MÁQUINAS Y MECANISMOS 4º ESO-IES Arrecife Página 1 1.- MECANISMOS Y SISTEMAS MECÁNICOS. LA VENTAJA MECÁNICA

Un Mecanismo es un conjunto de elementos, normalmente rígidos, conectados entre sí por medio de articulaciones móviles

y cuya misión es transformar una velocidad en otra velocidad, una fuerza en otra fuerza, una trayectoria en otra trayectoria o un tipo

de energía en otro tipo de energía.

Un Sistema Mecánico o Máquina es una combinación de mecanismos que transforman velocidades, fuerzas, trayectorias o

energías mediante una serie de transformaciones intermedias.

Los Mecanismos Simples son: La palanca, la polea, el plano inclinado y el torno. Estas máquinas pueden mezclarse para formar otros Mecanismos Complejos, en los cuales usaremos poleas para transmitir

el movimiento, ruedas dentadas, ruedas excéntricas y bielas, manivelas y bielas y levas

La Ventaja Mecánica es la parte de trabajo que la máquina hace por nosotros. Para realizar grandes esfuerzos, es obvio que

vamos a necesitar también máquinas que nos ofrezcan una gran ventaja mecánica.

Clasificación según el tipo de Transformación del movimiento: � Movimiento Rectilíneo-Movimiento Rectilíneo: Palancas y Poleas

� Movimiento Circular-Movimiento Circular: Ruedas, Engranajes, Cables y Correas

� Movimiento Circular-Movimiento Rectilíneo: Piñón-Cremallera, Torno y Tornillo

� Movimiento Rectilíneo-Movimiento Circular: Biela-Manivela

2.- MECANISMOS QUE TRANSFORMAN MOVIMIENTOS RECTILINEOS EN MOVIMIENTOS RECTILINEOS 2.1_ La Palanca

• Es un mecanismo simple consistente en una barra rígida de Longitud (L) que oscila sobre un PUNTO DE APOYO o FULCRO.

• La fuerza que se desea vencer se denomina RESISTENCIA (R)

• La fuerza motriz aplicada se denomina POTENCIA (F)

• La distancia del punto de aplicación de R a O se denomina BRAZO de RESISTENCIA (BR)

• La distancia del punto de aplicación de F a O se denomina BRAZO de POTENCIA (BF)

• La Longitud de la Palanca: L=BR+BF

• La LEY DE LA PALANCA nos indica que:

El producto de la Potencia por su brazo es igual al producto de la Resistencia por su brazo

F · BF = R · BR Hay tres tipos de Palancas:

1º Grado: El Fulcro se sitúa ente F y R 2º Grado: Resistencia se sitúa entre O y F 3º Grado: Potencia se sitúa entre O y R

MÁQUINAS Y MECANISMOS 4º ESO-IES Arrecife Página 2 2.2_ La Polea

Es un mecanismo cuya función es modificar la dirección de la fuerza aplicada. Es un mecanismo simple, accionado por una

cuerda o correa, compuesta por una rueda con un canal que gira alrededor de un eje.

Polea Fija Polea Móvil Polipasto Potencial Polipasto Exponencial

• Poleas Fijas de radio “r”: Su eje de rotación permanece Fijo. F · r = R · r;

F = R • Poleas Móviles de radio “r”: Su eje de rotación se puede desplazar de forma lineal paralelamente al mismo. F · 2r = R · r;

F = R / 2 • Los Polipastos Potenciales la mitad de las poleas son fijas y la otra mitad móviles. Para n poleas móviles:

F = R / 2·n • Los Polipastos Exponenciales tienen una sola polea fija y el resto de poleas móviles por las que pasa una cuerda diferente:

F = R / 2n 3.- MECANISMOS QUE TRANSFORMAN MOVIMIENTOS DE ROTACIÓN EN OTRA ROTACIÓN

Es un mecanismo que sirve para reducir (Reductora) o aumentar (Multiplicadora) la velocidad de giro tanto como se desee.

3.1_ Ruedas de Fricción

• Rueda Impulsora, Conductora o Piñón: La que transmite el movimiento

• Rueda Seguidora, Conducida o Rueda: Es a la que se transmite el

movimiento

• En el punto de contacto entre el Piñón y la Rueda no hay deslizamiento

• La Velocidad Lineal se mantiene constante: V1 = ω1 · R1 = V2 = ω2 · R2

• Relación de Transmisión:

i = ω2 / ω1 = R1 / R2

• La Impulsora y la Seguidora rotan en sentidos opuestos. Para que giren en el mismo sentido es necesario interponer una Rueda Loca entre ambas.

• Al realizarse movimiento por fricción no sirven para potencias muy grandes

porque motivan deslizamientos.

3.3_ Transmisión por Correa o Cable

• Se basan en el uso de poleas cuando hay grandes distancias entre sus ejes de

rotación

• Las poleas se unen mediante cuerdas o correas que ni se deslizan ni se

deforman

• Si la correa no se cruza, las poleas giran en el mismo sentido

• Si la correa se cruza, las poleas giran en sentidos opuestos

• La Velocidad Lineal se mantiene constante: V1 = ω1 · R1 = V2 = ω2 · R2

• Relación de Transmisión:

i = ω2 / ω1 = R1 / R2 • El rozamiento del eje produce pérdidas de potencia transmitida

• La forma geométrica de la correa (redonda, plana o trapezoidal) afecta a

posibles resbalones sobre la polea

MÁQUINAS Y MECANISMOS 4º ESO-IES Arrecife Página 3 3.4_ Ruedas Dentadas y Transmisión por Cadena

• Se basan en el uso de ruedas con salientes denominados “dientes” y unas cadenas en las que encajan estos dientes

• No hay fricción ni deslizamientos

• Las ruedas en contacto directo giran en sentidos opuestos, pero si están unidas por cadenas lo hacen en el mismo sentido • La Velocidad Lineal se mantiene constante. Siendo Z el número de dientes: Vi = ωi · Zi = Vs = ωs · Zs

• Relación de Transmisión: i = ωS / ωi = VS / Vi = Zi / Zs

• La rueda pequeña se llama Piñón y la grande Rueda o catalina

4.- MECANISMOS QUE TRANSFORMAN MOVIMIENTOS DE ROTACIÓN EN MOVIMIENTOS RECTILÍNEOS 4.1_ Leva-Seguidor Lineal

• El eslabón seguidor realiza movimientos rectilíneos alternativos, moviéndose

hacia arriba al ser empujado por la leva y hacia abajo cuando el perfil de la

leva desciende.

• Se denomina elevación al máximo desplazamiento del eslabón seguidor que

está siempre en contacto con la leva.

4.2_ Piñón-Cremallera

• Consta de una rueda dentada denominada “piñón” y una barra también dentada

llamada “cremallera”

• La cremallera se desplaza linealmente un diente por cada desplazamiento

circular de un diente del piñón

• Si el movimiento de rotación es alternativo, el desplazamiento lineal también

lo será

• El Piñón y la Cremallera tendrán el mismo tipo y tamaño de diente

4.3_ Torno

• Consta de un cilindro en torno al cual se puede enrollar una

cuerda, fijada al cilindro en uno de sus extremos

• Al girar el cilindro en sentido horario, la cuerda subirá y se

enrollará en el cilindro

• Al girar el cilindro en sentido antihorario, la cuerda bajará y se

desenrollará del cilindro

• Para enrollar la cuerda venciendo una resistencia “R” habrá que

aplicar una fuerza “F”:

F · BF = R · BR

MÁQUINAS Y MECANISMOS 4º ESO-IES Arrecife Página 4 4.4_ Mecanismo Tornillo-Tuerca

• El tornillo es un cilindro provisto de una rosca exterior

• Una tuerca es un cilindro hueco con una rosca interior

• El filete de la rosca puede ser rectangular, triangular o

trapezoidal y tienen diferentes utilidades

• La distancia entre dos filetes consecutivos de denomina

“paso” • La distancia lineal que recorre un elemento enroscado cuando

se hace girar una vuelta se denomina “avance”

5.- MECANISMOS QUE TRANSFORMAN MOVIMIENTOS RECTILÍNEOS EN MOVIMIENTOS DE ROTACIÓN

5.1_ Mecanismo Biela-Manivela

• Es un mecanismo que transforma un movimiento de

rotación en un desplazamiento rectilíneo

• La Manivela realiza el movimiento de rotación continua y

arrastra a la Biela en un movimiento longitudinal

alternativo

• La Biela puede estar unida a un pistón, como ocurre en los

motores de explosión