Mecanismos y Máquinas en Tecnología: Tipos, Clasificación y Funcionamiento
Mecanismos
Un mecanismo es un conjunto de elementos, normalmente rígidos, conectados entre sí por medio de articulaciones móviles y cuya misión es transformar la velocidad en otra velocidad, la fuerza en otra fuerza, la trayectoria en otra trayectoria, o un tipo de energía en otro tipo distinto.
Deben estar formados por eslabones rígidos o semirrígidos, denominados eslabones, que pueden ser simples (tienen 2 elementos de enlace con otros eslabones) o complejos (si poseen más de 2 uniones).
- Uno de los eslabones, denominado bastidor, debe estar en reposo, sin ningún movimiento.
- Debe existir movimiento entre 2 eslabones.
Sistema mecánico o máquina
Un sistema mecánico o máquina es una combinación de mecanismos que transforma velocidades, trayectorias, fuerzas o energías mediante una serie de transformaciones intermedias.
Tipos y clasificación de los mecanismos
Según el número de entradas que dispongan
- De ligazón forzada: en estos mecanismos la posición conocida de un eslabón determina la de los demás. Basta una sola entrada.
- De ligazón libre: son mecanismos que tienen más de una entrada.
- Bloqueados: no existe posibilidad de movimiento de ningún eslabón.
Según la forma
- Cerrados: los eslabones forman una cadena cerrada.
- Abiertos: los eslabones no forman una cadena cerrada, por ejemplo, los brazos de robots.
Según el tipo de movimiento de entrada y salida del mecanismo
- Movimientos rectilíneos en movimientos rectilíneos.
- Movimientos de rotación en otra rotación.
- Movimientos de rotación en movimientos rectilíneos.
- Movimientos rectilíneos en movimientos de rotación.
Mecanismos que transforman movimientos rectilíneos en movimientos rectilíneos
Sirven para que la fuerza necesaria para realizar una acción sea la menor posible.
Elementos importantes de este tipo
La palanca: consiste en un eslabón unido al bastidor por un punto de apoyo que hace posible que la barra gire.
Tipos de palanca
- De primer género: el punto de apoyo está situado entre los puntos de aplicación de la potencia y la resistencia.
- De segundo género: la resistencia está situada entre el punto de apoyo y la potencia.
- De tercer género: la potencia se aplica entre el punto de apoyo y la resistencia.
Ley de la palanca: la potencia por su brazo es igual a la resistencia por el suyo.
La polea: consiste en un disco que puede girar alrededor de su eje y que dispone en el borde de una acanaladura por la que se hace pasar la cuerda. Pueden ser fijas o móviles.
Combinaciones de poleas
- Polipasto potencial: está constituido por una serie de poleas.
- Polipasto exponencial: por cada polea móvil pasa una cuerda diferente.
Mecanismos que transforman movimientos de rotación en otra rotación
Radica en poder aumentar o reducir la velocidad de giro de un eje tanto cuanto se desee.
Tipos de mecanismos
- Ruedas de fricción: están compuestas por 2 discos o ruedas que se encuentran en contacto. La rueda impulsora le comunica la rotación, que se transmite por fricción a la rueda conducida.
- Conos de fricción: cuando los ejes de las 2 ruedas de fricción no son paralelos, sino que se cortan, se pueden utilizar ruedas troncocónicas.
- Sistema de transmisión por correa o por cable: está basado en la polea y se utiliza cuando la distancia entre los 2 ejes de rotación es grande.
- Sistema de transmisión por cadena: las 2 ruedas poseen una serie de salientes denominados dientes, y la cadena tiene una serie de huecos en los que los dientes encajan perfectamente. Con esta modificación, la transmisión deja de producirse por fricción entre correa y polea y no existe problema alguno de deslizamiento.
- Engranajes cilíndricos y cónicos: se utilizan para transmitir un movimiento de rotación de un eje a otro. Constan de 2 ruedas y de huecos que encajan perfectamente en los dientes de la otra rueda.
Tipos de dientes en las ruedas
Dientes rectos
Ejes paralelos. Elementos: circunferencia primitiva, circunferencia exterior, circunferencia interior, paso circular, altura de cabeza del diente, altura de pie del diente, altura del diente, espesor del diente, ángulo del hueco del diente y ángulo del diente.
Dientes helicoidales
Permiten transmitir movimiento entre ejes que se cruzan o que no son paralelos. Planos de referencia: plano circunferencial (perpendicular al eje, con paso circunferencial), plano normal (perpendicular a la hélice del diente, con paso normal) y plano axial (paralelo al eje, con paso axial).
Engranajes cónicos
Se utilizan para transmitir un par de rotación existente en un eje a otro que no sea paralelo al primero.
Cruz de Malta
Mecanismo que transforma un movimiento de rotación continua en otro de rotación alternativa.
Leva-seguidor oscilante
Es un elemento impulsor que sirve para transmitir el movimiento a otro eslabón seguidor mediante contacto directo. Tiene 4 tramos: subida, detención, retorno y posición inicial.
Mecanismos que transforman movimientos de rotación en movimientos rectilíneos
Leva-seguidor lineal
El eslabón seguidor realiza movimientos rectilíneos alternativos, moviéndose hacia arriba cuando es empujado por la leva. Se denomina elevación al máximo desplazamiento que se produce en el eslabón seguidor (debe estar en contacto con la leva).
Piñón-cremallera
Torno
Consiste en un cilindro alrededor del cual se puede enrollar una cuerda.
Mecanismo de tornillo-tuerca
Sirve para convertir un movimiento de rotación en uno lineal, como transformador de fuerzas o como elemento fijador.
Tanto la rosca como la tuerca están formadas por una pieza denominada filete, que se encuentra enrollado de forma helicoidal en el cilindro. Puede tener distintas formas (rectangular, triangular, trapezoidal).
Mecanismos que transforman movimientos rectilíneos en movimientos de rotación
Transforman el movimiento rectilíneo de entrada en un movimiento de rotación.
Mecanismo de biela-manivela
Se utiliza en motores de combustión (de coche).
Los puntos en los que el pistón invierte su sentido de movimiento se denominan puntos muertos.