistema Piñó Piñón n – Cremallera.  – Transmisión por Sistema Torni Tornillo llo – Tuerca.  – Transmisión por Conju Conjunto nto Manivela - Torno.

94

 

Mecanismos dedel Transformación Movimiento

Los mecanismos de transformación del movimiento de circular a rectilíneo alternativos son los siguientes:  – Transmisión por Sistema Tornillo sin Cremallera.  – Transmisión por Sistema Biela – Manivela.  – Transmisión por Cigüeña Cigüeñal. l.  – Transmisión por Leva.

Fin

– 

 – Transmisión por Excéntrica. 95

 

TRANSMISIÓN SISTEMA POR PIÑÓN – CREM EMA A L L ER A

96

 

TRANSMISIÓN SISTEMA POR PIÑÓN – CREM EMA A L L ER A

Es un sistema que permite convertir un movimiento giratorio en uno lineal continuo, o viceversa. El sistema está formado por un piñón (rueda dentada) que

engrana perfectamente en una cremallera.

97

 

TRANSMISIÓN SISTEMA POR PIÑÓN – CREM EMA A L L ER A

Una cremallera es un prisma rectangular con una de sus caras laterales tallada con dientes. Estos pueden rectos transversal o curvados u y estar dispuestos en ser posición oblicua.

98

 

TRANSMISIÓN SISTEMA POR PIÑ IÑÓN ÓN – CREM EMA ALLERA

Cuando el piñón  gira, sus dientes empujan cremallera , los de la provocando el desplazamiento lineal de esta.

99

 

TRANSMISIÓN SISTEMA POR PIÑÓN – CREM EMA A L L ER A

Si lo que se mueve es la cremallera, sus dientes empujan a los del piñón consiguiendo que este gire y obteniendo en su eje un movimiento giratorio. La relación entre de(V giro del piñón ( piñón  )y la velocidad lineal de la lavelocidad cremallera  ) depende de(Ndos factores: el número de dientes del piñón (Z) y el número de dientes por centímetro de centímetro de la cremallera (n).

100

 

TRANSMISIÓN SISTEMA POR PIcada ÑÓNvuelta – CRcompleta EMA EM ALLdel ERpiñón  A la Por cremallera  se desplazará avanzando tantos dientes como tenga el piñón . Por tanto se desplazará una distancia: d   =  Z  n  Z  y la velocidad del desplazamiento desplazamient o será: V  =   N  ×

n 101

 

TRANSMISIÓN POR SISTEMA PIÑÓN – CREM EMA A L L ER A

Donde la velocidad de giro del piñón (N ) se mide en ), la velocidad lineal de la revoluciones por minuto ( minuto  (r.p.m. r.p.m.), cremallera (V ) se expresa en centímetros por minuto  (cm/minuto). Su utilidad práctica suele centrarse solamente en la conversión de giratorio en lineal continuo , siendo muy apreciado para de conseguir movimientos lineales de precisión (caso microscopios u otros instrumentos ópticos como retroproyectores), desplazamiento del cabezal de los taladros sensitivos, movimiento de puertas automáticas de garaje, sacacorchos, regulación de altura de los trípodes, movimiento de estanterías móviles empleadas en archivos, farmacias o bibliotecas,

cerraduras, dirección de los automóviles, etc... 102

 

TRANSMISIÓN SISTEMA POR PIÑÓN – CREM EMA A L L ER A

103

 

TRANSMISIÓN SISTEMA POR TOR ORN NIL ILL LO – TUER ERCA CA

104

 

TRANSMISIÓN SISTEMA POR TOR ORN NIL ILL LO – TUER ERC CA

Se emplea en la conversión de un movimiento giratorio en uno lineal continuo cuando sea necesaria una fuerza de apriete o una desmultiplicación muy grandes. Se necesita, como mínimo, un tornillo que se acople perfectamente a una tuerca (o a un orificio roscado).

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TRANSMISIÓN SISTEMA POR sistema TOR ORN NIL ILL LO – TUEste ERC ER C A

técnico se puede plantear de dos formas básicas: Un tornillo  de posición fija (no puede desplazarse longitudinalmente) girar provoca que al el desplazamiento de la tuerca.

106

 

TRANSMISIÓN SISTEMA POR TOR ORN NIL ILL LO – TUER ERC CA

En la barra engomadora el tornillo no se desplaza, pero su giro hace que el cilindro cilindro de col cola a suba o baje debido a que que esta es la que hace de tuerca. Una tuerca o un orificio que roscado fijoel(no puede girar del ni desplazarse longitudinalmente) produce desplazamiento tornillo cuando este gira. El grifo  es un ejemplo de este funcionamiento.

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TRANSMISIÓN POR SISTEMA TOR ORN NIL ILL LO – TUER ERC CA

En el caso de los grifos nos permite abrir (o cerrar) el paso del agua levantando (o bajando) la zapata a medida que vamos girando adecuadamente la llave. El sistema tornillo-tuerca presenta una ventaja muy grande respecto a otros sistemas de conversión de movimiento giratorio en longitudinal: por cada vuelta del tornillo la tuerca solamente avanza la distancia que tiene de separación entre filetes (paso de rosca) por lo que la fuerza de apriete (longitudinal) es muy grande.

pasoconsecutivas. de rosca es la distancia que existe entre dos El crestas consecutivas. crestas 

108

 

TRANSMISIÓN POR SISTEMA TOR ORN NIL ILL LO – TUER ERC CA

Si el tornillo es de rosca sencilla, se corresponde con lo que avanza sobre la tuerca por cada vuelta completa. Si es de rosca doble el avance será igual al doble del paso.

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TRANSMISIÓN SISTEMA POR TOR ORN NIL ILL LO – TUER ERC CA

Por otro lado, presenta el inconveniente de que el sistema no es reversible (no podemos aplicarle un movimiento longitudinal y obtener uno giratorio). El sistema tornillo-tuerca como mecanismo de desplazamiento se emplea en multitud de máquinas pudiendo ofrecer servicio tanto en sistemas que requieran de gran precisión de movimiento (balanzas, tornillos micrométricos, transductores de de posición, posicionadores...) como en sistemas baja precisión.

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TRANSMISIÓN POR CONJUNTO MAN MA NIV IVE ELA - TOR ORN NO

111

 

TRANSMISIÓN POR CONJUNTO MAN NIV IVE Eestá LA -formado TOR ORN NOpor una El MA sistema máquina simple para que girar consiste en de un cilindro dispuesto alrededor su eje por la acción de manivela, y que ordinariamente actúa sobre la resistencia por medio de una cuerda que se va arrollando al cilindro.

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TRANSMISIÓN POR CONJUNTO MANIV IVE ELA - TORNO

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TRANSMISIÓN POR CONJUNTO MAN MA N IVE IV E L A T ORN OR N O manivela es una

La pieza normalmente de hierro, compuesta de dos ramas en ángulo recto, una de las cuales se fija

por un extremo eje de una máquina,endeel una rueda, etc. y la otra forma el mango que sirve para mover al brazo, máquina o la rueda.

la

114

 

TRANSMISIÓN POR CONJUNTO MAN MA NIV IVE ELA - TOR ORN NO

La formula que explica funciona esta máquina es similar a la de la palanca y es la siguiente: F  =  R ×  B

 R

 B

F 

Donde R  es la resistencia, F  es la fuerza que hay que aplicar en la manivela, BR  BR es es el radio del cilindro y es el brazo de la resistencia R ; y BF es el radio de la manivela y es el brazo de la fuerza F .

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PORSIN TRANSMISIÓN SISTEMA TORNILLO FIN – CREM EMA ALLER ERA A Es un sistema que permite convertir un movimiento giratorio en uno lineal continuo, o viceversa. El sistema está formado por tornillo sin fin que engrana perfectamente en una cremallera.

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TRANSMISIÓN POR SISTEMA TORNILLO SIN FIN – CREM EMA ALLER ERA A

Desde el punto de vista conceptual el sinfín es considerado una rueda dentada de un solo diente que ha sido tallado helicoidalmente (en forma de hélice). Este operador ha sido diseñado para la transmisión de movimientos giratorios, por lo que siempre trabaja unido a otro elemento. Una cremallera es un prisma rectangular con una de sus caras laterales tallada con dientes. Estos pueden ser rectos o curvados y estar dispuestos en posición transversal u oblicua.

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TRANSMISIÓN PORSIN SISTEMA TORNILLO FIN – CREM EMA ALLER ERA A

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TRANSMISIÓN POR SISTEMA BIELA – MANIVELA

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POR TRANSMISIÓN SISTEMA BIELA – MANIVELA

El mecanismo de biela - manivela es un mecanismo que transforma un movimiento circular en un movimiento de traslación, o viceversa.

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TRANSMISIÓN POR SISTEMA BIELA – MA MAN NIV IVE ELA

Es un conjunto formado por una manivela y una biela. La Biela es un elemento rígido y alargado que permite la unión articulada entre la manivela y el émbolo. Está formada por la cabeza, la caña o cuerpo y el pie. La forma y la sección de la biela pueden ser muy variadas, pero debe poder resistir los esfuerzos de trabajo, por eso es hecha de aceros especiales o aleaciones de

aluminio. 121

 

TRANSMISIÓN POR SISTEMA BIE IEL LA – MA MAN NIV IVE ELA

La manivela es una palanca con un punto al eje de rotación y la otra en la cabeza de la biela. Cuando la biela se mueve alternativamente, adelante y atrás, se consigue hacer girar la manivela gracias al movimiento general de la biela. Y al revés, cuando gira la manivela, se consigue mover alternativamente adelante y atrás la biela y el émbolo.

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TRANSMISIÓN POR CIGÜEÑAL

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TRANSMISIÓN POR Un

CIGÜEÑAL cigüeñal es un eje acodado, con

codos y contrapesos presente en ciertas máquinas que, aplicando el principio del mecanismo de biela manivela, transforma el movimiento rectilíneo alternativo en rotatorio y viceversa. Este mecanismo se emplea en los

motores de combustión. 124

 

TRANSMISIÓN POR CIGÜEÑAL

125

 

TRANSMISIÓN POR LEVA

La leva es un disco con un perfil externo parcialmente circular sobre el que apoya un operador móvil (seguidor de leva) destinado a seguir las variaciones del perfil de la leva cuando esta gira. Por tanto transforma un movimiento de rotación en otro

lineal de traslación oscilante. 126

 

TRANSMISIÓN POR LEVA Conceptualmente deriva de la rueda y del plano inclinado. va solidaria con un ejegiratorio (árbol) queLaleleva  transmite el movimiento que necesita; en muchas aplicaciones se recurre a montar varias levas sobre un rbol de levas), lo que mismo eje o árbol (árbo permite la sincronización del movimiento de varios seguidores a la vez.

127

 

TRANSMISIÓN POR LEVA Como seguidor de leva pueden emplearse émbolos (para obtener movimientos de vaivén) o palancas (para obtener angulares) que movimientos en todo momento han de permanecer en contacto con el contorno de la leva. Para conseguirlo se recurre al empleo de resortes, muelles o gomas de recuperación adecuadamente dispuestos.

128

 

TRANSMISIÓN POR LEVA La forma del contorno de la leva (perfil de leva) siempre está supeditada al movimiento que se necesite en el seguidor , pudiendo aquel adoptar curvas realmente complejas.

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TRANSMISIÓN POR EXCÉNTRICA

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POR TRANSMISIÓN EXCÉNTRICA Desde

el punto de vista técnico la excéntrica es, básicamente, un disco (rueda) dotado de dos ejes: Eje de giro y el excéntrico. En este caso, esta entorno al eje excéntrico. Al igual querueda la leva, se apoya un operador móvil (seguidor de leva) destinado a seguir las variaciones del perfil de la leva cuando esta gira. Por tanto transforma un movimiento de rotación en otro lineal de traslación oscilante. Conceptualmente deriva de la rueda y del

plano inclinado. 131

 

POR TRANSMISIÓN EXCÉNTRICA va solidaria con La un excéntrica  eje (árbol) que le transmite el movimiento giratorio que necesita. seguidor de Como excéntica  pueden emplearse émbolos (para obtener movimientos de vaivén) o palancas (para obtener movimientos angulares) en todo momento han que de permanecer en contacto con el contorno de la leva. Para conseguirlo se recurre al empleo de resortes , muelles o gomas de recuperación

adecuadamente adecuadame nte dispuestos. 132

 

Mecanismos de Acoplamiento del Movimiento Los siguientes mecanismos tienen como objeto transmitir los movimientos circulares entre ejes que no están colocados paralelamente, ni son perpendiculares. No emplean ningún de los mecanismos anteriormente visto para conectarlos entre si.

133

 

Mecanismos de Acoplamiento del Movimiento Estos mecanismos son los siguientes:  –Embregas.  –Acoplamiento fijos. fijos.  –Acoplamiento móviles. móviles. »Acoplamiento por Junta Cardan.

»Acoplamiento por Junta Oldham. 134

 

EMBRAGES El embrague es un sistema que permite tanto transmitir como interrumpir la transmisión de una energía mecánica de giro entre ejes o árboles de transmisión no paralelos ni perpendiculares, mediante la conexión o desconexión de los mismos. Existen dos tipos básicos: Embragues de fricción. Embragues de dientes.

135

 

EMBRAGES Embragues de fricción. El proceso de conexión o acoplamiento se lleva cabo mediante la fuerza de rozamiento de dos superficies que, unidas a los ejes o

árboles,

son

presionadas entre sí. 136

 

EMBRAGES Embragues dientes.

de

El acoplamiento o desacoplamiento de los ejes o árboles de transmisión tiene lugar cuando encajan los dientes de las dos piezas enfrentadas.

137

 

ACOPLAMIENTOS Acoplamientos fijos o bridas. Son elementos

que

se

emplean en unir ejes o árboles de transmisión largos enlazados permanente.de Es forma decir, están uno a continuación del otro.

138

 

ACOPLAMIENTOS Los

acoplamientos

móviles

se emplean para unir ejes o árboles de transmisión que entre ellos forman un ángulo distinto de cero o tienen desplazamiento desplazamie nto entre ellos. Hay dos tipo: Acoplamiento por Junta Cardan.

Acoplamiento por Junta Cardan. Acoplamiento por Junta Oldham. 139

 

ACOPLAMIENTO POR JUNTA CARDAN

140

 

ACOPLAMIENTO POR JUNTA CARDAN El cardán es un acoplamiento mecánico movil, que permite unir dos ejes que giran en un ángulo distinto uno respecto del otro. Su objetivo es transmitir el movimiento de rotación de un eje al otro a pesar de ese ángulo. En los vehículos de motor se suele utilizar como parte del árbol de transmisión, que lleva la fuerza desde el motor situado en la parte delanteraproblema del vehículo hacia las ruedas traseras. El principal que genera el cardán es que, por su configuración, el eje al que se le transmite el movimiento no gira a velocidad angular constante.

141

 

ACOPLAMIENTO POR JUNTA CARDAN

142

 

ACOPLAMIENTO POR JUNTA OLDHAM La juntas Oldhan también denomina de platillos en cruz y se usa para unir dos árboles paralelos de muy reducida distancia axial. La junta consta de tres elementos dos solidarios uno a cada eje y un tercero que sirve de unión entres las anteriores como se puede ver el ejemplo.

143

 

ACOPLAMIENTO POR JUNTA OLDHAM

144

 

Mecanismos para Dirigir y Regular el Movimiento Este tipo de mecanismos buscan controlar y regular los movimientos circulares y lineales. Los más comunes son: Trinquetes.

Frenos. 145

 

TRINQUETE Un trinquete es un mecanismo que permite a un engranaje girar hacia un lado, pero le impide hacerlo en sentido contrario, ya que lo traba con dientes en forma de sierra. Permite que los mecanismos no se rompan al girar al revés. Usos de este mecanismo: Es lo que permite que los mecanismos no se rompan al girar alse revés. El trinquete encuentra en el reloj para prevenir que las manecillas giren hacia el sentido contrario. Tiene diferentes formatos y medidas. En

llllaves

d de e

ca carr rra aca

que

p pe erm rmiiten

que

el el

movimiento se transmita en solo en el sentido deseado.

146

 

TRINQUETE

147

 

FRENOS Los frenos son mecanismos para regular el movimiento, disminuyendo o deteniendo el de movimiento circular de los ejes o árboles transmisión. Son utilizado en numerosos tipos de máquinas. Su aplicación es especialmente especialmente importante en los vehículos, como automóviles, trenes, aviones, motocicletas

o bicicletas. 148

 

FRENOS Tipos de frenos: Frenos de cinta o de banda. Freno de tambor. Freno de disco.

149

 

FRENOS Frenos de cinta o de banda: Utilizan una

banda

flexible,

las

mordazas

o

zapatas se aplican para ejercer tensión sobre un cilindro o tambor giratorio que giratorio  que se encuentra solidario al eje que se pretenda controlar. La banda al ejercer presión, ejerce la fricción con la cual se disipa en

calor la energía cinética del cuerpo a regular. 150

 

FRENOS

151

 

FRENOS El freno de tambor es un tipo de freno en el qu que e la fr fric icci ción ón se c cau ausa sa p por or un un pa parr de zapatas que presionan contra la superficie interior de un tambor giratorio, el cual está conectado al eje o la rueda.

152

 

FRENOS

153

 

FRENOS El freno de disco es un sistema de frenado normalmente para ruedas de vehículos, en el cual una parte móvil (el disco) solidario con la rueda que gira es sometido al rozamiento de unas superficies de alto coeficiente de fricción (las pastillas) que ejercen sobre ellos una fuerza suficiente como para transformar toda o parte de la energía cinética del vehículo en movimiento, en calor, hasta detenerlo o reducir su velocidad, según sea el caso. Esta inmensa cantidad de calor ha de ser evacuada de alguna manera, y lo más rápidamente posible. El mecanismo es similar en esto al freno de tambor, tambo r, con la dif diferencia erencia de que la la superficie superficie frenante frenante es

menor pero la evacuación del calor al ambiente es mucho mejor, compensando ampliamente la menor superficie frenante. 154

 

FRENOS

155

 

Mecanismos de Acumulación de Energía Estos dispositivos tienen como objetivos la captación, almacenamiento y liberación de la energía de tipo mecánica, es decir, la que se obtiene con los esfuerzos de tracción, compresión, flexión, torsión, etc.; similar a como lo haría un músculo.

156

 

Mecanismos de Acumulación de Energía Estos dispositivos son los muelles. Gracias a los materiales con los que están elaborados, absorben energía cuando están Esta sometidos a cierta presión o deformación. energía puede se liberada más tarde, ya sea dosificada en pequeñas cantidades o de golpe. Los muelles pueden trabajar:

157

 

Mecanismos de Acumulación de Energía A compresión. El muelle se comprime como sillones. el

de

los

158

 

Mecanismos de Acumulación de Energía A muelle

tracción. es

como somieres.el

El estirado

de

los

159

 

Mecanismos de Acumulación de Energía A torsión. El muelle es retorcido como en las pinzas de tender.

160

 

SOPORTES Los so Los sopo port rtes es so son n lo los s el elem emen ento tos s so sobr bre e los que se apoyan los árboles y los ejes de transmisión. Podemos clasificarlos en dos grupos: Cojinetes de Fricción Rodamientos.

161

 

SOPORTES Un cojinete es la pieza o conjunto de ellas sobre las que se soporta y gira el árbol transmisor de movimiento giratorio de una máquina. El árbol o eje al girar fricciona, por lo que necesitan ser lubricados con aceite para facilitar el giro y reducir el desgaste por rozamiento. Los cojinetes se fabrican con materiales muy resistentes al desgaste, como el bronce y materiales

antifricción.

162

 

SOPORTES

163

 

SOPORTES Un rodamiento es un elemen mento me mecánico que reduc red uce e la ffric ricció ción n entre entre u un n eje eje y la las s piez piezas as c con onec ecta tada das sa éste por medio de rodadura, que le sirve de apoyo y facilita su desplazamiento. El rodamiento están formados por dos anillos concéntricos colocan El anillo interiorentre se los unequeo seajusta al bolas eje o rodillos. árbol de transmisión, y el exterior, al elemento soporte.

Los materiales empleados en la construcción de los rodamientos son aceros de alta resistencia al desgaste. 164

 

SOPORTES

165

 

FIN