Otros Mecanismos Uno

 

1.- Qué son los mecanismos?

El ser humano construye objetos para satisfacer sus necesidade necesidadess y las de la sociedad en la que vive, así como para mejorar la calidad de vida. Si observas a tu alrededor puedes comprobar en muchos de los objetos cotidianos que te rodean que se produce algún tipo de movimiento (un reloj de pared, un exprimidor, una bicicleta, un ascensor…). El movimiento que observas en estos objetos es necesario para que realicen correctamente su función: la lavadora gira para que la ropa se lave, el exprimidor para poder extraer  jugo, el reloj hace girar sus agujas para para variar su hora… hora…

Máquina  Una máquina es un conjunto de elementos móviles y fijos cuyo funcionamiento posibilita aprovechar, dirigir, regular o transformar energía o realizar un trabajo con un fin determinado. Se denomina maquinaria (del latín machinarĭus) al conjunto de máquinas que se aplican para un mismo fin y al mecanismo que da movimiento a un dispositivo. 

Máquina simple  Las máquinas simples son ingenios mecánicos que utilizan los seres humanos para realizar trabajos con un menor esfuerzo. Desde la antigüedad se considera que son cinco las grandes máquinas simples: el plano inclinado, el tornillo, la rueda, la palanca y la polea. 

Mecanismo  Los mecanismos son elementos destinados a transmitir y/o transformar fuerzas y/o movimientos desde un elemento motriz (motor) a un elemento conducido (receptor), con la misión de permitir al ser humano realizar determinados trabajos con mayor comodidad y menor esfuerzo. 

Un mecanismo sería entonces un conjunto de elementos que forman parte de una máquina conectados entre sí y cuya misión es: Transformar una velocidad en otra velocidad. Transformar una fuerza en otra fuerza. Transformar una trayectoria en otra diferente.

 

Transformar un tipo de energía en otro tipo distinto. Un último concepto habitual cuando hablamos de mecanismos es el de sistema mecánico. Normalmente el término “máquina” lo empleamos cuando nos referimos a un aparato que produce energía a partir de otra fuente de energía no manual.

Sistema mecánico  Un sistema mecánico sería entonces una combinación de mecanismos que transforma velocidades, trayectorias, trayectorias, fuerzas o energías mediante una serie de pasos intermedios. 

Clasificación de las máquinas

Licencia CC-BY-SA  CC-BY-SA  Clasificación de las máquinas. Manuel Torres Búa. Licencia  Clasificación de los principales mecanismos

2.- Máquinas simples

La maquinaria simple es un implemento muy útil para una gran cantidad de labores por su gran efectividad. Su objetivo ella es transmitir e incrementar el efecto de una fuerza al mover un objeto y así disminuir el esfuerzo con que se realiza. 

La maquinaria simple es un implemento i mplemento muy útil para una gran cantidad de labores por su gran efectividad. Pero ¿para que sirve? El objetivo de ella es transmitir e incrementar el efecto de una fuerza al mover un objeto y así disminuir el esfuerzo con que se realiza.

 

En una máquina simple se cumple la l a ley de la conservación de la energía: «la energía ni se crea ni se destruye; solamente se transforma» Todas las máquinas simples convierten una fuerza pequeña en una grande, o viceversa. Algunas convierten también la dirección de la fuerza. La relación entre la intensidad de la fuerza de entrada y la de salida es la ventaja mecánica. 

Ventaja mecánica  Se define como ventaja mecánica ( VM ) de una maquina simple a la relación que existe entre lafuerza resistente (R) y la fuerza actuante(F). Se expresa matemáticamente así: 

Esta relación mide la eficacia de la maquina simple, en el sentido de que cuanto mayor sea ,mejor resultado nos dará la máquina. Así por ejemplo, una VM = 2, significa que una maquina permite realizar un determinado trabajo con la mitad del esfuerzo requerido si se fuese hacer hacer sin la maquina. (F será la mitad de R). Si el resultado de la ventaja es menor que uno, entonces la maquina no es eficiente, ya que realiza r ealiza un mayor esfuerzo para realizar el trabajo. (R es mayor que F). Máquinas simples

El plano inclinado es una superficie  plana que forma con otra un ángulo agudo (menor de 90º). Permite que elevar cargas de forma más cómoda que en vertical, para ello Plano aunque tengamos que inclnado realizar un mayor recorrido. En la naturaleza aparece en forma de rampa,  pero el ser humano lo ha adaptado a sus necesidades haciéndolo también Norkus  en en  flickr . Licencia  Licencia  CC-BY  movil, como en el  Handicapp Ramp. De George Norkus caso del hacha o del

 

cuchillo.  Elemento de fijación o de unión de materiales formado por una cabeza y un cuerpo cilíndrico o cónico con una hélice helicoidal. Realmente es una aplicación del  principio de Tornillo funcionamiento del  plano inclinado: El tornillo se va girando mediante una herramienta adecuada que se adapta a su cabeza, y la hélice va  penetrando en el material.  Normalmente son de metal.  La rueda es un operador formado  por un cuerpo redondo que gira respecto de un  punto fijo denominado eje de giro. Normalmente la rueda siempre que ir Rueda tiene acompañada de un eje cilíndrico (que guía su movimiento giratorio) y de un soporte (que mantiene al eje en su posición).  Aunque entambién la naturaleza

 

Phillips screw. De De  Ssawka en Wikimedia Commons Commons.. Licencia  Licencia  CC.BY-SA

 Artillery-spoked wheel. By By  Rankin

Kennedy via ia  Wikimedia Commons Commons.. Dominio  público. 

 

existen cuerpos redondeados (troncos de árbol, cantos rodados, huevos...), ninguno de ellos cumple la función de la rueda en las máquinas, por tanto se puede considerar que esta es una máquina totalmente artificial.  Consiste en una  barra recta que  puede moverse alrededor de un  punto de apoyo fulcro. El Palanca llamado objetivo de la  palanca es incrementar el efecto de una fuerza o cambiar su dirección.  Las poleas son ruedas que tienen el  perímetro exterior diseñado especialmente para facilitar el contacto Polea con cuerdas o correas. La polea es una máquina simple que nos puede ayudar a subir pesos ahorrando esfuerzo. 

2.1.- La palanca

 

 Balancines. De  De  Landahlauts Landahlauts.. A través de de  flickr . Licencia  Licencia  CC-BY-NC-SA

 

  La palanca es una máquina simple cuya función es transmitir fuerza y variar desplazamiento. Está compuesta por una barra rígida que puede girar libremente alrededor de un punto de apoyo denominado fulcro. 

Puede utilizarse para amplificar la fuerza mecánica que se aplica a un objeto, para incrementar su velocidad o distancia recorrida, en respuesta a la l a aplicación de una fuerza. En la siguiente imagen puedes ver los parámetros característicos presentes en cualquier palanca: Parámetros característicos de las palancas. 

Parámetros característicos de las palancas . De Manuel Torres

Búa. Licencia Licencia CC-BY-SA 

R: Fuerza resistente. F: Fuerza actuante. dR: Distancia de R al punto de apoyo. dF:  Distancia de F al punto de apoyo. 

(A la fuerza actuante también se la denomina Potencia y, a vces, se representa con la letra P.)

Ley de la palanca  Una palanca estará en equilibrio cuando el producto de la fuerza actuante F, por su distancia al punto de apoyo dF, es igual al producto de la fuerza resistencia R, por su distancia dR al punto de apoyo. Expresado en forma matemática: 

 

F.dF = R.dR

 

De esta forma, como norma general, cuanto mayor sea la distancia al punto de apoyo  con la que aplicamos la fuerza actuante F, mayor ventaja tendremos respecto a la fuerza resistente R. Este principio se cumplirá siempre y para ello, debemos suponer que la barra que hace de palanca es rígida y resistente. Las palancas están presentes, no solo formando parte de las máquinas, sino en multitud de objetos de la vida cotidiana. Podemos clasificarlas en función de la posición de la fuerza actuante F y de la resistente R en tres clases, grados o géneros. Palancas de primer grado (género o clase).

Son aquellas en las que el punto de apoyo está entre la fuerza aplicada y la fuerza resistente. El efecto de la fuerza aplicada puede verse aumentado o disminuído en función de las distancias al punto de apoyo.

Palanca de primera clase . De en Wikimedia  De  CR  en 

commons. commons. Licencia Licencia  CC-BY-SA.

  Palancas de segundo grado (género o clase).

La fuerza resistente se aplica entre el punto de apoyo y la fuerza aplicada.

 

   

CR  enWikimedia commons. commons. Licenci  Licencia aCC-BY-SA. Palanca de segunda clase. De D eCR

Palancas de tercer grado ( género o clase).

La fuerza aplicada está entre el punto de apoyo y la fuerza resistente.

Palanca de tercera clase  De  De CR  en  en Wikimedia

commons. commons. Licencia  Licencia  CC-BY-SA. 

A continuación tienes una tabla resumen con los parámetros característicos de cada tipo de palanca, y su aplicación a un ejemplocotidiano:

 

Tipos de palancas. Jesús Lozano Monge y Francisco J. Soria López en “Mecanismos Mecanismos”” de “Mestre a Casa Casa”” (

Generalitat Valenciana). Licencia  Licencia CC-BY-NC-SA. CC-BY-NC-SA. 

Conselleria d'Educac d'Educació ió

 

  Clasificación de los mecanismos. Manuel Torres Búa. Licencia Licencia  CC-BY-SA 

2.2.- La polea

Una polea es una máquina simple, un dispositivo mecánico de tracción, que sirve para transmitir una fuerza. Además, formando conjuntos —aparejos o polipastos— sirve para reducir la magnitud de la fuerza necesaria para mover un peso.  La polea es el punto de apoyo de una cuerda que moviéndose se arrolla sobre ella sin dar una vuelta completa, actuando en uno de sus extremos la resistencia (R) y en otro la fuerza actuante (F) o potencia.. 

Las poleas simples no son más que una palanca de primer grado, en llaa

 

que la fuerza F, y la resistencia r esistencia R se aplican a la misma distancia del eje, que coincide con el radio de la polea. És decir:

Polea simple. Licencia  Licencia CC-

BY-SA. Elaboración BY-SA.  propia a partir de: de:  Polea simple fija. De Willy

en Enciclopedia Libre Universal en Español. Licencia GFDL. 

Simplificando tenemos que:

Que nos indica que en una polea simple la fuerza que tenemos que aplicardel es uso igualdealalapropia resistencia que utilizar vencer. el Lacuerpo ventaja viene poleaque quetenemos me permite  para ejercer la fuerza F.

 Diferentes tipos de poleas. De  De Sukhwinderteji Sukhwinderteji  en  en Wikipedia

Commons. Commons. Licencia Licencia  CC BY-SA 3.0. 

Tipos de poleas

 

Polea fija

Polea móvil

Polipastos

El polipasto es un tipo especial de montaje de La polea móvil es un  poleas fijas y móviles móviles . En este caso tenemos una conjunto formado por dos Consta de un número par de sola polea fija sobre la que  poleas. Una de de ellas está fija,  poleas de las que que la mitad se enrolla la cuerda (o mientras la otra puede son fijas, y la otra mitad cadena) de la que suspende desplazarse linealmente al móviles.cargas Permiten subir y bajar la carga. Este grandes  por ununa ladofuerza la carga, carga, conelevar la ejerce de que tipo de poleas permite elevar aplicación de fuerzas resistencia R, y del otro lado cargas con un menor limitadas, por lo que son de  por donde aplicamos aplicamos la esfuerzo, (con una fuerza gran aplicación en la fuerza F para elevar la carga. aplicada F menor). elevación de grandes cargas (grúas, ascensores,...). ascensores,...).

Polea simple fija. Licencia CC-BY-SA..   Licencia  CC-BY-SA

Elaboración propia a partir de: Polea simple fija. De César Rincón, en Wikipedia Commons. Licencia CC BY-SA 3.0. 

. Licencia Licencia  CC-BY-SA.  Elaboración propia a partir de: 

Polea móvil

Polea simple móvil. De César Rincón, en

Wikipedia Commons. Licencia CC BY-SA 3.0. 

Una pole afija estálaenfuerza equilibrio cuando

Polipasto. Licencia  Licencia CC-BY-SA CC-BY-SA.. Elaboración  propia a partir de: de:  Four pulleys. De Prolineserver en Wikimedia Commons. Licencia CC-BY-SA-3.0. 

Una polea cuando móvil estará en El polipasto se encuentra en equilibrio se cumple equilibrio cuando se cumple

 

aplicada F es igual a la la siguiente igualdad: resistente R que presenta la carga, es decir:

De esta forma, la fuerza que tenemos que aplicar para elevar la carga es la mitad de la fuerza resistente de esa carga. Si combinamos varias  polea móviles, la fuerza fuerza que necesitamos aplicar disminuirá  proporcionalmente  proporcionalmen te al número de poleas móviles del sistema.

que:

Donde n es el número de  poleas móviles

Debes conocer 

Varias poleas por eje. En muchas ocasiones se emplean sistemas donde para un mismo eje se disponen varias ruedas de polea; o bien una solea con más de una acanaladura que le permite pasar la cuerda o la cadena dos, tres, o más veces.

 

  Polea móvil doble. Licencia  Licencia CC-BY-SA. CC-BY-SA. Elaboración propia a partir de: Polea doble móvil. De César

 

Rincón, en Wikipedia Commons. Licencia CC BY-SA 3.0.  

 

  Polea triple. Licencia  Licencia CC-BY-SA. CC-BY-SA. Elaboración propia a partir de:   pulley-208513_1280  pulley-208513_12 80. De webludi, en

pixabay. Licencia CC0. 

 

 Ejemplos de poleas:

Pulleys. De   De Robbie Sproule  Sproule en  en flickr . Licencia  Licencia  CC-BY CC-BY..

 

 

  Polipasto en una grúa de carga.

 

Sydney Photo Walk #15. De  De  Brian Yap  Yap en  en flickr . Licencia Licencia  CC-BY-NC CC-BY-NC.. 

3.- El movimiento en los sistemas mecánicos. Podríamos agrupar los elementos que forman los mecanismos y sistemas mecánicos en tres grandes bloques: 1. Bloque motriz o bloque de entrada: recibe la fuerza motriz, (hidráulica, humana, mecánica,…), y pone en marcha el movimiento del sistema mecánico.

 

2. Bloque transmisor o Mecanismo propiamente: recibe, transmite y modifica el movimiento y las fuerzas que le proporcionan los dispositivos del  bloque de entrada, entrada, condiciéndo condiciéndolos los hasta el bloqu bloquee de salida. 3. Sistema receptor o sistema de salida: Son el conjunto de elementos conducidos que reciben el movimiento y las fuerzas del bloque transmisor y realizan el trabajo en la salida del sistema para el cual el sistema mecánico fue concebido.

 Diagrama de transmisión del movimiento movimiento. Manuel Torres Búa.

CC-BY-SA..  Licencia  Licencia CC-BY-SA

Si analizamos el mecanismo de una bicicleta vemos que el elemento motriz, (elemento de entrada), lo representan los pedales, que recibe una fuerza motriz por parte de las  piernas del ciclista. El El elemento conducido, (elemento de salida), es la rueda trasera,  pues es lo que que recibe finalmente el movimiento. El mec mecanismo anismo de la bicicleta bicicleta es un sistema de ruedas dentadas y cadenas que permite comunicar la fuerza motriz  proporcionada por por el ciclista desde el plato de los pedales al plato de la rueda trasera donde están los piñones.

 

 Bicycle diagram-es. De  De  Al2 Al2  en  en Wikimedia

Commons. Commons. Licencia Licencia  CC-BY-SA. CC-BY-SA. 

Tipos de movimiento. 

En estos mecanismos los elementos motrices y los movimientos conducidos pueden tener tres tipos de movimiento: 1.- Movimiento circular o rotatorio, como el que tiene una rueda. 2.- Movimiento lineal, es decir, en línea recta y de forma continua. 3.- Movimiento alternativo: Es un movimiento de ida y vuelta, de vaivén. Como el de un péndulo. Grupos de mecanismos. 

Teniendo en cuenta los tres tipos de movimiento, los mecanismos se pueden dividir,  básicamente, en en dos grandes grupos: a)

Mecanismos de transmisión del movimiento.

 b) Mecanismos ddee transformación del movimiento.

 

Los mecanismos de transmisión son aquellos en los que el elemento motriz (o de entrada) y el elemento conducido (o de salida) tienen el mismo tipo de movimiento. Por ejemplo, el mecanismo de la bicicleta es de transmisión puesto que el elemento motriz tiene movimiento circular (los ( los pedales) y el elemento conducido tiene también movimiento circular (la rueda trasera). Los mecanismos de transformación son aquellos en los que el elemento motriz y el conducido tienen distinto tipo de movimiento. Por ejemplo, el mecanismo que hace subir una persiana con una manivela es de transformación, puesto que el elemento motriz (la (l a manivela) tiene movimiento circular,  pero el elemento conducido conducido (la pers persiana) iana) tiene movimie movimiento nto lineal. Además de estos tenemos los elementos auxiliares que cumplen otras funciones en el sistema mecánico. La relación de transmisión. 

Relación de transmisión  Es la relación entre la velocidad de giro en el eje de salida del sistema mecánico y el eje de entrada. 

 

   La relación de transmisión. Manuel Torres Búa.

CC-BY-SA..  Licencia  Licencia CC-BY-SA

Si la relación de transmisión es mayor que 1 se trata de un mecanismo que aumenta la velocidad, un mecanismo multiplicador. Si la relación de transmisión es menor que 1 el mecanismo reduce la velocidad, es un mecanismo reductor, Si, finalmente, la relación de transmisión es 1, el mecanismo ni aumenta ni reduce la velocidad, sólo transmite el movimiento. Es un mecanismo igualador. La relación de transmisión no tiene t iene unidades, al ser una relación se suele indicar en forma de fracción o como número entero sin decimales. Es un valor fundamental en todo sistema mecánico, ya que nos indica cómo varía la velocidad del movimiento en el mismo. Se puede establecer la relación de transmisión t ransmisión entre un sistema mecánico completo, o entre partes que lo componen; e incluso entre sólo dos elementos en contacto.

4.- Mecanismos de transmisión del movimiento

 

Desde sus orígenes, la humanidad ha tratado de encontrar soluciones técnicas que satisficieran su necesidad de transmitir movimiento desde el lugar l ugar donde éste se generaba hasta los puntos en que se necesitaba aplicar, o de realizar grandes trabajos desarrollando pequeños esfuerzos. Así se fueron desarrollando diversas técnicas y mecanismos que cada vez eran más efectivos. Incluso alguno de ellos no han sufrido cambios significativos con el paso del tiempo. Son los mecanismos transmisores transmisores del movimiento movimiento. En este apartado vamos a analizar las ruedas de fricción, los sistemas polea-correa, los engranajes  y las transmisión por sistemas de cadenas.

... and now . De De E-Maxx  E-Maxx  en  en flickr . Licencia  Licencia  CC BY-NC-ND. BY-NC-ND.

 

 

4.1.- Ruedas de fricción.

Son elementos de máquinas y sistemas mecánicos que transmiten el movimiento de giro entre dos árboles de trans-misión gracias a la l a fuerza de rozamiento entre las superficies en contacto de las ruedas. Es lo que se denomina transmisión por fricción. 

 Ruedas de fricción. Manuel Torres Búa.

Licencia  Licencia CC-BY-SA. CC-BY-SA. 

 

   Representación normalizada de ruedas de fricción y parámetros característico característicoss. Manuel Torres Búa.

CC-BY-SA..  Licencia  Licencia CC-BY-SA

Ventajas e inconvenientes.  Ventajas: 

Este tipo de transmisión tiene la ventaja de que es muy fácil de fabricar, no necesita apenas mantenimiento y es muy silenciosa.

 

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Inconvenientes:  

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 No son capaces capaces de transm transmitir itir grandes potencias, ya que corren el riesgo de  patinar o deslizarse entre sí. Sufren bastante desgaste debito al fuerte contacto que implica la transmisión por rozamiento o fricción.

Partes.

Eje y soporte. Rueda. Banda de fricción. fr icción. Tipos.

Tenemos fundamentalmente ruedas de fricción exterior, interior y troncocónica.

 

  Tipos de ruedas de fricción. Manuel Torres Búa.

Licencia  Licencia CC-BY-SA. CC-BY-SA. 

 Ruedas de fricción exteriores.Manuel Torres Búa.

Licencia Licencia  CC-BY-SA. CC-BY-SA. 

 

   Ruedas de fricción interiores. Manuel Torres Búa.

Licencia Licencia  CC-BY-SA. CC-BY-SA. 

Cálculo 

En un par de ruedas de fricción, denominamos rueda de entrada o motriz a la que inicia el movimiento. Rueda de salida conducida o arrastrada es la que recibe el movimiento de la motriz. En un par de ruedas de fricción exteriores el sentido de giro de la rueda conducida es el contrario al de la rueda motriz.

La relación de transmisión viene dada por la expresión:

 

  siendo i la relación de transmisión, ns la velocidad de giro a la salida y ne la velocidad de giro a la entrada

Las velocidades de giro de las ruedas dependen, en el caso de que la superficie en contacto no sufra deslizamiento, del tamaño de estas, y se expresan mediante la ecuación:

De donde sacamos que:

Pudiéndose calcular entonces esta relación en función también de los diámetros (o de los radios) de las ruedas de entrada y salida, siempre para un par de ruedas que estén en contacto directo.

4.2.- Sistemas de polea y correa. Se trata de sistemas formados por pares de ruedas o poleas situadas a cierta distancia, con ejes normalmente paralelos, que giran simultáneamente transmitiendo el movimiento desde el eje de entrada o motriz hasta el eje de salida o conducido mediante mediante una correa.

 

Un sistema de transmisión por correa es un conjunto de dos poleas acopladas por medio de una correa con el fin de transmitir fuerzas y velocidades angulares entre árboles paralelos que se encuentran a una cierta distancia.  La fuerza se transmite por efecto del rozamiento que ejerce la correa sobre la polea. 

El movimiento que se transmite a la rueda conducida tiene el mismo sentido que el movimiento de la rueda conductora, mientras que su módulo, como veremos más adelante, depende de los diámetros de las poleas.

 Representación normalizada normalizada y parámetros característicos de un sistema pol polea-correa ea-correa. Manuel Torres Búa. Licencia  Licencia CC-BY-SA. CC-BY-SA.

 Animación sistema polea-correa directo. directo. 

Si nos interesa que el sentido de giro transmitido se invierta, deberemos cruzar la correa.

 

 

   Representación normalizada normalizada y parámetros característicos de un sistema polea-correa polea-correa con la correa cruzada. Manuel Torres Búa. Licencia

CC-BY-SA.  CC-BY-SA.

 

 Animación sistema polea-correa cruzado. cruzado.

Ventajas e inconvenientes. 

El proceso de transmisión del movimiento con correa es un proceso de elevado rendimiento (95-98%) y precio reducido. Estos mecanismos son muy empleados en distintos aparatos: electrodomésticos (neveras, lavadoras, lavavajillas...), electrónicos (disqueteras, equipos de vídeo y audio,...) y en algunos mecanismos de los motores térmicos (ventilador, distribución, alternador, bomba de agua...). Su principal inconveniente es la limitación para transmitir grandes potencias, debido al deslizamiento de la correa sobre la polea. Partes. 

Las poleas no son más que una rueda (llanta) con una hendidura en su centro para acoplarla a un eje en torno al cual giran. Para asegurar el contacto entre polea y correa se talla en la polea un canal o garganta que "soporta" a la correa. En un sistema de transmisión tr ansmisión de poleas son necesarias dos de ellas: Una conductora, de entrada o motora, que va solidaria a un eje movido por un motor. Otra conducida, de salida o arrastrada, también acoplada a un eje y que es donde encontraremos la resistencia que hay que vencer.

 

Como hemos visto, la fuerza que transmiten las poleas es debida al rozamiento que ejerce la correa sobre la polea, por lo que la correa es un elemento decisivo en este sistema de transmisión de movimiento. La correa en su funcionamiento está sometida a esfuerzos. Pero sus dos tramos no soportan los mismos esfuerzos; el tramo que va de la rueda motriz la conducida se encuentra flojo, mientras que el otro está totalmente tenso. Suelen estar fabricadas de caucho resistente al desgaste y reforzadas con cuerdas para mejorar el comportamiento a tracción. Tipos de correas. Las correas pueden ser de distintos tipos: 1.  Trapezoidales: Son las más utilizadas, pues se adaptan firmemente al canal de la polea evitando el posible deslizamiento entre polea y correa. 2.  Redondas: Se utilizan uti lizan correas redondas cuando ésta se tiene que adaptar a curvas cerradas cuando se necesitan fuerzas pequeñas. 3.  Planas: Cada vez de menor utilización, se emplean para transmitir el esfuerzo de giro y el movimiento de los motores a las máquinas. 4.  Dentadas: Las correas dentadas, que además son trapezoidales, se utilizan cuando es necesario asegurar el agarre. En ellas el acoplamiento se efectúa sobre  poleas con dientes dientes tallados que reproducen el pe perfil rfil de la correa. Este tipo es el más empleado en las transmisiones de los motores de los automóviles.

Tipos de correa. Manuel Torres Búa.

Tipos de sistemas. 

Fundamentalmente Fundamentalmen te tr tres es sistemas: 1.  Directo  2.  Correa invertida 

Licencia Licencia  CC-BY-SA CC-BY-SA.. 

 

3.  Ejes cruzado. 

 

Polea-correa sistema directo.

Sistema polea-correa con correa invertida.

 

 

Sistema polea-correa con transmisión entre ejes cruzados.

Dibujos de: de: Mecapedia. Mecapedia . Licencia propietaria con permiso para uso no comercial. 

Trenes de Poleas. 

Un tren de poleas es un sistema de ruedas o poleas con correa formado por más de dos ruedas. El movimiento de giro del eje 1 se transmite al eje 2 mediante el par de poleas A-B. La polea B y C están fijadas fij adas en el mismo eje, por lo que su velocidad es la misma. La transmisión del eje 2 al 3 se realiza mediante el par de ruedas 3-4.

Cálculo 

De igual forma que en las ruedas de fricción, la relación de transmisión se puede calcular como relación entre la velocidad de salida entre la de entrada, o mediante la  relación entre diámetro de entrada entre el de salida, sólo en el caso de poleas que transmiten el movimiento directamente.

 

La finalidad de estos sistemas de transmisión es transmitir movimientos de un lugar a otro pero, sobre todo, modificar sus características: su velocidad y, como consecuencia, consecuenc ia, la fuerza que puede desarrollar. A continuación vamos a ver la ecuación que nos determina cómo determinar la relación de transmisión en sistemas de poleas.

Siendo i la relación de transmisión, ns la velocidad de salida, ne la velocidad de entrada, de el diámetro de la rueda de entrada, ds el diámetro de la rueda de salida. Recuerda que la transmisión sólo se puede calcular en base a los diámetros (o ( o los radios) entre pares de ruedas que transmiten el movimiento directamente de una a otra.

Sistemas polea-corr polea-correa ea

 

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Ejemplo o ejercicio resuelto 

Se desea transmitir movimiento, con el mismo sentido de giro, entre dos ejes paralelos situados a 60 cm de distancia. Para ello se emplean dos poleas, una motora, de 15 cm de diámetro y que tiene el eje de entrada unido solidariamente a un motor eléctrico que gira a 1200 rpm, y una conducida de 45 cm de diámetro. Calcula la relación de transmisión t ransmisión de velocidad. Utilizaremos la expresión que nos determina i. Como los datos que conocemos son los diámetros, utilizaremos la segunda parte de la expresión.

Sustituimos los datos del problema y ya tenemos la solución

 

¿A qué velocidad gira el eje conducido? Para determinar la velocidad del eje conducido, utilizamos la ecuación de las velocidades:

donde lo que queremos conocer es n2 

y sustituyendo los valores:

¿Qué longitud de correa se necesita? Para calcular la longitud de la correa sumar los tramostendremos azul, verdeque y naranja de la figura. Los tramos azul y verde coinciden con media circunferencia, y para calcular la longitud de los tramos naranjas, l, no hay más que aplicar Pitágoras al triángulo que hemos marcado, donde un cateto corresponde a la distancia entre los ejes de las poleas (60 cm = 600 mm) y el otro a la diferencia de los radios de éstas (225 mm - 75 mm = 150 mm).

Y sustituyendo:

Ejemplo o ejercicio resuelto 

Un tren de poleas está constituido por tres escalonamientos, en los que las poleas motoras tienen unos diámetros de 10, 20 y 30 mm. Y las tres poleas conducidas 40, 50 y 60 mm. Si lo arrastra un motor que gira a una velocidad de 3000 rpm, calcula:

 

  a) La relación de transmisión del mecanismo. La expresión para calcular la relación de transmisión era:

Como los datos que conocemos son los diámetros de las polea, usaremos la parte últi última ma de la ecuación:

En nuestro problema, al tratarse de un tren de poleas, tenemos más de una rueda conductora y una conducida. En este caso, la fórmula se aplica poniendo en el numerador el producto de los diámetros de todas las ruedas conductoras y en el denominador el producto de los diámetros de todas las ruedas conducidas.

Sustituyendo los valores de nuestro problema:

Fíjate en que, como tanto en el numerador como en el denominador de la expresión aparecen las mismas magnitudes, no importa en que unidades pongamos los diámetros, siempre que sean las mismas. Fíjate también en que la relación de transmisión no tiene unidades.  b) La velocidad del eje de salida salida.. Para calcular la velocidad del eje de salida volvemos a utilizar la expresión de la relación de transmisión, pero ahora nos interesa la parte de las velocidades.

 

  En nuestro problema, al tratarse de un tren de poleas, n2 se referirá a la velocidad de la última rueda de salida (es decir, a la rueda 6) y n1 a la primera rueda de entrada o motriz (a la rueda 1).

Despejaremos n6 y sustituimos valores

Las unidades en que hemos obtenido la velocidad es la l a misma en que estaba la de entrada; en este caso rpm.

Ejemplo o ejercicio resuelto 

Se dispone de un tren de poleas con tres escalonamientos, en el que el diámetro de las  poleas es rpm. es de 150 mm y el de las condu conducidas cidas de 300 mm. El motor funciona a un régimenmotoras de 1.000 Calcula la velocidad del último árbol. Para resolver este ejercicio tienes dos opciones: calcular primero la relación de transmisión como hemos hecho en el ejercicio anterior y con ella calcular la velocidad que te piden o calcular directamente esa velocidad.

Si eliges la primera opción, lo harás igual que en el ejercicio anterior.

Si eliges la segunda utilizaremos la expresión , donde el subíndice 1 correspondía al árbol motriz y el subíndice 2 al árbol de salida. Entonces:

Pero como se trata de un tren de engranajes, en el numerador de la fracción habrá que  poner el diámetro de de todas las rueda ruedass motrices y en el el denominador el ddiámetro iámetro de todas las ruedas conducidas.

 

Sustituyendo los valores se obtiene que n6 = 125 rpm

Calcula la relación de transmisión t ransmisión de velocidad total. Para calcular la relación de transmisión usamos su definición: el cociente entre la la velocidad del árbol de salida y la velocidad del árbol de entrada. Y sustituyendo valores obtenemos que i = 0.125  Ejemplo o ejercicio resuelto 

La cinta transportadora representada en la figura debe girar a 5 rpm. El eje del motor, que gira a una velocidad de 3000 rpm y cuyo diámetro mide 2 mm, está conectado a una  polea de 100 mm mm de diámetro. So Sobre bre el eje de ésta se monta una nnueva ueva polea de de 8 mm de diámetro que se une, mediante una correa, a la polea que arrastra a la cinta.

Calcula el diámetro de la polea que arrastra al eje de la cinta transportadora. El diámetro de la polea que arrastra al eje de la cinta transportadora ha de ser de 96 mm. 

4.3.- Engranajes. Los engranajes son juegos de ruedas que disponen de unos elementos salientes denominados “dientes”, que encajan entre sí, de manera que unas ruedas (las motrices) arrastran a las otras (las conducidas o arrastradas). Transmiten el movimiento circular a circular. La condición para que las ruedas “engranen”, es decir, que puedan acoplarse y transmitir el movimiento correctamente, es que tengan los mismos parámetros o dimensiones en el diente. Una rueda dentada transmite el movimiento a la contigua que se mueve en sentido opuesto al original.

 

Sos sistemas muy robustos que permiten transmitir grandes potencias entre ejes próximos, paralelos, perpendiculares o oblicuos, según su diseño. Por el contrario son  bastante ruidosos.

 Representación normalizada de engranajes y parámetros característicos. Manuel Torres Búa.

CC-BY-SA..  Licencia Licencia  CC-BY-SA

 Representación normalizada de de un tren de engranajes y parámetros caracterí característicos sticos. Manuel Torres Búa.

CC-BY-SA..  Licencia  Licencia CC-BY-SA

Los engranajes son son sistemas de transmisión del del movimiento circular de constituidos por el acoplamiento, diente a diente, de dos ruedas dentadas, una motriz y otra conducida. A la mayor se le llama corona y a la menor piñón. 

 

 

Imágenes animadas en Wikipedia: "Engranaje". Doiminio público y CC-BY-SA (de  (de user:Sador )  http://es.wikipedia.org/wiki/En granaje. Licencia CC-BY-SA  http://es.wikipedia.org/wiki/Engranaje.

Ventajas, inconvenientes y aplicaciones. 

Estos mecanismos presentan numerosas ventajas respecto a las correas y poleas, aunque también algunos inconvenientes. Ventajas:           

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Ocupan espacios muy reducidos. r educidos.  No tiene posibilidad de deslizamiento deslizamiento.. Tiene una gran capacidad de transmisión de potencia. Podeen un elevado rendimiento. Tienen un bajo mantenimiento.

Inconvenientes:     

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Son más costosos, más difíciles de fabricar. Producen bastante ruído en el proceso de transmisión. t ransmisión.

Aplicaciones. 

Su uso está muy extendido tanto en máquinas industriales, en automoción, en herramientas; así como también en objetos como electrodomésticos, juguetes,… Partes. 

En los engranajes se deben diferenciar las siguientes partes, que definen al propio engranaje y al diente: Diente de un engranaje. Son los que efectúan el esfuerzo de empuje y transmiten

la potencia desde el eje motriz al conducido. Tienen un perfil característico que se tiene en cuenta en su diseño y fabricación. Circunferencia exterior. Es la circunferencia que limita la parte exterior del

engranaje. Circunferencia interior. Es la circunferencia que limita el pie del diente.

 

Circunferencia primitiva. Es la circunferencia a lo largo de la cual engranan los

dientes.

engranaje recto. De  Representación del desplazamiento del punto de engrane en un engranaje

CC-BY-SA.  CC-BY-SA.

 Radios de las circunferencias primitiva (Rp), (Rp), exterior, (Re) e interior (Ri). En  En  OCW

Claud Claudio io Rocchini en en  Wikimedia Commons Commons.. Licencia

Cinemática y dinámica de máquinas de la Universidad de Cantabria. Cantabria. Licencia Licencia  CC-BY-NC-SA CC-BY-NC-SA.. 

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