TEMA 6

LOS MECANISMOS

1. MÁQUINAS SIMPLES. MECANISMOS DE TRANSMISIÓN LINEAL

Para ahorrar esfuerzo en la realización de diversas tareas, el ser humano ha inventado artilugioscomo la palanca o polea.

Estos mecanismos sencillos son el fundamento en el que se basan otros más complejos.

PALANCAS

La palanca es una máquina simple compuesta por una barra rígida que puede moverse alrededor de unpunto llamado punto de apoyo. De esta manera la palanca permite transmitir desde un punto hasta otrouna fuerza aplicada, obteniendo una fuerza mayor o un movimiento distinto al que se produjoinicialmente.

Existen tres tipos de palancas: de primer , de segundo o de tercer género.

Primer género

Ejemplos:

- Tijeras- Alicates- Balancín…..

Segundo género En este tipo de palanca, el peso se encuentra entre el punto de apoyo y el lugar en el que hacemos lafuerza.

Ejemplos:

- Carretilla

Tercer género

En este tipo de palanca , la fuerza se aplica entre el punto de apoyo y el peso que se quiere vencer.

Ejemplos:

- Caña de pescar- Pinzas de depilar- Corta uñas…

POLEAS

Una polea nos puede ayudar a subir pesos de forma cómoda. Tiene la forma de una rueda con unaacanaladura por la que se hace pasar una cuerda y un agujero en su centro para montarlas en un eje. Lacarga que se quiere elevar se sujeta a uno de los extremos de la cuerda y desde el otro extremo se tira,provocando el giro de la polea en torno a su eje.

Polea fija

Con una polea simple o garrucha el cubo sube más fácilmente y nuestro peso nos ayuda a tirar.

Recordemos que solo cambia la dirección de la fuerza y no disminuye el peso, es decir, la fuerzaaplicada es igual a la resistencia.

Si se desea levantar un cuerpo cuyo peso es 80 N (Newton), se debe hacer una fuerza igual, es decir 80 N.

F = 80 N

Polea móvil

Con una polea móvil y otra fija al techo tenemos que hacer la mitad de fuerza que antes, pero durante unrecorrido de longitud doble.

F= R/2

En este caso, si se desea levantar un objeto con unpeso de 80 N (Newton), se debe hacer una fuerza de 40 N.

Polipastos

El polipasto es una combinación de poleas fijas y móviles recorridas por una o varias cuerdas con los ex-tremos anclados a uno o a varios puntos fijos. En este mecanismo la ganancia mecánica y el desplaza-miento de la carga van en función inversa: cuanto mayor sea la ganancia conseguida menor será el despla-zamiento.

F= R/ 2n

En este caso, si se desea levantar un objeto con un peso de 120 N (Newton), se debe hacer una fuerza de 30 N, ya que n =2 (son dos poleas móviles las que aparecen en este polipasto)

2. MECANISMOS DE TRANSMISIÓN CIRCULAR

El movimiento circular, el más habitual en las máquinas, es proporcionado generalmente por algúntipo de motor. Para transmitir el movimiento circular de un motor a otras partes de una máquina seutilizan mecanismos como poleas, engranajes y ruedas dentadas. Estos mecanismos se montan sobre losejes para cambiar la velocidad o el sentido de giro respecto al del motor.

El eje desde el que se transmite el movimiento se llama eje motor, y el que lo recibe, eje conducido.

2.1.Poleas de transmisión

Las poleas de transmisión se usan para transmitir el movimiento circular entre dos ejes situados a ciertadistancia por medio de una correa que los abraza.Dependiendo de la posición de la correa las poleas que forman el sistema girarán en un sentido u otro.

Con la correa en esta posición, ambas poleas giran en el mismo sentido.

Con la correa cruzada, se cambia el sentido de giro de los ejes.

Con esta posición se puede transmitir movimiento entre ejes no paralelos.

2.2. Engranajes

Los engranajes son piezas dentadas que transmiten el movimiento circular entre ejes cercanos por elempuje de los dientes de una pieza sobre la otra. Como los dientes encajan, con los engranajes se evitautilizar correa.

Cada sistema de engranaje proporciona un tipo de transmisión entre los ejes.

• Para transmitir el movimiento entre ejes paralelos se usan engranajes cilíndricos, en los que dosúnicos engranajes giran en sentido contrario. Para invertir el sentido de giro es necesario intercalarun tercer engranaje entre los ejes de transmisión.

• Para transmitir el movimiento entre ejes perpendiculares, pueden utilizarse los llamadosengranajes cónicos, también puede emplearse el sistema piñón-corona.

Debemos tener en cuenta que tanto en sistema de transmisión por poleas como por engranajes:

– Si el diámetro del eje conducido es mayor que el del eje motor el sistema de transmisión seráreductor de la velocidad.

– Si el diámetro del eje conducido es menor que el del eje motor el sistema de transmisión serámultiplicador de la velocidad.

– Si los diámetros de ambos ejes son iguales el sistema de transmisión será natural.

2.3. Tornillo sin fin

El tornillo sin fin transmite el movimiento circular entre dos ejes perpendiculares. Este mecanismoconsiste en un tornillo montado sobre un eje que engrana con una rueda dentada montada sobre otro ejeen ángulo recto. Con cada vuelta completa del tornillo sin fin, el engranaje avanza un diente.

La transmisión solo funciona de forma que el tornillo hace girar la rueda dentada, pero nunca al revés.Permite transmitir el movimiento entre dos ejes cruzados y es muy útil para obtener movimiento circularde poca velocidad, montando un tornillo sin fin en el eje motor.

2.4. Ruedas dentadas y cadenas

La transmisión por ruedas dentadas y cadenas de eslabones combina la función de las poleas( transmitir el movimiento entre ejes distantes) con la ventaja de los engranajes ( no hay resbalamiento).

3. MECANISMOS QUE CAMBIAN EL TIPO DE MOVIMIENTO

Todos los mecanismos tratados hasta ahora, transmiten un movimiento circular, convirtiéndolo tambiénen otro movimiento circular. Sin embargo, existen ciertos mecanismos capaces de transformar unmovimiento circular en un movimiento lineal.

Algunos de estos mecanismos son el tornillo o husillo, el sistema piñón-cremallera, las levas y lasruedas excéntricas.

3.1 Tornillo ó Husillo

Para cambiar una rueda de un coche se usa un gato. Al girar la manivela de este, el tornillo o husilloacerca las tuercas y el coche se eleva. El mismo mecanismo está presente en otros ejemplos como eltornillo de una banqueta, el compás....

3.2 Piñón- cremallera

Los funiculares llevan una rueda con dientes, el piñón, que engrana con una barra dentada entre las vías,la cremallera. El motor hace girar la rueda sobre la barra dentada y obliga al tren a avanzar. Estemecanismo es reversible, es decir, la cremallera puede hacer girar el piñón.

3.3 Leva

La leva más simple tiene forma de una rueda con un resalte. Al girar la leva, el resalte empuja una piezaguiada, llamada seguidor, que se mueve arriba y abajo durante el tramo con resalte y se para durante eltramo sin resalte.

3.4 Rueda excéntrica

La rueda excéntrica es un disco circular que gira alrededor de un eje no coincidente con su centro.

3.5. Biela – Manivela

Este mecanismo transforma el giro en movimiento rectilíneo de vaivén, pero también funciona en sentidoinverso. Está presente en muchas máquinas industriales y en otras como la máquina de coser.

Cuando la barra o disco de la manivela da vueltas, un extremo de la biela gira con ella. El otro extremo,unido a un émbolo guiado, hace que este describa un movimiento rectilíneo alternativo.Es un mecanismo reversible, ya que el movimiento alternativo del émbolo se puede convertir enmovimiento circular de la manivela.

3.6. Cigüeñal

Varios sistemas biela – manivela en un eje común forman un cigüeñal. De la misma forma, estetransforma el giro en movimiento de vaivén o viceversa.

El cigüeñal es uno de los mecanismos más importantes de los motores de combustión, pero también seutiliza en otros objetos muy distintos: el movimiento de los caballitos de un tiovivo se consigue mediantevarios cigüeñales ocultos en la estructura.

Cigüeñal de un motor

4. ELEMENTOS DE MONTAJE DE LOS MECANISMOS

Los mecanismos que producen el movimiento deben estar montados en la estructura de la máquina. Paraello se emplean elementos auxiliares como los ejes, los soportes, las articulaciones y las guías.

4.1 Ejes y soportes

Los mecanismos giratorios necesitan de un eje que gire apoyado en un soporte. Los soportes pueden serhuecos o piezas que se fijan en el lugar apropiado. Hay ejes y soportes de distintos tipos según su función.

Soporte simple

Soporte con rodamiento

Pasador eje simple de giro

4.2. Guías y articulaciones Muchas veces las piezas móviles de los mecanismos requieren de elementos especiales para dirigir olimitar su trayectoria. Para esto sirven las guías y las articulaciones.

Guía lineal

Articulación simple