Tipos de Mecanismos: Funcionamiento y Características
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Mecanismos: Transmisión y Transformación del Movimiento
Elementos de un Sistema Mecánico
- Elemento motriz: Origina el movimiento.
- Mecanismos: Transforman y transmiten el movimiento.
- Elementos receptores: Reciben el movimiento.
Los mecanismos son elementos destinados a transmitir y transformar fuerzas y movimientos desde un elemento motriz a un elemento receptor.
Tipos de Transmisión del Movimiento
Transmisión Lineal
- Palanca
- Polea fija
- Polea móvil
- Polipasto
Transmisión Circular
- Ruedas de fricción
- Poleas con correa
- Engranajes
- Engranajes con cadena
- Tornillo sin fin
Tipos de Transformación del Movimiento
Circular en Rectilíneo
Circular en Rectilíneo Alternativo
- Biela-manivela
- Cigüeñal
- Leva
- Excéntrica
Mecanismos para Dirigir y Regular el Movimiento
- Trinquetes
- De acoplamiento: Embragues y acoplamientos
- De acumulación de energía: Muelles, amortiguadores, ballestas, soportes o cojinetes
La Palanca
La palanca es una barra rígida que se encuentra en equilibrio cuando el producto de la fuerza (F) por su distancia (d) al punto de apoyo es igual al producto de la resistencia (R) por su distancia (r) al punto de apoyo. Esta relación se denomina ley de la palanca:
F · d = R · r
Tipos de Palanca
- Primer grado: El efecto de la fuerza aplicada puede verse aumentado o disminuido.
- Segundo grado: El efecto de la fuerza aplicada siempre se ve aumentado (d > r).
- Tercer grado: El efecto de la fuerza aplicada siempre se ve disminuido (d < r).
La Polea
La polea es una rueda ranurada que gira alrededor de un eje que se halla sujeto a una superficie fija. Por la ranura de la polea se hace pasar una cuerda, una resistencia (R) y una fuerza (F).
Polea Fija
Una polea fija se encuentra en equilibrio cuando la fuerza aplicada (F) es igual a la resistencia (R) que presenta la carga, es decir, cuando: F = R. Una polea sirve para subir y bajar cargas con facilidad al emplear nuestro propio peso para contrarrestarlas.
Polea Móvil
La polea móvil se encuentra en equilibrio cuando cumple la siguiente igualdad: F = R / 2. De este modo, el esfuerzo realizado para vencer la resistencia de una carga se reduce a la mitad con respecto a la polea fija. Por ello, este tipo de polea permite elevar cargas con menos esfuerzo.
Ruedas de Fricción
Son sistemas de dos o más ruedas que se encuentran en contacto. Una de las ruedas, se denomina motriz o de entrada, pues al moverse provoca el movimiento de la rueda de salida, que se ve arrastrada o conducida por la primera. El sentido de giro de la rueda arrastrada es contrario al de la rueda motriz. Si se utilizan más de dos ruedas, el sentido de giro va cambiando alternativamente.
La relación entre las velocidades de giro de las ruedas o poleas depende del tamaño relativo de dichas ruedas y se expresa mediante la siguiente ecuación: N1 · D1 = N2 · D2 -> D1 / D2 = N1 / N2
Poleas con Correa
Se trata de dos poleas o ruedas situadas a cierta distancia, cuyos ejes suelen ser paralelos, que giran simultáneamente por efecto de una correa. El giro de un eje se transmite a otro a través de las poleas acopladas a ambos. Las dos poleas y, por tanto, los dos ejes giran en el mismo sentido.
La relación entre las velocidades de giro de las poleas y, por tanto, la relación de transmisión, es la misma que en el caso anterior.
Engranajes
Los engranajes son juegos de ruedas que poseen unos salientes denominados dientes, que encajan entre sí, de modo que unas ruedas arrastran a las otras. Permiten transmitir un movimiento circular entre dos ejes próximos. Las dos ruedas y los dos ejes giran en sentido opuesto.
La relación entre las velocidades de giro de las ruedas depende del número de dientes de cada una y se expresa mediante la siguiente ecuación: N1 · Z1 = N2 · Z2 -> D1 / D2 = Z1 / Z2. Donde N1 y N2 son las velocidades de las ruedas y Z1 y Z2 su número de dientes. El cociente Z1 / Z2 se denomina relación de transmisión.
Engranajes con Cadena
Consiste en dos ruedas dentadas de ejes paralelos, situadas a cierta distancia entre sí, que giran simultáneamente por efecto de una cadena o correa. Los dos engranajes y los dos ejes giran en el mismo sentido.
Consideraciones Generales
Cuando las ruedas o engranajes de los sistemas de transmisión circular son de igual tamaño, tienen el mismo diámetro o número de dientes, giran a la misma velocidad. Cuando tienen distinto tamaño, la más pequeña girará más rápidamente. Los elementos motrices y arrastrados se indican con los números 1 y 2, respectivamente.
Ejemplo de un Sistema de Transmisión
El movimiento circular del eje 1 se transmite al eje 2 a través de las poleas 1 y 2 mediante la correa. Las poleas 2 y 3, acopladas al mismo eje, giran a la misma velocidad. Por último, el movimiento de la polea 3 se transmite a la polea 4 mediante la correa que las une. Todas las ruedas giran en el mismo sentido.