Mecanismo biela manivela

MECANISMO BIELA – MANIVELA

DEFINICION:

El sistema biela-manivela es un mecanismo articulado plano constituido por cuatro elementos: soporte, manivela, biela y pistón o cruceta.

En forma esquemática, este mecanismo se crea con dos barras unidas por una unión de revoluta. El extremo que rota de la barra (la manivela) se encuentra unida a un punto fijo, el centro de giro, y el otro extremo se encuentra unido a la biela. El extremo restante de la biela se encuentra unido a un pistón que se mueve en línea recta.

Se le considera un sistema cinemático.

Elemento mecánico constituido cinemáticamente por 2 ejes no coaxiales unidos por un brazo rígido: uno de los ejes queda libre para girar sobre un apoyo y el otro está acoplado a una biela de manera que forman un mecanismo biela-manivela. En el argot mecánico, la manivela se denomina también «cigüeña», voz que por extensión originó la de «cigüeñal» para el árbol acodado de un motor.

Los 2 ejes cilíndricos que componen la manivela se denominan, respectivamente, muñequilla de bancada, el que gira sobre el apoyo de bancada, y muñequilla de biela o muñequilla de manivela, el que está unido a la biela. En un mecanismo biela-manivela se define como radio o brazo de manivela la distancia entre los ejes de las muñequillas de bancada y de biela. Dicha distancia es el radio de la circunferencia recorrida por la cabeza de la biela y puede corresponder con la carrera sólo cuando el centro de rotación del cigüeñal está alineado con el eje del cilindro, mientras que es diferente en el caso de cilindros descentrados.

[pic 1]

OBJETIVO DEL MECANISMO:

Este mecanismo tiene por función la de transformar un movimiento giratorio en uno rectilíneo alternativo y viceversa.

Descripción de la imagen:[pic 2]

El sistema funciona de la siguiente forma:

El eje dispone de un movimiento giratorio que transmite a la manivela.

La manivela (o la excéntrica) convierte el movimiento giratorio del eje en uno circular en su empuñadura (eje excéntrico).

La cabeza de la biela está unida a la empuñadura de la manivela (eje excéntrico) y, por tanto, está dotada de un movimiento circular.

En su movimiento circular, la cabeza de la biela arrastra el pie de biela, que sigue un movimiento lineal alternativo.

La trayectoria seguida por el pie de biela es lineal alternativa, pero la orientación del cuerpo de la biela cambia en todo momento. Esto presenta un pequeño inconveniente que puede solventarse añadiendo otros operadores (por ejemplo un émbolo)

DETERMINACION DE TRAYECTORIAS:

[pic 3]

• Soporte (O): Elemento fijo a tierra.
• Manivela (OA): Elemento de longitud r, con movimiento circular continuo.[pic 4]
• Biela (AB): Elemento de longitud l cuyo movimiento es relativamente complejo, mientras que el punto A describe un movimiento circular y el punto B u movimiento rectilíneo, cualquier punto intermedio describe una trayectoria combinación de ambos movimientos (rotación y traslación).[pic 5]
• Pistón o cruceta (B): Elemento de trayectoria rectilínea alternativa que puede pasar por O (mecanismo céntrico) o no (mecanismo excéntrico).

La posición del pistón, s, puede evaluarse según varía el ángulo girado por la manivela, Φ, a partir de la siguiente expresión:

[pic 6]

Cuando Φ=0 se dice que el pistón se encuentra en el punto más alejado, que sería lo mismo que el punto muerto superior (P.M.S.)

Las ecuaciones correspondientes a la velocidad y la aceleración se obtienen derivando la ecuación de la posición 1 y 2 veces respectivamente. Donde los datos desconocidos si es que quisiera implementarse un programa de computadora sería un ángulo y la distancia que le falta al sistema en un momento determinado para llegar al Punto Muerto Superior.

APLICACIÓN DEL MECANISMO

El mecanismo Biela – Manivela puede observarse en:

MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA:

[pic 7] [pic 8]

LOCOMOTORAS DE VAPOR:

[pic 9][pic 10]

MAQUINAS DE COSER:

[pic 11]         [pic 12]

INVERSIONES DEL MECANISMO MANIVELA CORREDERA

[pic 13]

BIBLIOGRAFIA:

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material107/mecanismos/mec_biela-manivela.htm

http://electricidad-tekno.blogspot.com/2010/03/mecanismo-biela-y-manivela.html

http://diccionario.motorgiga.com/diccionario/mecanismo-biela-manivela-definicion-significado/gmx-niv15-con194781.htm

http://www.slideshare.net/danigiamp/mecanismo-de-biela-manivela

http://webs.uvigo.es/teoriademaquinas/APRO/Practica2_Lab_v6_MECANISMO_4_BARRAS_BM.pdf

http://www.aero.ing.unlp.edu.ar/catedras/archivos/Apunte%20cuadrilatero.pdf

IMPLEMENTACION DEL MECANISMO EN MATLAB:

PROBLEMA 1:

clear all

clc

close all

R=input('Ingresar valor para R = ');

L=input('Ingresar valor para L = ');

disp('Teta sera analizado a lo largo del eje x por lo que no se pide valor');

Theta1=input('Ingresar valor para theta punto en grados = ');

Theta2=input('Ingresar valor para theta dos puntos en grados = ');

if R>L

    disp('El valor de R no puede ser mayor a L porque causaria resultados con numeros imaginarios')

else

for i= 0:360

    %Matlab evalua como radian pero trabajamos convirtiendo de todos modos

    Theta=i*pi/180;

    Theta1=Theta1*pi/180;

    Theta2=Theta2*pi/180;

    %Operaciones ejecutadas por Matlab

    Fi = asin((R/L)*sin(Theta));

    x = R*cos(Theta)+L*cos(Fi)-(R+L);

    Fi1 = (R*cos(Theta)*Theta1)/(L*cos(Fi));

...