Tipos de Mecanismos: Funcionamiento y Cálculos

Mecanismos: Definición y Componentes

Un mecanismo es un conjunto de piezas o elementos que, ajustados entre sí y empleando energía mecánica, realizan un trabajo o cumplen una función específica.

Componentes y Tipos de Mecanismos

• Fulcro: Punto de apoyo de una palanca.
• Polipasto: Máquina formada por dos poleas, una con movilidad y otra fija.
• Engranaje: Encaje de dos ruedas dentadas entre sí.
• Relación de transmisión: Relación entre las velocidades de rotación de dos engranajes conectados entre sí, donde uno de ellos ejerce fuerza sobre el otro.
• Cigüeñal: Eje que dispone de codos y que, gracias a un mecanismo de biela, logra convertir un movimiento circular uniforme en un movimiento rectilíneo alternativo y viceversa.
• Polea: Rueda plana de metal que gira sobre su eje y sirve para transmitir movimiento en un mecanismo por medio de una correa.
• Piñón: Rueda más pequeña de un par de ruedas dentadas.
• Leva: Elemento mecánico que está sujeto a un eje.
• Palanca: Máquina simple que consiste en una barra que se apoya o puede girar sobre un punto (fulcro) y está destinada a vencer una fuerza (resistencia) mediante la aplicación de otra fuerza (potencia).
• Transmisión por cadena: Transmisión del movimiento de arrastre de fuerza entre ruedas dentadas.
• Biela manivela: Transforma un movimiento circular en un movimiento de traslación.
• Piñón-tornillo sin fin: Transmite el movimiento entre ejes que son perpendiculares entre sí.
• Ruedas de fricción: Dos ruedas solidarias con sus ejes, cuyos perímetros se encuentran en contacto directo.
• Transmisión por correa: Transmisión del movimiento de arrastre de fuerza con una correa.
• Piñón-cremallera: Transforma el movimiento giratorio de un eje en el que va montado un piñón, en un movimiento rectilíneo.
• Leva seguidor: El giro del eje hace que la leva toque, mueva, empuje o conecte con el seguidor.

Cálculos y Problemas de Mecanismos

Problema 1: Palanca

Longitud de la palanca: 5m. Peso a un lado: 60kg. Peso al otro lado: 40kg. ¿Dónde se sitúa el fulcro?

Solución:

a + b = 5m -> a = 5 - b

60 • a = 40 • b

60 (5 - b) = 40 • b -> b = 3m

Problema 2: Palanca (Distancia)

Peso a un lado: 60kg. Peso al otro lado: 40kg. La primera masa está a 2m del fulcro. ¿A qué distancia se debe situar la segunda?

Solución:

60 • 2 = 40 • x

120 / 40 = x

x= 3m

Problema 3: Sistema de Poleas (Reducción de Velocidad)

Motor: 1000rpm. Eje: 10mm. Se requiere reducir la velocidad mediante un sistema de poleas de forma que el eje de salida gire a 200rpm. ¿Cuál es el diámetro de la polea que hay que acoplar?

Solución:

1000 / 200 = x / 10

1000 • 10 / 200 = 50mm

Problema 4: Engranajes (Velocidad Angular y Relación de Transmisión)

Motor: 3000rpm. Eje montado: 15 dientes. Engranaje acoplado: 45 dientes. Calcular la velocidad angular del eje de salida y la relación de transmisión.

Solución:

i = Z_conducido / Z_motriz = 45 / 15 = 3

W1 • Z1 = W2 • Z2

3000 • 15 = W2 • 45 -> W2 = 3000 • 15 / 45 = 1000rpm

Problema 5: Engranaje Motor (Número de Dientes)

Se reduce la velocidad de 3000rpm a 250rpm. El engranaje arrastrado tiene 75 dientes. Calcular el número de dientes del engranaje motor.

Solución:

N1 / N2 = Z2 / Z1

3000 / 250 = 75 / Z1

Z1 = 250 • 75 / 3000 = 6.25 dientes

Problema 6: Engranajes (Relación de Transmisión y Velocidad de Salida)

Engranaje motor: 15 dientes. Engranaje arrastrado: 60 dientes. El motor gira a 500rpm. Calcular la relación de transmisión y la velocidad de salida.

Solución:

i = 60 / 15 = 4

Z1 • N1 = Z2 • N2

15 • 500 = 60 • N2 -> N2= 125 rpm