REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACION UNIVERSITARIA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL “RAFAEL MARIA BARALT”

EXTENSIÓN TRUJILLO

ANALISIS DE MAQUINAS

MECANISMOS

INTEGRANTE:

DAVID ALEXANDER QUINTERO

C.I: 20.402.969

TRUJILLO OCTUBRE 2016

INTRODUCCIÓN

Los mecanismos son los que transmiten y transforman fuerzas y movimientos desde un motor a un elemento conducido. Y nos permiten realizar varios trabajos con facilidad y poco esfuerzo, el mecanismo de manivela es una pieza de hierro que tiene dos ramas la cual está fijada al extremo de la máquina y la otra parte se usa como mango la biela transforma el movimiento alternativo en movimiento rotatorio.

Yugo escoses este es otro mecanismo el cual transforma un movimiento rectilíneo en un movimiento de rotación y conseguimos este mecanismo en motores como Bourke y Sytech3 como en motores de vapor y aire caliente sus mejores características es que tiene menos piezas móviles y además cuando lo aplicamos a motores y compresores de pistón se elimina el bulón.

El mecanismo de retorno rápido de Whitworth convierte el movimiento rotatorio en movimiento alternativo, pero a diferencia de la manivela y deslizador, el delantero de movimiento alternativo es a un ritmo diferente a la atrasada stroke. En la parte inferior de la unidad brazo, la tasa solo se mueve a través de pocos grados a barrer el brazo de izquierda a derecha, pero se necesita el restode la revolución para que el mecanismo del brazo vuelva.

Este mecanismo de retorno rápido facilita las operaciones industriales en las cuales se necesite pasar varias veces una herramienta en varios trabajos lo cual hace todo el proceso más rápido y este es un conjunto de engranajes acoplados a una biela y manivela que convierten el movimiento rotatorio en movimiento alternativo.

Mecanismo de palanca estas son palancas las cuales nos permiten transmitir movimiento y fuerza a la vez entre dos puntos haciendo que los movimientos de salida sean proporcionales a los de entrada y este mecanismo lo podemos encontrar en trenes como en autos.

Mecanismo de línea recta facilita mecanizar superficies rectas y planas un ejemplo es el mecanismo de línea recta de watt la invento en 1784 en su motor de vapor y también la encontramos en suspensiones de automóvil permitiendo el movimiento vertical del eje de un vehículo impidiendo su desplazamiento lateral.

Las juntas Oldham son platillos en cruz y se usan para unir dos árboles paralelos de muy reducida distancia axial.

BARRAS ARTICULADAS

En ingeniería mecánica un mecanismo de cuatro barras o cuadrilátero articulado es un mecanismo formado por tres barras móviles y una cuarta barra fija (por ejemplo, el suelo), unidas mediante nudos articulados (unión de revoluta o pivotes). Las barras móviles están unidas a la fija mediante pivotes. Usualmente las barras se numeran de la siguiente manera:

Barra 2. Barra que proporciona movimiento al mecanismo.

Barra 3. Barra superior.

Barra 4. Barra que recibe el movimiento.

Barra 1. Barra imaginaria que vincula la unión de revoluta de la barra 2 con la unión de revoluta de la barra 4 con el suelo.

MECANISMO DE MANIVELA

La manivela es un elemento de un mecanismo de transmisión del movimiento que consiste en una barra fijada por un extremo y accionada por la otra con un movimiento de rotación.

Es una pieza normalmente de hierro, compuesta de dos ramas, una de las cuales se fija por un extremo al eje de una máquina, de una rueda, etc. y la otra se utiliza a modo de mango que sirve para hacer girar el eje, la máquina o la rueda. Puede servir también para efectuar la transformación inversa del movimiento circular en movimiento rectilíneo.1 Cuando se

incorporan varias manivelas a un eje, éste se denomina cigüeñal.

MECANISMO DE BIELA

El mecanismo de biela es extensamente empleado en diversas máquinas, fundamentalmente para transformar el movimiento alternativo de los pistones de un motor de combustión interna en movimiento rotatorio de otros componentes.

La ecuación de equilibrio de una manivela es:

{M=F.D} {M=F.D}

El esfuerzo que transmite una manivela cumple la ecuación de equilibrio de las palancas; y se ve que en cada uno de los lados de la igualdad se obtiene un valor que resulta de multiplicar una fuerza por su distancia al punto de giro. Este proceso se denomina «movimiento».

MECANISMO DE YUGO ESCOSÉS

El yugo escocés es el mecanismo que permite transformar un movimiento rectilíneo alternativo (de una guía) en un movimiento de rotación (de una manivela y su árbol). También puede funcionar al revés cambiando la rotación de un árbol y una manivela en un movimiento alternativo rectilíneo. Una aplicación típica es en motores de combustión interna y neumáticos o en compresores alternativos.

ANALISIS DEL MOVIMIENTO

Si el árbol de salida (o entrada) se mueve a velocidad constante el movimiento la guía de entrada (o salida) tiene un movimiento sinusoidal puro.

VENTAJAS

Comparándolo con un mecanismo de biela-manivela el mecanismo de yugo escocés tiene algunas ventajas:

Menos piezas móviles Funcionamiento más suave (en el sentido de aceleraciones más

pequeñas) Velocidad menor en los extremos (PMS Punto Muerto Superior y PMI

Punto Muerto Inferior, en la animación extremos derecho e izquierdo) y, por tanto, tiempo de recorrido más largos cerca de los puntos indicados. (En teoría esta característica debería mejorar el rendimiento en los motores con ciclos de combustión a volumen constante).

En aplicaciones en motores y compresores de pistón puede eliminarse el bulón. Además, la fuerza lateral debida al ángulo que forma la biela no existe. (Hay que tener en cuenta pero la fuerza de reacción de la guía contra la manivela).

DESVENTAJAS

Posible desgaste en el ojal colís de la guía y el cojinete correspondiente, por culpa del movimiento alternativo y las altas presiones que complican la lubricación.

Pérdida de calor en el P.M.S. (Menos velocidad, más tiempo de combustión, mayor facilidad para que el calor de combustión pase a las paredes de la cámara de combustión).

APLICACIONES

Una aplicación seudoestática (a velocidad muy pequeña) del mecanismo de yugo escocés es en actuadores (servomotores) para válvulas de control (o regulación) de alta presión en oleoductos y gasoductos.

Ha sido aplicado en motores de combustión interna (como los motores Bourke y SyTech3 ). También en motores de vapor y aire caliente. En motores neumáticos (de aire comprimido) para mover cabrestantes el sistema ha demostrado un funcionamiento satisfactorio desde hace muchos años.

Algunos experimentos documentan que en ciclos de combustión a volumen constante (Otto, Bourke y similares)2 el mecanismo de yugo escocés no funciona bien por culpa de las pérdidas de calor asociadas a los tiempos más largos en la zona del PMS. Sí que iría bien en motores de inyección estratificada (motores diésel).

MECANISMO DE YUGO ESCOSÉS

MECANISMO DE RETORNO RAPIDO

En ingeniería mecánica un mecanismo de retorno rápido es un mecanismo utilizado en herramientas de maquinado para realizar cortes sobre una pieza.

Se compone de un sistema de engranajes acoplado a un mecanismo de biela - manivela, en el cual se encuentra la parte que realiza el corte (pistón). El mecanismo de retorno rápido de Whitworth convierte el movimiento rotatorio en movimiento alternativo, pero a diferencia de la manivela y deslizador, el delantero de movimiento alternativo es a un ritmo diferente a la atrasada stroke. En la parte inferior de la unidad brazo, la tasa solo se mueve a través de pocos grados a barrer el brazo de izquierda a derecha, pero se necesita el restode la revolución para que el mecanismo del brazo vuelva.

En muchas operaciones industriales se requiere deslizar una herramienta para realizar un trabajo. Para automatizar estas operaciones se suele emplear un mecanismo que cuenta con una deslizadera en la que se fija la herramienta que realiza el trabajo. Hay ocasiones en las que, por la naturaleza de la operación, el trabajo se realiza solamente en un sentido del movimiento. En estos casos resulta especialmente útil hacer que la herramienta vuelva rápidamente a la posición inicial para realizar una nueva pasada. Así, se busca un mecanismo cuyo eslabón final es una deslizadera de manera que ésta posea un movimiento de avance relativamente lento (cuando la herramienta trabaja) y un movimiento de retroceso relativamente rápido (cuando la herramienta no trabaja).

Uno de los mecanismos más empleados es el que se muestra a continuación. Conducido por una manivela que se mueve con velocidad angular constante, produce en la deslizadera un movimiento lento de avance (hacia la izquierda) y rápido de retroceso (hacia la derecha). Como la velocidad angular de la manivela es constante, el tiempo de avance es proporcional al ángulo de manivela dedicado al avance, e igualmente con el retroceso.

MECANISMO DE PALANCA

Es una barra que puede girar en torno de un punto de apoyo. Cuando utilizamos un pedazo de madera para trasladar una piedra, un abre nueces para abrir castañas o una pinza de confitería para tomar un dulce, allí estamos utilizando una palanca.Las palancas pueden ser divididas en tres clases:

En las palancas de primera clase (palancas interfijas), el punto de apoyo está entre el punto de aplicación de la fuerza de acción y el de la fuerza de resistencia.

En las de segunda clase, el punto de aplicación de la fuerza de resistencia (palancas inter-resistentes) está entre el de la fuerza de acción y el punto de apoyo.

En las de tercera clase (palancas inter-potentes), la fuerza de acción está aplicada entre la de la resistencia y el punto de apoyo.

SISTEMA DE PALANCAS:

Son palancas compuestas que permiten trasmitir movimiento y fuerza entre dos puntos de tal forma que el movimiento o la fuerza de salida es proporcional a la de entrada esta se utiliza en las máquinas de coser, alicates en los pianos, cortadores de ramas, elevadores camas de hospital, trenes.

MECANISMO DE LÍNEA RECTA

Mecanismo de línea recta a finales del siglo XVII, antes de la aparición de la fresadora, resultaba muy difícil mecanizar superficies rectas y planas. Ello imposibilitaba la fabricación de pares prismáticos aceptables que no tuvieran demasiado juego entre dientes. Como consecuencia, durante esa época se estudió mucho el problema de obtener un movimiento de línea recta como parte de la curva del acoplador de un eslabonamiento que sólo contara con articulaciones.

EL MECANISMO DE WATT

También conocido como mecanismo paralelo es un tipo de conexión mecánica inventada por James Watt (1736–1819) en la que el punto central del sistema está dispuesto para desplazarse aproximadamente en una línea recta. Figuraba descrito en la especificación de la patente de Watt de 1784 de su motor de vapor.

También es utilizado en suspensiones de automóvil, permitiendo el movimiento vertical del eje de un vehículo, pero impidiendo su desplazamiento lateral.

APLICACIONESSUSPENSIÓN DE AUTOMÓVIL

El mecanismo de Watt es utilizado en el eje trasero de algunas suspensiones de automóvil como una mejora sobre el sistema de barras de Panhard, diseñado en los primeros años del siglo XX. Ambos sistemas pretenden impedir movimientos laterales relativos entre el eje y el chasis del coche. El mecanismo de Watt aproxima mejor el movimiento vertical en línea recta, evitando el desplazamiento lateral del eje del vehículo, siendo

preferible al sistema de Panhard cuando las barras son cortas (es decir, en vehículos pequeños).6

Consta de dos barras horizontales de igual longitud montadas en cada lado del chasis. En entre estas dos barras, se conecta una barra vertical de menor longitud. El centro de esta varilla vertical corta –el que describe el movimiento rectilíneo- está montado sobre el centro del eje. Todos los los puntos del sistema de suspensión pueden rotar libremente en un plano vertical.

De alguna manera, el mecanismo de Watt puede considerarse como dos sistemas de barras Panhard opuestos. En el sistema de Watt, sin embargo, los movimientos opuestos se transmiten entre las barras largas a través de la barra vertical que las conecta entre sí.

El mecanismo puede ser invertido: en este caso el centro P está sujeto al chasis, y L1 y L3 se unen al eje. Esto reduce la masa no suspendida y cambia ligeramente su comportamiento cinemático. Este tipo de suspensión se utiluza en los  Supercars V8 australianos.

El mecanismo de Watt también se puede usar para impedir el movimiento del eje en la dirección longitudinal del coche. Esta aplicación implica la conexión de dos mecanismos de Watt, uno a cada lado del eje, montados paralelamente a la dirección de conducción, aunque lo más habitual es disponer en la suspensión una sola conexión de 4 barras.

EL MECANISMO DE ROBERTS

Es un mecanismo de cuatro barras que convierte un movimiento de rotación para aproximarlo a un movimiento rectilíneo. Su denominación se debe al ingeniero, inventor y constructor de máquinas herramienta británico Richard Roberts(1789–1864).

En el ejemplo del alicate de presión se puede apreciar que la parte rectilínea del movimiento ocupa prácticamente la totalidad del espacio comprendido entre los dos puntos de apoyo.

La relación entre las longitudes de las barras es la siguiente:

L1 = L3 = L4L2 = L1 / 2

El triángulo es isósceles, siendo el resto de las barras (excepto L2, que mide la mitad que las demás) de igual longitud. El diseño de algunos modelos de alicates o de llaves de paso ajustable está basado en el principio del mecanismo de Roberts.

MECANISMO DE CHEBYSHOV

El Mecanismo de Chebyshov es una conexión mecánica que convierte un movimiento de rotación en un movimiento prácticamente rectilíneo.

Fue ideado por el matemático ruso del siglo XIX Pafnuty Chebyshov mientras estudiaba problemas teóricos en mecanismos cinemáticos.1Uno de estos problemas era la construcción de una conexión mecánica para convertir un movimiento rotativo en un movimiento aproximadamente rectilíneo. Este problema también había sido estudiado por James Watt en sus mejoras al motor de vapor.2

El mecanismo confina el punto P —punto medio de la barra L3— en una línea recta entre los dos extremos y el centro de su desplazamiento. Entre estos puntos, el punto P se desvía ligeramente de una línea recta perfecta. Las proporciones entre las barras articuladas son las siguientes (la configuración de las longitudes L1, L2, L3, y L4 se muestra en la ilustración):

{ L_{1}:L_{2}:L_{3}=2:2.5:1=4:5:2\,}

Como ya se ha indicado, el punto P está en el centro de la barra L3. Esta configuración asegura que la barra L3 se sitúe verticalmente cuando está en uno de los extremos de su recorrido.3

Las longitudes están relacionadas matemáticamente como sigue:

{ L_{4}=L_{3}+{\sqrt {L_{2}^{2}-L_{1}^{2}}}\,}

Se concluye que si se toman las proporciones de base especificadas, entonces para todos los casos,

{L_{4}=L_{2}\,}

Contribuyendo este hecho al movimiento rectilíneo percibido del punto P.

EL MECANISMO DE PEAUCELLIER

Es un conjunto de barras articuladas que transforma un movimiento circular en un movimiento rectilíneo. Las barras se mueven en planos paralelos muy cercanos y se considera que se mueven en un solo plano.

Fue inventado en 1864 por el francés Charles-Nicolas Peaucellier (1832-1913) y el lituano Yom Tov Lipman Lipkin. El primero era un oficial del ejército y el segundo el hijo del rabbí Israel Salanter.1 2

Este mecanismo fue muy útil en el desarrollo de la máquina de vapor.

Un mecanismo similar, el mecanismo de Sarrus, fue anterior pero no se aplicó a ninguna máquina.

MECANISMO JUNTA DE OLDHAM

Es un tipo de acoplamiento flexible rígido a torsión. Permite la transmisión de movimiento con velocidad angular constante entre árboles paralelos desalineados. La junta consta de tres elementos dos soldados uno a cada eje, y un tercero que sirve de unión entre los anteriores.

Desventajas:-Son muy caras.-Para espacios reducidos.

LAS JUNTAS DE ACOPLAMIENTO OLDHAM

Están compuestas por tres piezas. Dos discos (normalmente de aluminio) los cuales tienen un resalte diametral y están conectados a los ejes. El movimiento se transmite a través de un disco flotante (normalmente de nylon o un plástico similar) que se encaja en los resaltes salientes mecanizadas en los discos, oponiendo a estos normalmente 90º.

Ofrecen poca inercia, no son magnéticos, y están aislados eléctricamente. Son de reducido tamaño y se caracterizan por su amortiguamiento torsional, no presenta holgura de rotación y es apropiado para aplicaciones que van desde el control incremental de válvulas de fluidos hasta accionamientos dinámicos en sistemas de servocontrol en lazo cerrado.

El acoplamiento transmite la rotación unidireccional o bidireccional a través de un disco flotante. Cuando rota el acoplamiento, el disco flotante se alinea alternativamente con cada núcleo tanto como se lo permita el error de alineamiento.

Este disco flotante es un elemento desechable del sistema de transmisión. Bajo una intensa sobrecarga se romperá limpiamente, por lo que actúa como un 'fusible mecánico' que protege al equipo. Este disco es remplazable y cuando se coloca uno nuevo entre los núcleos, el acoplamiento vuelve a tener sus características originales.

CONCLUSIÓN

El funcionamiento de estos mecanismos lo podemos encontrar en un motor de combustión en el pistón cuando realiza su proceso vemos que la manivela realiza el movimiento giratorio el cual hace que la biela suba y baje el embolo el cual realiza un movimiento lineal alternativo esto facilita el proceso de combustión.

El yugo escoces tiene desventajas como Posible desgaste en el ojal colís de la guía y el cojinete correspondiente, por culpa del movimiento alternativo y las altas presiones que complican la lubricación. También con la Pérdida de calor en el Punto Muerto Superior (Menos velocidad, más tiempo de combustión, mayor facilidad para que el calor de combustión pase a las paredes de la cámara de combustión).

Mecanismo de retorno rápido en muchas operaciones industriales se requiere deslizar una herramienta para realizar un trabajo. Para automatizar estas operaciones se suele emplear un mecanismo que cuenta con una deslizadera en la que se fija la herramienta que realiza el trabajo.

Mecanismo de palancas se dividen en tres clases. En las palancas de primera clase palancas interfijas, el punto de apoyo está entre el punto de aplicación de la fuerza de acción y el de la fuerza de resistencia. En las de segunda clase, el punto de aplicación de la fuerza de resistencia palancas inter-resistentes está entre el de la fuerza de acción y el punto de apoyo. En las de tercera clase palancas inter-potentes, la fuerza de acción está aplicada entre la de la resistencia y el punto de apoyo.

Mecanismo de línea recta a finales del siglo XVII, antes de la aparición de la fresadora, resultaba muy difícil mecanizar superficies rectas y planas. Ello imposibilitaba la fabricación de pares prismáticos aceptables que no tuvieran demasiado juego entre dientes. Como consecuencia, durante esa época se estudió mucho el problema de obtener un movimiento de línea recta como parte de la curva del acoplador de un eslabonamiento que sólo contara con articulaciones.

Junta de Oldham tiene Desventajas pues Son muy caras y solo estas hechas para usarlas en espacios reducidos.

BIBLIOGRAFIA

Carles Riba y Romeva (septiembre de 2000). Mecanismos y máquinas III. Dinámica de las máquinas. Ediciones UPC. pp. 48 -.

Norton, R. (1995). Diseño de Maquinaria. Mexico: McGraw Hill.