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UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE PANAM

FACULTAD DE INGENIERA MECNICA

MECANISMOS

Gua de Laboratorio No.3

Mecanismos de Retorno Rpido

1. Descripcin 1.1. Esta experiencia permitir estudiar y analizar diferentes tipos de

mecanismos de retorno rpido.

2. Objetivos Generales

2.1Reconocer las caractersticas principales del funcionamiento de los mecanismos de Retorno Rpido. 2.2 Comprender la utilidad de estos mecanismos en aplicaciones mecnicas.

3. Objetivos Especficos

3.1 Aplicar mtodos grficos y analticos para determinar los ngulos de avance y retroceso, los tiempos de avance y retroceso, la longitud de la carrera, la velocidad promedio de avance y retroceso, la razn de tiempos de un mecanismo de Retorno Rpido.

3.2 Verificar los resultados tericos mediante aplicaciones prcticas de cada mecanismo estudiado.

3.3 Determinar las posiciones extremas de la corredera y la configuracin del mecanismo en cada posicin. De manera prctica, grfica y analtica.

4. Equipos y materiales a utilizar

4.1 Eslabones perforados 4.2 Pines, arandelas 4.3 Escalmetro mtrico 4.4 Juego de geometra 4.5 Papel 8 X11

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5. Metodologa

5.1 Mediciones mediante observacin directa, comparacin y pruebas. 5.2 Armar diferentes tipos de mecanismos de retorno rpido. 5.3 Discusin de las experiencias y resultados. 5.4 Anlisis cualitativo y cuantitativo. 5.5 Investigacin complementaria. 5.6 Evaluacin: asistencia, participacin y aporte individual y de grupo. 5.7 Entrega y evaluacin del reporte. 5.8 Utilice el sistema Internacional de Unidades (SI).

6. Procedimiento

a. Mecanismo Biela-Manivela-Corredera Descentrado

6.1 En base a la Figura 3.1, desarrolle cada uno de los siguientes puntos: 6.1.1 Haga un bosquejo a mano alzada del mecanismo, mostrando sus

posiciones extremas. 6.1.2 Qu condiciones deben cumplirse para que esto suceda?

6.1.3 Indique los ngulos de avance y retroceso tomando en cuenta

que la manivela se mueve con velocidad angular constante y en sentido contrario al reloj.

6.1.4 Determine la razn del tiempo de avance al tiempo de retroceso.

Figura 3.1 Mecanismo Biela-Manivela- Corrediza Descentrado

6.2 Tomando como referencia la Figura 3.2, calcule: 6.2.1 La longitud de la manivela R y de la biela L que satisfagan las

condiciones dadas. 6.2.2 Con los valores de R y L obtenidos, dibuje el mecanismo a escala. 6.2.3 Mueva la manivela tratando de mantener una velocidad de rotacin

constante. Observando el comportamiento de la corredera, determine la carrera de avance y de retroceso.

6.2.4 Coloque la corredera en la posicin extrema, mas alejada, y tome esta posicin como referencia, tanto para la manivela como para la corredera. Desplace la manivela 30 en sentido contrario al reloj, a

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partir del punto de referencia, utilizando el transportador y mida el desplazamiento lineal de la corredera desde el punto en mencin. Repita el procedimiento hasta obtener una revolucin completa. Con estos dados confecciones una tabla con su respectiva grfica. Comente sus resultados.

6.2.5 Coloque la corrediza en una de sus posiciones extremas. Marque sobre el tablero el ngulo de la manivela y la posicin de la corredera. Repita el procedimiento para la otra posicin extrema de

la corredera. Mida ahora los ngulos de avance y retroceso y la carrera de la corredera.

Centro de rotacin de la manivela

a = 191 mm

b = 330 mm

S = 299 mm

b

a

S

Figura 3.2 Condiciones para el Mecanismo de Retorno Rpido

x 0

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

330

360

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6.1.1 Si asumimos que la manivela se mueve a velocidad angular

constante de 100 rpm, determine:

6.1.1.1.1 El tiempo de avance, 6.1.1.1.2 El tiempo de retroceso,

6.1.1.1.3 La razn de tiempo, 6.1.1.1.4 La velocidad promedio de avance, 6.1.1.1.5 La velocidad promedio de retroceso,

b. Mecanismo del Cepillo (Limadora) 6.3 La Figura 3.3 muestra un mecanismo de limadora que es utilizado

comnmente en las mquinas limadoras de metal, en las cuales se requiere una carrera de trabajo (avance) lenta y una carrera de

retroceso (retorno) rpida. Cuando la distancia es menor que la longitud de la manivela, obtenemos el mecanismo de Whithwortn.

Figura 3.3 Mecanismo del Cepillo o de Limadora

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6.3.1 Disee un mecanismo de limadora que tenga una relacin de tiempo

/ de 2.39 y una carrera de trabajo de 610 mm. Basndonos en la Figura 3.4, la lnea CP que indica la direccin de la trayectoria del punto C, debe estar localizada en la mitad de la distancia indicada entre los puntos ms altos y ms bajo que alcanza el punto B. Las dimensiones fijas son las siguientes:

O2O4 = 216 mm

BC = 203 mm

6.3.2 Utilizando los datos anteriores determine y trace en el tablero las dimensiones de la lnea O4B y QB. Utilice los eslabones que mejor satisfagan los valores obtenidos en sus clculos.

6.3.3 Conla ayuda de los datos y clculos que dispone hasta el momento,determine dirctamente sobre el tablero, las dimensiones del eslabn 3 y describa el procedimiento utilizado.

Figura 3.4 Condiciones para el Mecanismo del Cepillo

6.3.4 Determine el valor de las distancias O4P y trace sobre el tablero la direccin de la lnea PC. 6.3.5 Coloque sobre la lnea PC el eslabn gua, sobre el cual se deslizar la corredera.

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6.3.6 Mueva el mecanismo para una revolucin completa de la manivela y mida la carrera del eslabn 5 (corredera). 6.3.7 Resuelva el problema analticamente y comente sobre la discrepancia entre los valores calculados y los encontrados en el tablero.

7. Preguntas y Resultados

7.1 Desarrollar el diagrama cinemtico del mecanismo de eslabn de arrastre combinado con un mecanismo centrado Biela-Manivela- corredera.

7.2 Graficar el mecanismo en las posiciones extremas de la corredera. 7.3 Determine los ngulos de avance y de retroceso y la longitud de la

carrera. 7.4 Variando el ngulo de la manivela cada 30, haga una tabla de la

posicin de la corrredera en funcin del ngulo.

x 0

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

330

360

7.5 Grafique la posicin de la corredera en funcin del ngulo de la manivela para una rotacin completa de la manivela.

7.6 Determine la velocidad promedio de la carrera de avance y retroceso para una velocidad de rotacin de la manivela de 100 rpm.

7 Anlisis y conclusiones 7.1 Cmo vara el tiempo de avance y retroceso en un mecanismo de

retorno rpido? 7.2 Cmo puedo incrementar la razn de tiempo? 7.3 Cmo afecta la razn de tiempo la operacin del mecanismo?

8 Bibliografa

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9.1 Indicar la bibliografa que utiliz para desarrollar esta experiencia de laboratorio.

10. Teora Los mecanismos de retorno rpido son utilizados en operaciones repetitivas, donde hay una carrera de avance y una carrera de retorno realizadas en tiempos diferentes, an cuando la entrada es un motor de velocidad constante. Esto se hace con el fin de evitar prdidas de tiempo en la carrera donde no se realiza trabajo, lo que ayuda a mantener la potencia del motor en un mnimo. En base a la

rotacin de la manivela, definiremos un ngulo para la carrera de avance o

trabajo y un ngulo para la carrera de retorno o retroceso. La razn del tiempo

de avance al tiempo de retroceso es

Es as que los mecanismos de , se conocen como mecanismos de retorno rpido. Los valores de y son medidas a partir de las posiciones extremas. Los mecanismos de retorno rpido incluyen un eslabn reciprocante o corredera reciprocante que se mueve lentamente hacia adelante y regresa rpidamente, mientras una manivela gira a velocidad angular constante. Las direcciones de avance y retroceso son asignadas arbitrariamente para que correspondan al uso de una herramienta de corte donde la carrera de corte tendr capacidad de elevadas fuerzas a baja velocidad y la carrera de retroceso ser rpida sin carga. La designacin de mecanismo de retorno rpido tiene mucho que ver con la funcin del mecanismo como con su modo de operacin. Si existe una diferencia intencional del tiempo requerido para las carreras de avance y retroceso, el mecanismo puede ser llamado mecanismo de retorno rpido. La mayora de los mecanismos de balancn manivela exhiben tiempos de avance y retorno desiguales. Si tomamos ventaja de las carreras desiguales en el diseo de una maquinaria, llamamos al eslabonamiento mecanismo de retorno rpido. Las carreras de avance y retroceso para el mecanismo balancn de manivela alineado toma tiempos iguales, pero el mecanismo balancn de manivela descentrado acta como un mecanismo de retorno rpido. La raznde tiempos de las carreras es la misma que la razn de los ngulos dados por las ecuaciones

Este mecanismo tiene la caracterstica que la lnea de la trayectoria de la corredera no intersecta el eje de la manivela, tal como se muestra en la Figura 3.1.

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Figura 3.5 Mecanismo Manivela-Corrediza Descentrado

Otra combinacin de mecanismos ofrecen considerablemente mayor flexibilidad para el diseo de mecanismos de retorno rpido que el mecanismo de balancn de manivela descentrado. El mecanismo de eslabn de arrastre, por ejemplo, puede formar parte de un mecanismo diseado para grandes razones de tiempo de avance a retorno. La Figura 3.6 muestra un mecanismo de cuatro barras O1BCO3 que aparece satisfacer el criterio para un mecanismo de eslabn de arrastre. La corredera D representar un elemento de mquina que tendr diferentes velocidades promedio para sus carreras de avance y de retroceso mientras se conduce la manivela a velocidad angular constante. Las dos posiciones extremas de la corredera ocurren cuando el eslabn seguidor 3 queda alineado con la lnea de centros O1O2. Puesto que el eslabn 4 est tambin colinear con la lnea de centros en ambas posiciones extremas, podemos ver que la carrera de la corredera es dos veces la longitud del eslabn 3.

El tiempo de la corredera para viajar entre las posiciones lmites es proporcional al ngulo entre las correspondientes posiciones de la manivela mientras la velocidad angular de la manivela conductora sea constante.

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Figura 3.6 Mecanismo de Eslabn de Arrastre

11. Referencias:

11.1 Kinematics and Dynamics of Machinery. Charles E. Wilson, J.P. Sadler y W.J. Michels. Quinta edicin. Harper&Row, Publishers, New york, 1983.