MECANISMOS Y AUTOMATISMOS

1. MECANISMOS Y AUTOMATISMOS UNIDAD DIDÁCTICA 7 AUTOR: GERARDO JUAN CILLERUELO VALLS UNIVERSIDAD POLITECNICA DE MADRID

2. Introducción El ser humano necesita realizar tareas que sobrepasan su capacidad física o intelectual: mover rocas enormes, elevar coches para repararlos, transportar objetos o personas a grandes distancias, cortar árboles, resolver gran número de operaciones matemáticas en poco tiempo, etc. Para solucionar este problema se inventaron las MÁQUINAS Función: reducir el esfuerzo necesario para realizar un trabajo cortadora de cesped cosechadora de naranjas cosechadora de cereales

3. 1.1 Partes de una máquina 1) Elemento motriz: dispositivo que introduce la fuerza o el movimiento en la máquina. Suele tratarse de un motor (de gasolina o eléctrico 2) Mecanismo: dispositivo que traslada el movimiento del elemento motriz al elemento receptor. 3) Elemento receptor: recibe el movimiento o la fuerza para realizar la función de la máquina (un ejemplo de elementos receptores son las ruedas). Ejemplo: la bicicleta

4. 1.2 Los mecanismos Los mecanismos son las partes de las máquinas encargadas de transmitir o transformar la energía recibida del elemento motriz (una fuerza o un movimiento), para que pueda ser utilizada por los elementos receptores que hacen que las máquinas funcionen. 1.3Tipos de mecanismos 1. Mecanismos de transmisión del movimiento. Transmisión lineal y transmisión circular (cadena bicicleta) 2. Mecanismos de transformación del movimiento. Transmisión circular lineal (piñon-cremallera), circular alternativo (locomotora de vapor, biela manivela)

5. Mecanismos de transmisión Existen dos tipos de mecanismos de transmisión, según el tipo de movimiento que transmiten: 1) Mecanismos de transmisión lineal (máquinas simples). • Los mecanismos de transmisión lineal (máquinas simples) reciben un movimiento lineal a su entrada y lo transmiten lineal a su salida. • Pueden ser: • Palancas • Poleas • Palancas. • Una palanca es una máquina simple que consiste en una barra o varilla rígida que puede oscilar sobre un punto fijo denominado fulcro o punto de apoyo. La palanca se ideó para vencer una fuerza de resistencia R aplicando una fuerza motriz F más reducida. Al realizar un movimiento lineal de bajada en un extremo de la palanca, el otro extremo experimenta un movimiento lineal de subida.

6. Mecanismos de transmisión • Palancas 1) Palancas de primer grado. El punto de apoyo (fulcro) se sitúa entre la fuerza aplicada y la resistencia a vencer. 2) Palancas de segundo grado. La resistencia a vencer se sitúa entre la fuerza aplicada y el punto de apoyo (fulcro). 3) Palancas de tercer grado. La fuerza aplicada se sitúa entre la resistencia a vencer y el punto de apoyo (fulcro) Ley de la palanca F • BF = R • BR Ventaja mecánica: R/F

7. Mecanismos de transmisión lineal b) Polea fija Se trata de una polea donde su eje se fija a un soporte, manteniéndola inmóvil. No proporciona ahorro de esfuerzo para subir una carga (F = R). Sólo se usa para cambiar la dirección o sentido de la fuerza aplicada y hacer más cómodo su levantamiento (porque nuestro peso nos ayuda a tirar). c) Polea móvil d) Polipasto A un conjunto de dos o más poleas se le llama polipasto. El polipasto está constituido por dos grupos de poleas: Poleas fijas: son poleas inmóviles, porque están sujetas a un soporte. Poleas móviles: son poleas que se mueven. F= R / 2n siendo n el número de poleas móviles

8. e) Torno Es un cilindro que gira alrededor de un eje, que lo atraviesa y está provisto de una manivela. Combinan los efectos de polea y palanca. F x BF = R x BR Problema: Disponemos de un torno cuyo tambor tiene un diámetro de 20 cm y en el que el brazo de la manivela mide 1 m. ¿ Qué fuerza tendríamos que aplicar en el extremo de dicha manivela para elevar una carga de 150 Kg ? Solución: Aplicamos la fórmula y tenemos F x 100 cm = 150 x 10 x 10 cm luego despejamos la fuerza y queda, F= 1500 N x 10 cm / 100 cm = 150 N.

9. 3. Mecanismos de transmisión circular 3.1 Transmisión mediante poleas y correas. El movimiento circular es el más habitual en las máquinas. En general, las máquinas obtienen este movimiento circular mediante un motor (eléctrico o de gasolina). N2 Eje motriz y eje conducido. Se denomina eje motriz (o eje conductor) al eje al que está conectado el motor de la máquina. Se denomina eje conducido al eje conectado al elemento receptor. Relación de transmisión ( i ). Se define la relación de transmisión ( i ) como el cociente entre la velocidad de giro del eje conducido (N2) y la velocidad de giro del eje motriz (N1). i = N2 / N1 = d1/d2 siendo d1 y d2 los diámetros de las poleas N1

10. 3.2 Los Engranajes Los engranajes son ruedas dentadas que transmiten el movimiento circular entre ejes cercanos mediante el empuje que ejercen los dientes de unas piezas sobre otras. Características: - Los dientes de los engranajes motriz y conducido ajustan perfectamente (engranan) por lo que nunca patinan. Se pueden emplear para transmitir grandes potencias. - La rueda conducida gira en sentido inverso a la rueda motriz. -En función del tamaño de cada rueda dentada (número de dientes), se pueden construir sistemas de aumento o reducción de la velocidad de giro.

11. Relación de transmisión Las velocidades de entrada (eje conductor) y salida (eje conducido) están inversamente relacionadas con el número de dientes de las ruedas a las que están conectados (igual que en la transmisión por cadena-piñón) cumpliéndose que: La relación de transmisión del sistema es: i = N2 / N1 = Z1 / Z2 Engranaje loco: incide en el sentido de giro del tercer engranaje pero no modifica la relación entre las velocidades del primer y tercer engranaje. Tornillo sin fin N1 x z1 = N2 x Z2 I = 1/ z relación de transmisión. Proporciona gran reducción en la velocidad de giro.

12. Para hacer ejercicios en casa. http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material022/index.html FABRICACIÓN DE RUEDAS DENTADAS PARA TRANSMISIONES DE MÁQUINAS INDUSTRIALES http://youtu.be/kVTS8sLQUVI http://youtu.be/yV5XMIYthSw