Màquines i mecanismes: classificació i parts

Màquina

Conjunt de mecanismes amb moviments coordinats per transformar una forma d'energia en un treball útil o en altres tipus d'energia.

Classificació de les màquines

Les màquines es poden classificar d'acord amb diferents criteris. D'una manera usual de fer-ho és una funció amb la seva complicitat.

Màquines simples

Són dispositius senzills amb 12 elements que només requereixen d'una mateixa oferta per a funcionar. Les màquines simples s'utilitzen per multiplicar forces o moviments. Exemples: palanca, roda, pla inclinat.

Màquines complexes

Transformen l'energia d'entrada que pot provenir de la natura (vent, aigua o foc) o d'algun combustible en energia mecànica o altres energies. En general, parlem de màquines motrius, com un tractor, una turbina, etcètera.

Parts d'una màquina

De màquines en general es poden diferenciar 4 grans parts: l'estructura, que és on es fixen tots els altres parts; el motor, que és la peça fonamental encarregada de produir la transformació d'energia; dispositius de control; i finalment els mecanismes que permeten transformar força i moviment, com la palanca.

La palanca

La palanca és segurament la primera màquina simple ja usada des del paleolític que ens permet fer moltes tasques fàcilment. Una palanca consisteix en una barra rígida capaç de girar al voltant d'un punt de suport o fulcre. La seva funció és de multiplicar l'efecte de la força aplicada.

LLEI PALANCA

Roda

Les seves aplicacions són moltes: en transport de càrregues amb carros, la politja, la roda hidràulica, torn, la roda de molí.

Politja i polipast

Una manera més fàcil i còmoda per poder aixecar pesos de forma vertical es fa ús de la politja. Una politja és una roda que té una superfície central en forma de canal per a la qual es fa passar una corda o un correa. El seu principi funcionament és el d'una palanca de primer grau. La distància de F i R a el de suport és la mateixa radi de la politja. Si volem aixecar una càrrega R haurem de fer una força F de la mateixa magnitud. Com es pot observar, tot a la comunitat de la politja no ens serveix per a amplificar la força. Ara bé, si fem que la politja sigui mòbil, podrem duplicar la força que fem. Si encara volem incrementar més la nostra força, llavors hem de fer una combinació de politges, és el que a anomenem polipast. En funció del nombre de politges mòbils usades, podem obtenir un avanç mecànic més gran.

FORÇA POLIPAST  

LONGITUD CUERDA ESTIRADA  F·l₁= R·l₂  ( l₁=long cuerda estirada) l₂=altura que sube la craga

El pla inclinat

És una rampa que permet elevar càrregues fent menys força que si ho fèssim verticalment. Si el treball és el mateix, podem dir que F · L = R · h.

El cargol

Una aplicació de el pla inclinat. Els cargols estan formats per rosques que són plans inclinats enrolats sobre una superfície cilíndrica. Quan s'aplica una força i es cargola, es multiplica la força aplicada. La rosca està formada per filets que es van introduint en el material a roscar amb poc esforç. El pas de rosca és la distància que avança un cargol quan gira una volta.

Els mecanismes

És un conjunt de peces, barres, politges, guies, etc., que fan funcions de guiatge, transformació i transmissió de el moviment relacionades amb les forces que actuen en una màquina. En funció de si modifiquen o traslladen el moviment, parlem de transmissió de moviment o transformació de el moviment.

Mecanismes de transmissió de moviment

Els mecanismes de transmissió de moviment permeten passar el moviment d'un eix a un altre, modificant la velocitat o el sentit de gir. Els més importants són transmissió per engranatges, per cadenes i per corretges. La relació de transmissió i indica el nombre de voltes que fa un eix conduït n dos per cada volta què fa l'eix motriu n 1. Matemàticament, la relació de transmissió s'expressa així: i=n₂/n₁ (i=relació de transmissió (no té unitat), n₁=frequència de rotació de l'eix motriu (rpm), n₂=frequència de rotació del eix conduït).

Transmissió per corretges

La corretja és un sistema flexible i molt apropiat per a la transmissió d'un moviment giratori o de rotació d'un eix a un altre paral·lel. Les principals característiques són la facilitat i senzillesa a per transmetre el moviment a llarga distància. Per contra, la corretja pot relliscar entre les politges i no és adequada per transmetre grans forces.

Transmissió per engranatges

Els engranatges estan construïts per rodes dentades de manera que les dents d'una s'insereixen dins de l'altra. Es fan servir quan els eixos són molt propers. Els engranatges més comuns són els helicoïdals, els rectes i els cònics. Les principals característiques són transmissió molt fiable i exacta per transmetre esforços elevats i no són entrenats per transmissió a distància.

Transmissió per cadena

Aquest sistema incorpora els avenços de les rodes dentades quan a la flexibilitat i la resistència de la transmissió i de les politges, pel qual la distància entre els eixos.

Càlcul de velocitat i relació de transmissió

Si a anomenem n1 i n2 les velocitats de rotació de la roda motriu i conduït o respectivament, z1 i z2 seu nombre de dents és una transmissió per engranatge o bé d1 o d2 seus diàmetres és en una transmissió per corretges, la relació de transmissió i la podem calcular d'aquesta manera.

Mecanismes de transformació de moviment

Els mecanismes que hem descrit fins ara transmeten moviments circulars. Hi ha altres que transformen en moviment circular que rectes liciten alternatiu o en revés. És el cas de l'mecanisme biela-manovella.