Mecanismos

Mecanismo Manivela - biela - corredera

Los 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 embolo, 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...

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 gasoleo.

El sistema de ENGRANAJES es similar al de ruedas de fricción. La diferencia estriba en que la transmisión simple por engranajes consta de una rueda motriz con dientes en su periferia exterior, que engrana sobre otra similar, lo que evita el deslizamiento entre las ruedas. Al engranaje de mayor tamaño se le denomina rueda y al de menor piñón.

A diferencia de los sistemas de correa-polea y cadena-piñón, este no necesita ningún operador (cadena o correa) que sirva de enlace entre las dos ruedas.

Los dientes de los engranajes son diseñados para permitir la rotación uniforme (sin saltos) del eje conducido.

Utilidad:

Permite transmitir un movimiento giratorio entre dos ejes, pudiendo modificar las características de velocidad y sentido de giro. Los ejes pueden ser paralelos, coincidentes o cruzados.

Este mecanismo se emplea como reductor de velocidad en la industria (máquinas herramientas, robótica, grúas...), en la mayoría de los electrodomésticos (vídeos, cassetes, tocadiscos, programadores de lavadora, máquinas de coser, batidoras, exprimidores...), en automoción (cajas de cambio de marchas, cuentakilómetros, regulación de inclinación de los asientos...), etc.

Sentido de giro

Este sistema de transmisión (como el de ruedas de fricción ) invierte el sentido de giro de dos ejes contiguos, cosa que podemos solucionar fácilmente introduciendo una rueda loca o engranaje loco que gira en un eje intermedio.

Ventajas e inconvenientes

Respecto al sistema polea-correa, presenta una serie de ventajas e inconvenientes:

• Las principales ventajas son: mantener la relación de transmisión constante incluso transmitiendo grandes potencias entre los ejes (caso de automóviles, camiones, grúas...), lo que se traduce en mayor eficiencia mecánica (mejor rendimiento). Además, permite conectar ejes que se cruzan (mediante tornillo sinfín), o que se cortan (mediante engranajes cónicos) y su funcionamiento puede llegar a ser muy silencioso.

• Los principales inconvenientes son: su alto coste y poca flexibilidad (en caso de que el eje conducido cese de girar por cualquier causa, el conductor también lo hará, lo que puede producir averías en el mecanismo motor o la ruptura de los dientes de los engranajes). Otro inconveniente importante es que necesita lubricación (engrase) adecuada para evitar el desgaste prematuro de los dientes y reducir el ruido de funcionamiento.

El elemento principal de este mecanismo es la rueda dentada doble, que consiste en dos engranajes de igual paso, pero diferente número de dientes, unidos entre sí. En la figura podemos ver una rueda de Za=16 dientes y otra de Zb=8 dientes unidas al mismo eje mediante una chaveta.

• El sistema completo se construye con varias ruedas dentadas dobles unidas en cadena, de tal forma que en cada rueda doble una hace de conducida de la anterior y otra de conductora de la siguiente. Según cual se elija como conductora o como conducida tendremos un reductor o un amplificador de velocidad.

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• En este mecanismo las velocidades de giro de los sucesivos ejes (N1, N2, N3 y N4) se van reduciendo a medida que se engrana una rueda de menor número de dientes (conductor con Zb dientes) con una de mayor número (conducida con Za dientes).

• Si el engrane se produce desde una rueda de mayor número de dientes a una de menor número, obtendremos un aumento de velocidad.

Utilidad:

Transmitir un movimiento giratorio entre dos ejes, consiguiendo disminuciones o aumentos significativos de la velocidad; también permite mantener o invertir el sentido de giro.

Este tipo de transmisiones se usa mucho como reductor de velocidad en la industria (máquinas herramientas, robótica, grúas...), en la mayoría de los electrodomésticos (vídeos, cassetes, tocadiscos, programadores de lavadora, máquinas de coser, batidoras, exprimidores...), en automoción (para las cajas de cambio de marchas)... y en general en cualquier máquina que precise transmitir elevadas potencias con reducciones de velocidad importante.

COJINETES

Son puntos de apoyo de ejes y árboles para sostener su peso, guiarlos en su rotación y evitar deslizamientos. Los cojinetes van algunas veces colocados directamente en el bastidor de la pieza o máquina, pero con frecuencia van montados en soportes convenientemente dispuestos para facilitar su montaje. Dependiendo del montaje del árbol/eje con los cojinetes, el material del que estén hechos los cojinetes influye o no a la hora de su colocación, y posterior funcionamiento de toda la transmisión. Si se consigue mantener continuamente separados el árbol y el cojinete por medio de una capa de lubricante evitando todo contacto solido entre superficies de deslizamiento, entonces el material del que están formados no influye en nada sobre dicha calidad. Sin embargo, el rozamiento fluido depende de unas condiciones de velocidad, carga y temperatura. De esta manera, para las velocidades bajas (arranque y parada), los cojinetes giran en sentido de rozamiento mixto cuando no seca, haciendo inevitable el contacto directo entre las superficies de fricción. Por lo anteriormente mencionado, se han de tener en cuenta unas cualidades importantes que ayuden a la construcción de los cojinetes: Antes que ayuden a la construcción de los cojinetes:

• El material debe tener un coeficiente de rozamiento reducido.

• El material tiene que ser un buen transmisor del calor para que no se produzca una acumulación excesiva de calor, dañando o perjudicando el ajuste creado.

• El material debe poder una cierta dureza que ayude a soportar, sin que se deforme el cojinete, la carga que puede actuar sobre él.

Clasificación de los cojinetes

Los cojinetes se clasifican en cojinetes de fricción y de rodamiento. En los cojinetes de fricción, los árboles giran con deslizamiento en sus apoyos. En los de rodamiento, entre el árbol y su apoyo se interponen esferas, cilindros o conos, logrando que el rozamiento sea solo de rodadura cuyo coeficiente es notablemente menor. Por la dirección del esfuerzo que soportan se clasifican los cojinetes en:

• Los cojinetes radiales impiden el desplazamiento en la dirección del radio.

• Los cojinetes axiales impiden el deslizamiento en la dirección del eje

• Los cojinetes mixtos hacen al mismo tiempo el efecto de los cojinetes radiales y axiales.

Tipos de cojinetes

Clasificación de los cojinetes:

• Cojinetes de fricción

• Rodamientos

• Ranuras de engrase

Para garantizar un perfecto rodaje y conservación de la forma geométrica y dimensiones del agujero del cojinete es importante mantener una adecuada lubricación. Para ello debemos conocer la forma y situación que deben tener las ranuras de engrase del cojinete. En un árbol en reposo la presión del lubricante está centrada. Si el eje gira a poca velocidad, la línea de presión sufre un desplazamiento en sentido contrario al giro. Existen también cojinetes auto lubricados, los cuales están hechos de un material sinterizado, a base de bronce, cobre y hierro con gran porosidad y capaz de retener hasta un 30-40% de su volumen de aceite haciéndoles destinados para soportar pequeñas cargas a costa de un inconveniente bastante importante como es el que no se puede utilizar en contacto directo con el agua y otros fluidos, al igual que tampoco puede superar temperaturas más elevadas de 100ºC.

POLEAS Y BANDAS

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