Máquinas y mecanismos: conceptos y tipos de transmisión

Máquinas y mecanismos

¿Qué son? Estamos trabajando y realizamos esfuerzos que muchas ocasiones son tan grandes que debemos realizarlos empleando ayuda.

1. Una máquina es un dispositivo capaz de disminuir el esfuerzo necesario para llevar a cabo un trabajo.

2. Un mecanismo es un elemento mecánico que realiza una función concreta dentro de la máquina. Las máquinas están constituidas por los mecanismos que, combinados, pueden poseer diferentes efectos como multiplicar la fuerza, aumentar o disminuir la velocidad.

Máquinas simples y compuestas: en función de la complejidad de las máquinas, pueden ser:

1. Simples: son las que solo tienen un punto de apoyo, como la palanca, el plano inclinado, la polea, etc.
2. Compuestas: son las que están formadas por dos o más máquinas, como una bicicleta o una grúa.

Ley fundamental de las máquinas simples: en todas las máquinas simples se aplica una fuerza F para vencer una resistencia R que representa el peso del objeto, y todas ellas cumplen la ley fundamental.

Tm = Tr

F x a = R x b

Transmisión de movimiento lineal

Los mecanismos de transmisión lineal a partir del movimiento rectilíneo del elemento motor producen movimiento rectilíneo del receptor. Dentro de las máquinas simples encontramos varios tipos que realizan movimientos lineales.

Palanca: una palanca siempre está constituida por una barra simple rígida que puede girar en torno al punto de apoyo.

Ley fundamental de la palanca: en esta barra habrá una aplicación de la fuerza F o potencia P y un punto de aplicación de resistencia R. Está limitado que el producto de la fuerza por la distancia desde donde se aplica la fuerza al punto de apoyo es igual al producto de la resistencia por la distancia desde donde se aplica el peso al punto de apoyo.

P x a = R x b

Tipos de palancas:

• 1er grado: son las palancas que tienen el punto de apoyo entre la fuerza F y la resistencia R. Ejemplos de este tipo son el balancín, los alicates o las tijeras.
• 2ndo grado: son las palancas que tienen la resistencia R entre el punto de apoyo y la fuerza F. Ejemplos de este tipo son la carretilla y el cascanueces.
• 3er grado: son las palancas que tienen la fuerza F entre el punto de apoyo y la resistencia R. Ejemplo: caña de pescar.

Transmisión de movimiento circular

El objetivo de los sistemas de transmisión es lograr que la potencia producida por un motor llegue a los diferentes elementos de la máquina. Esta transmisión se puede realizar mediante: ruedas de fricción, poleas (con correa dentada, cadenas, conos), engranajes (con cadera, tren de engranajes, tornillo sin fin, etc.).

Ruedas de fricción: consiste en dos o más ruedas que se tocan entre sí y están montadas sobre ejes paralelos. Mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas, es posible transmitir el movimiento giratorio de los ejes, modificándolo en cuanto a características de velocidades y sentido del giro.

Inconvenientes: se usan para transmitir pequeñas potencias porque, por deslizamiento, pierden velocidad y además tienen un continuo desgaste.

Ventajas: bajo coste de fabricación y ocupa poco espacio.

i = n2 / n1.  n1 x d1 = n2 x d2.  
I = d1 / d2. d = diámetro, n = velocidad

Sistema de poleas

Este sistema consiste en poleas situadas a cierta distancia que están unidas por una correa cerrada. Podemos encontrar 3 partes dentro de este sistema:

1. Polea motriz: es la que tiene movimiento propio o causado por un motor.
2. Polea conductora: es la que está ajustada al eje y tenemos que mover.
3. Correa de transmisión: es la cinta o tira de cuero, caucho u otro material flexible que permite la transmisión entre ambas poleas.

La correa se puede colocar de dos maneras: abierta, produce un giro de las dos poleas en el mismo sentido; y cruzada, que gira en sentido contrario. La relación de transmisión es la relación que existe entre la velocidad de la polea de salida (n2) y la velocidad de la polea de entrada (n1).

i = n2 / n1.   n1 x d1 = n2 x d2.    i = d1 / d2 (d: diámetro, n: velocidad)

Cono escalonado de poleas

Es un sistema de transmisión formado por un grupo de poleas ordenadas de mayor a menor diámetro y montadas en un eje. Están enfrente a otro grupo de poleas idéntico pero colocado en posición inversa sobre un eje paralelo al primero. Funciona como una única correa.

Transmisión compuesta de poleas: es cuando intervienen más de dos ejes de transmisión.

N1 / Nn = d2 x d4 x d6 ……. dn / d1 x d3 x d5 ……. dn - 1

Engranajes

Son juegos de ruedas que poseen unos salientes llamados dientes. Los dientes de las ruedas encajan en las otras arrastrándolas y transmitiendo el giro. Para que encajen los dientes de ambas ruedas, han de ser del mismo tamaño y forma. Podemos clasificarlos de varias formas:

1. Según la situación de sus dientes: interior y exterior.
2. Según su forma: cilíndricos, cónicos, etc.

Engranajes con cadena

Es un mecanismo de transmisión circular que consta de una cadena sin fin cerrada cuyos eslabones engranan con ruedas dentadas que están unidas a los ejes de los mecanismos conductor y conducido. Se comporta como las transmisiones mediante poleas y correas, pero con la ventaja de que al ser dentada, la cadena no corre peligro de deslizarse. La relación de transmisión es constante y puede transmitir grandes potencias, por lo que consigue una mayor eficiencia mecánica.

i = N2 / N1.   N1 x Z1 = N2 x Z2.   i = Z1 / Z2. (Z: dientes, N: velocidad)

Tren de engranajes

Está formado por ruedas dentadas que no necesitan mecanismos para transmitir el movimiento, ya que los dientes de los engranajes engranan entre sí, transmitiendo el movimiento de uno a otro.