SISTEMA MECÁNICO DE ESLABONES

Contenido

Marco Teorico 1

Metodologia 5

Aplicaciones 6

Marco Teorico

Uno de los mecanismos más útiles y simple es el de cuatro barras articuladas. La figura 2 ilustra uno de ellos. El eslabón 1 es el marco o base y generalmente es el estacionario. El eslabón 2 es el motriz, el cual gira completamente o puede oscilar. En cualquiera de los casos, el eslabón 4 oscila. Si el eslabón 2 gira completamente, entonces el mecanismo transforma el movimiento rotatorio en movimiento oscilatorio. Si la manivela oscila, entonces el mecanismo multiplica el movimiento oscilatorio.

Figura 2 Cuadro Articulado

Cuando es eslabón 2 gira completamente, no hay peligro de que este trabe. Sin embargo, si el 2 oscila, se debe tener cuidado de dar las dimensiones adecuadas a los eslabones para impedir que halla puntos muertos de manera que el mecanismo no se detenga en sus detenga en sus posiciones extremas. Estos puntos muertos ocurren cuando la líneas punteadas en la figura 2.1

Si el mecanismo de cuatro barras articuladas se diseña de manera que el eslabón 2 pueda girar completamente, pero se hace que el 4 sea el motriz entonces ocurrirán puntos muertos, por lo que, es necesario tener un volante para ayudar a pasar por estos puntos muertos.

Además de los puntos muertos posibles en el mecanismo de cuatro barras articuladas, es necesario tener en cuenta el ángulo de transmisión (y), que es el ángulo entre el eslabón conector 3 (acoplador) y el eslabón de salida (oscilador).

Figura 2.1Cuadro articulado, punto muerto.

Ley de Grashof

Evidentemente, una de las consideraciones de mayor importancia cuando se diseña un mecanismo que se impulsara con un motor, es asegurarse de que la manivela de entrada pueda realizar una revolución completa. Los mecanismos en los que ningún eslabón describe una revolución completa no serian útiles para estas aplicaciones. Cuando se trata de un eslabonamiento de cuatro barras, existe una prueba muy sencilla para saber si se presenta este caso.

La ley de Grashof afirma que, para un eslabonamiento plano de cuatro barras, la suma de las longitudes mas corta y mas larga de los eslabones no puede ser mayor que la suma de las longitudes de los dos eslabones restantes, si se desea que exista una rotación relativa continua entre dos elementos. Esto se ilustra en la figura 2.2(a) en donde el eslabón mas largo es (I), el mas corto es (s) y los otros dos tienen longitudes p y q. siguiendo esta notación, la ley de Grashof especifica que uno de los eslabones, en particular el mas pequeño, girara continuamente en relación con otros tres solo cuando

S¬¬ + 1 ≤ p + q

Si no se satisface esta desigualdad, ningún eslabón efectuara una revolución completa en relación con otro. Conviene hacer notar el hecho de que nada en la ley de Grashof especifica el orden en el que los eslabones se conectan, o cual de los eslabones de la cadena de cuatro barras es el fijo. En consecuencia, se esta en libertad de fijar cualquiera de los cuatro que se crea conveniente.

Cuando se hace esto se crean las cuatro inversiones del eslabonamiento de cuatro barras ilustrado en la figura 2.2. Las cuatro se ajustan a la ley de Grashof y en cada una de ellas el eslabón sdescribe una revolución completa en relación con otros eslabones. Las diferentes inversiones se distinguen por la ubicación del eslabón s en relación con el fijo. Si el eslabón mas corto s es adyacente al fijo, como se consigna en la figura 2.2(a) y (b), se obtiene lo que se conoce como eslabonamiento de manivela-oscilados. Por supuesto, el eslabón s es la manivela ya que es capaz de girar continuamente, y el eslabón p, que solo puede oscilar entre ciertos limites, es el oscilador. El mecanismo de eslabón de arrastre, llamado también eslabonamiento de doble manivela, se obtiene seleccionando al eslabón más corto s como el de referencia. En esta inversión, que se muestra en la figura 2.2 (c) los dos eslabones adyacentes a s pueden girar en forma continua y ambos se describen adecuadamente como manivelas y, por lo común, el mas corto de los dos se usa como entrada.

Figura 2.2 a) Cuatro inversiones del cuadro articulado. b) Mecanismos de manivela oscilador. c) Mecanismo de eslabón de arrastre. d) Mecanismo de doble oscilador

Aunque se trata de un mecanismo muy común, el lector descubrirá que es un problema muy interesante intentar construir un modelo práctico que pueda operar un ciclo completo. Si se fija el eslabón opuesto a s, se obtiene la cuarta inversión, o sea, el mecanismo de doble oscilador que aparece en la figura 2.2 (d) se observara que aunque el eslabón s es capaz de efectuar una revolución completa, ninguno de los adyacentes al de referencia puede hacer lo mismo, ambos deben oscilar entre limites y son, por lo tanto, osciladores. En cada una de estas inversiones, el eslabón mas cortó s es adyacente al más largo 1. No obstante, se tendrán exactamente los mismos tipos de inversiones del eslabonamiento si el eslabón más largo 1 esta opuesto al más corto s, el estudiante debe demostrar esto para comprobar que así es

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