UNIDAD DIDÁCTICA 3. MECANISMOS

UNIDAD DIDÁCTICA 3. estructuras y mecanismos: máquinas y sistemas MECANISMOS DE TRANSMISIÓN Y TRANSFORMACIÓN DE MOVIMIENTO

TECNOLOGÍA Y DIGITALIZACIÓN 3º ESOSONIA NAVARRO FERNÁNDEZ

Este obra cuyo autor es SONIA NAVARRO FERNÁNDEZ está bajo una licencia de Reconocimiento-NoComercial-Compartir Igual 4.0 Internacional de Creative Commons.

ÍNDICE

1. Concepto de Fuerza

2. Diferencia entre peso y masa

3. Máquinas y mecanismos. Tipos.

4. Tipos de movimientos

5. Mecanismos de transmisión

5.1. Mecanismos de transmisión lineal-Palancas

5.2. Mecanismos de transmisión lineal-Poleas y Polipastos

5.3. Mecanismos de transmisión circular- Ruedas de fricción. Poleas con correa. Engranajes y Engranajes con cadena. Tornillo sin fin.

6. Mecanismos de transformación

mapa conceptual-máquinas y mecanismos

1.concepto de fuerza

Una fuerza es todo aquello capaz de deformar un cuerpo o de alterar su estado de movimiento o reposo.

Para definir perfectamente una FUERZA es necesario especificar:-su dirección: el ángulo que forma con respecto al punto dond se ejerce la fuerza. -su sentido: hacia donde se ejerce la fuerza. -su magnitud: es decir, su intensidad. La unidad en el Sistema Internacional de medidas es el Newton.

2. Diferencia entre masa y peso

La masa de un cuerpo es la cantidad de materia que lo compone (independientemente del campo gravitatorio). El peso es la fuerza con la que se ve atraído un cuerpo por un campo gravitatorio.

3. MÁQUINAS Y MECANISMOS.TIPOS.

El hombre a lo largo de la historia ha inventado una serie de artilugios llamados máquinas, que nos facilitan y posibilitan la realización de una tarea. Una máquina es un artilugio al que se le aplica una fuerza para facilitarnos un trabajo.

MÁQUINAS SIMPLES

Realizan su trabajo en un sólo paso o etapa.Ej: Palanca, rueda,plano inclinado

MÁQUINAS complejas

Realizan su trabajo encadenando distintos pasos o etapas.

Mientras que las estructuras (partes fijas) de las máquinas soportan fuerzas de un modo estático (sin moverse), los mecanismos (partes móviles) permiten el movimiento de los objetos.

Mecanismo de Anticitera-Museo Arqueológico de Atenas

4.tipos de movimientos

LINEAL-La trayectoria del movimiento tiene forma de línea recta. (el movimiento de cierre de un cerrojo, de un coche)CIRCULAR-La trayectoria del movimiento tiene forma de circunferencia (las agujas de un reloj y las ruedas de un coche)ALTERNATIVO-La trayectoria del movimiento tiene forma de línea recta pero es un movimiento de ida y vuelta (la aguja de una máquina de coser) OSCILANTE: Movimiento de avance y retroceso describiendo un arco (péndulo de un reloj, un columpio)

5. mecanismos de transmisión

circular

lineal

-POLEAS -POLIPASTOS

-RUEDAS DE FRICCIÓN -POLEAS CON CORREAS -ENGRANAJES -ENGRANAJES CON CADENA -TORNILLO SIN FIN

-PALANCAS

5.1. Mecanismos de transmisión lineal-PALANCAS

Las palancas son objetos rígidos que giran entorno un punto de apoyo o fulcro. En un punto de la barra se aplica una fuerza o potencia(F) con el fin de vencer una resistencia (R).Con una palanca puedo levantar mucho peso haciendo poca fuerza.

La palanca es una máquina simple. Es una máquina porque es capaz de multiplicar la fuerza y es simple porque está compuesta de pocos elementos.

"Dadme un punto de apoyo y moveré el mundo" Arquímedes

LEY DE LA PALANCA

La ventaja mecánica es cuando una palanca con poca fuerza levantamos mucho peso, en cambio la desventaja mecánica es cuando hay que hacer una fuerza elevada para vencer un peso pequeño.

PALANCA DE PRIMER GRADO

PALANCA DE SEGUNDO GRADO

PALANCA DE TERCER GRADO

5.2. Mecanismos de transmisión lineal-POLEAS

Una polea es una rueda ranurada que gira alrededor de un eje.Este se encuentra sujeto a una superficie fija. Por la ranura de la polea se hace pasar una cuerda o cable que permite vencer de forma cómoda una resistencia (R) aplicando una fuerza (F).

5.2. Mecanismos de transmisión lineal-POLEAS FIJAS

Polea fija- Se encuentra en equilibrio cuando la fuerza a aplicar (F) es igual a la resistencia (R) que presenta la carga, es decir, cuando F=R.

Cambia la dirección de la fuerza, pero no tiene ventaja mecánica

5.2. Mecanismos de transmisión lineal-POLEAS MÓVILES

Polea móvil- Formada por dos poleas. Una de ellas conectada a una cuerda que tiene uno de sus extremos fijos y el otro móvil, de modo que puede moverse linealmente. La polea móvil se encuentra en equilibrio cuando F=R/2. La fuerza para vencer una resistencia se reduce a la mitad, aunque se necesita del doble de cuerda de la que hubiéramos necesitado con una polea fija.

Reduce la fuerza aplicada. Su ventaja mecánica es 2.

5.2. Mecanismos de transmisión lineal-POLIPASTO=Polea compuesta

Conjunto de poleas que nos permiten elevar un gran peso aplicando poca fuerza. Está formado de varias poleas fijas y móviles. Las poleas fijas se emplean para modificar la dirección de la fuerza que ejercemos, mientras que las poleas móviles reducen el esfuerzo a aplicar. Ejemplos: montacargas , grúas, ascensores.

FORMULA QUE DEFINE EL COMPORTAMIENTO DE UN POLIPASTO factorial y exponencial

POLIPASTO FACTORIAL (VERTICAL Y HORIZONTAL)

Tiene el mismo número de poleas fijas que de móviles, y una sola cuerda recorre todo el aparejo.

POLIPASTO EXPONENCIAL

Suele tener solo una polea fija y varias poleas móviles. Se usan varias cuerdas en el aparejo.

5.2. Mecanismos de transmisión lineal-POLIPASTOS

En el segundo dibujo, con un polipasto factorial de tres poleas móviles, la fuerza que será necesario aplicar será 6 veces menor (deberá vencer un peso equivalente de solo 10kg).

CALCULA LA FUERZA MÍNIMA QUE TENDREMOS QUE HACER CON LAS SIGUIENTES POLEAS Y POLIPASTOS PARA LEVANTAR UN CUERPO DE 80 N.

A. POLEA FIJA B. POLEA MÓVIL

C. POLIPASTO D. POLIPASTO

E. POLIPASTO EXPONENCIAL F. POLIPASTO FACTORIAL

G. POLIPASTO EXPONENCIAL H. POLIPASTO FACTORIAL

5.3. Mecanismos de transmisión circular-RUEDAS DE FRICCIÓN

Son sistemas de dos o más ruedas que se encuentran en contacto directo. Una de las ruedas se denomina rueda motriz (o de entrada), pues al moverse provoca el movimiento de la rueda conducida (o de salida).El sentido de la rueda conducida es contrario a la de la rueda motriz.

5.3. Mecanismos de transmisión circular-RUEDAS DE FRICCIÓN

La dinamo de una bicicleta produce electricidad girando su eje gracias a la fricción entre su rodillo y el neumático de la bicicleta

En muchas atracciones son utilizadas las ruedas de fricción

RELACIÓN DE TRANSMISIÓN

Se define la relación de transmisión como el cociente entre la velocidad de giro de la rueda conducida y la velocidad de giro de la rueda motriz.

D1 y D2 son los diámetros de las ruedas 1 y 2n1 y n2 son las velocidades de las ruedas motriz y conducida en revoluciones por minuto (rpm)

RELACIÓN DE TRANSMISIÓN

5.3. Mecanismos de transmisión circular-POLEAS CON CORREA

Son conjuntos de poleas o ruedas situadas a cierta distancia y giran al mismo tiempo por efecto de una correa.La polea que transmite el movimiento se denomina polea motora o motriz y la que recibe el movimiento, polea conducida o de salida.

RELACIÓN DE TRANSMISIÓN ¡MUY IMPORTANTE!

SI LA POLEA CONDUCIDA GIRA A MAYOR VELOCIDAD QUE EL MOTOR SE DICE QUE EL MECANISMO ES MULTIPLICADOR.Esto se debe a que la polea conducida es menor que la polea motriz.i es mayor que 1

SI POR EL CONTRARIO, LA VELOCIDAD DE LA POLEA CONDUCIDA ES MENOR QUE LA VELOCIDAD DE LA POLEA MOTRIZ EL MECANISMO ES REDUCTOR. Esto se debe a que la polea conducida es mayor que la polea motriz. i es menor que 1

UN PROBLEMA DE POLEA CON CORREA

El motor de una lavadora está unido a una polea de 8 cm de diámetro, mientras que el bombo lo está a una polea de 32 cm. La velocidad máxima del giro del bombo al centrifugar es 1200 rpm. ¿A qué velocidad debe girar el motor? Motor-MOTRIZ (1) Bombo- CONDUCIDO(2) d1= d2= n2= n1?????

5.3. Mecanismos de transmisión circular-ENGRANAJES

Son sistemas de ruedas que poseen salientes denominados dientes (Z) que encajan entre sí. De este modo, unas ruedas arrastran a las otras.Pueden ser: Engranajes rectos Engranajes helicoidales Engranajes cónicos

5.3. Mecanismos de transmisión circular-ENGRANAJES EJEMPLOS

FUNCIONAMIENTO DE UN MOLINO

5.3. Mecanismos de transmisión circular-TREN DE ENGRANAJE-TRANSMISIÓN POR CADENA

GEARSKETCH, SIMULADOR DE ENGRANAJES

Desarrollado por la Universidad de Twente, GearSketch es una aplicación con la que puedes crear montajes con ruedas dentadas y cadenas y ver cómo se mueven una vez que los pones en marcha. http://www.gearsket.ch/

GEARSKETCH, versión de pago

RELACIÓN DE TRANSMISIÓN-ENGRANAJES

La relación de transmisión entre las velocidades de giro depende en este caso del tamaño relativo de los engranajes; y por tanto, de la relación entre el número de dientes.

Zmy Zs son los dientes de la rueda m (motriz) y s (conducida o piñón)Nm y Ns son las velocidades de los engranajes motriz y conducido en revoluciones por minuto (rpm)

PROBLEMAS-ENGRANAJES

¿CUÁNTOS DIENTES TENDRÁ EL ENGRANAJE MOTOR?

¿CUÁL ES LA VELOCIDAD DE ROTACIÓN DEL ENGRANAJE MOTOR?

PROBLEMAS-ENGRANAJES

5.3. Mecanismos de transmisión circular-TORNILLO SIN FIN

El tornillo sinfín es un mecanismo de transmisión compuesto por 2 elementos: el tornillo (sinfín), que actúa como elemento motriz y la rueda dentada, que actúa como elemento de salida y que algunos autores llaman corona. La rosca del tornillo engrana con los dientes de la rueda de modo que los ejes de transmisión de ambos son perpendiculares entre sí.

6. mecanismos de traNSFORMACIÓN

cirCULAR A RECTILÍNEO ALTERNATIVO

CIRCULAR A RECTILÍNEO

-TORNILLO/TUERCA -MANIVELA/TORNO -PIÑÓN/CREMALLERA

-LEVA -EXCÉNTRICA -BIELA-MANIVELA -CIGÜEÑAL

SPANISH AEROCAR- TORRES QUEVEDO

Mecanismos de transformación TORNILLO/TUERCA

Mecanismos de transformación PIÑÓN/CREMALLERA

Tren cremallera-Monte Pilatus-Suiza

Mecanismos de transformación LEVA

Este mecanismo se utiliza en programadores de lavadoras, carretes de pesca, motores de combustión para abrir y cerrar válvulas.

Una leva es una pieza metálica o de plástico con un contorno especial, generalmente ovoide, que está en contacto con un elemento denominado seguidor por medio de un muelle.Cuando la leva gira, acciona el seguidor de la leva y transforma el movimiento circular de la leva en lineal alternativo en el seguidor.

Mecanismos de transformación LEVA

Una de las aplicaciones más conocidas de las levas es la de abrir y cerrar las válvulas de los motores de gasolina y diesel. Para que un motor funcione correctamente, sus válvulas deben abrirse y cerrarse siguiendo un ciclo muy preciso, esto se consigue accionándolos con levas que tienen la forma necesaria. Todas las levas de un motor se montan sobre uno o dos ejes, a estos ejes se les llama árboles de levas.

Mecanismos de transformación EXCÉNTRICA

Una excéntrica es un mecanismo muy parecido en su funcionamiento a la leva. En este caso, la forma excéntrica es circular, pero su eje de giro no coincide con su centro geomético.

Mecanismos de transformación BIELA_MANIVELA

Mecanismos de transformación CIGÜEÑAL

¿Preguntas?

Fuentes:Tecnología e Ingeniería I. Editorial DonostiarraTecnología Industrial I. Mc Graw Hill Pelandintecno Tecno 12-18 Iconos: Flaticon

A comienzos del siglo XX, se descubrió en las costas de Grecia un naufragio romano (de hace unos 2000 años) que contenía lo que parece ser la computadora analógica más antigua conocida. Se conoce como el "mecanismo de Anticitera". Se cree que este instrumento formado por 30 engranajes de bronce mecanizados manualmente, fue empleado por los griegos para determinar los ciclos astronómicos (posiciones de algunos cuerpos celestes, tales como el Sol, la Luna y algunos planetas), así como para realizar cálculos en navegación.