2.mecanismes - yottatecno.files.wordpress.com€¦ · col·legi sant miquel mecanismes tecnologia...

COL·LEGI SANT MIQUEL MECANISMES Tecnologia 3r ESO

2.MECANISMES

1. INTRODUCCIÓ

Un mecanisme és un conjunt de peces (barres, politges, guies, etc.) que bàsicament fan funcions de guiatge i transmissió del moviment relacionats amb les forces que actuen en una màquina.

2. VELOCITAT DE ROTACIÓ I VELOCITAT ANGULAR.

S’anomena velocitat de rotació (n) la velocitat de gir d’una roda, d’un eix, d’una politja... expressada com el nombre de voltes que dóna a cada minut (min-1) o a cada segon (s-1), encara que a vegades es sol expressar en revolucions per minut (rpm)

Tanmateix en el sistema internacional d’Unitats la velocitat d’un cos que gira es sol mesurar en radiants per segon (rad/s). Llavors d’aquesta velocitat se’n diu velocitat angular (ω), ja que un radiant és un valor angular que correspon a un angle tal que una volta (360°) correspon a 2π radiants.

La relació entre velocitat lineal i velocitat angular ve donada per l’expressió: v=ϖ . r (on r és el radi expressat en metres)

Activitat 1. Si una roda gira a 1500 rpm, quina serà la seva velocitat angular? Si un eix gira a 52,36 rad/s, quina serà la seva velocitat de rotació?

3. TIPUS DE MOVIMENTS Si analitzem la majoria de les màquines que l’ésser humà ha construït al llarg de la història: molins de vent, motors elèctrics per joguines o per electrodomèstics, motors de combustió, podrem veure que totes tenen en comú el fet que transformen un determinat tipus d’energia en energia mecànica que apareix en forma de moviment giratori en un eix. És per aquest motiu, que el moviment giratori o rotatiu és el més corrent dels que poden trobar-se en les màquines, però això no vol dir que sigui l’únic. Si analitzem el funcionament d’una escala mecànica, veiem que tot objecte que es col·loqui sobre ella adquireix un moviment lineal en un sentit determinat, aquest tipus de moviment és l’anomenat moviment lineal. Però si ara analitzem el funcionament d’una màquina de cosir observem que l’agulla puja i baixa seguint un moviment lineal, a aquest tipus de moviment de vaivé que segueix un

COL·LEGI SANT MIQUEL MECANISMES Tecnologia 3r ESO traçat rectilini se’l denomina moviment lineal alternatiu. De la mateixa manera passa de forma rotativa quan ens asseiem en un gronxador, el moviment que aconseguim és un moviment rotatiu de vaivé o alternatiu. De tot el que hem llegit fins ara deduïm que hi ha 2 tipus bàsics de moviments: lineal i rotatiu; que a la vegada es poden presentar de dues formes: contínua i alternativa. LINEAL ROTATIU CONTINU

ALTERNATIU

4. TIPUS D’OPERADORS 4.1. RODA

DE

SC

RIP

CIÓ

Es tracta d’un disc amb un orifici central pel qual penetra un eix que el guia en el seu moviment. La part operativa de la roda és la perifèria del disc, que es pot recobrir amb diversos materials per adaptar-la a les seves necessitats. Aquest operador no pot funcionar per si sol, ha d’anar acompanyat d’altres dos: l’eix i el suport. L’eix és una barra, normalment cilíndrica que guia el moviment giratori de la roda. Depenent del disseny adoptat, la roda pot girar lliurement sobre l’eix o bé solidàriament a ell, en aquest cas l’eix gira amb la roda. Quan l’eix és el que transmet el moviment a la roda rep el nom d’arbre. El suport és un operador la missió del qual es mantenir a l’eix solidari amb la màquina. Per reduir la fricció entre l’eix i la roda (o entre el suport i l’eix en el cas que aquest giri solidari amb les rodes) es sol recórrer a la utilització de rodaments.

UT

ILIT

AT

S

- Facilitar el desplaçament d’object- Obtenir un moviment rotatiu en unpartir del moviment de l’aigua. - Transmetre un moviment giratori un altre. - Reduir l’esforç necessari per aixecarmassa.

es. eix a

d’un eix a

una


4.2. POLITJA

DE

SC

RIP

CI

Ó

es politges més utilitzades són rodes amb el perímetre acanalat per allotjar cordes o corretges. Aquest canal pot adoptar diverses formes segons la forma de la corretja, aquesta pot ser: plana, semicircular, circular i trapezoïdal.

L

UT

ILIT

AT

S

- Transmetre un moviment giratori d’un eix a un altre. (S’utilitzen com a multiplicadorreductors de la velocitat) (Ventiladortrepants...) - Reduir l’esforç necessari per aixecarmassa. (Polispast).

s o s,

una

3. RODA DENTADA (ENGRANATGE- PINYÓ)

4.

La roda dentada és bàsicament, una roda amb el perímetre totalment ple de dents. El pas dels engranatges es la distància que hi ha entre dues dents contigües. Segons el tipus de dents podem tenir 3 tipus d’engranatges: Rectes, helicoïdals i cònics.

DE

SC

RIP

CIÓ

UT

ILIT

AT

S

- Transmissió de moviments entre dos eixos distants: 1. Acoblant directament diverses rodes dentades (tren d’engranatges) (Canvi de marxes, rellotges...) 2.Fem servir una cadena (cadena-pinyó) (Bicicletes, portes d’obertura automàtica...)


4.4. CREMALLERA

es a. Des del punt de vista tecnològic podem considerar-la com

a.

DE

SC

RIP

CIÓ

En mecànica s’entén per cremallera a un prisma rectangular amb una de les sevcares laterals dentadun cas particular de roda dentada, ja que es tracta d’una roda dentada plan

UT

ILIT

AT

S

giratori en un de s de DVD, portes automàtiques...)

- Juntament amb un engranatge per convertir un moviment ongitudinal. (Safatel

4.5. CARGOL SENSE FI

DE

SC

RIP

CIÓ

És un cargol sense cap, dissenyat per engranar souna roda dentada. L’eix del cargol i l’eix de l’engranatformen un angle de 90º.

bre ge

UT

ILIT

AT

S

- Transmetre un moviment giratori entre dos eixos perpendiculars. - Gran reductor de la velocitat. (Eixugaparabrises, guitarres…)


4.6. LLEVES

lleva hi ha un operador mòbil (seguilleva) destinat a seguir les variacionperfil de la lleva quan aquesta gira. La va solidària amb un eix que li tranmoviment. En moltes aplicacions diverses lleves sobre el mateix eix(arbre de lleves) Com a seguidors de la lleva es poden fer servir diverses formes.

És important indicar que la forma que se li dóna al contorn de la lleva sempre ve determinat pel moviment que necessiti el seguidor, d’aquesta forma la lleva pot adoptar formes totalment complexes.

DE

SC

RIP

CIÓ

La lleva és un disc amb un perfil extern parcialment circular, en contacte amb la

dor de s del

lleva smet el es munten

o arbre

El seguidor sempre ha d’estar en contacte amb la lleva, això obliga a la utilització de molles.

UT

ILIT

AT

S

Transformar un moviment giratori en un longitudinal alternatiu. (Motors dels cotxes…)

4.7. CARGOL (FUSELL)

l cargol és un pla inclinat enrotllat un cilindre. La femella consisteix en un pla inclinat enrotllat en l’interior d’un forat rodó.

E sobre

DE

SC

RIP

CIÓ

T

AU

T

ILI

TS

- Convertir un moviment rotatiu en un altre lineal. (Portes automàtiques...) - Unió de peces desmuntables


4.8. EXCÈNTRICA I MANOVELLA

DE

SC

RIP

CIÓ

Tant rica com la resta d’operadors similars a ella: manovella, cigonyal... eriven de la roda i es comporten com una palanca.

Des del punt de vista tècnic l’excèntrica és, bàsicament, una roda dotada de dos eixos: Eix de gir i l’eix excèntric.

l’excèntd

UL

ITT

IA

T - Imprimir un moviment giratori en un eix fent servir les mans. - Amb l’ajuda de la biela, transformar en lineal alternatiu un moviment

S giratori d’un eix.

4.9. BIELA

Consisteix en una barra rígida que permet la unió de dos operadors transformant el moviment rotatiu d’un (manovella, excèntrica) en lineal alternatiu de l’altre.

DE

SC

RIP

CIÓ

AL

ITU

TI T

S

- Convertir un moviment giratori continu en un lineal alternatiu. (Motors dels cotxes, màquines de vapor, màquines de cosir...)


4.10.

TRINQUET

És una peça mòbil, amb forma de ganxo, qun determinat sentit i el bloqueja en sentit

DE

SC

RIP

CIÓ

ue permet el gir d’una roda dentada en oposat.

UT

ILIT

AT

S

-Permetre el moviment rotatiu tan sols en un s txe, seients, persianes, carret de pescar...)

entit. (Fre de mà d’un co

4.11. altres

ES

C

UNTA CARDAN Està formada per dos eixos metàl·lics que acaben en una forquilla cadascun. Totes dues forquilles

issió és transmetre un moviment de otació en una direcció diferent de l’original.

S’utilitza en els sistemes de transmissió dels camions, tractors per a unir el motor am l’eix suporta les rodes motrius.

GINEBRA És un dispositiu de transmissió de moviment que transforma el moviment rotatori

impressores, dispositius de selecció.

J

s’articulen entre si per mitja d’una creuera. La seva mr

DR

IPC

IÓ

vehicles, que

CREU DE MALTA o RODA DE

en un d’altre però intermitent. S’utilitza en


DE MOVIMENTS.5. TRANSMISSIÓ I TRANSFORMACIÓ .1. politja – corretja5

Aquest si ltre, de tal forma que es pot modifica

olitges

s portament del sistema.

- Eix conductor: és l’eix motriu, el que disposa del moviment que hem de transmetre a l’altre eix.

- Eix conduït: és l’eix que hem de moure. - Politja conductora: És la que està unida a l’eix conductor.

uïda: és la que està unida a l’eix conduït. Aqu st sistema de transmissió de moviments s’utilitza en aparells electrodomèstics (frigoríficLes avansilencioso ... El gran inconvenient és quan la tensió de la corretja és molt alta ja que

esta podria patinar o arribar a trencar-se

5.1.1. relació de transmissió. (i)

stema transmet un moviment giratori d’un eix a un ar les seves característiques de velocitat i sentit.

El sis(conboges o

tema està compost, bàsicament, de dos eixos (conductor i conduït), dos pductora i conduïda) i una corretja. També podem afegir altres operadors com politge

tensors per millorar el com

- Politja cond

es, rentadores, rentavaixelles...) electrònics i mecànics (ventiladors cotxe...) tatges d’aquest sistema és que son econòmics, no necessiten lubricació, són s

aqu

nim la relació de transmissió

1. A uctora és

Sistema multiplicador

2. Disminució de la velocitat de gir »»»»»» El diàmetre de la politja conductora és més gran

Sistema reductor

Defi

2

1

2

1

2

1

1

2

1

221 M

Mrr

dd

nni =====→ ω

ω

ugment de la velocitat de gir »»»»»»»» El diàmetre de la politjamés gran

cond


3.

5.1.2. con de politges

Inversió del sentit de gir »»»»»» S’ha de creuar la corretja.

Un con de politges escalonat és un mecanisme de transmissió per corretja que consisteix en dos grups de corrioles ordenades de major a menor diàmetre, muntats en eixos

l·lels

farem co la corretja connecta només un parell de

5

para i enfrontades entre si en posicions invertides.

El mecanisme és accionat per una corretja que es pot desplaçar d’un escaló a un altre del con de corretges, enllaçant parells de corretges enfrontades.

Amb aquest mecanisme es poden obtenir diferents velocitats en l’eix

Per al càlcul de la transmissió, ho

conduït.

m si es tractés d’una transmissió simple, ja quecorretges enfrontades.

.1.3. transmissió composta

Quaes t

La fsimp

n el moviment es transmet entre més de dos arbres o eixos de transmissió, es diu que ract ta.

ormales i hem de pensar que les corretges que es trobin en el mateix eix tindran els

mateixos valors de les diferents magnituds (velocitat angular, velocitat de rotació, moment...)

a d’un sistema de transmissió compos

de treballar aquestes transmissions serà descomponent-les en transmissions


Activitat 2. n e la figura. A quina velocitat girarà E l sistema de politges de

conductor ho fa a 250 rpm? l’eix conduït si el

Activitat 3.

Fent servir un sistema multiplicador per politges, volem que un eix conduït giri el

oble de ràpid que l’eix conductor. Si la politja conductora té un diàmetre de 100mm. ¿Quin erà el diàmetre de la politja conduïda?

ds

Activitat 4.

Calcula el diàmetre que ha de tenir la politja motriu d’un mec na isme de transmissió simple, així com la seva velocitat angular, si sabem que la politja conduïda gira a 250 rpm i té un

tre de 80 mmdiàme . (i= 0.25)

Activitat 5.

Calcula la velocitat de la politja D, si la politja A gira a una velocitat de 100rpm. (L’eixpolitja C i de la politja B és el mateix)

de la

Activit

at 6.

Calcula la velocitat de rotació de l’e la figura, sabent que l’eix motriu (1) gira = 2 cm d = 4 cm)

eix de sortida (4) del sistema a 1500 rpm (d1= 1 cm d2= 6 cm d

d3 4


Activitat 7. n el sistema de transmissió de la figura, calcula el diàmetre que ha tenir politja conduïda perquè aquesta giri a 300 rpm.

Activitat 8.

ElaDades: Dmotriu=7cm; n motriu=2100rpm

poden transmetre en el con de politges de la figura.

Activitat 9.

Calcula les velocitats de sortida que es

En el dibuix es veu un sistema de politgesglaonades utilitzat en un trepant. Al canviar la posició de la corretja es poden obtenir 3 velocita

a d’estar col·locada la corretja per subministrar la màxima

sposta. b. Si el motor d’accionament funciona a

es

ts de gir diferents.

a. En quina posició h

velocitat al trepant. Raona la re

1400rpm, quines són les velocitats, màxima, mitjana i mínima de funcionament del trepant?


5.2. A – PINYÓCADEN

Aquest istema transmet un moviment giratori entre dos eixos paral·lels, de tal forma que es pot modificar la velocitat però no el sentit de gir. El sistema consta d’una cadena on les baules engranen amb rodes dentades (pinyons) que estan unides als eixos dels mecanismes conductor i conduït. Els avantatges d’aquest sistema són que pot transmetre grans moments i que té una alta precisió; per contra és sorollós, costós i ne essita que el sistema estigui en tot moment lubricat.


s

c

om que en aquest sistema els pinyons contenen dents (z), podem afegir a la fórmula el ombre de dents que té cada pinyó.

Activitat 10.

Cn

222211 zMrdn ω111122

2

zMrdn ======→ω

1i

En un sistema de cadena i pinyó, el pinyó motriu té 36 dents i gira a 200 rpm mentre que el pinyó conduït té 144 dents.

a. Calcula la r ació de transmissió del sistema. b. Determina la velocitat de gir del pinyó conduït. c. Justifica s s tracta d’un sistema multiplicador o reductor.

Activitat 11.

el

i e

En una bicicleta el plat té 54 dents i mesura 30 mm de diàmetre, mentre que el pinyó té 18 dents. Si raó de 3 pedalades per segon, quina serà la velocitat angular de la roda del darrere?. I quina serà la velocitat lineal que porta la cadena?. I la velocitat de la biciclet

es pedala a

a si la roda d’aquesta mesura 70 cm de diàmetre?


5.3. DE FRICCIÓ RODES

nt giratori entre dos eixos paral·lels. sistema consisteix bàsicament en dues rodes solidàries amb els seus eixos. Els perímetres aquestes rodes es troben sempre en contacte directe, fent servir la fricció com a stema per a la transmissió del moviment. gran avantatge que té és el poc espai que ocupa i el seu valor econòmic, però no es pot er servir en transmissió de grans esforços. s fa servir en petits electrodomèstics, en atraccions de fira...


Aquest sistema transmet un movimeEld’siElfE

La relació de transmissió és la mateixa que en el cas d sistema politges i corretja.

el

2

1

2

1

2

1

1

2

1

221 M

Mrr

dd

nni =====→ ω

ω

Activitat 12. la velocitat angular d’una roda de fricció conduïda, s de diàmetre i gira a 39 rpm. (Diàmetre roda cond

Calcula i sabem que la roda motriu té 120 mm uïda = 150 mm)

Activitat 13. El dibuix següent representa una transmissió per rodes de fricció. La roda A està unida a l’eix del motor. (A=60mm, B=10 mm, C=20 mm). Contesta:

1. Si A gira en sentit horari com girarà C? 2. Si el motor gira a 50rpm, quina velocitat tindrà C?


5.4. ENGRANATGES Aquest sistema transmet un moviment giratori entre dos eixos paral·lels, coincidents o que es creuin. Aquest sistema es fa servir molt com a reductor de la velocitat en la indústria (màquines eina, grues...) en molts electrodomèstics (batedores, espremidores, microones...) en cotxes

atge és el seu alt valor econòmic.


(canvi de marxes...) Pot transmetre grans esforços amb rendiments molt elevats, és molt silenciós. El seu desavant

a relació de transmissió és la mateixa que en el cas del sistema de pinyó i cremallera.

Activitat 14.

L

2

11112221

zMrdnni ======→ ω

ω22211 zMrd

ge de la figura el pinyó conductor té En l’engranat 20 dents i la roda

gran 40: val la relació de transmissió?

un altre engranatge de 50 dents després

a. Quantb. A quina velocitat girarà la roda si el pinyó gira a 300 rpm? c. Si ara afegim

de l’engranatge gran, a quina velocitat girarà?

Activitat 15.

)

Calcula la velocitat de gir de l’engranatge 4 si els engranatges 2 i 3 estan muntatssobre el mateix eix i l’engranatge 1 gira a 30rpm. (z1 i z3 = 20 dents, z2 i z4 = 80 dents

1 3

42


CORONA.5.5. CARGOL SENSE FI –

t entre eixos

de no en sentit contrari.

re d’entrades o fils

ntrada, perquè la corona doni una volta completa, el cargol aurà de donar tantes voltes com dents tingui la corona. Si fos e dos entrades, perquè la roda doni una volta, el cargol haurà

de donar tantes voltes com la meitat de les dents que tingui la corona.

.5.1. relació de transmissió. (i)

Amb el cargol sense fi i la corona podem transmetre força i movimenque formen angles. A més es poden aconseguir relacions de transmissió molt reductores. Es tracta d’un sistema irreversible, en el qual únicament és possible transmetre potèncial’eix del sense fi (1) a l’eix de la corona (2), però

El cargol sense fi es distingeix pel nombde rosca que té. Suposant que el cargol sense fi és d’una sola ehd

5 La relació de transmissió és la mateixa que en el cas del sistema de pinyó i cremallera.

Activitat 16.

n cargol sense fi d’una entrada gira a 1500 rpm i arrossega una roda dentada de 30 ents. Calcula les voltes a què gira la roda dentada i la relació de transmissió del sistema.

Ud

Activitat 17.

Una motor que gira a 450 rpm té connectat en el seu eix un sistema de cargol sense fi de ues entrades.

1. Calcula la velocitat de la corona de 45 dents en rpm. 2. Si el moment que dóna el motor és de 65 N.m quin serà el moment de la corona.

d

Activitat 18.

Calcula la velocitat de sortida del següent ecanisme: m

2

11112221 zMrdn

i ======→ ω 22211

zMrdn ω


CREMALLERA - PINYÓ.

5.6.

et transformar un moviment giratori en un lineal continu, o a l’inrevés. El sistema

. Normalment el pinyó actua com a conductor i la cremallera com a

n aquest cas l’avanç de la remallera (A) serà igual a:

A= p · Z (m/volta) P: pas o distància entre dues dents consecutives del pinyó o lacremalle m.) Z: nomb e de dents del pinyó.

la cremallera serà igual a :

Aquest sistema s’utilitza , per exemple, en trepants de columna, en portes corredisses, etc. Activitat 19.

Permestà format per un pinyó o roda dentada que engrana perfectament amb una cremallera.Quan el pinyó gira, les seves dents empaiten les de la cremallera provocant un desplaçament linealconduïda.

Ec

ra (r

D’altra banda, la velocitat de l’avanç o de retrocés de

V= A · n /60 (m/s)

Un sistema de pinyó - cremallera de 2mm de pas i 15 dents gira a la velocita a cremallera.

500 rpm. Calcular t d’avanç de l

Activitat 20. de pinyó - cremallera amb 36 dents i un pas El sistema

e 3,14 mm. S’utilitza per obrir o tancar una porta orredissa de garatge de 60 cm de longitud. Sabent ue la roda gira a 55 rpm, es tracta de calcular:

1. L’avanç. 2. La velocitat d’avanç de la cremallera 3. El temps que triga la porta a obrir-se

Activitat 21.

dcq

Una po corrediss garatge fa servir un sistema pinyó – cremallera (z=50 dents, pas

e 1 cm). Quant temps trigarà la porta a obrir-se o tancar-se si l’eix del pinyó gira a 18 rpm abent que el buit a cobrir per la porta és de 4 metres?

rta a d’un ds


Activitat 8.

En el s En

etja en cada cas. e. La velocitat de l’eix de la politja quan el motor gira a 600 rpm.

més pes.

istema de transmissió de politges de la figura és accionat per un motor elèctric. els dos casos, A i B, el diàmetre de l’eix motor és de 0,25cm. La politja del sistema té un diametre de 6 cm i la del sistema B de 10 cm. Calcular

d. La relació de transmissió entre el motor i la corr

f. Quin podrà aixecar

2.mecanismes - yottatecno.files.wordpress.com€¦ · col·legi sant miquel mecanismes tecnologia...

Documents