¿QUÉ SON LOS MECANISMOS?

Son elementos destinados a trasmitir y transformar fuerzas y movimientos desde un elemento motriz (motor) a un elemento receptor . Permiten realizar determinados trabajos con mayor

comodidad y menor esfuerzo.

Elemento motriz Mecanismo Elemento receptor

TIPOS DE MOVIMIENTOSMOVIMIENTO

GIRATORIOMOVIMIENTO

ALTERNATIVOMOVIMIENTO RECTILÍNEO

Se mide en r.p.m. Se mide en ciclos/sSe mide en m/s

MECANISMOS

Son elementos que permiten transformar un movimiento o fuerza en otro movimiento o fuerza.

CLASIFICACIÓN DE LOS MECANISMOS

Mecanismos de transmisión del movimiento

Trasmiten el movimiento la fuerza y la potencia producidos por un elemento motriz a otro punto

Mecanismos de transmisión lineal:

• Polea (fija o móvil)

• Polipasto

• Palanca

Mecanismos de transmisión circular:

• Ruedas de fricción

• Ruedas de poleas con correa

• Engranajes

• Tornillo sin fin

• Sistema de engranajes (piñones) con cadena

TRANSFORMACIÓN DE MOVIMIENTO RECTILÍNEO EN RECTILÍNEO

Palanca 1er tipo Palanca 3er tipoPalanca 2º tipo

Polea fija Polea móvil

Polipasto

TRANSFORMACIÓN DE MOVIMIENTO GIRATORIO EN GIRATORIO

Ruedas de fricción

Tornillo sinfínTren de engranajesEngranaje locoEngranaje sencillo

Tren de poleasPoleas con correa cruzadaPoleas con correa

Ruedas dentadas con cadenas

Mecanismos de transformación del movimiento

Transforman un movimiento circular en rectilíneo, o viceversa

Mecanismos que transforman el movimiento circular en rectilíneo o viceversa:

• Manivela – torno

• Piñón – cremallera

• Tornillo - tuerca

Mecanismos que transforman el movimiento circular en rectilíneo alternativo, o viceversa:

• Biela – manivela

• Leva y excéntrica

• Cigüeñal

CLASIFICACIÓN DE LOS MECANISMOS

Piñón-cremallera

Tornillo-tuerca

Torno-manivela

ANIMACIÓN

TRANSFORMACIÓN DE MOVIMIENTO GIRATORIO EN RECTILÍNEO

Piñón

Cremallera

Biela-manivela

leva ANIMACIÓN

ANIMACIÓN

TRANSFORMACIÓN DE MOVIMIENTO GIRATORIO EN ALTERNATIVO

Manivela Biela Pistón o émbolo

Guías

Leva

Varilla

Guías

Mecanismos para dirigir el movimiento

Permiten el giro en un sentido y lo impiden en el contrario

• Trinquetes

Mecanismos para regular el movimiento

Reducen la velocidad del movimiento

• Frenos

Mecanismos de acumulación de energía

Absorben energía cuando son sometidos a presión

• Muelles

• Gomas

CLASIFICACIÓN DE LOS MECANISMOS

Mecanismos de acoplamiento

Permiten el acoplamiento o desacoplamiento de los ejes o árboles de transmisión

• Embragues

• Acoplamientos

MECANISMOS DE TRANSMISIÓN LINEAL

PalancaEs una barra rígida que gira en torno a un punto de apoyo. En un punto de la barra se aplica una fuerza (F), con el fin de vencer una resistencia (R), que actúa en otro punto de la barra.

La palanca se encuentra en equilibrio cuando el producto de la fuerza (F), por su distancia (d), al punto de apoyo es igual a la resistencia (R), por su distancia (r), al punto de apoyo: Ley de la palanca F ∙ d = R ∙ r

La fuerza (F), es tanto menor cuanto mayor es la distancia (d), a la que se aplica.

Tipos de palancas

Palancas en el cuerpo humano

El sistema formado por los músculos de la nuca, que ejercen la fuerza, el peso de la cabeza que tiende a caer hacia delante y el atlas (primer vértebra cervical), que es el punto de apoyo (primer género).

El sistema formado por los gemelos, que ejercen la fuerza, el tarso, donde se aplican la resistencia y la punta de los pies, que es el punto de apoyo (segundo género).

El sistema formado por el tríceps, que ejerce la fuerza, el objeto que empujamos con la mano que es la resistencia y el codo que actúa como punto de apoyo (tercer género).

APLICACIONES DE PALANCAS

BALANZA

PINZAS

CARRETILLA CAÑA PESCAR

CASCANUECES

REMOS

Polea fijaEs una rueda ranurada que gira en torno a un eje sujeto a una superficie fija. Por la ranura se hace pasar una cuerda, cadena o correa que permite vencer, de forma cómoda, una resistencia (R), aplicando una fuerza (F).

Se encuentra en equilibrio cuando la fuerza aplicada (F), es igual a la resistencia (R), que representa la carga. F = R

Sirve para elevar y bajar cargas con facilidad. Grúas sencillas, aparatos de musculación, etc..

Polea móvilEs un conjunto de dos poleas, una de las cuales se encuentra fija, mientras que la otra puede desplazarse linealmente.

Se encuentra en equilibrio cuando se cumple la siguiente igualdad: F = R / 2

Este tipo de poleas permite elevar cargas con menor esfuerzo.

APLICACIONES DE POLEAS

POLEA DE POZO

GRÚA

APARATOS DE MUSCULACIÓN

PolipastoEs un tipo especial de montaje de poleas fijas y móviles. Consta de un número par de poleas, la mitad de las cuales son fijas y la otra mitad móviles.

Se encuentra en equilibrio cuando se cumple la igualdad:

F = R / 2n

n es el número de poleas móviles

Tiene múltiples aplicaciones: ascensores, montacargas, grúas...

MECANISMOS DE TRASMISIÓN CIRCULAR

Ruedas de fricciónSon sistemas de dos o más ruedas que se encuentran en contacto. Una de las ruedas es la motriz o de entrada, pues al moverse provoca el movimiento de la de salida.

Se emplean para fabricar y arrastrar chapas metálicas, rollos de papel, norias, tocadiscos, etc.

Sistema de poleas con correa

Son dos poleas o ruedas situadas a cierta distancia, cuyos ejes suelen ser paralelos, que giran simultáneamente por efecto de una correa. El giro de un eje se trasmite al otro a través de las poleas acopladas. Las dos poleas y, los dos ejes giran en el mismo sentido.

La relación entre las velocidades de giro de ruedas o poleas depende del tamaño de éstas y se expresa así: V1 ∙ d1 = V2 ∙ d2 V1 y V2 son las velocidades de las ruedas motriz y conducida; d1 y d2 los diámetros correspondientes.

Las velocidades de giro de ruedas o poleas se mide en vueltas, o revoluciones, por minuto (rpm) o por segundo (rps).

Los diámetros se expresan en milímetros o centímetros.

APLICACIONES DE POLEAS CON CORREAS

TAMBOR DE LAVADORA

TALADRO DE MESA

MÁQUINA DE COSER

Tren de poleas con correa

Se trata de un sistema formado por más de dos ruedas. El movimiento del eje 1 se trasmite al eje 2 a través de las poleas 1 y 2. Las poleas 2 y 3 acopladas al mismo eje giran con igual velocidad. Por último, la polea 3 trasmite a la polea 4 el movimiento.

La relación entre las velocidades de las ruedas motriz (1) y conducida (4) puede expresarse por:

Los tipos de correas pueden ser plana, redonda o trapecial.

Engranajes o ruedas dentadas

Los engranajes son ruedas dentadas que se acoplan y trasmiten el movimiento circular entre dos ejes próximos, ya sean paralelos perpendiculares u oblicuos. Para ello se utilizan engranajes que pueden ser cilíndricos de dientes rectos, helicoidales o cónicos.

La relación entre las velocidades (V) de giro de las ruedas depende del número de dientes (n) de cada una.

Tren de engranajes Es un sistema formado por más de dos engranajes.

La relación entre las velocidades de las ruedas motriz (1) y conducida (4) depende de la ecuación:

Tornillo sin fin

Sistema formado por un tornillo que se engrana a una rueda dentada helicoidal, cuyo eje es perpendicular al eje del tornillo. Por cada vuelta del tornillo sin fin acoplado al eje motriz, la rueda dentada (eje receptor) acoplada al eje de arrastre gira un diente. Este sistema permite una gran reducción de la velocidad.

Su movimiento no es reversible, ya que si el tornillo mueve la corona esta no puede mover al tornillo porque el mecanismo se bloquea. Por ello, se suele emplear como sistema de seguridad (p. ej. en los ascensores).

APLICACIONES DE RUEDAS DE FRICCIÓN

DINAMO DE BICICLETA

MAQUINARIA DE CASSETTE

APLICACIONES DE ENGRANAJES

REDUCTORA DE MOTOR

MAQUINARIA DE RELOJ

CAJA DE CAMBIOSCLAVIJA DE

GUITARRA

Tamiz de tornillo para el desbaste de gruesos con limpieza automática

APLICACIONES DEL TORNILLO SIN FIN

Bomba de Tornillo

Sistema de engranajes (piñones) con cadena

Sistema formado por dos ruedas dentadas de ejes paralelos, situadas a cierta distancia, y que giran simultáneamente por efecto de una cadena o correa dentada engranada a ambas. La ecuación que relaciona velocidades es:

Este sistema permite trasmitir grandes potencias sin pérdida de velocidad, ya que no existe deslizamiento entre cadena y rueda dentada.

En el caso de las bicicletas, estas dos “poleas” son el plato que actúa de impulsión (es donde van los pedales) y el piñón o polea arrastrada en el eje de la rueda trasera. Sin embargo, en las bicicletas no se trata de poleas sino de engranajes con dientes con lo cual no hace falta ir midiendo los diámetros. Basta con contar el número de dientes que lo compone. Así pues, con un plato de 42 dientes y un piñón de 19 dientes la relación de transmisión es de 42:19, pero es más cómodo decir que es de 2,21 o lo que es lo mismo por cada vuelta de pedal que completa una vuelta en el plato, el piñón o la rueda trasera dan 2,21 vueltas.

APLICACIONES DE RUEDAS DENTADAS CON CADENAS

CORTACESPED

TRANSMISIÓN MOTO

TRANSMISIÓN BICICLETA

Cuanto mayor sea la velocidad, menor será la fuerza trasmitida al elemento receptor, y viceversa.

Sistema multiplicador Sistema de velocidad constante Sistema reductor

VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD

Sistema multiplicador Sistema de velocidad constante Sistema reductor

MECANISMOS DE TRANSFORMACIÓN DEL MOVIMIENTO CIRCULAR EN RECTILÍNEO

Sistema piñón-cremallera

Cuando la rueda dentada gira, la cremallera se desplaza con movimiento rectilíneo.

El mecanismo permite transformar el movimiento rectilíneo de la cremallera en un movimiento circular del piñón. Es, por tanto, un mecanismo reversible.

Sistema tornillo-tuerca

Si el tornillo (husillo) gira y se mantiene fija la orientación de la tuerca, ésta avanza con movimiento rectilíneo por el eje roscado; y viceversa.

Reduce mucho la velocidad, ya que el tornillo gira rápidamente pero la tuerca avanza lentamente.

APLICACIONES DE PIÑON - CREMALLERA

TALADRO DE MESA

PUERTA CORREDERA

TRIPODE

APLICACIONES DE TORNILLO - TUERCA

PRENSA

TORNILLO DE BANCO

GATO

Conjunto manivela-torno

La manivela es una barra unida al eje al que hace girar. La fuerza necesaria para que gire el eje es menor que la que habría que aplicarle directamente. El mecanismo en que se basa éste dispositivo es el torno, que consta de un tambor que gira alrededor de su eje con el fin de arrastrar un objeto.

Se cumple esta ecuación: F ∙ d = R ∙ r

F = R ∙ r / d

Si la relación entre r y d es pequeña, el torno permite levantar pesos con poco esfuerzo.

MECANISMOS DE TRANSFORMACIÓN DEL MOVIMIENTO CIRCULAR EN LINEAL

ALTERNATIVOConjunto biela-manivela

Al girar la rueda, la manivela trasmite el movimiento circular a la biela, que experimenta un movimiento de vaivén.

Este mecanismo también funciona a la inversa, es decir transforma un movimiento rectilíneo alternativo o de vaivén en un movimiento de rotación.

APLICACIONES DE BIELA-MANIVELA

MÁQUINA DE COSER

MOTOR DE EXPLOSIÓN

SIERRA ELÉCTRICA

Cigüeñal

Si se colocan una serie de bielas en un mismo eje acodado, cada uno de los codos del eje hace las veces de manivela, y el conjunto se denomina cigüeñal.

El cigüeñal transforma el movimiento de rotación de un eje en los movimientos alternativos desacompasados de las diferentes bielas. También puede convertir el movimiento de vaivén de las bielas en un movimiento de rotación del eje.

Este mecanismo se emplea en los motores de combustión.

Leva y excéntricaLa leva es una rueda con salientes que empuja un seguidor a su paso.

La leva transforma el movimiento de rotación de la rueda en un movimiento lineal alternativo, de corto recorrido, del seguidor o varilla que recorre el perfil de la leva cuando esta gira.

Un conjunto de levas colocadas sobre el mismo eje se denomina árbol de levas. Se utiliza en los motores de combustión para regular automáticamente la apertura y cierre de las válvulas.

La excéntrica es una rueda cuyo eje de giro no coincide con el centro de la circunferencia. Transforma el movimiento de rotación de la rueda en un movimiento lineal alternativo de la varilla.

APLICACIONES DE LEVAS

VÁLVULAS MOTOR DE EXPLOSIÓN

LEVAS

Movimiento giratorio

Movimiento alternativo

CAJA DE MÚSICA

OTROS MECANISMOS

Mecanismos para dirigir el movimiento

El trinquete permite el giro en un sentido y lo impide en el contrario.

Mecanismos para regular el movimiento

Frenos de disco.

Frenos de cinta.

Frenos de tambor.

Frenos de disco

Frenos de tambor

Mecanismos de acoplamiento

Los embragues son mecanismos que permiten el acoplamiento y desacoplamiento entre árboles y ejes de transmisión.

Se utilizan en motores y máquinas de varias marchas para cambiar la velocidad o la potencia suministrada por el motor.

Los acoplamientos fijos se emplean para unir ejes largos enlazados de forma permanente.

Los acoplamientos móviles se usan para unir árboles de transmisión que pueden desplazarse a lo largo del eje o que formar un ángulo entre sí

Soportes o cojinetes

Mecanismos de acumulación de energía

Los muelles absorben energía cuando son sometidos a cierta presión. Esta energía puede ser liberada más tarde, ya sea dosificada en pequeñas cantidades o de golpe.

Según el tipo de la fuerza externa que se aplique, los muelles trabajan a compresión, a tracción o a torsión.

Son los elementos sobre los que se apoyan los árboles y los ejes de transmisión.

Los cojinetes de fricción necesitan ser engrasados para disminuir el rozamiento que se produce en el giro.

Tanto los cojinetes como los rodamientos se fabrican en materiales muy resistentes al desgaste por rozamiento.