Guia de Forces, Estructures i Mecanismes de Transmissió

Forces i Esforços

Què és la força?

La força és una acció capaç de modificar l'estat de repòs, produir el moviment d'un cos o provocar-hi deformacions. La seva unitat de mesura és el newton (N).

Les forces es representen gràficament mitjançant vectors, on:

• La longitud de la fletxa és proporcional al seu valor (mòdul).
• La direcció indica la línia sobre la qual actua.
• El sentit de la fletxa indica l'orientació de la força.

Les forces actuen sobre un punt anomenat punt d'aplicació.

Tipus d'esforços

Els esforços són la conseqüència d'aplicar forces sobre els objectes i les estructures.

La resistència d'un cos depèn de diversos factors:

• Dimensions
• Forma
• Material
• Tipus de forces aplicades

Hi ha cinc tipus principals d'esforços, que depenen de les forces aplicades:

• Compressió
• Tracció
• Cisallament
• Flexió
• Torsió

Propietats dels Materials

• Resistència: Capacitat de resistència al xoc.
• Fragilitat: Capacitat d'un material de suportar esforços sense deformar-se o trencar-se.
• Elasticitat: Capacitat per recuperar la seva forma original després de ser deformat.
• Plasticitat: Capacitat per adquirir deformacions permanents sense trencar-se.
• Duresa: Resistència d'un material a ser ratllat per un altre.

Les Estructures

Una estructura és un grup d'elements units amb l'objectiu de suportar forces. Aquestes forces poden ser estàtiques o dinàmiques.

Tipus d'estructures

Segons l'origen

• Estructures naturals: Existents a la natura.
• Estructures artificials: Construïdes per l'ésser humà.

Segons la forma

• Estructura laminar o carcassa: Formada per làmines unides entre si per envoltar l'objecte. Són fines i resistents.
• Estructura massiva: Formada per elements que formen un tot que dona resistència. Són amples i resistents.
• Estructura d'armadura: Formada per un conjunt d'elements resistents (barres, tubs, pilars, bigues, travessers, etc.), units entre si, que constitueixen l'esquelet de diferents objectes o construccions.

Condicions de les estructures

Tota estructura ha de ser:

• Rígida
• Estable
• Resistent
• El més lleugera possible

Elements bàsics de les estructures

Alguns dels elements més comuns són: columnes, tirants, arcs, bigues i fonaments.

Mecanismes de Transmissió de Moviment

L'objectiu d'aquests mecanismes és transmetre el moviment i la potència des d'un element motor fins als elements receptors d'una màquina. La unió es pot fer mitjançant rodes de fricció, corretges, cadenes i engranatges.

Components bàsics

• Eix motor (motriu) o conductor o d'entrada.
• Eix resistent (conduït) o de sortida.
• Elements intermedis de transmissió.

Relació de transmissió (i)

La relació de transmissió (i) relaciona la velocitat de la roda conduïda amb la de la roda motriu. Indica les voltes que farà la roda conduïda per cada volta de la roda motriu.

• Si i > 1: El sistema és multiplicador de velocitat (la roda conduïda anirà més ràpid que la motriu).
• Si i < 1: El sistema és reductor de velocitat (la roda conduïda anirà més lenta que la motriu).

Variables per al càlcul:

• z1: Nombre de dents de la roda conductora.
• z2: Nombre de dents de la roda conduïda.
• D1: Diàmetre de la roda conductora.
• D2: Diàmetre de la roda conduïda.
• n1: Velocitat de rotació de la roda conductora (motora) en rpm.
• n2: Velocitat de rotació de la roda conduïda en rpm.

Tipus de mecanismes de transmissió

Rodes de fricció

Són rodes en contacte que transmeten el moviment per fregament. Cada roda inverteix el sentit de gir de la següent.

Politges i corretges

Consisteix en dues politges unides per una corretja tibada. Hi ha dos tipus de muntatge: corretja oberta o creuada. També existeix l'esglaonat de politges.

Rodes dentades i cadena

Són dues rodes dentades unides per una cadena. Les dues rodes giren en el mateix sentit.

Engranatges

Són dues rodes dentades que engranen directament. Cada engranatge inverteix el sentit de gir del següent. Es pot col·locar un engranatge boig (roda intermèdia) per mantenir el sentit de gir.

Cargol sense fi i corona

L'eix motor és el cargol sense fi i l'eix conduït és la corona. Per cada volta del cargol, la corona avança una dent, aconseguint una gran reducció de velocitat.

Transmissió composta

Intervenen més de dos eixos. En cada eix intermedi hi ha muntades dues rodes o politges: una connecta amb l'eix anterior i l'altra amb el següent. Per a la transmissió amb engranatges, s'han de substituir els diàmetres pel nombre de dents en les fórmules.