“ACTIVIDADES DE TRANSMISIONES CON LEGO” · aplicación en la mayoría de máquinas simples y...
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Nº 4 – MARZO DE 2008 C/ Recogidas Nº 45 - 6º-A Granada 18005 [email protected] ISSN 1988-6047 DEP. LEGAL: GR 2922/2007 “ACTIVIDADES DE TRANSMISIONES CON LEGO” AUTORIA JUAN ANDRÉS DE ALBA MORENO TEMÁTICA TECNOLOGÏA ETAPA ESO Resumen: Se trata de realizar por el alumnado una serie de actividades encaminadas al dominio de conceptos. Para ello se redactan una serie de actividades de refuerzo o ampliación, se podrán realizar recurriendo a libros de consulta tanto del departamento, como de aula. Se pretende el acercamiento del alumnado a esta parte de la Tecnología, a su vez se consigue que los alumnos asimilen sin problemas conceptos básicos sobre transmisiones y engranajes, relación de transmisión, etc. Se pretende que el profesor tenga otra herramienta como instrumento de evaluación, aparte de las cotidianas actividades que se pueden aplicar en las unidades didácticas, que tratan sobre estos aspectos Palabras clave: Podemos enumerar una serie de palabras técnicas, formando un vocabulario específico para estas actividades, así tendremos: Transmisiones, engranajes, correa, relación de transmisión, poleas, piñón, cremallera, engranajes helicoidales, tornillo sinfín, corona, ruedas de fricción.
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Nº 4 – MARZO DE 2008
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ISSN 1988-6047 DEP. LEGAL: GR 2922/2007
“ACTIVIDADES DE TRANSMISIONES CON LEGO”
AUTORIA
JUAN ANDRÉS DE ALBA MORENO TEMÁTICA
TECNOLOGÏA ETAPA
ESO
Resumen: Se trata de realizar por el alumnado una serie de actividades encaminadas al dominio de conceptos. Para ello se redactan una serie de actividades de refuerzo o ampliación, se podrán realizar recurriendo a libros de consulta tanto del departamento, como de aula. Se pretende el acercamiento del alumnado a esta parte de la Tecnología, a su vez se consigue que los alumnos asimilen sin problemas conceptos básicos sobre transmisiones y engranajes, relación de transmisión, etc. Se pretende que el profesor tenga otra herramienta como instrumento de evaluación, aparte de las cotidianas actividades que se pueden aplicar en las unidades didácticas, que tratan sobre estos aspectos Palabras clave: Podemos enumerar una serie de palabras técnicas, formando un vocabulario específico para estas actividades, así tendremos: Transmisiones, engranajes, correa, relación de transmisión, poleas, piñón, cremallera, engranajes helicoidales, tornillo sinfín, corona, ruedas de fricción.
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Justificación La utilización de elementos o operadores de transmisión para obtener ciertos movimientos, necesita de ciertos conceptos básicos que tratan estos, ya que su utilización implica asimilarlos de forma clara, y su aplicación en la mayoría de máquinas simples y compuestas. No existe actualmente ninguna máquina que no emplee este tipo de elemento o operadores, para su funcionamiento, a su vez todo departamento de tecnología debe disponer de al menos una serie de piezas que formen transmisiones tipo, aunque estas sean elementales. Son herramientas básicas para el tecnólogo su aplicación y montaje, a la vez sirve para enseñar al alumnado sus usos, funciones y principios en que se basan, siendo piedra angular desde 1º de ESO en Tecnología Aplicada, en 2º y 3º de ESO en Tecnologías y en construcciones más complicadas en 4º de la ESO. Transmisiones entre ejes paralelos
La transmisión de movimiento y esfuerzos entre ejes paralelos se hace utilizando engranajes rectos, poleas o cadenas. LEGO ofrece los tres sistemas aunque la cadena no se encuentra en los kits destinados a montar robots.
LEGO MINDSTORMS y LEGO TECHNIC utilizan dos sistemas de engranajes para ejes paralelos.
El primero está compuesto de cuatro ruedas dentadas de 8, 16, 24 y 40 dientes.
Si las combinamos de dos en dos se pueden conseguir las relaciones de transmisión que se recogen en la tabla (Los valores de la fila superior son el número de dientes de la rueda conductora, y los de la columna izquierda los de la conducida)
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8 16 24 40 8 1 2 3 5
16 0.5 1 1.5 2.5 24 0.33 0.67 1 1.67 40 0.2 0.4 0.6 1
El sistema más moderno de los dos está compuesto por tres ruedas dentadas de 12, 20 y 36 dientes. Este sistema ofrece mayor rigidez en las transmisiones que el anterior y menores holguras. Además es posible utilizarlos entre ejes que se cortan.
Poleas
La segunda opción que se ofrece para transmitir movimiento y fuerza entre ejes paralelos es utilizar poleas. Este sistema permite aumentar la distancia entre ejes. Además, el sentido de giro de los dos ejes será el mismo. Sin embargo, la transmisión de movimiento y esfuerzos por medio de engranajes ofrece mayor precisión y capacidad, las gomas tienen a deslizar.
Las tres poleas que contiene LEGO MINDSTORMS tienen los siguientes diámetros: 8.6, 21.9 y 34.2.
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En la siguiente tabla se recogen las relaciones de transmisión teóricas que se pueden conseguir con estas poleas (en el caso en que no se produzca deslizamiento entre polea y goma).
Los valores de la fila superior son el diámetro de la rueda conductora, y los de la columna izquierda, los de la conducida..
8.6 21.9 34.2 8.6 1 2.5 4
21.9 0.4 1 1.6 34.2 0.25 0.6 1
Transmisiones entre ejes que se cortan
Cuando hay que transmitir movimiento y esfuerzos entre ejes que se cortan se utilizan los engranajes cónicos. LEGO ofrece engranajes cónicos de 12 dientes.
Otros engranajes que pueden utilizarse son los rectos del segundo grupo, de hecho son más eficientes que los engranajes cónicos.
Además, hay otro engranaje de 24 dientes (ver la figura) que combinado con engranajes rectos permite transmitir movimiento entre ejes que se cortan.
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Transmisiones entre ejes que se cruzan
Cuando dos ejes se cruzan se utiliza la combinación tornillo sinfín - corona (en nuestro caso la corona será un engranaje recto). Por medio de estas combinaciones se consiguen grandes relaciones de transmisión. En este engranaje el tornillo sinfín siempre será el conductor y la corona la conducida, la transmisión no es reversible. El tornillo sinfín que suministra LEGO es de una entrada, por lo que las relaciones de transmisión serán las siguientes:
Número de dientes de la corona 8 16 24 40 Relación de transmisión 0.125 0.0625 0.042 0.025
Transformación del movimiento Mecanismo piñon / cremallera
El mecanismo piñón cremallera se utiliza para transformar un movimiento de rotación en un movimiento rectilíneo. El módulo de la cremallera que LEGO comercializa tiene un módulo de 3.175 mm, sí que, si utilizamos como piñón una rueda dentada de 8 dientes conseguiremos un desplazamiento por vuelta de 25.4 mm (1").
Mecanismo biela-manivela
El mecanismo biela/manivela se utiliza para transformar el movimiento rectilíneo en circular, o viceversa. Al contrario de los dos mecanismos anteriores, en este caso el movimiento rectilíneo es de vaivén.
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Un ejemplo de la transformación de movimiento rectilíneo en circular se encuentra en el motor de un automóvil (pistón - biela - cigüeñal) o en las viejas locomotoras a vapor. En el caso contrario se encuentran los compresores de aire alternativos.
El elemento de la figura se utiliza como manivela, aunque hay otros elementos que se pueden utilizar con el mismo fin .
Mecanismo leva / seguidor
Una leva convierte un movimiento de rotación en un movimiento alternativo. En un motor de explosión el árbol de levas abre y cierra las válvulas de los cilindros.
La forma de las levas es variable dependiendo de la utilidad a la que se destinan. El elemento LEGO de la figura puede utilizarse como leva.
Engranajes que limitan el par
Este engranaje se utiliza para limitar el par. Con él se pueden proteger ciertos mecanismos, por ejemplo, para que cuando lleguen a un límite no sufran daños.
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Unas posibles actividades podrían para afianzar los anteriores contenido serían . 1º Aprovechando los conceptos visto en el tema de transmisiones y engranajes. Una transmisión está formada por un elemento……………….y un elemento……………Puede ser con……………… unidas con una correa de…………..También puede ser con………….y……………………………… no necesitando correa.
2º Si tenemos que construir una transmisión con poleas con piezas de Lego,¿cuál será la fórmula a aplicar para hallar la velocidad en la rueda mayor?
a) d1/n1=d2/n2 b) z1/n1=z2/n2 c) d1/d2=n2/n1
3º El coeficiente i, ¿qué cosas relaciona?
a) d1/d2 b) z1/n2 c) z1/z2 d) d1/n1 e) n2/n1
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4º Con poleas de distinto diámetro unidas con una correa, el sentido de ambas es………….. si, por el contrario fueran engranajes de distintos diámetros, ¿cómo conseguirías que girasen en sentido contrario?.................................¿y en el mismo sentido?..................................................... ¿Cómo deben ponerse los ejes de ambos engranajes?..................................................................
5º a) Describe de forma breve un piñón-cremallera. b) Este mecanismo convierte el movimiento de…………………………………………en
movimiento de…………………….., se emplea con los………………………………………... Interpreta de forma clara este mecanismo.
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6º Un tren de engranajes es………………………………………., cuyos ejes son……………………………. entre sí. Los engranajes rectos se utilizan para…………….., son capaces de transmitir……………….. potencias. Los engranajes cónicos transmiten movimiento entre ejes que se…………………………… Los engranajes helicoidales transmiten movimientos entre ejes que……………………………………… se montan en las………………de cambio. Los de tornillo sinfín y corona se emplean entre ejes que se……………………………
7º El engranaje más pequeño se llama…………………., y el más grande se llama…………………………
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Normalmente, el………………………….es el impulsor y la……………………recibe el movimiento. La relación de transmisión es…………………………………………………………………………, depende de la……………………de cada uno, no tiene…………………… 8º Las ruedas de fricción transmiten el movmiento de giro entre sí por………………………… en la línea de………………..La rueda conductora es la que…………….. y transmite el………………… mientras que la rueda conducida es la que……………….el giro.
9º a) Representa esquemática, dos ruedas de fricción de distinto diámetro que giren en distinto sentido. b) Representa esquemáticamente tres ruedas de fricción, ¿cómo haríamos para conseguir que giren en el mismo sentido, teniendo a la salida una menor velocidad que la rueda primera?
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c) Si por el contrario queremos que en el caso anterior la velocidad sea mayor que la primera, ¿cómo se representaría? Autoría · Juan Andrés de Alba Moreno · I.E.S. La Soledad Villafranca Córdoba · E-MAIL: [email protected]
