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UNIDAD 3: MECANISMOS

Susana Díaz Ramírez Tecnología 1º de Bachillerato Spanish

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CLASIFICACIÓN DE MECANISMOS
- Un mecanismo es un conjunto de máquinas (elementos rígidos que actúan en conjunto) a las que se le aporta una energía y son capaces de producir un trabajo útil.
  - MÁQUINAS SIMPLES
    - Basadas en el concepto de MOMENTO
      - PALANCAS
        Mecanismo de transmisión de movimiento lineal formado por una barra rígida sobre un punto de apoyo en el que actúan una fuerza y una resistencia o carga
        1er Grado
        2º Grado
        Ley de la palanca
        Ventaja mecánica
        A menor distancia entre la carga o resistencia y el punto de apoyo, mayor será la VM.  En las palancas de primer grado, la VM será mayor, menor o igual a 1.En 2º grado, VM será mayor o igual a 1.En tercer grado, VM será menor o igual a 1.
        3er Grado
      - POLEAS Y POLIPASTOS
        Mecanismo de transmisión lineal formado por ruedas con un canal por donde pasamos una cuerda o cable. 
        FIJAS
        Sujetas a un soporte que las mantiene inmóviles.
        MÓVILES
        Giran al tensar la cuerda y se desplazan verticalmente.
        En conjunto con las fijas, forman polipastos
        Factorial
        Una única cuerda recorre todo el mecanismo
        Exponencial
        Distintas cuerdas recorren el aparejo.
      - OTROS
        RAMPA
        El trabajo es constate, si realizamos el mismo al empujar la carga con una F determinada que al levantar su P (m*g) en línea recta. La diferencia es que la F será menor que P, pues la distancia recorrida es mayor en el primer caso. 
        TRINQUETE
        Formado por un engranaje y una uñeta. Es un sistema de seguridad que permite el movimiento en un único sentido, al girar en el otro, la uñeta va a bloquear el engranaje.
      - TORNOS
        Máquina simple compuesta por un cilindro de radio r en el que enrollamos un cable al que unimos una carga. Puede ir unido a una manivela donde aplicamos la fuerza o directamente unido a un eje.
      - Comparten el concepto de VENTAJA MECÄNICA
        Definimos la VM como el concepto mecánico que relaciona distintas magnitudes mecánicas en: salida/entrada. A diferencia del concepto energético del rendimiento, la VM puede ser mayor, menor o igual a 1.
  - MECANISMOS DE TRANSMISIÓN CIRCULAR
    - Comparten el concepto de RELACIÓN DE TRANSMISIÓN
      - Este concepto relaciona la velocidad y tamaños de las transmisiones, así como sus momentos.
      - RUEDAS DE FRICCIÓN
        Formado por dos ruedas de canto liso pero rugoso que al gira una de ellas, fricciona y mueve la segunda.
        Exteriores
        Interiores
        Troncocónicas
      - POLEAS Y CORREA
        Formado por dos poleas unidas por una correa que atraviesa ambas acanaladuras. La posición de esa correa va a modificar el sentido de giro de ambas.
      - ENGRANAJES Y TRENES DE ENGRANAJES
        Formado por al menos dos ruedas dentadas que encajan diente a diente, con un cierto juego que permite el movimiento. Para su cálculo, introducimos algunos nuevos parámetros.
        Parámetros principales
        Diametro primitivo
        Los diámetros primitivos de los engranajes es la parte que está en contacto al girar. Divide la altura del diente, separando la cabeza y el pie.
        Módulo
        Es la relación entre el diámetro primitivo y el número de dientes. Se mide en mm.
        Paso
        Es la distancia (en mm) entre diente y diente, sumando el espesor del diente y el espesor del hueco.
        TRENES DE ENGRANAJES
        Composiciones de más de dos engranajes, consiguiendo aumentar o reducir la velocidad y momento mucho más.
        Simples
        Las ruedas dentadas están en un mismo plano o  cuando en cada eje existe una sola rueda. En ellos, va a haber mínimo una rueda que va a llamarse loca, pues actuará de conductor y conducida en distintos momentos de la transmisión
        Compuestos
        Existen más de una rueda dentada en cada eje.
        ¡CÁLCULO DE ENGRANAJES!
      - PIÑÓN Y CADENA
        Formado por dos engranajes, a los que llamamos piñones, unidos entre sí mediante una cadena que engrana ambos piñones. A diferencia del mecanismo de poleas y correa, la cadena no se puede invertir ni cambiar de posición.
      - SINFIN-CORONA
        Formado por un tornillo sinfin y un engranaje al que llamamos corona. Es un mecanismo irreversible, donde el sinfin siempre actúa de conductor. Esto lo hace ser muy reductor y un mecanismo muy preciso, empleado en mecanismos de seguridad.
        El sinfin puede tener un máximo de 3 surcos (z)
        ¡Mecanismo IRREVERSIBLE!
      - Si i>1, hablamos de sistema multiplicador de velocidad.
        Si i=1, el sistema es igualador.
        Si i>1, el sistema será reductor de velocidad.
    - Formado al menos por dos elementos: uno conductor y otro conducido, aunque en algunos casos puede aparecer una rueda loca, que va a actuar como entrada o como salida en distintos momentos.
  - MECANISMOS DE TRANSFORMACIÓN
    - Concepto de AVANCE
      - La velocidad de avance (en mm/min) es la rapidez con la que estos mecanismos recorren cierta distancia.  Por otro lado, el avance calculado con el número de vueltas, es la distancia recorrida por vueltas, muy relacionado con el paso.
      - En los mecanismos con ruedas dentadas, cada vuelta va a suponer un avance de un paso.
    - TORNILLO- TUERCA
      - Formado por un tornillo con cabeza y una tuerca que engrana con él.  Es un mecanismo irreversible, esto no significa que no se puedan mover ambos elementos, sino que no podemos hacer un movimiento lineal y obtener uno rotatorio. Empleado en sistemas de seguridad. 
      - Tirafondos
        Se trata de un tornillo con punta que utilizamos para uniones y es necesario calcular la resistencia del material al que penetra.
      - ¡IRREVERSIBLE!
    - PIÑÓN CREMALLERA
      - Formado por una rueda dentada y una cadena igualmente dentada.  Para su correcto funcionamiento ambos elementos deben de tener el mismo paso.  Es un mecanismo reversible.
    - BIELA- MANIVELA
      - Constituido por un elemento giratorio denominado manivela,  cuya finalidad es alejarnos del eje para producir el mismo trabajo con menos fuerza, conectado a una barra rígida llamada biela, de modo que cuando gira la manivela, la biela está forzada a avanzar y retroceder sucesivamente. Es decir, transforma el movimiento rotatorio a un movimiento de vaivén.
      - EL CIGÜEÑAL
        Aplicado el sistema biela manivela a los coches, el cigüeñal es un mecanismo compuesto por varias de esas manivelas. 
        Concepto de carrera
        Cuando la biela esta en el punto más alto, lo llamamos Punto Muerto Superior. Cuando está en el más bajo, el Pto. Muerto Inferior.  La distancia entre esos puntos es conocido como carrera, se puede calcular multiplicando por 2 la longitud de la manivela.
    - LEVA
      - Compuesto por una rueda con forma ovoidal y un seguidor. Este seguidor sube y baja la distancia que exceda de la circunferencia gracias al muelle y rodillo que lo compone. 
    - EXCÉNTRICA
      - Al igual que la leva, lo compone un seguidor y una circunferencia perfecta pero cuyo eje no está en el centro, esto hace que al girar hay partes más altas y más bajas que permiten el avance del seguidor. 
SOPORTES Y UNIONES DE ELEMENTOS MECÁNICOS
- SOPORTES
  - Dependiendo del tipo de desplazamiento del eje, usaremos guías, cojinetes o rodamientos.
  - Guías
    - Formas cilíndricas o prismáticas sobre las que se sitúan los ejes que se desplazan linealmente.  Necesitan de una lubricación y sufren desgastes por rozamiento. 
  - Cojinetes
    - Sujetan y delimitan el espacio de giro del eje.  El material más usado es el cobre, debido a su bajo coeficiente de rozamiento y su capacidad como conductor térmico.
  - Rodamientos
    - Formado por dos aros concéntricos entre los que se sitúan unas bolas o cilindros que giran libremente disminuyendo el rozamiento. 
- UNIONES
  - Fijas
    - Se utilizan cuando no es necesario hacer modificaciones o cuando es necesaria gran estabilidad. Pueden ser pegamentos, soldaduras, remaches o roblones.
  - Desmontables
    - Se utilizan cuando es necesario cambiar o limpiar la máquina con regularidad.  Los más utilizados son los elementos roscados, como el bulón (tornillo), tuerca, perno, etc. 
  - ACOPLAMIENTOS
    - Permiten continuar la trasmisión entre ejes, entre puntos alejados de la máquina. 
    - Rígidos
      - No hay ningún desplazamiento entre los ejes.
    - Móviles
      - Permiten cierta movilidad entre los ejes
      - Elástica
        Permite pequeños giros.  Fabricada de caucho.
      - Oldham
        Permite la trasmisión entre ejes no coaxiales.
      - Cardán (universal)
        Formado por una cruceta que encaja con los ejes, permitiendo comunicar ejes que formen cierto ángulo (variable).
    - Embragues
      - Permiten unir o separar ejes. Pueden ser controlados por el usuario (gobernados) o variar automáticamente en función a las condiciones (automáticos). 
      - De fricción
        Están formados por dos discos que al desembragar, se unen. Sus superficies tienen alto rozamiento lo que hace que se transmita el movimiento del motor al eje conducido. 
      - De dientes
        Los ejes terminan en dientes que engranan, permitiendo la transmisión. 
      - Hidráulicos
        Un fluido viscoso transmite el movimiento entre ejes. 
ACUMULACIÓN Y DISIPACIÓN DE ENERGÍA
- Se utilizan para mantener constante el flujo de energía, pues al producir un trabajo pueden surgir pérdidas
- ACUMULADORES
  - Almacenan energía para utilizarla más adelante.
  - Volante de inercia
    - Almacena energía cinética. Es un elemento totalmente pasivo que únicamente aporta al sistema una inercia adicional.  Aunque el motor cese, el eje sigue girando. En los automóviles, está situado junto al cigüeñal y el embrague. 
  - Elásticos
    - Son elementos que al deformarse, acumulan energía potencial elástica. 
    - Muelles
      - Tienen forma helicoidal. Se deforman ante esfuerzos de compresión, tracción o torsión. 
    - Ballestas
      - Conjunto de láminas de acero de distinta longitud, unidas en un punto medio. Utilizado en la suspensión y amortiguación de automóviles. 
    - Flejes
      - Láminas de acero en forma de espiral. Se emplea en máquinas a las que se le da cuerda.
- DISIPADORES
  - Permiten parar el movimiento, disipando la energía en forma de rozamiento y por lo tanto, en calor. 
  - Frenos de tambor
    - No soportan grandes esfuerzos.  Cuando se quiere detener el movimiento, las zapatas entran en contacto y detienen el giro de la rueda. Estas zapatas están cubiertas de ferodos quienes se encargan del frenado por fricción. 
  - Frenos de disco
    - Son muy eficaces.  Un disco gira solidario a la rueda, cuando se quiere frenar, las pastillas entran en contacto con la rueda por ambos lados y la detienen. 
EL AUTOMÓVIL
- A lo largo del mapa conceptual, encontramos muchos elementos que aparecen en el automóvil. Además de esos, debo destacar otros cuatro: el diferencial, la tecnología ABS, el sincronizador y la caja de cambios. 
- DIFERENCIAL
  - El movimiento del eje procedente de la caja de cambios llega a un grupo cónico llamado diferencial. Transforma el movimiento y lo manda en dirección a las ruedas.  Además, se encarga de que al girar el coche, una rueda gire con distinta velocidad y momento que la otra, pues sino una derraparía o patinaría. 
- ABS
  - La tecnología anti-lock braking system (ABS) evita muchos accidente a la hora de las frenadas bruscas. Junto con los sistemas clásicos de frenado, evita que las ruedas patinen y el bloqueo de las mismas.
- CAJA DE CAMBIOS
  - Permite cambiar de marcha (velocidad y momento). Dependiendo del momento, metemos una marca más lenta pero fuerte y en otros momentos usamos una mucho más rápida y menos fuerte.  Está formado por tres ejes con engranajes que para girar solidarios a los ejes, necesitan de un manguito deslizante y un sincronizador. 
- SINCRONIZAODR
  - Se encarga de reducir las rpm de giro de un engranaje para desplazarse a las mismas rpm de giro del engranaje de marcha que es seleccionado.

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