Mecanismos de Transformación de Movimiento: Biela, Leva y Cardán
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Mecanismos Transformadores del Movimiento
Los mecanismos que hemos considerado hasta ahora no modifican el tipo de movimiento; es decir, transmiten movimientos rectilíneos en movimientos rectilíneos, o movimientos de rotación en otros movimientos de rotación. Sin embargo, en los mecanismos que vamos a describir en este apartado, el movimiento de entrada es diferente al movimiento de salida.
Estos se pueden clasificar en:
- Mecanismos que transforman movimientos de rotación en movimientos rectilíneos.
- Mecanismos que transforman movimientos de rotación en movimientos alternativos.
Mecanismo Biela-Manivela
Este mecanismo consta de dos piezas básicas articuladas entre sí y de las que recibe el nombre: la manivela y la biela.
- La manivela (OB) es una pieza que gira alrededor de un punto (O) y describe un movimiento circular.
- La biela (AB) es una pieza rígida acoplada a la manivela en el punto B. Este extremo, denominado cabeza de la biela, sigue el mismo movimiento circular que la manivela, mientras que el otro extremo A, denominado pie de biela, describe un movimiento alternativo o de vaivén.
Las bielas constan de tres partes. Habitualmente, la manivela actúa como elemento motriz y la biela como elemento conducido. De este modo, podemos transformar movimientos circulares en movimientos alternativos.
Sistema Cigüeñal-Biela
El cigüeñal es un elemento que, junto a la biela, transforma el movimiento circular en alternativo o viceversa.
Consiste en un árbol acodado (a) con unos muñones (m) y unas muñequillas (n) donde se colocan las bielas. Sobre cada una de las muñequillas se inserta la cabeza de una de las bielas por medio de una pieza llamada sombrerete.
Leva y Excéntrica
La Leva
La leva es un disco de forma irregular sobre el que se apoya un elemento móvil denominado varilla, seguidor o vástago. Ambos elementos deben estar permanentemente en contacto.
Cuando el disco gira, su movimiento circular se transforma en el movimiento alternativo de la varilla, en el que se intercalan periodos de reposo. La diferencia entre el punto más alto del recorrido del vástago y el más bajo recibe el nombre de carrera de la leva. El perfil del disco determina el tipo de movimiento de la leva.
La Excéntrica
La excéntrica consiste básicamente en una pieza de forma geométrica diversa en la que el eje de giro no coincide con su eje geométrico. La distancia entre ambos ejes se denomina excentricidad.
Cuando se sitúa una pieza rectilínea llamada vástago en contacto con la excéntrica, el movimiento circular de esta se convierte en movimiento alternativo del vástago. La excéntrica más sencilla que se puede encontrar tiene forma de disco circular.
Junta Cardán
La junta Cardán se usa para transmitir un movimiento de rotación entre dos ejes que pueden estar alineados o formando un ángulo entre ellos. Permite transmitir el giro entre dos ejes que no son paralelos y cuya orientación relativa puede cambiar a lo largo del movimiento.
Si se pretende comunicar el giro entre dos ejes que formen un ángulo relativamente grande (mayor que 20°), se utilizan dos juntas en serie.
Consta de una cruz formada por dos brazos perpendiculares. En cada uno de los brazos se articula una horquilla fija en los extremos de cada eje. La cruz puede moverse en las uniones con las horquillas.
La velocidad de giro de ambos ejes es la misma, por lo que la relación de transmisión es 1.