-PALANCAS: Es una máquina simple cuya función consiste en transmitir fuerza y desplazamiento. Está compuesta por una barra rígida que puede girar libremente alrededor de un punto de apoyo llamado fulcro. Se puede utilizar para amplificar la fuerza mecánica que se aplica a un objeto para aumentar su velocidad y su distancia recorrida en respuesta a aplicar una fuerza. Según la combinación de los puntos de aplicación de potencia y resistencia y la posición del fulcro se pueden obtener tres tipos de palancas:
-Palanca de primer grado. Se obtiene cuando colocamos el fulcro entre la potencia y la resistencia. Como ejemplos clásicos podemos citar la pata de cabra, el balancín, los alicates o la balanza romana.
Palanca de segundo grado. Se obtiene cuando colocamos la resistencia entre la potencia y el fulcro. brazo de resistencia siempre será menor que el de potencia, por lo que el esfuerzo (potencia) será menor que la carga (resistencia). Como ejemplos se puede citar el cascanueces, la carretilla o la perforadora de hojas de papel.
Palanca de tercer grado. Se obtiene cuando ejercemos la potencia entre el fulcro y la resistencia. Esto trae consigo que el brazo de resistencia siempre sea mayor que el de potencia, por lo que el esfuerzo siempre será mayor que la carga (caso contrario al caso de la palanca de segundo grado). Ejemplos típicos de este tipo de palanca son las pinzas de depilar, las paletas y la caña de pescar. A este tipo también pertenece el sistema motriz del esqueleto de los mamíferos.
La palanca puede emplearse con dos finalidades didácticas:
- Modificar la intensidad de una fuerza. En este caso podemos vencer grandes resistencias aplicando pequeñas potencias
- Modificar la amplitud y el sentido de un movimiento. De esta forma podemos conseguir grandes desplazamientos de la resistencia con pequeños desplazamientos de la potencia.
Solamente se puede aumentar la intensidad de una fuerza con una palanca a base de reducir su recorrido, y al mismo tiempo, solamente podemos aumentar el recorrido de una palanca a base de reducir la fuerza que produce.
-POLEA: es una máquina simple, un dispositivo mecánico de tracción, que sirve para transmitir una fuerza. Está formada por una rueda móvil alrededor de un eje, que presenta un canal en su circunferencia. Por esa garganta atraviesa una cuerda, en cuyos extremos accionan la resistencia y la potencia. Este mecanismo permite transmitir una fuerza y ayuda a movilizar un peso. Los elementos de una polea son:
- La rueda: conocida también como polea, tiene una circunferencia en la que aparece el canal (También denominado garganta).
- Las armas: Son la armadura que rodea la polea y que tiene un gancho en su extremo.
- El eje: que puede ser solidario a la rueda o estar unido a las armas.
Hay varios tipos de poleas:
- Polea fija: es cuando las armas quedan suspendidas en un punto específico y no experimentan ningún movimiento de translación.
- Polea móvil: se producen cuando las armas se mueven verticalmente durante el uso.
-POLIPASTO: Es una máquina compuesta por dos o más poleas y una cuerda, cable o cadena que alternativamente va pasando por las diversas gargantas de cada una de aquellas. Se utiliza para levantar o mover una carga con una gran ventaja mecánica porque se necesita aplicar una fuerza mucho menor que el peso que hay que mover. Se utilizan en talleres o industrias para elevar y colocar elementos y materiales muy pesados en las diferentes máquinas-herramientas o cargarlas y descargarlas de los camiones que las transportan.
Tipos de polipastos:
- Polipastos simples: Si las poleas móviles de un sistema se desplazan hacia arriba (o en la misma dirección que la carga) y lo hacen a la misma velocidad, estamos ante un polipasto simple.
- Polipastos compuestos: Cuando dos polipastos simples actúan el uno sobre el otro, obtenemos un polipasto compuesto. Al igual que en los polipastos simples, los polipastos compuestos se rigen por unas reglas que permiten calcular su ventaja mecánica y entender su funcionamiento.
- Polipastos complejos: Cualquier sistema que no se rija por las reglas de los dos sistemas anteriores entrará en la categoría de polipastos complejos.
foto de http://www.granvertical.com/2015/05/23/98/
- Polipastos directos e indirectos: Como curiosidad, mencionar que los polipastos pueden ser construidos utilizando la misma cuerda que soporta la carga o utilizando dos o más cuerdas. En el primer caso hablaremos de polipastos directos y en el segundo de polipastos indirectos. Si bien este tipo de montajes tiene sus ventajas en determinadas situaciones (por ejemplo rescates complejos en los que participan varias personas), su uso suele ser muy ocasional.
-RUEDAS DE FRICCIÓN: Las ruedas de fricción son sistemas formados por dos o más ruedas situadas en contacto directo. Se denominan sistemas de transmisión circular porque son capaces de transmitir el movimiento circular, la potencia y la fuerza desde un motor hasta otro elemento denominado receptor. La rueda unida directamente al motor recibe el nombre de rueda de entrada y la rueda unida al receptor se denomina rueda de salida.
En el caso más simple formado por dos ruedas, la rueda de entrada gira rozando con la rueda de salida provocando que esta gire también aunque en sentido contrario. La velocidad de giro de ambas ruedas, también conocida como velocidad angular, se suele expresar en dos unidades:
- revoluciones por minuto (rpm). Número de vueltas que da una rueda en un minuto.
- revoluciones por segundo (rps). Número de vueltas que da una rueda en un segundo.
-TRANSMISIÓN POR CORREA: Se conoce como correa de transmisión a un tipo de transmisión mecánica basado en la unión de dos o más ruedas, sujetas a un movimiento de rotación, por medio de una cinta o correa continua, la cual abraza a las ruedas ejerciendo fuerza de fricción suministrándoles energía desde la rueda motriz. Es importante destacar que las correas de trasmisión basan su funcionamiento fundamentalmente en las fuerzas de fricción, esto las diferencia de otros medios flexibles de transmisión mecánica, como lo son las cadenas de transmisión y las correas dentadas las cuales se basan en la interferencia mecánica entre los distintos elementos de la transmisión. Las correas de transmisión son generalmente hechas de goma, y se pueden clasificar en dos tipos: planas y trapezoidales.
Correas planas: Las correas planas se caracterizan por tener por sección transversal un rectángulo. Fueron el primer tipo de correas de transmisión utilizadas. Pero actualmente han sido sustituidas por las correas trapezoidales. Son todavía estudiadas porque su funcionamiento representa la física básica de todas las correas de transmisión.
foto de https://es.wikipedia.org/wiki/Correa_de_transmisi%C3%B3n
Correas multipista o estriada: Actualmente están sustituyendo a las trapezoidales, ya que permiten el paso por las poleas tanto de la cara estriada (de trabajo) como de la cara plana inversa, permite recorridos mucho más largos y por lo tanto arrastrar muchos más sistemas. Además permiten el montaje de un tensor automático. En las aplicaciones más conocidas, la de los automóviles o vehículos industriales, pueden arrastrar por ejemplo a la vez: alternador, servodirección, bomba de agua, compresor de aire acondicionado o ventilador (este último sólo en tracción trasera e industriales).
Correas trapezoidales o en "V": A diferencia de las planas, su sección transversal es un trapecio. Esta forma es un artificio para aumentar las fuerzas de fricción entre la correa y las poleas con que interactúan. Otra versión es la trapezoidal dentada que posibilita un mejor ajuste a radios de polea menores.
-ENGRANAJES: Se denomina engranaje al mecanismo utilizado para transmitir potencia de un componente a otro dentro de una máquina. Los engranajes están formados por dos ruedas dentadas, de las cuales la mayor se denomina corona y la menor piñón. Un engranaje sirve para transmitir movimiento circular mediante el contacto de ruedas dentadas. Una de las aplicaciones más importantes de los engranajes es la transmisión del movimiento desde el eje de una fuente de energía, como puede ser un motor de combustión interna o un motor eléctrico, hasta otro eje situado a cierta distancia y que ha de realizar un trabajo. De manera que una de las ruedas está conectada por la fuente de energía y es conocida como engranaje motor y la otra está conectada al eje que debe recibir el movimiento del eje motor y que se denomina engranaje conducido. Si el sistema está compuesto de más de un par de ruedas dentadas, se denomina tren.
Ejes paralelos
-Cilíndricos de dientes rectos
-Cilíndricos de dientes helicoidales
-Doble helicoidales
Ejes perpendiculares
-Helicoidales cruzados
-Cónicos de dientes rectos
-Cónicos de dientes helicoidales
-Cónicos hipoides
-De rueda y tornillo sin fin
Por aplicaciones especiales se pueden citar
-Planetarios
-Interiores de cremallera
Por la forma de transmitir el movimiento se pueden citar
-Transmisión simple
-Transmisión con engranaje loco
-Transmisión compuesta.
Transmisión mediante cadena o polea dentada
-Mecanismo piñón cadena
-Polea dentada
-CADENAS DE TRANSMISIÓN: Una cadena de transmisión sirve para transmitir el movimiento de arrastre de fuerza entre ruedas dentadas.
- Cadenas de transmisión de potencia: Su aplicación es transmitir la potencia entre ejes que giran a unas determinadas velocidades.
- Cadenas de manutención: Son también conocidas como cadenas transportadoras. Son unas cadenas que gracias a una geometría específica de sus eslabones o enlaces le permiten desempeñar una función de transporte o arrastre del material.
- Cadenas de carga: Son también conocidas como bancos de fuerzas. Son cadenas que permiten transmitir grandes cargas, y son usadas, por ejemplo, para elevar grandes pesos, o accionar bancos de fuerza, entre otros usos.
-LA RUEDA: La rueda es una pieza circular que gira alrededor de un eje. Puede ser considerada una máquina simple, y forma parte del conjunto denominado elementos de máquinas. Es uno de los inventos más fundamentales de la historia por su gran utilidad en la elaboración de la alfarería, y también en el transporte terrestre, y como componente fundamental en diversas máquinas. Las ruedas primitivas estaban hechas con madera y presentaban un orificio en la mitad, que permitía que sean insertadas en un eje. Un paso decisivo para el desarrollo de la rueda fue la inclusión de radios o rayos, que son las barras que unen, de manera rígida, el centro de la rueda con su región perimetral. Los radios ayudaron a la construcción de vehículos más ligeros y, por lo tanto, más veloces.
-PIÑÓN CON CREMALLERA: Este mecanismo convierte el movimiento circular de un piñón en uno lineal continuo por parte de la cremallera, que no es más que una barra rígida dentada . Este mecanismo es reversible, es decir, el movimiento rectilíneo de la cremallera se puede convertir en un movimiento circular por parte del piñón. En el primer caso, el piñón al girar y estar engranado a la cremallera, empuja a ésta, provocando su desplazamiento lineal. Podemos encontrar este mecanismo en las vías de los ferrocarriles en lugares en los que existe una gran pendiente en subida. En este caso, se corre el riesgo de que el ferrocarril patine y es por eso que entre las vías se sitúa una cremallera que engrana con una rueda dentada motriz adosada al tren. Evidentemente, al girar, facilita la subida de la fuerte pendiente sin riesgo de deslizamiento.
-TORNILLO-TUERCA: Se emplea en la conversión de un movimiento giratorio en uno lineal continuo cuando sea necesaria una fuerza de apriete o una desmultiplicación muy grandes. Esta utilidad es especialmente apreciada en dos aplicaciones prácticas:
- Unión desmontable de objetos. Para lo que se recurre a roscas con surcos en "V" debido a que su rozamiento impide que se aflojen fácilmente. Se encuentra en casi todo tipo de objetos, bien empleando como tuerca el propio material a unir (en este caso emplea como tuerca un orificio roscado en el propio objeto) o aprisionando los objetos entre la cabeza del tornillo y la tuerca.
- Mecanismo de desplazamiento. Para lo que suelen emplearse roscas cuadradas (de uno o varios hilos) debido a su bajo rozamiento. Se encuentra en multitud de objetos de uso cotidiano: grifos, tapones de botellas y frascos, lápices de labios, barras de pegamento, elevadores de talleres, gatos de coche, tornillos de banco, presillas, máquinas herramientas, sacacorchos...
Por ejemplo, en el caso de los grifos nos permite abrir (o cerrar) el paso del agua levantando (o bajando) la zapata a medida que vamos girando adecuadamente la llave.
Para el buen funcionamiento de este mecanismo necesitamos, como mínimo, un tornillo que se acople perfectamente a una tuerca (o a un orificio roscado).
Este sistema técnico se puede plantear de dos formas básicas:
-Un tornillo de posición fija (no puede desplazarse longitudinalmente) que al girar provoca el desplazamiento de la tuerca.
En la barra engomadora el tornillo no se desplaza, pero su giro hace que el cilindro de cola suba o baje debido a que esta es la que hace de tuerca.
-Una tuerca o un orificio roscado fijo (no puede girar ni desplazarse longitudinalmente) que produce el desplazamiento del tornillo cuando este gira (El grifo antes estudiado puede ser un ejemplo de este funcionamiento).
Este sistema técnico se puede plantear de dos formas básicas:
-Un tornillo de posición fija (no puede desplazarse longitudinalmente) que al girar provoca el desplazamiento de la tuerca.
En la barra engomadora el tornillo no se desplaza, pero su giro hace que el cilindro de cola suba o baje debido a que esta es la que hace de tuerca.
-Una tuerca o un orificio roscado fijo (no puede girar ni desplazarse longitudinalmente) que produce el desplazamiento del tornillo cuando este gira (El grifo antes estudiado puede ser un ejemplo de este funcionamiento).
-MANIVELA TORNO: Se trata de una barra acodada unida a un eje en el que se encuentra el torno que es un tambor alrededor del cual se enrolla una cuerda o cable para levantar un peso.
Se cumple que: F*d=R*r
Se emplea en sistemas de elevación de cargas en grúas de construcción, redes de barco, grúas de vehículos, caña de pescar etc.
Se puede considerar como una palanca de primer grado cuyos brazos giran 360°. Con la mano giramos la manivela aplicando una fuerza F, el torno gira y la cuerda se enrolla en el cilindro a la vez que eleva la carga. Es una palanca cuyo punto de apoyo es el eje del cilindro y los brazos son la barra de la manivela y el radio del cilindro.
F ·BF = R · BR
En donde el Br es el radio del torno, y BF es la longitud de la manivela.
Como la longitud de la manivela es mayor que el radio del torno, la fuerza que hacemos con la manivela siempre será menor que la resistencia que levantamos.
-BIELA MANIVELA: El mecanismo de biela-manivela es un mecanismo que transforma un movimiento circular en un movimiento de traslación, o viceversa. El ejemplo actual más común se encuentra en el motor de combustión interna de un automóvil, en el cual el movimiento lineal del pistón producido por la explosión de la gasolina se trasmite a la biela y se convierte en movimiento circular en el cigüeñal.
En forma esquemática, este mecanismo se crea con dos barras unidas por una unión de revoluta. El extremo que rota de la barra (la manivela) se encuentra unido a un punto fijo, el centro de giro, y el otro extremo se encuentra unido a la biela. El extremo restante de la biela se encuentra unido a un pistón que se mueve en línea recta.
En forma esquemática, este mecanismo se crea con dos barras unidas por una unión de revoluta. El extremo que rota de la barra (la manivela) se encuentra unido a un punto fijo, el centro de giro, y el otro extremo se encuentra unido a la biela. El extremo restante de la biela se encuentra unido a un pistón que se mueve en línea recta.
Elementos:
- Biela: Es un elemento rígido y largo que permite la unión articulada entre la manivela y el émbolo. Está formada por la cabeza, la caña o cuerpo y el pie. La forma y la sección de la biela pueden ser muy variadas, pero debe poder resistir los esfuerzos de trabajo, por eso es hecha de aceros especiales o aleaciones de aluminio.
- Manivela: Es una palanca con un punto al eje de rotación y la otra en la cabeza de la biela. Cuando la biela se mueve alternativamente, adelante y atrás, se consigue hacer girar la manivela gracias al movimiento general de la biela. Y al revés, cuando gira la manivela, se consigue mover alternativamente adelante y atrás la biela y el émbolo.
-CIGÜEÑAL: también llamado cigoñal, es un árbol de transmisión que junto con las bielas transforma el movimiento alternativo en circular, o viceversa. En realidad consiste en un conjunto de manivelas. Cada manivela consta de una parte llamada muñequilla y dos brazos que acaban en el eje giratorio del cigüeñal. Cada muñequilla se une una biela, la cual a su vez está unida por el otro extremo a un pistón. Los cigüeñales se utilizan extensamente en los motores de combustión de los automóviles, donde el movimiento lineal de los pistones dentro de los cilindros se transmite a las bielas y se transforma en un movimiento rotatorio del cigüeñal que, a su vez, se transmite a las ruedas y otros elementos como un volante de inercia. El cigüeñal es un elemento estructural del motor.
foto de http://espaciocoches.com/ciguenal-de-un-motor/
-LEVA: La leva es un elemento mecánico que permite la transformación de un movimiento circular a un movimiento rectilíneo mediante el contacto directo a un seguidor.En ingeniería mecánica, una leva es un elemento mecánico que está sujeto a un eje por un punto que no es su centro geométrico, sino un alzado de centro. En la mayoría de los casos es de forma ovoide. El giro del eje hace que el perfil o contorno de la leva toque, mueva, empuje o conecte con una pieza conocida como seguidor. Existen dos tipos de seguidores: de traslación y de rotación.La unión de una leva se conoce como unión de punto en caso de un plano o unión de línea en caso del espacio.Algunas levas tienen dientes que aumentan el contacto con el seguidor.La forma de una leva depende del tipo de movimiento que se desea que imprima en el seguidor. Ejemplos: árbol de levas del motor de combustión interna, programador de lavadoras, etc. Las levas se pueden clasificar en función de su naturaleza. Hay levas de revolución, de traslación, desmodrómicas (las que realizan una acción de doble efecto), etc.La máquina que se usa para fabricar levas se llama generadora.
Diseño cinemático de la leva: La leva y el seguidor realizan un movimiento cíclico (360 grados). Durante un ciclo de movimiento el seguidor se encuentra en una de tres fases. Cada fase dispone de otros cuatro sinusoidales que en el coseno de "fi" se admiten como levas espectatríces. Sirve muchas veces para los motores de los coches o bicicletas
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foto de http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material107/mecanismos/mec_levas.htm
-Excéntrica-biela-palanca: Permite obtener un movimiento giratorio continuo a partir de uno oscilante, o también, obtener un movimiento oscilante a partir de uno giratorio continuo.
Se puede encontrar en las máquinas de coser (para obtener el movimiento giratorio necesario en la máquina a partir del oscilante del pie), en los limpiaparabrisas de los automóviles...Este mecanismo emplea, al menos, una excéntrica (o una manivela ), una biela y una palanca colocados sobre un soporte único y conectados.La palanca puede ser de cualquier orden (1º, 2º ó 3º) y su elección estará en función de la utilidad que le queramos dar a la máquina.
Cuando la máquina produce movimiento giratorio a partir de uno oscilante es frecuente emplear una palanca de tercer grado, así el movimiento de la potencia (normalmente el pie) es pequeño en relación al de la resistencia (pie de biela) y se pueden alcanzar mayores velocidades de giro.
Cuando se emplea para producir un movimiento oscilante a partir de uno giratorio, la elección de la palanca dependerá de factores tales como sentido del movimiento, fuerza que tiene que crear y amplitud de la oscilación (ver el apartado referido a palancas para analizar cuál sería la elección más adecuada)
foto de http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material107/mecanismos/mec_excent-biela-palanca.htm
Cuando la máquina produce movimiento giratorio a partir de uno oscilante es frecuente emplear una palanca de tercer grado, así el movimiento de la potencia (normalmente el pie) es pequeño en relación al de la resistencia (pie de biela) y se pueden alcanzar mayores velocidades de giro.
Cuando se emplea para producir un movimiento oscilante a partir de uno giratorio, la elección de la palanca dependerá de factores tales como sentido del movimiento, fuerza que tiene que crear y amplitud de la oscilación (ver el apartado referido a palancas para analizar cuál sería la elección más adecuada)
-TRINQUETE: Un trinquete es un mecanismo que permite a un engranaje girar hacia un lado, pero le impide hacerlo en sentido contrario, ya que lo traba con dientes en forma de sierra. Permite que los mecanismos no se rompan al girar al revés.
Los trinquetes tienen por objetivo impedir el giro de un árbol o elemento mecánico en un determinado sentido, permitiéndolo en el sentido contrario. Consta de una rueda dentada, con dientes rectangulares o triangulares, y un resalte o cuña que va situada en la varilla o vástago. La uña va dispuesta de tal forma que sólo transmite el movimiento en una dirección. Este mecanismo se emplea para producir avances calibrados o exactos. También existen trinquetes con dentado interior y pueden ser reversibles (impiden el giro en los dos sentidos) o totalmente irreversibles, los cuales sólo permiten el giro en un sentido.