Màquines i Mecanismes: Conceptes, Tipus i Aplicacions

Màquina: objecte creat per l'ésser humà amb l'objectiu de satisfer les seves necessitats amb el mínim d'esforç possible.

Energia d'entrada → Treball útil

Informació d'entrada → Informació de sortida

Treball = Força · Distància

W (treball) = F (força) · d (distància)

W: joule (J), F: newton (N), d: metre (m)

Potència = Treball / Temps

P (potència) = W (treball) / t (temps)

P: watt (W), W: joule (J), t: segon (s)

1 kW = 1000 watts

1 cavall de vapor (CV) = 736 watts

Parts d'una Màquina

• L'estructura
• El motor
• Els elements transmissors i transformadors del moviment
• Els circuits
• Els elements de control

Classificació de les Màquines

1. Segons el tipus de transformació: energètica i d'informació.
2. Segons el lloc d'aplicació: a la llar, al transport, a l'agricultura i a la indústria.
3. Si hi ha moviment o no: dinàmiques i estàtiques.

Rendiment de les Màquines

Energia d'entrada = Treball útil + Pèrdues

Rendiment = (Treball útil / Energia d'entrada) · 100

Màquines Simples

Són dispositius senzills que es basen en principis elementals de la física i serveixen per estalviar esforç als éssers humans.

La Palanca

Fa · da = Fc · dc

• Primer grau: fulcre al mig.
• Segon grau: fulcre a la punta.
• Tercer grau: fulcre al mànec.

El Pla Inclinat

W (treball) = m (massa) · g (acceleració - 9.8) · h (altura) = F (força, m·g) · d (distància) · h (altura)

El Cargol

És un pla inclinat que s'enrotlla sobre una superfície cilíndrica.

La Roda

La Politja

És una roda amb una ranura per la qual es fa passar una corda o una corretja.

Fa (força que estira) = Fc (força del pes)

Fa (força que estira) = Fc (força del pes) + Q (pes de la politja mòbil) / (2 · n (nombre de politges))

Transmissió i Transformació de Moviment: Relació de Transmissió

Rt (relació de transmissió) = ns (velocitat de sortida) / ne (velocitat d'entrada)

Rt = ns + ns1 / ne

Mecanismes de Relació de Transmissió de Moviment

Politges i Corretges

ne · De = ns · Ds

Rt = ns / ne; Rt = De / Ds

De: diàmetre de la politja d'entrada (Ds: de sortida)

Politges Esglaonades o Arbre de Politges

Cadenes

ne · Ze = ns · Zs

Rt = ns / ne; Rt = Ze / Zs

Ze: nombre de dents de la politja d'entrada (Zs: de sortida)

Engranatges Rectes

Són rodes dentades que encaixen entre si i que transmeten força i moviment entre eixos situats a poca distància.

S'aplica la mateixa fórmula que en la transmissió per cadena.

Cargol Sense Fi

S'aplica la mateixa fórmula que a les rodes dentades (roda d'entrada, cargol sense fi).

El Reductor de Velocitat

Rtotal = Rt1 · Rt2 = (Za / Zb) · (Zc / Zd)

Rt1: relació entre les rodes A i B

Rt2: relació entre les rodes C i D

Za: dents de la A (i successivament)

Mecanismes de Transformació de Moviment

Pinyó-Cremallera

De circular a recte o de recte a circular.

Lleva

De circular a recte.

Biela-Manovella

De circular a recte.

Biela-Manovella (Pistó)

De recte a circular.