TEMA 8: MECANISMOS Y MQUINAS
ESQUEMA
IDEAS CLARAS
Una mquina es un sistema que permite convertir energa en trabajo
til, o bien, realizar un trabajo sin conversin energtica pero
reduciendo el esfuerzo necesario.
Un mecanismo es la parte de la mquina que se encarga de
transmitir y/o convertir la fuerza y el movimiento desde la entrada
o punto de aplicacin hasta la salida o punto de utilizacin.
Los mecanismos se clasifican en:
Mecanismos que multiplican la fuerza aplicada
Mecanismos d etransmisin
Mecanismos de transformacin.
Otros mecanismos
IDEAS CLARAS
La relacin de velocidad es la cantidad de veces que el Mecanismo
va ms rpido o lento a la salida que a la entrada. Siempre se deja
en forma de fraccin.
Un tren de mecanismos son dos o ms mecanismos acoplados uno a
continuacin de otro. Se utilizan para conseguir mayor reduccin o
mayor aumento de la velocidad.
IDEAS CLARAS
Los motores trmicos son mquinas que transforman la energa trmica
del combustible en movimiento. Segn la forma de realizar la
combustin del combustible, pueden ser de dos tipos:
De Combustin externa: El combustible se quema fuera del motor.
Ejemplo: La mquina de vapor.
De combustin interna: El combustible se quema dentro de la
mquina. Ejemplo: El motor de un coche. Existen diferentes tipos:
Motor de cuatro tiempos, motor de dos tiempos y motor diesel.
Tambin los motores a reaccin.
NDICE
Definiciones
Concepto de mquina
Concepto de mecanismo
Mquinas simples:
Plano inclinado
Palanca
Polea simple
Poleas compuestas y polipastos
Torno
NDICE
Definiciones
Concepto de mquina
Concepto de mecanismo
Mquinas simples o mecanismos para modificar la fuerza
aplicda:
Plano inclinado
Palanca
Polea simple
Poleas compuestas y polipastos
Torno
NDICE
Mecanismos de transmisin de movimiento.
Ruedas de friccin
Transmisin por correa
Transmisin por cadena
Engranajes.
Tornillo Sinfin-Rueda dentada
NDICE
Relacin de transmisin o de velocidades
Trenes de mecanismos.
Mecanismos de transformacin de movimiento.
Sistema Pin-Cremallera
Sistema Tornillo-Tuerca
Sistema Biela-Manivela o Cigeal
Sistema Leva- Seguidor o Excntrica-seguidor
NDICE
Mquinas trmicas
De combustin externa
De combustin interna
Motor a reaccin
Otros mecanismos.
Trinquete
Frenos
Embragues
Muelles
Cojinetes y rodamientos
DEFINICIONES
Una mquina es un sistema que permite convertir energa en trabajo
til, o bien, realizar un trabajo sin conversin energtica pero
reduciendo el esfuerzo necesario.
Un mecanismo es la parte de la mquina que se encarga de
transmitir y/o convertir la fuerza y el movimiento desde la entrada
o punto de aplicacin hasta la salida o punto de utilizacin.
MQUINAS SIMPLES
Son mquinas cuya funcin es modificar el punto o la forma de
aplicacin de la fuerza con el objetivo de reducir el esfuerzo.
Entre ellas tenemos el plano inclinado, las poleas, las palancas,
el torno, etc...
PLANO INCLINADO
Empleado desde la antigedad para elevar pesos
El plano inclinado es una rampa que sirve para elevar cargas
realizando menos esfuerzo.
Frmula del plano inclinado:
F = B a/b
Eje de giro
PALANCAS
La palanca es una mquina porque multiplica la fuerza.
PALANCAS
* De Primer Grado
* De Segundo Grado
* De Tercer Grado
Cuando una palanca est en equilibrio se cumple:
F D1 = R D2 Hay varios tipos de palancas:
PALANCAS
F= (P x dp)/ df PALANCAS
F=fuerza P=peso dp=distancia del peso al eje de giro
df=distancia de la fuerza al eje de giro
Por ejemplo si queremos despejar la fuerza necesaria para
levantar un peso
PALANCAS ARTICULADAS
Uniendo varias palancas se construyen mecanismos complejos que
pueden realizar funciones ms complicadas.
POLEAS Y POLIPASTOS
La polea es una rueda con una hendedura por donde se introduce
una cuerda.
Un polipasto o polea compuesta es un conjunto de poleas
combinadas de tal forma que elevas un gran peso con poca
fuerza.
POLEAS SIMPLES
La Polea es una rueda con una hendidura en la llanta por donde
pasa una cuerda.
Las poleas elevan cargas con mayor comodidad, ya que cambian la
direccin de la fuerza y permiten ayudarnos con nuestro propio
peso.
POLEAS SIMPLES
POLIPASTOS
Un Polipasto es un conjunto de poleas combinadas para elevar
grandes pesos sin esfuerzos.
Los polipastos son pares de poleas. La mitad de ellas son fijas y
la otra mitad son mviles.
Cuantos ms pares de poleas pongamos menos esfuerzo tendremos que
realizar, pero para subir una carga necesitaremos recoger ms
longitud de cuerda
POLIPASTOS
TORNO
P BP = R BR
El Torno un tipo de palanca. Es un cilindro que consta de una
manivela que lo hace girar provocando que una cuerda enrollada al
cilindro eleve una carga, de forma que es capaz de levantar pesos
con menos esfuerzo.
Cuanta ms larga la manivela y cuanto menos dimetro tenga el
cilindro, menos esfuerzo habr que hacer, pero habr que dar ms
vueltas a la manivela
d
F
P=Peso a levantar
r= radio del tornoFrmula:
F x d = P x rTORNO
MECANISMOS DE TRANSMISIN DE MOVIMIENTO
Estos mecanismos se utilizan para transferir movimiento de un
lugar a otro de la mquina, o modificar la velocidad de giro, pero
no para modificar el tipo de movimiento.El movimiento de entrada
siempre es de tipo circular y el de salida tambin.Dado que son
mecanismos giratorios, su velocidad se medir en r.p.m.
(revoluciones por minuto).
R= conducida/motriz
Cuando la velocidad conducida es mayor que la motriz, se dice que
es un sistema multiplicador de velocidad. Y al revs, es un sistema
reductor
V1
El movimiento se transmite de una rueda a otra mediante
friccin=rozamiento.
RUEDAS DE FRICCIN
Rueda motriz es la que est enganchada al motor y se le asigna el
nmero 1.Rueda conducida o arrastrada es la nmero 2 y es la que
recibe el movimiento y lo transmite a la salida de la mquina.
V1
RUEDAS DE FRICCIN
V2D1= dimetro de la rueda 1D2= dimetro de la rueda 2
w1=velocidad de la rueda 1 (en r.p.m.)w2=velocidad de la rueda 2
(en r.p.m.)
D1 w1 = D2 w2
Los ejes deben estar prximos, porque las ruedas deben estar en
contacto.No sirve para transmitir grandes fuerzas, porque las
ruedas patinaran.
Rueda motrz
Rueda conducida
La rueda de menor radio siempre gira ms rpido (da mas
vueltas)
RUEDAS DE FRICCIN
Cuando la motriz es ms pequea que la conducida la velocidad de
salida es menor que la de entrada
Cuando la motriz es ms grande que la conducida la velocidad de
salida es mayor que la de entrada
Rueda motrizRueda conducida
POLEAS Y CORREA
D1 w1 = D2 w2
POLEAS Y CORREA
Los ejes pueden estar separados gracias a la correa.No sirve
para transmitir grandes fuerzas, porque la correa patinara.
Este es un ejemplo de cmo se puede utilizar el llamado sistema
de poleas de conos invertidos. De esta forma podemos conseguir que
con la misma velocidad del motor, la broca pueda girar a diferentes
velocidades (Cambiando la posicin de la correa de transmisin).
POLEAS Y CORREA
TRANSMISIN POR CADENA
Es un mecanismo compuesto de una cadena y de ruedas dentadas
El nmero de dientes se representa por Z y la velocidad de giro
de los engranajes (piones) por w.
Z1 w1 = Z2 w2
PIONES Y CADENA
Este sistema tiene la ventaja de que la cadena no patina. Esto
se consigue gracias a que los dientes enganchan en la cadena
V1 x N1 = V2 x N2
Sirve para transmitir giro entre ejes separados. Si estn ms
lejos slo hay que poner una cadena ms larga.
ENGRANAJES
Si los ejes estn prximos podemos ahorrarnos la cadena y
enganchar un pin directamente con otro. Como el sistema pin y
cadena permite transmitir grandes fuerzas, porque no patina.
Slo sirve para transmitir giro entre ejes prximos. La frmula de
la velocidad es la misma que para la transmisin por cadena.
Z1 w1 = Z2 w2Z1 w1
Z2 w2
ENGRANAJES
El nmero de dientes se representa por Z y la velocidad de giro
de los engranajes por w.
El nmero de dientes por su velocidad es igual a el nmero de
dientes con la rueda que engrana por su velocidad.
Z1 w1 = Z2 w2
ENGRANAJES
En un engranaje, dos piones que estn en contacto siempre giran
en sentido inverso uno respecto a otro.A veces se introduce un pin
en medio (engranaje loco) para que la entrada y la salida giren en
la misma direccin
TORNILLO SIN FIN
Es una transmisin de movimientos pero entre ejes
perpendiculares.
La rosca del tornillo engrana con los dientes del engranaje.
Cada vuelta del tornillo la rueda dentada avanza un diente. El
motor siempre va acoplado al tornillo, por tanto el tornillo es
siempre el elemento motriz.
Se consiguen grandes reducciones de velocidad.
RELACIN DE TRANSMISIN
Tambin conocida como Relacin de velocidades
Es el cociente de las velocidades de los elementos que se mueven
y se representa por r.
La w motriz es la del elemento que mueve el mecanismo y la
conducida la que recibe el movimiento.
La relacin de velocidad es la cantidad de veces que el Mecanismo
va ms rpido o lento a la salida que a la entrada. Siempre se deja
en forma de fraccin.
Rv = w conducida / w motriz= w1/w2
RELACIN DE TRANSMISIN
SIEMPRE EN FORMA DE FRACCIN!!!Rv=1/1 El mecanismo tiene la misma
velocidad a la entrada que a la salida.
Mecanismo que no modifica la Velocidad
Rv = 1/5 El mecanismo reduce la velocidad 5 veces a la Salida.
Si a la entrada tiene una velocidad de 5000 rpm a laSalida tendr
una velocidad de 1000rpm.
Mecanismo Reductor de Velocidad
Rv= 5/1 El mecanismo va 5 veces ms rpido a la salida que a la
entrada. Si a la entrada tiene una velocidad de 5000rpm a la salida
tendr una velocidad de 25000rpm.
Mecanismo Multiplicador de Velocidad
RELACIN DE TRANSMISIN
TRENES DE MECANISMOS
Son la unin de varios mecanismos simples
Cuando se quiere reducir o aumentar mucho la velocidad se
encadenan los mecanismos
Se obtiene una relacin de velocidades mucho mayor, porque las
relaciones de velocidad parciales se multiplican
Rtren = R1xR2
Tren de poleas. Para reducir la velocidad se puede hacer con
varias poleas unidas con correa.
Tren de engranajes. Si queremos aumentar la velocidad se unen
varios engranajes de mayor a menor tamao.
TRENES DE MECANISMOS
MECANISMOS DE TRANSFORMACIN
Son los mecanismos que cambian el tipo de movimiento.
Puede convertirse un movimiento circular en lineal alternativo y
viceversa.
Los mecanismos que son capaces de transformar en los dos
sentidos se llaman mecanismos reversibles.
SISTEMA PIN-CREMALLERA
Compuesto por un engranaje y una barra dentada. Un movimiento
del pin produce un desplazamiento lineal de la barra a un lado a al
otro.
Compuesto de un eje roscado y una tuerca con la misma rosca que
el eje. Se produce un desplazamiento lineal sobre el husillo y
viceversa.
SISTEMA HUSILLO-TUERCA
SISTEMA BIELA-MANIVELA
Es un mecanismo compuesto de dos barras articuladas. Mientras
una gira la otra se desplaza por una gua. La barra se llama
manivela, y la otra, biela.
SISTEMA BIELAS-CIGEAL
Es un sistema compuesto por la unin de mltiples manivelas
acopladas a sus bielas. Se utiliza en los motores de combustin
cuando hay varios cilindros.
SISTEMA LEVA-SEGUIDOR
La leva acciona un elemento al que no est unido y moverlo de
forma alternativa empujndolo o no segn el recorrido de giro y la
forma de la leva
SISTEMA EXCNTRICA-SEGUIDOR
La excntrica es una rueda que gira alrededor de un punto que no
es su centro y en su movimiento de rotacin acciona
alternativamentre una palanca o seguidor.
LAS MQUINAS TRMICAS
Son mquinas que transforman la energa trmica en movimiento
Segn la forma de realizar la combustin del combustible, pueden ser
de tres tipos:
De Combustin externa: El combustible se quema fuera del motor.
Ejemplo: La mquina de vapor.
De combustin interna: El combustible se quema dentro de la
mquina. Ejemplo: El motor de un coche. Existen diferentes tipos:
Motor de cuatro tiempos, motor de dos tiempos y motor diesel.
Motores a reaccin: Se emplean en aviones y cohetes
ESQUEMA MQUINAS TRMICAS
COMBUSTIN INTERNA
MOTOR DE GASOLINA DE 4 TIEMPOS (OTTO)
Hoy en da slo se utilizan en motores para automviles.
El motor diesel es igual que el de cuatro tiempos pero sin
chispa. La explosin se produce por el calor al comprimir el
combustible. En los motores disel se usa un combustible llamado
gasoil y no
tienen buja. En la compresin se
obtiene una temperatura tan alta
que no hace falta buja para que explote
COMBUSTIN INTERNA
MOTOR DE DIESEL (4 TIEMPOS)
Se utilizan en motores para camiones, barcos y automviles.
Consumen gasoil en lugar de gasolina.
COMBUSTIN INTERNA
MOTOR DE GASOLINA DE 2 TIEMPOS
sus fases son:
- Compresin-Explosin
- Escape-CompresinHoy en da slo se utilizan en pequeos motores de
ciclomotores, lanchas fueraborda, motosierras, etc...
MOTORES PARA VOLAR
Motores a reaccin o reactores. Principio de accin y reaccin: al
ejercer una fuerza sobre un objeto este te la devuelve en el
sentido contrario
Cohete. Es un reactor que lleva en un tanque de combustible y en
el otro el comburente.
mgas Vgas = mcohete Vcohete
Los gases al calentarse se expanden y salen a gran velocidad por
la parte de atrs impulsando al cohete hacia adelante
MOTORES DE AVIONES.
Turborreactor. El aire entra por las hlices de un compresor. El
oxigeno reacciona con el queroseno. Los gases se expanden y salen
por la parte posterior impulsando al avin.
OTROS MECANISMOS
TRINQUETE
Bsicamente est formado por una rueda dentada y una ueta que
puede estar accionada por su propio peso o por un mecanismo de
resorte. La ueta hace de freno, impidiendo el giro de la rueda
dentada en el sentido no permitido. Permite el giro de un eje en un
solo sentido
OTROS MECANISMOS: FRENOS
FRENOS DE DISCO:
El eje gira con el disco. Unas zapatas frenanEl disco y a la vez
el disco frena el eje.
OTROS MECANISMOS: FRENOS
FRENOS DE CINTA:
Al tirar de la palanca la cinta roza con el disco frenndolo, y
el eje que est unido al disco frenar tambin.
FRENOS DE TAMBOR: La friccin se causa por un par de zapatas o
pastillas que presionan contra la superficie interior de un tambor
giratorio, el cual est conectado al eje o la rueda.
EMBRAGUES DE FRICCIN: OTROS MECANISMOS: EMBRAGUES
Sirven para acoplar y desacoplar ejes.
Los ejes se unen por el rozamiento entre dos superficies.
EMBRAGUES DE DIENTESEl acoplamiento se produce al encajar los
dientes.
JUNTAS CARDANOTROS MECANISMOS: JUNTAS
Sirven para acoplar y desacoplar ejes cuando estn desalineados o
formando un ngulo
JUNTAS OLDHAM
Los muelles absorben energa cuando se les somete a presinEsta
energa pueden liberarla ms tarde.
OTROS MECANISMOS: MUELLES Y AMORTIGUADORES
OTROS MECANISMOS: RODAMIENTOS Y COJINETES
Los cojinetes no giran con el eje. El ejegira sobre su
agujero.Los soportes son elementos que sirven de apoyo a los ejes y
les permiten girar
Los rodamientos giran en su interior con elEje.
