Mecanismos de transmisión y transformación de movimiento Módulo: Automatización Industrial. Mónica Valverde/Juan Amigo Mecánica Industrial Año 2013

Mecanismo Un mecanismo transforma un movimiento y una fuerza de entrada en un movimiento y una fuerza de salida. La misión del mecanismo es transmitir el movimiento, transformarlo o ambas cosas a un tiempo.

Un mecanismo está formado por una serie de órganos móviles, destinados a la transmisión y transformación del movimiento y de una serie de apoyos fijos que forman la estructura del mecanismo.

Tipos de movimiento Lineal: Movimiento en línea recta. Ejemplo: el desplazamiento de un coche en línea recta. Lineal alternativo: Es un movimiento de avance y retroceso en línea recta. Durante un tiempo determinado el movimiento lleva una dirección y durante otro tiempo la dirección opuesta. Ejemplo: El pistón del motor de un coche. Rotativo o giratorio: Es un movimiento en círculo en un sentido determinado. Ejemplo, las ruedas de un coche. Oscilante: Es un movimiento de avance y retroceso describiendo un arco. Ejemplo un columpio o el péndulo de un reloj.

Principales Transformaciones de movimiento. Circular continuo en circular continuo: Poleas unidas por correas, Engranajes, Ruedas de fricción. Circular continuo en rectilíneo continuo: Husillos, Piñón - Cremallera. Circular continuo en rectilíneo alternativo: Biela - Manivela, Excéntrica. Rectilíneo continuo en rectilíneo continuo: Poleas.

Palancas Una palanca está formada por una barra rígida, una fuerza de entrada o esfuerzo, una fuerza de salida o carga y un punto de apoyo o fulcro. Las palancas son mecanismos que se utilizan para transformar esfuerzos. Ejemplos de palancas son: tijeras, alicates, abridor de botellas, caña de pescar, etc.

Esfuerzo ∗ d E=Carga ∗ dC Rendimiento=Carga /Esfuerzo Formulas Esfuerzo ∗ d E=Carga ∗ dC E ∗ d E=C ∗ dC Rendimiento=Carga /Esfuerzo

Palancas de primer orden En las palancas de primer orden, el fulcro se encuentra entre el esfuerzo y la carga.

Transformación de movimiento circular a movimiento circular.

Piñones y cadenas Los piñones son ruedas dentadas, engranadas en cadenas, que son los órganos de transmisión. Existen varios tipos de cadenas, dependiendo de la fuerza a transmitir, de la durabilidad, la lubricación y el ambiente de trabajo.

La ventaja principal de este sistema de transmisión, frente al de poleas, es la ausencia de deslizamiento, característica fundamental en maquinaria donde la posición relativa de las partes en movimiento no debe cambiar.

Al igual que ocurre con las poleas, los sentidos de giro de los ejes motor y conducido son iguales; pero el sistema resulta algo mas caro y menos silencioso que el formado por poleas y correa. El funcionamiento de esta transmisión es similar al de las poleas, pero en este caso el órgano de transmisión es la cadena.

Para que el sistema engrane, es necesario que el tamaño del diente sea igual en el piñón motor y en el conducido, por lo tanto, el número de dientes de cada piñón será directamente proporcional al radio. En el caso de los piñones resulta mas fácil contar el número de dientes, que medir los radios o diámetros.

Fórmulas RV=NM / NC RV=ZC / ZM NM∗ZM=NC∗ZC N = Número de r.p.m. (revoluciones por minuto) Z = Número de dientes M = Eje motor C = Eje conducido.

Ruedas de fricción. Las ruedas de fricción son mecanismos que transmiten el movimiento circular entre dos ejes, mediante contacto directo de las superficies periféricas. En la transmisión de movimiento se invierte el sentido de giro. Para que las superficies puedan transmitir movimiento sin patinar, es necesario que exista una fuerza de rozamiento entre ellas.

Fórmulas RV=NM / NC RV= RC / RM NM∗RM=NC∗RC N = Número de r.p.m. (revoluciones por minuto) R = Radio M = Eje motor C = Eje conducido.

Engranajes. Los engranajes cumplen la misma misión que las ruedas de fricción, pero evitan el deslizamiento y permiten transmitir mayores potencias. Los entrantes y salientes de las ruedas dentadas, además de evitar el deslizamiento, reducen la presión que se ejerce sobre los ejes en la transmisión con ruedas de fricción.

Fórmulas RV=NM / NC RV=ZC / ZM NM∗ZM=NC∗ZC N = Número de r.p.m. (revoluciones por minuto) Z = Número de dientes M = Eje motor C = Eje conducido.

Engranaje loco Como las ruedas de fricción, los engranajes invierten el sentido de giro, pero la inversión se puede evitar insertando entre los dos engranajes motor y conducido, un engranaje loco que no afecta a las relaciones de transmisión.

Engranaje loco

También se evita la inversión cuando uno de los engranajes tiene los dientes por la parte exterior de la circunferencia y el otro los tiene por el interior. El principal inconveniente de los engranajes es su alto costo.

Engranajes de dientes exteriores e interiores

Tren de engranajes compuesto. Un tren de engranajes compuestos esta formado por varios ejes y varios engranajes, de manera que una pareja de engranes transmiten el movimiento desde un eje al siguiente. En los ejes intermedios se colocan engranajes dobles (dos engranajes solidarios) donde uno de los engranajes recibe el movimiento del eje anterior y el otro engranaje lo transmite al eje siguiente.

Cuando el tren de engranajes tiene dos ejes (tren simple) sólo hay una transmisión de movimiento; cuando el tren de engranajes tiene tres ejes hay dos transmisiones de movimiento, con cuatro ejes tres transmisiones y así sucesivamente.

Tornillo sinfín corona helicoidal.

Este sistema transmite el movimiento circular entre ejes perpendiculares, de forma silenciosa. Está formado por un tornillo sinfín, que actúa como eje motor, acoplado con una rueda dentada, que actúa como eje conducido. Cada vuelta del tornillo hace que la rueda gire el ángulo equivalente a un diente; de esta forma se consiguen grandes reducciones de velocidad con poco espacio.

Una de las características de este sistema de transmisión es que no es reversible. Al ser un sistema de engranajes su precio es alto al igual que su precisión en la transmisión de movimiento.

Tornillo ó Husillo

Un tornillo está formado por una base cilíndrica sobre la que se talla uno o varios surcos helicoidales, quedando un relieve también helicoidal que llamaremos filete o filetes. El mecanismo está formado por un tornillo fijo, que al girar mueve una tuerca bloqueada de forma que no gire, de esta manera, el giro del husillo se transforma en un desplazamiento lineal de la tuerca.

Las roscas de los husillos están normalizadas y se diseñan para que puedan transmitir grandes fuerzas. Las características mas importantes de este sistema de transmisión son: desplazamiento uniforme y preciso, funcionamiento silencioso, capacidad para transmitir grandes fuerzas y grandes relaciones de reducción en poco espacio.

Transformación de movimiento circular a movimiento lineal.

Piñón-cremallera

Este sistema de transmisión está formado por un engranaje que engrana con una cremallera dentada con la misma separación entre sus dientes que la que tiene el piñón. Este sistema es reversible, esto es, desplazando linealmente la cremallera podemos hacer girar el piñón. y viceversa, al girar el piñón desplazamos la cremallera.

Biela-Manivela

El mecanismo de biela manivela, transforma un movimiento circular en un movimiento rectilíneo alternativo o viceversa. La aplicación más difundida es la de transformar el movimiento lineal de los pistones de un motor de explosión en un movimiento de giro. También se usa en compresores alternativos. El mecanismo está formado por un émbolo (pistón) que se mueve en unas guías (cilindro); el émbolo está unido por un eje a la biela y esta a la manivela; por último la manivela se une solidariamente al eje de giro.

Excéntrica.

Una excéntrica es un rueda o disco, que gira por un punto separado, un determinada distancia, de su centro. Este desplazamiento del centro provoca un vaivén en el movimiento del disco que se puede transformar en un movimiento lineal alternativo ú oscilante alternativo, mediante un palpador en contacto con el.

Levas.

La leva es un mecanismo similar a la excéntrica, pero en el que se puede establecer una ley periódica que relaciona el movimiento de giro con el movimiento lineal. Se emplean en automóviles y en máquinas herramientas.

Transformación de movimiento rectilíneo en movimiento rectilíneo.

Polea fija

Una polea fija está formada por una rueda o polea que gira libremente sobre un eje fijo, o sea, que no se desplaza. La polea fija sólo cambia el sentido del movimiento sin alterar la velocidad, ni la fuerza.

Polea móvil

Una polea móvil está formada por una rueda o polea que gira libremente sobre un eje, en el que se coloca la carga. La polea además de girar se desplaza. La polea móvil no cambia el sentido del movimiento, pero si altera la velocidad, y la fuerza.

Aparejos de poleas

Los aparejos de poleas son mecanismos que se utilizan para transformar un movimiento rectilíneo en otro de igual tipo. Generalmente se pretende reducir la fuerza necesaria para trasladar un objeto reduciendo la velocidad de este.

Trócolas y polipastos

Las trócolas y polipastos están formadas por un grupo de poleas fijas (A) y un grupo de poleas móviles (B) cada uno de ellos montado en un armadura.