TEMA 11: ELEMENTO TRANSMISORES DO MOVEMENTO

TECNOLOXÍA INDUSTRIAL I IES AQUIS CELENIS

Tema 11: Elementos transformadores do

movemento

1.- TIPOS DE MECANISMOS Na maioría das máquinas prodúcense transmisións e transformacións duns tipos de

movementos noutros.

En, xeral, o elemento motor adoita producir un movemento circular, que é necesario

converter en lineal ou en lineal alternativo ( de vaivén).

Durante o proceso de transmisión de esforzos prodúcense diferentes tipos de

conversións: movementos lineais en circulares ou viceversa, movementos circulares

dun tipo noutro, etc.

En moitos casos, realízase una última conversión antes de chegar ó elemento

operador.

Para levar a cabo estas operacións utilízase unha serie de mecanismos. Os máis

característicos son o cardán ou articulación universal, o embrague, os mecanismos

denominados piñón-cremalleira, biela- manivela e parafuso senfin-coroa, a leva e a manivela

con parafuso e porca.

TEMA 11: ELEMENTO TRANSMISORES DO MOVEMENTO

TECNOLOXÍA INDUSTRIAL I IES AQUIS CELENIS

2.- CARDÁN OU ARTICULACIÓN UNIVERSAL

Este dispositivo permite a transmisión do movemento de

rotación dunha árbore a outra, cando estes forman entre sí un certo

ángulo a.

Consta dunha cruceta formada por dous brazos

perpendiculares AB e A’B’, ós que se articulan as gallas en que

terminan as árbores. Ó xirar un deles, transmítelle o movemento ó

outro.

A relación de transmisión, i, desta articulación é igual á

unidade, xa que a velocidade, en revolucións por minuto, á que

xiran ambos é a mesma.

O funcionamento do cardán é óptimo cando o ángulo que forman as árbores é de 0˚,

xa que, neste caso, ambos actúan coma se se tratase dun só. A medida que o ángulo aumenta,

o funcionamento dificúltase progresivamente. Na práctica, o ángulo límite de funcionamento é

de 45˚.

O cardán utilízase habitualmente nalgunhas máquinas ferramentas e nas árbores de

transmisión dos vehículos, cando o motor está situado sobre o eixe dianteiro e debe transmitir

un movemento ó eixe traseiro. Neste caso, existe un cardán á saída da caixa de cambios e

outro á entrada do diferencial do eixe traseiro.

Cando a árbore de transmisión é moi longa, adoita situarse un terceiro cardán a media

distancia entre a caixa de cambios e o diferencial, para evitar rixideces e eliminar os esforzos

de torsión ós que estaría sometido debido ó seu propio peso.

3.- EMBRAGUE En ocasións, resulta conveniente permitir ou

interromper, a vontade, a transmisión dunha árbore a outra.

Nestes casos utilízase o dispositivo chamado embrague.

O embrague é un mecanismo que permite axustar

dúas pezas que se encontran en eixes aliñados para

transmitir a unha delas o movemento de rotación da outra.

Así , é frecuente escoitar termos como embragar ou

desembragar cando se fala do funcionamento dunha

máquina ou vehículo.

TEMA 11: ELEMENTO TRANSMISORES DO MOVEMENTO

TECNOLOXÍA INDUSTRIAL I IES AQUIS CELENIS

Embragar, significa conectar entre sí dous eixes aliñados de modo que ambos acaden

a mesama velocidade de rotación.

Desembragar consiste en incomunicar os dous eixes de modo que o movemento dun

non se transmita ó outro.

3.1.- TIPOS DE EMBRAGUES

Segundo a forma de levar a cabo o axuste entre as árbores ou os eixes, distinguimos

tres tipos básicos de embragues: os ríxidos, os progresivos e os hidráulicos.

Os embragues ríxidos son aqueles nos que cómpre deter

o movemento das árbores antes de efectuar unha

operacións de axuste.

Os mais característicos son os embragues de dentes.

Neste tipo de embragues, as árbores que se van axustar

levan nos seus extremos dúas pezas dentadas que

encaixan unha na outra.

Para poder embragar e desembragar, é necesarios

que as dúas árbores estean paradas, xa que, se se intentan

axustar en movemento, pódese producir a rotura dos

dentes.

Os embragues progresivos son aqueles nos que o axuste

mecánico se pode levar a cabo coas árbores en movemento. Denomínanse tamén

embragues de fricción.

As árbores que se van axustar levan nos seus extremos dúas pezas que xiran

solidariamente con eles e cunha superficie que presenta unha grande adherencia.

Cando se poñen en contacto unha coa outra estando a árbore motora en

movemento, o rozamento provoca o axuste das pezas e a transmisión do

movemento.

Existen dúas variantes de embrague de fricción: o embrague de discos e o

embrague

cónico.

TEMA 11: ELEMENTO TRANSMISORES DO MOVEMENTO

TECNOLOXÍA INDUSTRIAL I IES AQUIS CELENIS

Os embragues hidráulicos utilizan un fluído como elemento transmisor do

movemento entre a árbore motora e o conducido. Neste tipo de mecanismos, non

existe o contacto mecánico entre as pezas.

Os embragues hidráulicos constan de dúas turbinas mergulladas nun fluído dentro

dun recipiente estanco. A árbore motora fai xirar unha das turbinas, o que

ocasiona un desprazamento do fluído cara á turbina

situada na árbore conducida, provocando así o seu

movemento.

Este funcionamento baséase no mesmo efecto que

produce un ventilador eléctrico situado fronte a outro

sen conectar: ó xirar as aspas do ventilador A, prodúcese

unha corrente de aire que obriga a xirar as aspas do

ventilador B.

O sistemas funciona de maneira automático, é dicir, non

dispón de elemento de mando nin de actuador. O seu

funcionamento depende da velocidade de rotación do

eixe motor.

A baixa velocidade, a forza de impulsión do fluído é incapaz de accionar a

turbina conducida e o movemento non se transmite.

A medida que aumenta a velocidade, a forza de impulsión actúa

progresivamente sobre a turbina conducida. Así a grandes velocidades o

axuste chega a ser perfecto e a relación de transmisión é igual a 1.

Este tipo de embragues tamén se utiliza en automoción, en particular para camións de

gran tonelaxe e autobuses.

TEMA 11: ELEMENTO TRANSMISORES DO MOVEMENTO

TECNOLOXÍA INDUSTRIAL I IES AQUIS CELENIS

4.- MECANISMO BIELA- MANIVELA Este mecanismo consta de dúas pezas básicas articuladas entre sí e das que recibe o

nome: a manivela e a biela.

A manivela OB é unha peza que xira ó redor dun punto O e describe un movemento

circular.

A biela AB é unha peza ríxida axustada á manivela no punto B. Neste extremo,

denominado cabeza de biela, segue o mesmo movemento circular que a manivela,

mentres que o outro extremo A, denominado pé de biela, describe un movemento

rectilíneo alternativo ou de vaivén.

A cotío, a manivela actúa como elemento motor e a biela, como elemento conducido.

Deste modo, podemos transformar movementos circulares en movementos rectilíneos

alternativos.

O número de oscilacións por minuto que realiza a biela é igual ó número de

revolucións por minuto da manivela.

4.1.- A BIELA E O CEGOÑAL Trátase dun caso particular de mecanismo biela-manivela,

formado por dúas pezas: a biela e o cegoñal.

A biela é unha peza de aceiro dividida en tres partes: cabeza,

corpo e pé.

o A cabeza da biela únese a un dos cóbados do cegoñal

mediante unha peza desmontable denominada

sombreiro.

o O corpo é a parte central da biela.

o O pé da biela está unido ó émbolo do cilindro

mediante un bulón.

O cegoñal, como xa sabemos, é unha árbore dobrada. Sobre

cada un dos cóbados insírese a cabeza dunha das bielas.

TEMA 11: ELEMENTO TRANSMISORES DO MOVEMENTO

TECNOLOXÍA INDUSTRIAL I IES AQUIS CELENIS

Neste caso, a biela actúa como elemento motor e o cegoñal, como elemento conducido. O

pé de biela, unido ó émbolo, realiza un movemento rectilíneo alternativo. A cabeza de biela

transmite este movemento ó cóbado do cegoñal, polo que ambos teñen un movemento

circular.

Coma no mecanismo xeral, o número de revolucións por minuto do cegoñal é igual ó

número de oscilacións por minuto de cada biela. Utilízase nos motores de combustións dos

automóbiles.

5.- MECANISMO PIÑÓN-CREMALLEIRA Os dous elementos compoñentes deste mecanismo son o piñón e a cremalleira.

O piñón é unha roda

dentada que describe un

movemento de rotación ó

redor do seu eixe. Pode

ter dentes rectos ou

oblicuos e estes

presentan un perfil de

evolvente.

A cremalleira é unha peza

dentada que se despraza

con movemento

rectilíneo nun ou noutro

sentido segundo a rotación do piñón. Os seus dentes presentan un perfil

recto.

O mecanismo piñón-cremalleira funciona como unha engrenaxe simple. Isto significa

que tanto a cremalleira coma o piñón deben ter o mesmo paso circular e, en consecuencia, o

mesmo módulo.

A cremalleira pódese considerar como una roda dentada de raio infinito. Polo tanto,

para calcular o seu módulo, abonda con aplicar a ecuación que o relaciona co paso circular.

Habitualmente, o piñón actúa como elemento motor e a cremalleira, como elemento

conducido. Deste modo, podemos transformar movementos circulares en movementos

rectilíneos.

Unha das aplicacións deste mecanismo pódese ver na columna dun trade; o xiro do

piñón fai ascender e descender a mesa a ta posición desexada.

TEMA 11: ELEMENTO TRANSMISORES DO MOVEMENTO

TECNOLOXÍA INDUSTRIAL I IES AQUIS CELENIS

6.- MECANISMO PARAFUSO SEN FIN-COROA Trátase dunha das formas de transmisión de movementos entre eixes que se cruzan no

espazo.

As dúas pezas básicas que o constitúen son o parafuso sen fin e a coroa.

O parafuso sen fin é unha peza cilíndrica que

dispón dun ou varios filetes enrolados de forma

helicoidal.

A coroa é unha roda dentada de dentes

helicoidais con ángulo de inclinación que coincide

cos dos filetes do parafuso sen fin.

O dentado dos dous elementos presenta un

perfil especial, diferente do tradicional perfil

evolvente das engrenaxes.

Neste tipo de mecanismos, o parafuso sen

fin actúa sempre como elemento motor e a coroa,

como elemento conducido. Deste modo, conseguimos unha drástica redución do movemento

e , en consecuencia, un notable aumento do momento resultante.

Para calcular a relacións de transmisión, debemos considerar que o parafuso sen fin é

Equivalente ó piñón dunha engrenaxe simple. En efecto:

Cando un piñón dá unha volta completa, engrena un número de dentes da

roda conducida igual ó seu número de dentes.

Cando o parafuso sen fin dá unha volta completa, engrena un número de

dentes da coroa igual ó número de filetes que posúe.

Podemos afirmar, pois, que o número de dentes dun piñón é equivalente ó número de

filetes do parafuso sen fin. Polo tanto:

7.- LEVA Consiste basicamente nun disco de forma irregular sobre o que se

apoia un elemento móbil denominado variña, seguidor ou eixe. Os dous

elementos deben estar permanentemente en contacto.

TEMA 11: ELEMENTO TRANSMISORES DO MOVEMENTO

TECNOLOXÍA INDUSTRIAL I IES AQUIS CELENIS

Cando o disco xira, o seu movemento circular transfórmase en movemento rectilíneo

alternativo da viña onde se intercalan períodos de repouso.

A diferenza entre o punto máis alto do percorrido do eixe e o máis baixo recibe o

nome ce carreira da leva.

O perfil do disco determina o tipo de movemento da leva. É o caso da leva de corazón

ou da leva de Morín.

7.1.- EXCÉNTRICA. O mecanismo denominado excéntrica consiste

basicamente nunha peza de formas xeo métricas diversas na

que o eixe de xiro non coincide con seu eixe xeométrico.

A distancia entre os dous eixes denomínase

excentricidade.

TEMA 11: ELEMENTO TRANSMISORES DO MOVEMENTO

TECNOLOXÍA INDUSTRIAL I IES AQUIS CELENIS

Cando se sitúa unha peza rectilínea chamada eixe en contacto coa excéntrica, o

movemento circular desta convértese en movemento rectilíneo alternativo do eixe.

Esta transformación é semellante á que se consegue co mecanismo biela- manivela e

utilízase cando hai que transmitir esforzos de escasa consideración.

As habituais son as denominadas excéntricas de cadro. Nelas, a peza excéntrica

móvese no interior dun cadro que leva incorporado o eixe. Deste modo, asegúrase un contacto

constante.

Dependendo do perfil da peza que xira, a natureza do movemento transmitido será

distinta. Entre outros modelos, destacan a excéntrica circular, a excéntrica triangular e a

excéntrica de Trezel.

En xeral, trátase de dar á peza un perfil determinado co fin de que o movemento do

eixe inclúa, se interesa, períodos de repouso.

TEMA 11: ELEMENTO TRANSMISORES DO MOVEMENTO

TECNOLOXÍA INDUSTRIAL I IES AQUIS CELENIS

8.-MANIVELA CON PARAFUSO E PORCA Este dispositivo consta de tres elementos básicos: a manivela, o parafuso e a porca.

A manivela describe un movmento circular de raio R.

O parafuso móvese solidariamente coa manivela e tamén describe un

movemento circular.

A porca é unha peza fixa. O parafuso esvara polo seu interior seguindo a

traxectoria helicoidal dos filetes. Deste modo, o movemento circular

transfórmase en movemento rectilíneo.

Así por cada volta completa da manivela, o parafuso avanza lonxitudinalmente a

distancia equivalente ó paso de rosca r.

Neste dispositivo cúmprese a lei xeral das máquinas simples:

F1·R = F2·r

En consecuencia, canto maior sexa o raio da manivela e menor sexa o paso de rosca,

maior será a transmisión de potencia.