Mecanismos de transmisión y control de movimiento

Trinquete

Mecanismo que transforma un movimiento de rotación continua en otro también continuo, permitiendo el giro en dos sentidos. En ocasiones, no resulta útil que el giro tenga lugar en ambos sentidos, por lo que se utiliza el trinquete. Existen dos tipos: fijos, que impiden siempre el giro en un sentido determinado, y reversibles, que pueden impedir el giro en un sentido o en otro.

Rueda Libre

En los mecanismos que transforman movimientos de rotación continua, el eslabón seguidor está permanentemente acoplado al impulsor, dando una velocidad de giro de entrada. La salida viene determinada por la relación de transmisión. Para solucionar este problema, se incorpora un sistema que desacopla el eslabón de salida del de entrada cuando la velocidad del eslabón seguidor es mayor que la que le corresponde por transmisión.

Sistemas de Frenado

En muchos casos, es necesario detener el giro de un eje de forma rápida sin esperar a que se detenga por inercia. Para lograrlo, se dota a las máquinas de un sistema de frenado, que puede ser mecánico o eléctrico. Los sistemas de frenado mecánicos se basan en la fuerza de fricción entre dos superficies en contacto, transformando la energía cinética de rotación en energía calorífica. Existen dos tipos de mecanismos: de tambor y de disco.

Frenos de Tambor

Constan de una pieza llamada tambor, que gira solidariamente con el eje de rotación, y otra pieza fija, la zapata, que al accionarse con el freno se acerca al tambor, haciendo que por rozamiento la velocidad de giro del eje disminuya.

Frenos de Disco

Constan de un disco que gira solidariamente con el eje y de unas pastillas situadas en una zona determinada del disco. Al accionar el freno, las pastillas aprisionan el disco y el rozamiento entre ambas superficies hace que la velocidad disminuya. Para aumentar el rozamiento, las zapatas y las pastillas suelen tener una zona de contacto con el disco o el tambor con una película de amianto, conocida como ferodo. El accionamiento del sistema de frenado, tanto en frenos de disco como de tambor, se realiza habitualmente mediante un circuito hidráulico.

Frenado Eléctrico

Los sistemas de frenado eléctrico transforman la energía cinética de rotación en energía eléctrica, que se convierte en energía calorífica y se transmite al ambiente. Estos sistemas constan de un disco conductor, si se quiere disipar la energía al ambiente, o de un rotor con devanados, si la energía se aprovecha para otros fines. El disco conductor o el rotor giran con el eje y están rodeados por un electroimán fijado al bastidor. Los vehículos pesados, como autobuses y camiones, suelen disponer de este sistema además del freno mecánico.

Embrague

En los mecanismos considerados hasta ahora, la potencia o el par del eje de entrada, una vez restadas las pérdidas por rozamiento, se transmite íntegramente al eje de salida. Para realizar esta función, se incorpora un elemento llamado embrague. Cuando no se transmite potencia desde el eje motriz al resistente, se dice que el embrague está desembragado. Cuando la transmisión de potencia es máxima, está embragado. Si para conectar los ejes motriz y resistente ambos deben estar en reposo, el embrague es de accionamiento estático. Si la conexión se puede realizar estando en reposo o en movimiento, se denomina accionamiento dinámico. Los embragues de accionamiento estático se basan en el enclavamiento estático de piezas del eje motriz en el eje resistente. En los embragues de accionamiento dinámico, la potencia o el par se transmite de forma continua. En los embragues hidráulicos y neumáticos, la transmisión del movimiento se realiza mediante una turbina, similar a un ventilador, movida por un eje motriz, que impulsa un fluido (aire en los embragues neumáticos). Este fluido, conducido por canalizaciones, mueve otra turbina conectada al eje resistente. El embrague de fricción consta de dos discos, uno acoplado al eje motriz y otro al eje resistente.

Acumulador de Energía

Son elementos capaces de almacenar energía de un tipo determinado para utilizarla posteriormente.

Volantes de Inercia

En las máquinas que transforman movimientos de rotación, el par motor o el resistente pueden experimentar variaciones. Para mantener estable la velocidad de giro de los ejes que sufren estas variaciones, se instala una pieza llamada volante de inercia, que es un disco de masa elevada acoplado al eje.

Elementos Elásticos

Poseen la propiedad de deformarse cuando están sometidos a una fuerza y de recuperar su forma inicial cuando la fuerza deja de actuar. Se utilizan en algunas máquinas para absorber oscilaciones o fuerzas, protegiendo los sistemas mecánicos. Ejemplos:

• Compresión: muelles de sistemas de apertura y cierre de válvulas en motores de combustión interna.
• Tracción: muelles que mantienen las zapatas separadas del tambor en frenos.
• Flexión: ballestas utilizadas como elementos de suspensión en vehículos pesados.
• Torsión.

Equilibrado Dinámico de un Eje

Tiene la misma finalidad que los volantes de inercia: estabilizar la velocidad de giro del eje. El equilibrado dinámico busca que la masa del conjunto que rota esté repartida uniformemente respecto al eje. Cuando se alcanza el equilibrio dinámico, la masa que gira alrededor del eje está uniformemente distribuida. Si un eje no está equilibrado dinámicamente, la velocidad de giro no será uniforme.

Árboles o Ejes de Transmisión

Se utilizan para transmitir un movimiento de rotación entre dos ejes sin variar su velocidad ni el tipo de movimiento. Pueden ser de acoplamiento rígido o móvil. Los ejes de acoplamiento rígido están constituidos por elementos rígidos. En este tipo de ejes, puede presentarse el problema de desalineación. Dependiendo del grado de desalineación permitido, se pueden usar juntas elásticas (con una pieza de caucho o goma), juntas Cardan (para ejes desalineados) o juntas homocinéticas (que cumplen la misma función que las Cardan).

Trenes de Engranajes

Se denomina tren de engranajes a una transmisión con más de dos engranajes. Se utilizan cuando:

• La relación de transmisión deseada difiere mucho de la unidad.
• Los ejes de entrada y salida están muy alejados.
• Se requiere una relación de transmisión modificable.
• La relación de transmisión es una fracción irreducible de números grandes.

Se clasifican en:

• Simples: una rueda por eje.
• Compuestos: más de un engranaje por eje.

Otra clasificación distingue entre trenes con ejes en línea y con ejes de entrada y salida concurrentes. También se diferencian entre trenes reductores y multiplicadores. Los trenes de engranajes considerados hasta ahora tienen los ejes de todas las ruedas fijos al bastidor mediante cojinetes, denominándose trenes de engranajes ordinarios. Existen trenes donde el eje de alguna rueda no está fijo al bastidor, sino que puede moverse. Estas ruedas se conocen como ruedas satélites y los trenes con este tipo de ruedas se denominan trenes epicicloidales, planetarios o de ruedas satélites.

Caja de Velocidades

Es un tren de engranajes con dentado helicoidal que se utiliza para variar la relación de transmisión entre dos ejes de rotación. Se utilizan en automoción. Para cambiar de marcha, el embrague debe estar en posición de desembragado y se actúa sobre la palanca de cambio.

Diferencial

Cuando un automóvil circula en línea recta, las dos ruedas del eje motriz se mueven igual. En una curva, la rueda exterior debe recorrer más espacio que la interior. Si las ruedas estuvieran unidas por un acoplamiento fijo, una o ambas tendrían que resbalar para tomar la curva. El diferencial permite que las ruedas giren a velocidades diferentes.