Principios de Mecánica: Palancas, Poleas y Engranajes

Introducción a las Máquinas y Mecanismos

Máquina: conjunto de elementos unidos que realizan un trabajo útil. Las máquinas simples están formadas por mecanismos, que son elementos con partes móviles.

Tipos de Máquinas Simples

• Palanca: máquina simple que normalmente reduce la fuerza necesaria. Está formada por: barra rígida, punto de apoyo (punto de giro o fulcro), fuerza y resistencia.

El equilibrio depende del valor de la fuerza y de la resistencia, así como de sus distancias al punto de apoyo.

Fórmula: F · bf = R · br

• Polea: rueda con una hendidura en el borde que facilita elevar un objeto pero no reduce la fuerza.
• Polipasto: es una combinación de poleas que permite elevar un peso con menos fuerza.

Fórmula: F = R ÷ n

• Torno: es un cilindro con una manivela que se hace girar de forma que permite levantar peso con menos fuerza.

Fórmula: F · lm = R · r

• Plano inclinado: es una rampa para elevar una carga con menos fuerza; cuanto menor sea la inclinación, la fuerza será menor, pero recorreremos más distancia.
• Cuña: la fuerza (F) es menor que la resistencia (R).
• Tornillo: se define como una cuña en espiral.

Mecanismos de Transmisión de Movimiento

Se trata de mecanismos que transmiten el movimiento de una pieza a otra, específicamente de movimiento circular a movimiento circular.

Poleas y Correas

En este sistema, la polea motriz posee el movimiento inicial, mientras que la conducida es la que es llevada por la motriz.

Fórmula: N1 · D1 = N2 · D2

Relación de transmisión: R = N1 ÷ N2 o D2 ÷ D1

• Ventajas: son sistemas económicos y silenciosos.
• Inconvenientes: se puede salir la correa, puede transmitir poca fuerza y existe el riesgo de que se parta.

Engranajes

Son ruedas dentadas que se adaptan una sobre la otra para transmitir el movimiento circular. El tamaño de los dientes debe ser idéntico en ambas ruedas.

Fórmula: N1 · Z1 = N2 · Z2

• Ventajas: permite transmitir mucha fuerza.
• Inconvenientes: necesita lubricante, son costosos y pueden generar ruidos si hay poca separación entre dientes.

Ruedas de Fricción

Son ruedas con un borde de un material con elevados rozamientos, de manera que al girar una, arrastra a la otra en sentido contrario.

• Ventajas: resultan económicos y silenciosos.
• Inconvenientes: sufren desgaste, transmiten poca fuerza y los ejes deben estar poco separados.

Fórmula: N1 · D1 = N2 · D2

Sistemas Complejos y Otros Mecanismos

Tren de Mecanismos

Consiste en un conjunto de mecanismos formados por dos mecanismos de transmisión sencillos.

Fórmula: R = Nmotriz ÷ Nfinal = (Multiplicación Z conducidas) ÷ (Multiplicación Z motrices)

Tornillo sin Fin

La unión de un tornillo sin fin con una rueda es otra forma de transmisión de movimientos, pero esta vez entre ejes perpendiculares entre sí. La rosca se denomina tornillo sin fin y la rueda se llama corona.