estruturas e mecanismos

Tecnoloxías I. 2º ESO IES Pintor Colmeiro

Estruturas e MecanismosÍndiceForzas, cargas e esforzos...................................................................................................................... 1

Tipos de esforzos: tracción, compresión, flexión e torsión.............................................................................................2Estruturas. Tipos de estruturas..............................................................................................................2

Tipos de estruturas:......................................................................................................................................................... 2Elementos das estruturas...................................................................................................................... 3

Alicerces..........................................................................................................................................................................3Columnas e piares........................................................................................................................................................... 3Vigas ou trabes................................................................................................................................................................ 3Forxado........................................................................................................................................................................... 4Tirantes............................................................................................................................................................................4Escuadros........................................................................................................................................................................ 4Nós.................................................................................................................................................................................. 4Arco.................................................................................................................................................................................5

Mecanismos..........................................................................................................................................6Tipos de movementos..................................................................................................................................................... 6

Mecanismos de transmisión................................................................................................................. 6Mecanismos de transmisión lineal ................................................................................................................................. 6

Pancas..........................................................................................................................................6Graos o tipos de pancas.......................................................................................................... 6Lei da panca............................................................................................................................7

Polea............................................................................................................................................7Polea móbil................................................................................................................................. 7Polipastos.................................................................................................................................... 7

Mecanismos de transmisión circular...............................................................................................................................8Engrenaxes. ................................................................................................................................ 8Parafuso sen fin-coroa.................................................................................................................8

Mecanismos de transformación............................................................................................................9Mecanismos de transformación de circular a lineal........................................................................................................9

Parafuso – porca..........................................................................................................................9Manivela – Torno........................................................................................................................ 9Piñón-Cremalleira....................................................................................................................... 9

Mecanismos de transformación circular en lineal-alternativo........................................................................................ 9Biela manivela.............................................................................................................................9Leva...........................................................................................................................................10Excéntrica..................................................................................................................................10

Forzas, cargas e esforzos

Forza, é todo aquilo que fai modificar o estado de repouso ou movemento dun corpo. F =m⋅a (forza = masa por aceleración)As forzas mídense en Newtons (N)Cargas son o conxunto de forzas que actúan sobre un corpo. Por exemplo nunha ponte son cargas o vento, os coches que pasan por riba ou o peso da propia ponte.Esforzos, son as tensións internas que experimentan os corpos sometidos á acción dunha ou varias forzas.

1


Tipos de esforzos: tracción, compresión, flexión e torsión.

Tracción Compresión: Flexión Torsión

As forzas tenden a alongar o corpo

As forzas tenden a acurtar o corpo

As forzas tenden a dobrar o corpo. Actúan esforzos de tracción e compresión ao tempo.

As forzas tenden a retorcer o corpo

Estruturas. Tipos de estruturas.Unha estrutura é o conxunto de elementos dun corpo destinados a soportar os efectos das cargas que actúan sobre el e impedir que se rompa ou deforme en exceso. Deben ter as propiedades de:

• Estabilidade.• Resistencia.• Rixidez.

Tipos de estruturas:

Masiva Abovedada Armazón

Trianguladas Colgantes Pneumáticas / laminares

2

Ilustración 1: Tracción Ilustración 2:

Compresión Ilustración 3: Flexión Ilustración 4:

Torsión

Ilustración 5: Pirámide de Exipto

Ilustración 6: Bóveda de catedral

Ilustración 7: Edificio en construción


Elementos das estruturas

AlicercesSon a base sobre a que se asenta unha estrutura, habitualmente teñen unha parte soterrada en terra.

Columnas e piaresSon elementos verticais que levan o peso da estrutura até os alicerces. Se son de sección cadrada ou rectangular chámanse piares e se son circulares columnas.

Columnas Piares

Vigas ou trabesElementos estruturais horizontais para soportar as cargas e transmitilas ás columnas.

3

Ilustración 8: Ponte triangúlada Ilustración 9: Ponte de Rande

Ilustración 10: Alicerces


Grazas ás distintas seccións as vigas poden soportar grandes esforzos con pouco material.

ForxadoTransmiten o peso do chan ás vigas e columnas. Constitúen o chan nas estruturas.

TirantesSon elementos que soportan esforzos de tracción, pero non de compresión.

EscuadrosSon triángulos rectángulos que se colocan para darlle estabilidade ás columnas ou piares.

NósSon as unións das barras ou vigas. O triángulo é a única figura xeométrica indeformable. É por isto que moitas estruturas están feitas con triángulos, xa que isto dalle maior rixidez.

4


ArcoÉ unha estrutura deseñada para cubrir grandes e pequenas luces (espazos entre dúas columnas) e que está sometida só á compresión. Na base débense colocar contrafortes para eliminar o efecto de pandeo.

No século XII en Francia descubriron que canto máis alto fora o arco, menor era a necesidade de contrafortes. Isto deu lugar ao arco apuntado ou oxival característico da arquitectura gótica (séculos XII até o XV).

5


Mecanismos

Tipos de movementosMovemento lineal. O obxecto realiza unha traxectoria recta.Movemento lineal-alternativo. O obxecto realiza unha traxectoria recta e troca o sentido periodicamente.Movemento circular ou rotario. O obxecto realiza unha traxectoria circular.Movemento oscilante. O obxecto realiza unha traxectoria semicircular e troca o sentido periodicamente.

Mecanismo: un mecanismo é a parte das máquinas que transmite e ou transforma movementos. Os mecanismos trocan o sentido de xiro, aumentan ou reducen a velocidade ou transforman un tipo de movemento noutro.

Mecanismos de transmisiónOs mecanismos de transmisión son aqueles que nos serven para aumentar ou reducir a velocidade, ou para transmitir o movemento entre puntos distantes. Imos analizar:Mecanismos de transmisión lineal:

• Pancas• Poleas• Polipasto

Mecanismos de transmisión circular:• Engrenaxes• Engrenaxes con cadea• Parafuso sen fin coroa

Mecanismos de transmisión lineal

PancasUnha panca é unha barra ríxida apoiada nun punto. Represéntanse de maneira xenérica, é dicir, de maneira que todas as pancas se poidan ver representadas deste xeito, da seguinte maneira.

Graos o tipos de pancas

Panca de Primeiro Grao: o punto de apoio está nalgún punto entre a forza e a resistencia.

Panca de Segundo Grao: a resistencia aplícase entre a forza e o punto de apoio.

6

F o r z a R e s i s t e n c i aF o r z a R e s i s t e n c i a


Pancas de Terciro Grao: a forza aplícase entre a resistencia e o punto de apoio.

Lei da panca

Todas as pancas cumpren as seguinte lei:

Forza⋅d forza=Resistencia⋅d resistencia

Polea

Unha polea é un mecanismo de transmisión lineal que consiste nunha roda cunha fenda pola que se fai pasar unha corda. Unha única polea simplemente troca o sentido da forza.

Polea móbilUn sistema de polea móbil consiste en dúas poleas, unha que só xira e unha na que o eixo se translada verticalmente. A polea móbil reduce a forza necesaria para levantar un peso á metade.

PolipastosSon mecanismos de transmisión lineal con varias poleas. Hai de dous tipos:

7

F o r z aF o r z a


F = Resistencia2⋅n

F = Resistencia2n

Mecanismos de transmisión circular

Engrenaxes. Son xogos de rodas que posúen uns saíntes que se chaman dentes, tal como se mostra na seguinte figura. As engrenaxes empréganse sobre todo para modificar a velocidade dos eixos.

As rodas dentadas poden engrenarse tamén mediante unha cadea.

A relación de transmisión (i) entre dúas rodas será:

i=Z 2

Z 1

ou i=n1

n2

onde Z2 é o número de dentes da roda conducida e Z1 o número de dentes

da roda motor e n1 e n2 son as velocidades de xiro en revolucións por minuto (r.p.m.) da roda motriz e a conducida respectivamente.Nas engrenaxes dase a seguinte relación entre as velocidades:

n1⋅Z 1=n 2⋅Z 2

Parafuso sen fin-coroaPor cada volta que do parafuso a coroa (nome que recibe neste caso a

8


roda dentada) move un dente. É polo tanto un sistema moi redutor de velocidade. Deste mecanismo é importante lembrar:

1. Só se transmite o movemento do parafuso á coroa. 2. Reduce moito a velocidade.

Mecanismos de transformación

Estes mecanismos transforman un tipo de movemento noutro.

Mecanismos de transformación de circular a lineal

Parafuso – porcaCando lle das voltas ao parafuso este vai penetrando (avanzando linealmente) na porca. Se xiras o parafuso libremente sen que avance a porca vaise desprazando.

Manivela – TornoCando lle das voltas á manivela o elemento que colga do torno realiza un movemento lineal. Este mecanismo é reversíbel.

Piñón-CremalleiraEste mecanismo transforma o movemento circular nun lineal, cando o piñón (roda dentada) da voltas a cremalleira avanza linealmente.

Mecanismos de transformación circular en lineal-alternativo

Biela manivelaA barra longa chámase biela e a curta manivela. Este mecanismo transforma o movemento circular da manivela nun movemento lineal-alternativo do “pistón”. É un mecanismo reversíbel de xeito que se o pistón realiza un movemento lineal-alternativo o extremo da manivela realiza un movemento circular. Empréganse nos motores dos coches.

9


LevaTransforma o movemento circular un movemento lineal-alternativo. Non é reversíbel.

ExcéntricaTransforma o movemento circular un movemento lineal-alternativo. Non é reversíbel.

Exercicios1. Identifica nas seguintes imaxes os elementos da estrutura. Indica a que

esforzo está sometido cada un.

10

1

2

3


.

2. Unido á roda dentada 1, con Z1=44 dentes, hai un motor que xira a 2500 r.p.m. Se a roda dentada 2 ten Z2=20 dentes, cal é a velocidade de xiro do eixo da roda 2? Cal é a relación de transmisión?

3. Realiza o mesmo problema que o exercicio anterior, pero considerando que o motor está unido á roda pequena. Calcula a relación de transmisión e a velocidade da roda grande.

4. Que tipos de pancas son as estruturas seguintes?

5. Temos un neno e unha nena sentados nun balancín en equilibrio, se o

neno ten unha masa de 50 kg e está sentado a 75 cm do punto de apoio e a nena está sentada 95 cm do punto de apoio, cal é a masa da nena?

6. A única figura indeformable sen romper as barras que a compoñen é o triángulo, triangula as seguintes figuras.

11

1 2

1 2

3

estruturas e mecanismos

Education