Máquinas y Mecanismos

I.-Máquinas SimplesI.-Máquinas Simples•Palancas •Poleas•Plano Inclinado•Cuña•Tornillo

II.-Mecanismos de Transmisión de MovimientoII.-Mecanismos de Transmisión de Movimiento

•Ruedas de Fricción•Engranajes•Transmisión por Correa•Transmisión por Cadena•Trenes de Mecanismos

•Mecanismos Aceleradores•Mecanismos Reductores

III.-Mecanismos de Transformación de MovimientosIII.-Mecanismos de Transformación de Movimientos

•Piñón-Cremallera •Husillo-Tuerca•Biela-Manivela•Cigüeñal•Leva-Seguidor

IV.-Máquinas TérmicasIV.-Máquinas Térmicas De Combustión Interna:•Motor de 4 Tiempos•Motor de 2 Tiempos

De Combustión Externa:•Máquina de Vapor

Motores a Reacción

Una máquina es un conjunto de elementos (mecanismos) que interactúan entre sí para realizar un trabajo o aplicar una fuerza.

Cigoñal o Shaduf (Egipto) Grúa (Grecia y Roma) Noria (Córdoba)

Desde la antigüedad se conocen y se han utilizado máquinas para realizar con menor esfuerzo los trabajos más pesados.

“Dadme un punto de apoyo y moveré el mundo” (Arquímedes de Siracusa 287-212 a.C.)

La palanca es una máquina simple compuesta por una barra rígida que gira sobre un punto de apoyo o fulcro. Se usa para vencer una resistencia aplicando una fuerza.Cuando la fuerza que se aplica es menor que la resistencia se dice que hemos obtenido una ventaja mecánica.

Punto de Apoyo

Fuerza Resistencia

BRBFBrazo de Fuerza Brazo de Resistencia

Elementos de la Palanca

Ley de la Palanca

Según donde coloquemos sus elementos, tenemos tres tipos de palancas:

F R

F R

FR

De Primer Grado: dependiendo de la posición del fulcro obtenemos más o menos ventaja mecánica.

De Segundo Grado: obtenemos siempre ventaja mecánica.

De Tercer Grado: tienen desventaja mecánica.

La polea es una rueda con una hendidura en la llanta por la que se introduce una cuerda o una correa.

Polea Fija: no se obtiene ventaja mecánica

Polea Móvil: la fuerza que tenemos que realizar corresponde a la mitad de la carga, pero sube la mitad de lento.

Polipasto: consta de varias poleas móviles y la fuerza empleada se reduce considerablemente.

n= número de poleas móviles

Torno: es una mezcla entre una polea y una palanca. Podemos aplicar la ley de la palanca.

R

F

a

b

El plano inclinado permite elevar grandes pesos a costa de recorrer más espacio.

La cuña es un plano inclinado doble el la que la fuerza aplicada en el extremo más ancho se transmite amplificada a las caras del plano.

F

El tornillo es un plano inclinado enrollado sobre un cilindro, la rosca hace de cuña y se introduce en el material con poco esfuerzo.

En las máquinas más complejas es necesario transmitir el movimiento a los distintos elementos de la máquina.

A la parte de la máquina donde se produce el movimiento la llamamos motor.

Así en los mecanismos de transmisión hay una parte que es la motora (o conductora) y otra que es la conducida.

Ruedas de fricción: el movimiento se transmite por rozamiento. Giran en sentidos opuestos.

Engranajes: al engranar unos dientes con otros la transmisión del movimiento es más segura. Giran en sentidos opuestos

Transmisión por correa: se transmite por fricción a mayor distancia y las dos ruedas giran en el mismo sentido.

Transmisión por cadena: más segura que la anterior.

Si los ejes de transmisión son perpendiculares podemos usar engranajes cónicos o el tornillo sin fin-corona.

Los engranajes helicoidales permiten transmitir más velocidad o potencia, son más duraderos y más silenciosos que los engranajes rectos.

Dependiendo del diámetro de las ruedas o del número de dientes de los engranajes podemos, además de transmitir el movimiento, variar la velocidad o el par de fuerza en la transmisión.

MotorMotor

ConducidoConducido

Sistema Reductor: La velocidad del conducido es menor que la del motor pero se transmite mayor par de fuerza.

Sistema Acelerador: La velocidad del conducido es mayor que la del motor pero se transmite menor par de fuerza.

MotorMotor

ConducidoConducido

La ecuación que relaciona el movimiento de las ruedas de fricción o de la transmisión por correa es:

Donde:

Si fueran engranajes o transmisión por correa la ecuación sería:

Siendo:

Llamamos relación de transmisión al cociente de la velocidades, así:

De esta forma si r es mayor que 1 tenemos un sistema acelerador, pero si r es menor que 1 tenemos un sistema reductor.

M C M C

r<1 sistema reductor r>1 sistema acelerador

Para conseguir relaciones de transmisión muy grandes o muy pequeñas usamos los llamados trenes de transmisión.

r=r1·r2

Son los mecanismos que cambian el tipo de movimiento. Podemos cambiar de movimiento circular a lineal y viceversa, o de movimiento circular a alternativo o viceversa.

Circular a lineal y a la inversa

Circular a alternativo y a la inversa

Mecanismo de Piñón-Cremallera

Transforma un movimiento circular en uno lineal y viceversa.

Mecanismo de Husillo-Tuerca

Si giramos el tornillo (husillo) avanza la tuerca, o giramos la tuerca y avanza el husillo. No convierte el lineal en giratorio.

Mecanismo de Biela-Manivela Transforma el movimiento circular en alternativo y viceversa.

CigüeñalExcéntrica

Igual que la biela-manivela Transforma varios movimientos alternativos en uno circular y viceversa

Mecanismo de Leva-Seguidor

Transforma el movimiento circular en alternativo pero no al revés.

Son aquellas que transforman la energía térmica (calor) en energía mecánica (movimiento).

Máquina de vapor (Revolución Industrial)

Motor de Explosión

Motor a Reacción

Máquina de Vapor Fue desarrollada en el S.XVIII por Newcomen y Watt, y permitió la Revolución Industrial al aplicarse a máquinas que sustituyeron el trabajo manual.

Son más eficientes que las de combustión externa ya que se aprovecha más el calor al producirse la combustión dentro del motor, se llaman también motores de explosión.

Motor de 4 Tiempos

1. Admisión: se abre la válvula de admisión y entra una mezcla de aire y gasolina mientras baja el pistón.

2. Compresión: el pistón se eleva y comprime la mezcla.3. Explosión: se inflama la mezcla con una chispa de la bujía

y el pistón retrocede violentamente.4. Escape: vuelve a elevarse el pistón y los gases salen por

la válvula de escape.

Motor Diesel de 4 Tiempos

Funciona igual que el de gasolina pero no tiene bujía. En la admisión sólo entra aire y el combustible se inyecta directamente a la cámara de combustión, explotando debido a la alta presión y temperatura.

•Ventajas: bajo consumo de combustible.•Desventajas: mantenimiento y prestaciones.

Motor Diesel

Motor de 2 Tiempos

Fases:1.Admisión-Compresión2.Explosión-Escape

El motor de 2 tiempos es más sencillo y ligero que el de 4 tiempos.

Se basan en el principio de acción y reacción, al salir el gas a presión hacia detrás, se produce un impulso en sentido contrario.

CoheteTurbofan