Maquinas Y Mecanismos

MECANISMOS

BIELA – MANIVELA / EXCÉNTRICA – BIELA:

INTRODUCCIÓN.- Ambos sistemas (biela-manivela y excéntrica-biela) permiten convertir el movimiento giratorio continuo de un eje en uno lineal alternativo en el pie de la biela. También permite el proceso contrario: transformar un movimiento lineal alternativo del pie de biela en uno en giratorio continuo en el eje al que está conectada la excéntrica o la manivela (aunque para esto tienen que introducirse ligeras modificaciones que permitan aumentar la inercia de giro).

Este mecanismo es el punto de partida de los sistemas que aprovechan el movimiento giratorio de un eje o de un árbol para obtener movimientos lineales alternativos o angulares; pero también es imprescindible para lo contrario: producir giros a partir de movimientos lineales alternativos u oscilantes.

En la realidad no se usan mecanismos que empleen solamente la manivela (o la excéntrica) y la biela, pues la utilidad práctica exige añadirle algún operador más como la palanca o el émbolo, siendo estas añadiduras las que permiten funcionar correctamente a máquinas tan cotidianas como: motor de automóvil, limpiaparabrisas, rueda de afilar, máquina de coser, compresor de pistón, sierras automáticas, etc.

DESCRIPCIÓN.- El sistema biela-manivela emplea, básicamente, una manivela, un soporte y una biela cuya cabeza se conecta con el eje excéntrico de la manivela (empuñadura).

Para el sistema excéntrica-biela se sustituye la manivela por una excéntrica, conectando la biela al eje excéntrico y siendo el resto del mecanismo semejante al anterior.

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)

Este sistema es totalmente reversible, pues se puede imprimir un movimiento lineal alternativo al pie de biela y obtener uno giratorio en el eje de la manivela.

CARACTERISTICAS.- A la hora de diseñar estos mecanismos tenemos que tener en cuenta que:

1. La longitud del brazo de la manivela determina el movimiento del pie de la biela (carrera), por tanto, hemos de diseñar la manivela con longitud mucho más corta que la biela.

2. Para que el sistema funcione adecuadamente se deben emplear bielas cuya longitud sea, al menos, 4 veces el radio de giro de la manivela a la que está acoplada.

3. Cuando tenemos que transformar movimiento giratorio en alternativo, el eje de la manivela es el elemento motriz y el pie de biela se conecta al elemento resistente (potencia útil). Esto hace que la fuerza aplicada al eje se reduzca en proporción inversa a la longitud de la manivela, por lo que cuanto mayor sea la manivela menor será la fuerza que aparece en su empuñadura y consecuentemente en el pie de la biela.

4. Las cabezas de las bielas deben de estar centradas en la empuñadura sobre la que giran, por lo que puede ser necesario aumentar su anchura (colocación de un casquillo).

BIELA – MANIVELA – EMBOLO:

INTRODUCCIÓN: Permite obtener un movimiento lineal alternativo perfecto a partir de uno giratorio continuo, o viceversa. Este mecanismo se emplea en los motores de gasolina y gasóleo.

DESCRIPCION.- Este mecanismo es una mejora del sistema biela-manivela. Básicamente consiste en:

conectar el mango de una manivela (o de una excéntrica) con la cabeza de una biela (también puede emplearse la muñequilla de un cigüeñal o el eje excéntrico de una excéntrica).

El pie de la biela con el émbolo. El giro de la manivela provoca el movimiento de la biela y, consecuentemente, el desplazamiento lineal alternativo del émbolo.

CARACTERISTICAS.- La amplitud del movimiento del pistón (émbolo) se denomina carrera y viene determinado por el diámetro de giro del eje excéntrico (Carrera =2 veces el radio de giro = 2•r) al que está conectada la cabeza de la biela.

El émbolo está dotado de un movimiento lineal de vaivén cuyo ciclo es: retroceso, paro, avance, paro, nuevo retroceso, paro...

En este movimiento lineal alternativo existen dos puntos en los que el émbolo se queda completamente parado para poder invertir el sentido de la marcha; a esos puntos se les denomina puntos muertos. Al que se produce al final del retroceso se le denomina punto muerto inferior y al que se produce al final del avance punto muerto superior.

CADENA – PIÑON:

UTILIDAD: Permite transmitir un movimiento giratorio entre dos ejes paralelos, pudiendo modificar la velocidad pero no el sentido de giro (no es posible hacer que un eje gire en sentido horario y el otro en el contrario).

En las bicicletas se emplean mucho el "cambio de velocidad" compuesto por varias ruedas en el eje del pedal (catalina) y varias en el de la rueda (piñón), lo que permite obtener, modificando la posición de la cadena, entre 15 y 21 velocidades diferentes.

Se emplea en sustitución de los reductores de velocidad por poleas cuando lo importante sea evitar el deslizamiento entre la rueda conductora y el mecanismo de transmisión (en este caso una cadena).

Este mecanismo se emplea mucho en bicicletas, motos, motores de automóvil, puertas elevables, apertura automática de puertas...

DESCRIPCION: Este sistema consta de una cadena sin fin (cerrada) cuyos eslabones engranan con ruedas dentadas (piñones) que están unidas a los ejes de los mecanismos conductor y conducido.

Los ejes tienen que mantenerse en posición fija uno respecto a otro, por lo que suelen sujetarse mediante soportes, armaduras u horquillas (en el caso de motos y bicicletas)

Respecto a los operadores se tiene que:

Las cadenas empleadas en esta transmisión suelen tener libertad de movimiento solo en una dirección y tienen que engranar de manera muy precisa con los dientes de los piñones. Las partes básicas de las cadenas son: placa lateral, rodillo y pasador.

Las ruedas dentadas suelen ser una placa de acero sin cubo (aunque también las hay de materiales plásticos).

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