Elements i Mecanismes de Màquines: Guia Essencial

Elements i Conceptes Fonamentals en Mecànica

Màquina

Sistema format per un o més conjunts mecànics amb parts mòbils i per altres conjunts concebut per realitzar una tasca determinada.

Mecanisme

Conjunt d'elements mecànics que realitza funcions de guiatge i transmissió relacionades amb els moviments i les forces en el si d'una màquina.

Unions i Fixacions Mecàniques

Unions Fixes

S'utilitzen quan la unió ha d'aguantar esforços mecànics importants i no és necessari el seu desmuntatge.

Unions Desmuntables

S'utilitzen quan s'han de desmuntar amb facilitat.

Unió amb Reblons

Material proveït d'una cabota en un dels seus extrems que s'introdueix en un forat fet prèviament a les peces a unir. S'utilitzen per unir peces planes de poc gruix. Els reblons poden estar fets de coure, d'alumini, acer suau...

Tipus de Reblons

• Unions per a recobriments
• Unions per a cobrejuntes
• Unions amb dues cobrejuntes

Característiques de la Rosca

• Pas de Rosca: Està format per una superfície solcada que forma un filet que s'enrotlla helicoïdalment sobre un cilindre.
• Inclinació de la Rosca: Segons l'enrotllament del filet podem saber si el cargol ha de girar a la dreta o a l'esquerra.
• Geometria del Filet:
  • Triangulars: Per a subjecció de peces.
  • Trapezials i Quadrades: Per a transmetre forces importants.
  • Arrodonides: Per a buscar estanquitat.
  • Tallants: Per a xapes molt fines.

Passador

Peça que s'utilitza per a esforços petits, a l'hora d'unir peces més senzilles i antigues.

Claveta

Peça que s'utilitza per unir dues peces cilíndriques que han d'encaixar quan treballen a tracció.

Elements Elàstics: Molles

Molles

Elements que tenen la capacitat de deformar-se quan reben una força exterior amb absorció i de recuperar la seva posició inicial.

Tipus de Molles

• Tensió o Tracció: Secció circular enrotllada helicoïdalment, dissenyades per suportar esforços que les estirin.
• Compressió: Igual que les anteriors, però pensades per aguantar esforços que intentin comprimir-les.
• Torsió: Igual que les anteriors, però els extrems tenen una forma diferent.
• Ballesta: Es munten fulles planes d'acer corbades una sobre l'altra i s'uneixen pel mig amb una brida.
• Espiral: Amb la finalitat d'acumular un moment de gir d'un element que està unit per l'extrem interior de la molla.
• Goma: Per a treballar a compressió i a cisallament.

Rodaments i Lubricació

Rodament

Element muntat entre dos òrgans que serveix per aconseguir que la fricció entre aquests sigui mínima, i assegurar que quedin units.

Parts d'un Rodament

• Anell Exterior: La seva part exterior entra a pressió dins l'element que gira i la interior serveix de pista de rodament.
• Anell Interior: La part interior està lligada a l'element que gira i l'exterior serveix de pista de rodament.
• Cossos Rodants: Fan que la fricció sigui només la que provoquen els cossos rodants en girar per les pistes.
• Separadors: Tenen la funció de mantenir els cossos rodants equidistants entre si.

Lubricació

Consisteix en la col·locació de lubricant entre les superfícies de peces mòbils que llisquen en contacte mutu per tal de reduir la fricció i el desgast que es produeix.

Característiques del Lubricant

• Reduir la fricció entre les peces.
• Actuar com a refrigerant.
• Suportar les agressions dels possibles contaminants.

Tipus de Lubricació

• Lubricació amb Olis: S'utilitza en llocs on les velocitats són altes.
• Lubricació amb Greixos: Per al manteniment dels rodaments.

Transmissió de Moviment i Potència

Arbre

Peça cilíndrica capaç de transmetre un moviment circular.

Eix

Peça cilíndrica sobre la qual giren peces d'un altre conjunt mecànic.

Acoblaments

Uneixen dos eixos o arbres alineats sense modificar ni la velocitat ni el moment.

Tipus d'Acoblaments

• Acoblament Rígid: Els arbres o eixos s'uneixen amb peces metàl·liques o rígides fixades amb cargols.
• Acoblament Flexible: L'acoblament es fa amb una junta elàstica que permet tolerància als eixos i absorbeix vibracions.
• Acoblament Mòbil: La separació entre arbres o eixos ha de ser variable; permeten el desplaçament lateral de l'arbre i la transmissió del moment torsor.
• Cardan o Junta Universal: S'utilitza quan cal transmetre un moment torsor entre dos elements rotatoris, els eixos dels quals no estan alineats i es tallen. S'usa en els cotxes per transmetre moviment entre la caixa de canvis i la roda.

Mecanismes de Transformació de Moviment

Mecanisme de Quatre Barres Articulades

Dispositiu molt simple format per quatre barres unides entre si amb articulacions. Si les barres unides a l'estructura giren completament, s'anomenen manovelles; si només oscil·len, s'anomenen balancins.

Mecanisme Biela-Manovella

Transforma el moviment circular en rectilini i a l'inrevés, de manera il·limitada, tenint en compte que el moviment rectilini és alternatiu.

Sistemes de Transmissió de Potència

Transmissió per Corretja

Formada per dues politges unides mitjançant una corretja. Permet treballar a distàncies llargues, però si la corretja llisca no assegura l'arrossegament de la politja.

Transmissió per Cadena

Es realitza entre dues rodes dentades, cosa que impossibilita el lliscament i permet treballar amb distàncies llargues, però la velocitat de transmissió no pot ser gaire elevada. Permeten transmetre grans esforços.

Transmissió mitjançant Engranatges

Mecanismes de transmissió del moviment circular mitjançant rodes dentades.

Tipus d'Engranatges

• Engranatges Rectes: Transmeten moviment rotatori entre eixos paral·lels situats a poca distància (velocitat de gir i esforços petits).
• Engranatges Helicoïdals: Transmeten moviment giratori entre eixos paral·lels o perpendiculars que es creuen o tallen (velocitats de gir més grans).
• Engranatges Cònics: Transmeten moviment entre dos eixos que es tallen. Les dents són més grans a mesura que augmenta el diàmetre del con.
• Engranatges Interiors: Tenen les dents a l'interior en contacte amb l'altre engranatge; com que els dos eixos estan al mateix costat, giren en el mateix sentit.
• Pinyó-Cremallera: Barra prismàtica amb dents (cremallera) que engrana amb una roda dentada (pinyó). Transforma moviment circular en rectilini o a l'inrevés.
• Cargol sense Fi: Acoblament entre rosca i engranatge, per la qual cosa treballen amb eixos que es creuen a 90º. Es poden obtenir relacions de transmissió molt grans.