Tema 5 MECANISMOS y MÁQUINAS. - gva.esiespatacona.edu.gva.es/b/tecnologia/files/2017/03/... ·...
49
Página 1 Tema 5 MECANISMOS y MÁQUINAS.
Transcript of Tema 5 MECANISMOS y MÁQUINAS. - gva.esiespatacona.edu.gva.es/b/tecnologia/files/2017/03/... ·...
Página 1
Tema 5
MECANISMOS y MÁQUINAS.
Conceptos previos
Página 2
Una máquina es un conjunto de elementos que intectúan entre sí
y que es capaz de realizar un trabajo o aplicar una fuerza.
Definición alternativa: conjunto de dispositivos sencillos que
realizan trabajo.
Un mecanismo es cualquier elemento que constituye o forma
parte de una máquina.
Una máquina simple es aquella que está formada por pocos
elementos.
La palanca es una máquina simple, ya que es capaz de
multiplicar la fuerza (puedo levantar mucho peso haciendo
poca fuerza) y está formada por 2 elementos: una barra y un
punto de apoyo.
Palancas
Ley de la palanca
Página 3
Ejemplo de aplicación de la ley de la
palanca
Página 4
* Indi y Lara tienen cada uno una
masa de 40 kg. ¿Podrán levantar a
Hipo?
Hay que comprobar si se cumple la
siguiente igualdad:
F ·BF=R· BR
Tipos de palancasSegún la posición relativa de la fuerza, de la resistencia y
del punto de apoyo, las palancas se clasifican en tres tipos:
•Palanca de primer grado o primer género.
•Palanca de segundo grado o segundo género.
•Palanca de tercer grado o tercer género.
Palanca de primer grado
El punto de apoyo está
entre la fuerza y la
resistencia.
Dependiendo de la
longitud de los brazos, la
fuerza será mayor, menor o
igual que la resistencia.
Página 5
Ejemplos de palancas de primer grado
Remos, tijeras, grúa, balanza,
tenazas, balancín, alicates...
Palanca de segundo gradoLa resistencia está entre
el punto de apoyo y la
fuerza.
Estas palancas tienen
ventaja mecánica: aplicando
poca fuerza se vence una
gran resistencia.
Página 6
Ejemplos de palancas de segundo grado
Carretilla, sacacorchos, cascanueces...
Palanca de tercer grado
La fuerza está entre el punto
de apoyo y la resistencia.
Estas palancas tienen
desventaja mecánica: es
necesario aplicar mucha
fuerza para vencer poca
resistencia.
Página 7
Ejemplos de palancas de tercer grado
Pinzas de depilar,
quitagrapas...
Palancas articuladas
Es un mecanismo complejo formado
por la unión de varias palancas con
uniones móviles.
Ejemplos: vehículo elevador, cuerpo
humano (los huesos son las barras, los
músculos ejercen fuerza y las
articulaciones son las uniones móviles).
Vehículo articulado: el cierre de
las 2 palancas articuladas de la
base obliga a que el resto de
palancas se cierren. Esto produce el
desplazamiento en vertical del
conjunto, que alcanza gran altura.
Página 8
3 Poleas y polipastos
La polea es una rueda con unahendidura en la llanta por donde
se introduce una cuerda o una
correa.
Las poleas sirven para elevarcargas con más
porque cambian lacomodidad
dirección
de la fuerza.
Polea fija: la polea gira pero sin
moverse de su sitio. Para elevar
la carga, la fuerza que se ejerza
tiene que ser mayor o igual que
la resistencia.
Página 9
Polea móvil y polipastos I
Un polipasto es un conjunto de
poleas combinadas de tal forma
que se puede elevar un gran peso
haciendo muy poca fuerza.
Está compuesto de una polea fija y
una polea móvil. La fija solo gira
cuando se tira de la cuerda y la
móvil gira a la vez que se
desplaza.
En el dibujo, el peso cuelga de la
polea móvil, y se reparte entre las
dos cuerdas: la mitad del peso lo
soporta el tronco y la otra mitad el
hipopótamo.
Página 10
Polea móvil y polipastos II
Empleando un
de 8 poleas
cada una
1000 N, de
polipasto
móviles,
soporta
manera que el troncoaguanta 7500 N y ellos
solo tienen que hacer
500 N de fuerza (que
es como levantar 50
kg).
Página 11
Torno
Un torno es un cilindro
que consta
manivela que
de una
lo hace
girar, de forma que esde levantar
con menos
capaz
pesos
esfuerzo.
Se puede
como una
considerar
palanca de
primer grado cuyos
brazos giran 360º.Página 12
Torno: aplicación de la ley de la
palanca al torno
Página 13
Como la longitud de la barra de la manivela es mayor
que el radio del torno (cilindro), la fuerza que
hacemos con la manivela siempre será menor que la
resistencia que levantamos.
Con la mano giramos la manivela aplicando unafuerza F, el torno gira y la cuerda se enrolla en el
cilindro a la vez que eleva la carga. Es una palanca
cuyo punto de apoyo es el eje del cilindro y los brazos
son la barra de la manivela y el radio del cilindro.
F · BF=R· BR
Ejemplos de aplicación de la ley de
la palanca
Página 14
4 Plano inclinado, cuña y tornillo
*Plano inclinado
El plano inclinado es una rampa
que sirve para elevar cargas
realizando menos esfuerzos.
F ·b=R· a F=R·a
Página 15
b
*Cuña
La cuña es un planoinclinado doble, donde la fuerza que se
aplica perpendicular a la base se transmite
multiplicada a las caras de la cuña.
La fuerza aumenta más cuanto mayor
longitud tienen las caras y menor longitud
tiene la base.
*Tornillo
El tornillo es un plano
inclinado, pero enrolladosobre
Cuandoun
se
cilindro.
aplica
presión y se enrosca, se
multiplica la fuerza
aplicada.
Cada filete de la rosca hace
de cuña introduciéndose en el
material con poco esfuerzo.
Página 16
5 Mecanismos de transmisión
Página 17
de transmisión: son aquellos
el movimiento
que
a otrostransmiten
además de reducir o multiplicar la
Mecanismos
comunican o
mecanismos,
fuerza.
Transmisión por engranajes.
Transmisión por correa.
Transmisión por cadena y catalina.
Tornillo sin fin y corona.
Trenes de mecanismos.
Transmisión por engranajes
Los engranajes son ruedas que
tienen dientes en todo su
perímetro externo y engarzan
unas con otras.
El tamaño de de los dientes de
cada una deben ser iguales para
que encajen.
Los engranajes transmiten
movimientos de giro entre ejes
muy próximos y son adecuados
también es necesario
fuerzas,
cuando
transmitir
porquegrandes
los dientes de los
engranajes no deslizan entre sí.
Página 18
Relación de transmisión entre
engranajes
Página 19
Transmisión por correa
Es un mecanismo compuesto de
una correa que conduce el
movimiento de una polea a otra.
Las hendiduras de ambas
poleas tienen el mismo tamaño
y la correa entre ambas debe
tener la tensión adecuada para
que se transmita el movimiento.
La transmisión por correas es
más silenciosa, pero puede
patinar cuando se pretende
transmitir mucho esfuerzo. Esto
sirve para absorber las frenadas
o acelerones de un motor, por
ejemplo.
Página 20
Relación de transmisión entre poleas
Página 21
Multiplicador de velocidad: mecanismo de transmisión en
que la velocidad conducida es mayor que la velocidadmotriz.
Reductor de velocidad: mecanismo de transmisión en que la velocidad
conducida es menor que la motriz.
Ejemplo resuelto de
transmisión entre poleas
Página 22
Transmisión por cadena
Es un mecanismo
compuesto de una
cadena y de ruedas
dentadas.
Página 23
Tornillo sin fin y corona
Es una forma de transmisión
de movimientos entre ejes que
son perpendiculares entre sí.
La rosca del tornillo engrana
con los dientes del engranaje.
Cada vuelta de tornillo la
rueda dentada avanza un
diente.
Para que la rueda dentada de
una vuelta completa, el tornillo
tiene que girar tantas veces
como dientes tiene el
engranaje.
Página 24
Relación de transmisión I
Cuando se transmite un movimiento, también se transmite energía.
La velocidad motriz es la del elemento que acciona el mecanismo
La velocidad conducida es la del elemento que recibe el
movimiento.
Por ejemplo, en el caso del tornillo sin fin y rueda, el tornillo es el
elemento motriz, y la rueda, el conducido.
Página 25
Trenes de mecanismos
Los trenes de mecanismos son la unión de varios
mecanismos simples.
Por ejemplo, los relojes analógicos tienen muchos engranajes,
unos acoplados a otros.
Página 26
Sistema de transmisión reductor
Para unir un sistema de poleas a un sistema de
engranajes, es necesario que una polea y un
engranaje estén en el mismo eje y giren a la misma
velocidad, i.e., que sean solidarios.
Página 27
Tren de poleas
Cuando queremos reducir la velocidad de un motor se puede
hacer con varias poleas unidas con correa.
En este proceso la energía transmitida a cada elemento es la
misma, i.e., que al reducir la velocidad aumenta la fuerza.
Página 28
Tren de engranajes
Si queremos aumentar la velocidad de un
mecanismo se utilizan varios engranajes o poleas
acoplados, pasando de mayor a menor tamaño.
Página 29
Mecanismos de transformación
Página 30
Son los que cambian el tipo de movimiento, de lineal a
circular, o a la inversa, y de alternativo a circular, o inversa.
Los más importantes son:
Piñón cremallera y husillo tuerca: para transformaciones
de movimiento circular en lineal o lineal a circular.
Biela-manivela, excéntrica, cigüeñal y leva: para
transformaciones de movimiento circular en alternativo.
Piñón cremallera
Es un sistema compuesto
por un engranaje, llamado
piñón, y una barra dentada.
Elevalunas (piñón cremallera)
Al girar la manivela del
elevalunas, se mueve el
produce
cremallera se
el
la luna.
gira la
piñon, la
desplaza y
ascenso de
Cuando se
manivela al revés, lacremallera se mueve en
sentido contrario y el
cristal baja.
Página 31
Dirección de un coche (piñón cremallera)
Al girar el volante, seproduce
desplazamiento
un
lineal
de la cremallera que
mueve las palancas y
obliga a girar a las
ruedas en el mismo
sentido.
Página 32
Husillo-Tuerca. (Gato a manivela)
Al girar la manivela del
gato, gira la tuerca y
avanza por
linealmenteel husillo
de forma
que se cierran las barras
articuladas.
en sentido
se abren las
Al girar
contrario,
barras.
Página 33
Está compuesto de un eje roscado (husillo) y una tuerca con la misma rosca
que el eje. Si se gira la tuerca, esta se desplaza linealmente sobre el husillo; y
al revés, si gira el husillo, también se desplaza la tuerca.
Mecanismos de transformación de movimiento
circular a alternativo Biela-manivela
mecanismo*Es un
compuesto de dos
barras articuladas, de
forma que una gira y la
otra se desplaza por una
guía.
*La barra que gira se
llama manivela, y la
otra, biela.
Página 34
Excéntrica
La excéntrica es una rueda que tiene una barra rígida unida en un punto de su perímetro.
Convierte el movimiento circular en alternativo y viceversa.
Página 35
El cigüeñal
El cigüeñal es unsistema compuesto porla unión de múltiplesmanivelas acopladas asus correspondientesbielas.
Transformasimultáneamente unmovimiento de giro en varios movimientos alternativos.
Página 36
Leva y seguidor
La leva es un dispositivoque al girar es capaz de accionar un elemento alque nomoverlo
está unido y de forma
alternativa.
Transforma un movimientode giro en un movimientolineal alternativo.
El seguidor solo transmitirá elmovimiento lineal cuando laparte saliente de la leva entreen contacto con el mismo.
Página 37
VIDEO:
https://www.youtube.com/watch?v=LpRgEpyZEB0
6. Las máquinas térmicas
Página 38
Máquinas térmicas: transforman la energíatérmica en energía mecánica (movimiento).
Según la forma de realizar la combustión del combustible, pueden ser de dos tipos:
➢ De combustión externa: el combustible sequema fuera del motor, como es el caso de lamáquina de vapor.
➢ De combustión interna: el combustible sequema dentro de la máquina, como en el motor de un coche.
Combustión externa: la máquina de vapor
Página 39
Fases de la combustión externa
La Revolución Industrial
Página 40
La máquina de vapor se usó en trenes, barcos a vapor y multitud de máquinas que sustituyeron al trabajo manual.
Aparecieron nuevas profesiones: mineros, mecánicos, etc.
Surgió una nueva clase social: la clase obrera.
Se produjo la Revolución Industrial.
Combustión interna
El motor de combustión interna es más eficiente,ya que el calor seproduce dentro de la
hay menosmáquina: pérdidas.
Tipos:✗
✗
✗
Motor de cuatro tiempos.
Motor de dos tiempos.
Motores diésel.
Página 41
El motor de cuatro tiempos
Es el motor de combustión interna más usado.
Necesita de combustible y de aire (que contiene oxígeno).
Posee 4 fases bien diferenciadas.
Página 42
https://www.youtube.com/watch?v=segzLXBXOFA
El motor de dos tiempos
Página 43
Es un motor más sencillo que se utiliza mucho en lasmotos, cortadoras de césped, etc.
Al igual que el motor de cuatro tiempos, tiene queadmitir combustible, comprimirlo, explotar y expulsarlos gases, pero lo hace en solo dos fases en un solocilindro:
Compresión-explosión.
Escape-compresión.
El aceite lubricante elimina rozamientos.
Las rejillas de ventilación sirven para refrigerar elmotor debido al calentamiento.
1. COMPRESIÓN-EXPLOSIÓN
El pistón sube ycomprime la mezcla.Cuando está arriba deltodo, se enciende labujía provocando laexplosión de la mezcla. Los gases calentados aalta temperatura seexpanden y hacendescender el pistón con mucha energía.
Empieza el escape delos gases al llegar a lalumbrera E.
Página 44
2. ESCAPE-COMPRESIÓN
el pistón estáCuando abajo, salen por elescape los gasesprocedentes de laanterior combustión y, almismo tiempo, entra porla lumbrera A (gracias ala bomba de soplado) lamezcla de aire ygasolina. Por último, elpistón sube y comienzaotra vez la compresión-explosión.
Página 45
https://www.youtube.com/watch?v=ZtkfqLbtkpU
Los motores diésel. Cilindrada
Usan como combustible el gasóil o gasóleo.
No usan bujía.
La mezcla de aire ycombustible secomprime tanto quealcanza los 600ºC, a lacual explota la mezclasin necesidad de chispade una bujía.
Página 46
Motores de aviones
Página 47
Hay 2 tipos principales de motores de aviones:
Los que tienen turbina compresora y se utilizanfundamentalmente en aviones comerciales:turborreactor, turbofan y turbohélice.
Los que no llevan turbina y se utilizan sobre todo enaviones experimentales no comerciales: estatorreactory pulsorreactor.
El combustible utilizado por los aviones es elqueroseno, porque no se congela a temperaturas muybajas, cosa que sí le ocurre al gasóleo.
Turbofan (ventilador)
Es el motor más usado por los aviones comerciales.
Es más silencioso que el turborreactor.
Al estar el ventilador (fan) dentro del tubo, se suman dos efectos:uno, el ventilador refrigera el turborreactor, y dos, el flujo del airees mayor. El avance del avión se debe al empuje del ventilador(fan) y al de los gases que salen por la tobera final.
Página 48
Turbopropulsor (o turbohélice)
Se diferencia del turborreactor en que la turbina de la parteposterior hace girar no solo al compresor, sino a una hélicedelantera exterior.
La propulsión se debe a dos causas: a los gases que salen porla parte posterior (con poca velocidad, ya que la mayor parte dela energía la gastan en mover la turbina) y al empuje de lahélice.
Página 49
Revisado: Amparo Carrión.
