Los mecanismos y las máquinas.

Esta presentación ha sido realizada por Francisco Montero, en base a textps e imágenes tomadas de La Enciclopedia del Estudiante, Tomo 13 (Tecnología e

Informática) Ed. SANTILLANA, el libro de texto de Tecnología 1º ESO de la Editorial SM, así como trabajos y presentaciones encontradas en diversas

páginas web de otros compañeros profesores, como www.mecaneso.com y www.iestiemposmodernos.com, www.iesmarenostrum.com programas

informáticos como RELATRAN. Se han tomado también definiciones e imágenes de páginas como Wordreference o Wikipedia.

MÁQUINA: Conjunto de mecanismos combinados para recibir cierta forma de energía, transformarla y restituirla en otra más adecuada o para producir un efecto ya previsto. Son capaces de multiplicar las fuerzas.

MECANISMO: Combinación de operadores mecánicos o piezas de un cuerpo artificial que producen una acción determinada. Nos permiten modificar su dirección e intensidad hasta lograr los que necesitamos.

Algunas definiciones.OPERADOR: elemento que nos ayuda en la realización de una tarea o que transforma un tipo de energía en otro. Existen operadores mecánicos (como la palanca, el muelle, los engranajes o la rueda), eléctricos (interruptores, lámparas…), electrónicos (condensadores, transistores, diodos), hidráulicos (grifos, llaves de paso…), neumáticos (válvulas, cilindros, etc).Entre los operadores mecánicos los hay que:

• Acumulan energía: muelles, gomas, resortes.•Transmiten o transforman movimiento: ejes, ruedas, correas, cadenas, bielas.• Transforman la fuerza ejercida sobre ellos: palancas, tornillos, manivelas

Máquinas simples.Son mecanismos sencillos que facilitan el trabajo y en ellos que se basan otros más complejos. Hacen su trabajo en un solo paso.Algunas inventos que cumplen las condiciones anteriores son: cuchillo, pinzas, rampa, cuña, polea simple, rodillo, rueda, manivela, torno, hacha, pata de cabra, balancín, tijeras, alicates, llave fija...Las máquinas simples se pueden clasificar en tres grandes grupos: rueda, palanca y plano inclinado.

La palanca. Elementos.La palanca es una máquina simple consistente en una barra rígida que puede oscilar alrededor de un punto, llamado punto de apoyo o fulcro. Puede así transmitir una fuerza aplicada de un punto a otro, obteniendo una fuerza mayor o un movimiento diferente al que se produjo inicialmente.

• La resistencia o carga (R) es la fuerza que queremos vencer. • La potencia o esfuerzo (P) es la fuerza que tenemos que aplicar a al palanca para

lograr equilibrar la resistencia. • El brazo de potencia (BP) es la distancia desde el fulcro hasta el punto de aplicación

de la potencia. • El brazo de resistencia (BR) es la distancia desde el fulcro hasta el punto de

aplicación de la resistencia.

Desde el punto de vista tecnológico se pueden estudiar en ella 4 elementos importantes: potencia, resistencia, brazo de potencia y brazo de resistencia.

Tipos de palancas.Existen diversos tipos de palancas en función de dónde están situados los elementos.

Primer género. Tiene el punto de apoyo colocado entre la potencia y la resistencia.

Segundo género. Tiene la resistencia colocada entre la potencia y el punto de apoyo.

Tipos de palancas (II).Tercer género. Tiene la potencia colocada entre la resistencia y el pinto de apoyo.

Ley de equilibrio de la palanca.

Esta expresión matemática podemos sentirla de forma práctica si pensamos que es más fácil girar una puerta (resistencia) cuanto más lejos de las bisagras (brazo de potencia) apliquemos la fuerza (potencia). Lo mismo podemos comprobar si intentamos cortar un alambre con unos alicates de corte: cuanto más cerca del eje coloquemos el alambre (brazo de resistencia) y más alejado del mismo (brazo de potencia) apliquemos la fuerza de nuestras manos (potencia), más fácil nos resultará cortarlo.

Poleas.La polea es un mecanismo compuesto por una rueda, acanalada en su perímetro, y su eje. La polea fija no se mueve al desplazar la carga. En la polea móvil, que se desplaza al desplazar la carga, el punto de apoyo no está en el eje sino en la cuerda. Con las poleas logramos realizar esfuerzos hacia abajo para subir cargas, ganando así en comodidad. Con las poleas móviles también logramos amplificar la fuerza.

En ella se distinguen tres partes: cubo, cuerpo y garganta. • El cubo es la parte central que comprende el agujero. Suele incluir un chavetero que facilita la unión de la polea con el eje (para que ambos giren solidarios). • El cuerpo es el elemento que une el cubo con la garganta. • La garganta es la parte de la polea que entra en contacto con la cuerda o la correa. Puede adoptar distintas formas (plana, semicircular, triangular...) pero la más empleada hoy día es la trapezoidal.

Un polipasto es el conjunto formado por una polea móvil y una fija al techo o combinación de ambas cosas. Se utilizan por ejemplo en los puentes grúa, y gracias a ellos se pueden subir cargas pesadas lentamente y con poco esfuerzo, según la siguiente fórmula:

Donde:

F = Esfuerzo a realizar

R = Resistencia a vencer.

n = número de poleas móviles

MECANISMOS. Tipos de movimientos.La mayoría de las máquinas tiene varios componentes que realizan movimientos. Los cuatro movimientos básicos, que dan lugar a múltiples movimientos combinados, son:

Lineal. Se realiza en línea recta y en un solo sentido

Alternativo. Es un movimiento de constante avance y retroceso en línea recta.

Rotativo. Es un movimiento en círculo y en un solo sentido

Oscilante. Es un movimiento de constante avance y retroceso describiendo un arco

Mecanismos de transmisión circular.Son mecanismos que convierten un movimiento circular en otro movimiento circular.

Mecanismos de transmisión circular. Ruedas y poleas.Mediante ruedas de fricción: son mecanismos con dos o más ruedas que están en contacto. Al girar una hace girar a la otra en sentido contrario. Los ejes de las ruedas deben estar muy próximos y pueden ser paralelos o que se corten.

Transmisión mediante poleas y correa: son mecanismos formados por dos o más poleas conectadas entre sí mediante correas. Los ejes de las ruedas pueden estar muy alejados y pueden estar paralelos o cortarse. Las correas pueden colocarse cruzadas para cambiar el sentido de giro. Según los diámetros de las ruedas y la rueda que actúe como motriz podemos lograr modificar la relación entre la velocidad de giro y la fuerza de una rueda y otra.

Mecanismos de transmisión circular. Engranajes.Transmisión mediante piñones y cadena: son mecanismos compuestos por dos ruedas dentadas unidas mediante una cadena. Se comportan como las transmisiones mediante poleas y correa, pero con la ventaja de que, al ser las ruedas dentadas, la cadena no corre peligro de deslizarse.

De ruedas rectas: Se emplea para aumentar o reducir la velocidad de giro y para mantener o cambiar el sentido de la rotación. Las ruedas dentadas incorporan salientes llamados dientes para asegurar la transmisión del movimiento.

De ruedas cónicas: transmite el movimiento a un eje que se encuentra

en ángulo recto con el eje motor.

Tornillo sin fin o sin fin corona: transmite el movimiento a un eje perpendicular y reduce mucho su velocidad.

Mecanismos que cambian el tipo de movimiento.

Cremallera y piñón: convierten el movimiento giratorio en lineal y viceversa.

Son mecanismos que convierten un movimiento circular en un movimiento lineal o viceversa.

. La rueda excéntrica y la leva: son ruedas que giran sobre un eje que no coincide con su centro. Logran convertir un movimiento circular en uno alternativo que es transmitido a otro componente (palanca, balancín, ...) que está conectado con ellas. Desde el punto de vista técnico la excéntrica es, básicamente, un disco (rueda) dotado de dos ejes.

El tornillo o husillo es un plano inclinado enrollado sobre un cilindro, o lo que es lo mismo, un surco helicoidal tallado en la superficie de un cilindro. Cuando se aplica presión y se enrosca, se multiplica la fuerza aplicada.

Mecanismos que cambian el tipo de movimiento. Biela – manivela y cigüeñal

La biela es una barra rígida que está conectada a un cuerpo que gira . Cuando el cuerpo gira la biela se desplaza según un movimiento alternativo. El efecto también se puede lograr a la inversa, es decir, transformando un movimiento alternativo en uno giratorio.

La biela y la manivela suelen utilizarse juntas formando el conjunto biela-manivela

Un cigüeñal está formado por varios sistemas biela-manivela en un eje común. Es muy importante en los motores de automóvil.

Conversión de movimientos. Ejemplos.

En resum

en