Motriz

SISTEMA MOTRIZ

Evolución del Sistema Motriz

Inicio del vehículo a tracción muscular

Carl Von Drais: artefacto a propulsión muscular 1817, igualaba la velocidad de un coche.

Kirkpatrick Macmillan, sistema de pedales que con unas varillas movían la rueda de atrás.

Michaux, 1855 doto a a una antigua drausiana de pedales directos a al rueda

delantera.

John Kemp Stanley, 1880 bicicleta segura o baja que constaba de un sistema de trasmisión de cadena, piñones, pedales con un sistema igual al de hoy en día

Mecanismo Biela - Manivela

Conceptos básicos del sistema detransmisión

En donde el movimiento lineal de una manivela (pierna) crea un movimiento circulas (gracias al pedal y la biela) que se vuelve a trasmitir en un movimiento lineal circular por la cadena hacia el piños trasero.En una relación inversa del trabajo muscular con la velocidad.

Importancia

Es el sistema por el cual la bicicleta seconvierte en sistema de transporte.

• Transmite la energía del ciclista, de modo que tome impulsoy se mueva.

• Lo permite gracias a la transmisión de movimientos de giroentre ejes alejados, formados de un conductor y unconducido, más elementos intermedios que permiten larotación del mecanismo.

Componentes

Despiece

Bicicleta Hercules:

Bicicleta Onix:

MotorEs mantenido en su posición por cazoletas que permiten el movimiento circulatoriodel eje de pedalier, es el lugar donde se produce mayor roce, por lo que hay bolas derodamiento que lo amortiguan.

Por el movimiento y vibraciones a las que es sometido el conjunto, es necesario elequipamiento de una contratuerca que sostiene e impide que el sistema se sueltedisipando la fuerza.

Motor bicicleta Onix:

Motor bicicleta Hercules:

Eje de Pedalier

Estructura de acero que une las dos bielas de una bicicletay proporciona la movilidad en círculos para desplazar lacadena de transmisión.

Eje Onix:

Eje Hercules:

El torneado es una operación de mecanizado a la que se recurremuchísimo para generar superficies cilíndricas y cónicas en donde sedispone del material semiconformado según el propósito formal en eltorno.

Dependiendo de la forma que se requiera se aplican distintas cuchillas omatrices que se van transcribiendo en el material, en este caso existentres procesos principales que dan forma a los ejes.

Dirección de aplicación de fuerzas

Torno Revólver

Funcionamiento básico

a. Bancada (soporte)

b. Cabezal fijo (motor, usillo, selector de velocidad y avance)

c. Contrapunto(apoyo a operaciones anexas al torneado)

d. Carro porta herramienta (carro principal de avance y profundidad)

e. Cabezal giratorio (sujeta pieza a tornear)

a

b c d e

a. Cilindrado b. Conificado c. Roscado Externo

ba

ba

c

Reduce el diámetro dela pieza en 90 gradoscontra la herramientapara producir menosroce.

Producción de piezacilindradas en donde elmovimiento de avance yde profundidad debende estar coordinados.

Formación de una rosca helicoidal en donde existe un movimiento continuo circular y un movimiento linear uniforma

Piñón

Mecanismo

Trinquete

UñetaLas uñetas son lasencargadas de actuarcomo freno cuando elcuerpo externo gira ensentido contrario.

El piñón libre da característica derueda libre a la trasera.

Esta pieza posee en suestructura interna un trinquete,que es un mecanismo quepermite a un engranaje girarhacia un lado, pero le impidehacerlo en el sentido contrario,ya que lo traba con dientes enforma de sierra.

Procesos del Piñón

Torno CNC (Control Numérico Computarizado)

• Se debe realizar un programa previo al mecanizado de la primera pieza

• Trabaja en los ejes X, Y, Z.

Ventajas:

Precisión, menos desechos

Calidad constante

Mayor producción

Torneado

• Cilindrado:

Se desplaza en el eje Z.

Se realiza en ambas piezas.

Vista lateral de la estructura externa

Vista lateral de la estructura interna

Mandrilado

Previamente perforado, se introduceuna herramienta que deja distintosniveles.

Refrentado

Se aplica en bordes superiores e inferiores de los materiales semiconformados.

Roscado

Aplicado a los bordes inferiores de ambas partes.

Ranurado

Una herramienta de perfil delgadoingresa perpendicularmente a sueje. Se realiza en el materialsemiconformado interno, aquí sepondrá el anillo de alambre en elque a su vez se insertan las piezasmóviles.

Fresado

• Partición con residuo por arranque de viruta con avance relativamente bajo y alta velocidad de rotación.

• Desbaste: velocidad de corte y avance

bajos, alta profundidad de corte

• Acabado: velocidad de corte y avance altos, baja profundidad

Fresadora universal:movimientos longitudinal, transversal y vertical.

PRINCIPIOS DE ACCIÓN:

1. Herramienta conformada,

2. Plantilla

3. Odontográfico

4. Generador

• Se utilizan fresas para engranajes (perfiladas)

• Primero pasa la fresa desbastadora siguiendo

con la regular

• Fresado en contradirección:

• Aumenta rendimiento y calidad

• La mesa y el material semiconformado avanzan en sentido de giro de la herramienta

Ensamble

• Se inserta el anillo de alambre junto a loscabezales móviles.

• Se ingresan rodamientos.

• La pieza de menor tamaño se introduceen la otra a presión.

• Éstas se sellan.

Platillos

• Pieza de un motor, generalmentecircular, que se conforma de trespiezas que unidas a un eje permitentransmitir su movimiento de giro aotra pieza, por medio de ruedasdentadas en donde se engrana lacadena y que, movidas por lospedales, sirven para transmitir lafuerza mecánica a la rueda posterior.

Punzonado• El punzonado es unaoperación de corte de chapaso láminas, generalmente enfrío, mediante un dispositivomecánico conformado por dosherramientas: el punzón y lamatriz.

• Las aplicación de una fuerzade compresión sobre elpunzón obliga a éste apenetrar en la chapa, creandouna deformación inicialseguida de una rotura delmaterial por propagaciónrápida de sus fisuras entre lasaristas de corte del punzón ymatriz. El proceso terminacon la expulsión de la piezacortada. Deformación Penetración Fractura

A. Penetración del punzón en la pieza

B. Extracción del recorte

Embutido

• Mediante la embutición el materialque originariamente tiene unaforma plana, se transforma en uncuerpo hueco.

• El disco de chapa queda cogidoentre el aro de embutir y el pistónde sujeción de la chapa, el cualpresenta un agujero en el centropara permitir el paso del punzónde embutir que, al ejercer presiónsobre el disco de la chapa, lohunde y lo transforma en uncuerpo hueco.

Fresado

• Es el corte del material que se mecanizacon una herramienta rotativa de variosfilos, que se llaman dientes de metal duro,que ejecuta movimientos de avanceprogramados de la mesa de trabajo en casicualquier dirección de los tres ejes posiblesen los que se puede desplazar la mesadonde va fijada la pieza que se mecaniza.

• La herramienta se caracteriza por sudiámetro exterior, número de dientes, elpaso de los dientes y el sistema de fijaciónde la fresa en la máquina.

Cadena de Transmisión

• Transmite la energía recibida pormedio de la fuerza ejercida sobre lospedales al piñón ubicado en la ruedatrasera produciendo movimiento.

• Los espacios intermedios de lacadena permite la actuación de losdientes del plato y el piñón.

Componentes de la Cadena de Rodillo Libre

1

2

3

4 5

1. PasadorSostiene carga impuestaen la cadena

2. CasquilloResiste el impacto amedida que la cadenaengrana en los piñones

3. RodilloAbsorbe el choque

4. Enlace interiorElemento de tensión

5. Enlace exteriorElemento de tensión

1

4

6

6. Enlace desprendibleSe retira para sacar la cadena

Proceso Constructivo

• Troquelado:

El ensamble de la cadena se realiza mediante fijación a presión, comenzandopor el eslabón, donde se montan las siguientes piezas conformadas: placasinteriores, casquillos y rodillos.

Se utiliza una prensa con ariete, la cual posee un soporte móvil compuestapor pilares donde, en primer lugar, se insertan las placas y los casquillos.

Ensamble

Luego, se desliza el soporte hacia la prensa y un ariete ejerce fuerza sobrelos casquillos haciendo que estos se introduzcan por los orificios de lasplacas, quedando sujetos a ellas por presión.

En el siguiente paso se vuelve a sacar el soporte y se retiran las piezasensambladas. Entonces se ubican otras placas seguidas de los rodillos yencima las placas y casquillos ya montados.

Una vez ubicadas las piezas para formar el eslabón, se desliza el soportehacia la prensa y el ariete las presiona, de modo que los casquillos seintroducen por los orificios de las otras placas. Con estos pasos queda listoes eslabón.

Como el rodillo posee una alturainferior al casquillo, no quedapresionado por las placas, demodo que puede rotar libremente.

El próximo paso es montar los eslabones para formar la cadena utilizandouna prensa hidráulica. Las piezas conformadas que se añaden son las placasexteriores y los pasadores.

El eslabón queda sujeto en un banco de montaje, entonces se agrega unaplaca exterior en la base del banco, luego otro eslabón junto al que yaestaba ubicado y pasadores como se muestra en la imagen.

El ariete hidráulico remacha los pasadores en la parte inferior.

La parte ejecutora del ariete está dividida en dos partes por un espacio vacíoque sigue el largo del diámetro, además puede girar sobre su propio eje, deeste modo en la primera fijación los pasadores se remachan sólo con la placaubicada en la base del banco, ya que en la parte superior, al coincidir con elespacio vacío del ariete, éste no ejerce su fuerza directamente por encimadel pasador, sino que lo empuja.

Luego se agrega una placa en la parte superior y el ariete cambia su posiciónejerciendo fuerza directamente sobre los pasadores, remachándolos con laplaca recién ubicada.

El proceso se repite hasta montartodos los eslabones que requierael largo de la cadena.

Biela

Biela bicicleta Hercules: Biela bicicleta Onyx:

• Su longitud varía entre 15 y19 centímetros.

• Una longitud mayor se asociaal aumento del brazo depalanca, con lo que se consigueuna mayor velocidad.

• El momento de fuerza (m)generado en el eje de pedalieres el resultado del productoentre la fuerza perpendiculargenerada sobre el pedal (F) y lalongitud de la biela (L):

M = F ∙ L

• Las bielas más cortas facilitanla cadencia.

1

2

3

1. Cabeza2. Cuerpo3. Pie

I. Cadencia de pedaleo: El aumento deltamaño de biela trae consigo un mayordesplazamiento lineal del pedal, que en definitivatiene que hacer un mayor recorrido.

II. Modificación de la alturadel sillín: Aunque habitualmente se toma comoaltura del sillín a la distancia existente entre eleje pedalier y la parte superior del sillín,realmente lo que tendríamos que delimitar es ladistancia entre la base del pedal (que es el puntode apoyo del pie) y la parte superior del sillín(que al fin y al cabo es el punto de apoyo deltronco o cuerpo del ciclista a través del periné).Y esa distancia se ve alterada si modificamos lalongitud de biela.

En el ciclo del pedaleo hay dos puntos críticos enlos que el paso puede verse más comprometido yse corresponden con la posición vertical de labiela, denominándose Punto Muerto Superior(P.M.S.) cuando el pedal se encuentra en laposición más alta y Punto Muerto Inferior (P.M.I.)cuando el pedal se encuentra en la posición másbaja.

• El aumento de la distancia PMI (Punto Muerto Inferior)-Sillín,supone en la práctica un aumento de la altura del sillín y caso de serimportante, se acrecienta el riesgo de padecer tendinitis en la parte posteriorde la pierna.

• La disminución de la distancia PMS (Punto Muerto Superior)-Sillín,con lo que podríamos asemejarlo con una disminución de la altura del sillíncon 2 tipos de consecuencias:

Mayor Flexión de laRodilla, lo que trae consigomayores presiones entrerótula y fémur, con lo queaumenta el riesgo de lesiónde rodilla.Mayor alargamiento delcuadriceps, que es uno delos músculos másimportantes en el desarrollode potencia por parte delciclista. Al estirar más elmúsculo (en la zona delPunto Muerto Superior)disminuye la capacidad deproducción de fuerza, y conello disminuye elrendimiento físico.

• III. Trazado de curvas: El trazado de curvas por parte del ciclista trae consigouna inclinación que permite modificar la posición del centro de gravedad delconjunto ciclista-bicicleta y con ello poder trazar la curva a mayor velocidad y ensituación de equilibrio.

• IV. Interferencia en la dirección: El hecho de aumentar el tamaño de bielahace que cuando se encuentra en posición horizontal, la punta del pie que está alfrente se encuentre en una posición más adelantada pudiendo interferir con ladirección.

• V. Capacidad de aceleración: El aumento de la longitud de biela trae consigouna disminución de la capacidad de aceleración.


• Forja

Proceso de trabajo de los metalesen estado plástico aplicándolesfuerzas compresivas mediantemartillos manuales, mecánicos omáquinas de forjar específicos.Puede ser en caliente o en frío,siendo en caliente el método másusado, el cual se lleva a cabo porencima de la temperatura derecristalización.

El metal puede ser estirado,aumentando de longitud ydisminuyendo o aumentando desección, o bien comprimiendo enmatriz de impresión cerrada paraprovocar en su seno un flujoplástico en todas las direcciones.

Forja en Matriz de Impresión

• Matrices conformadas.

• El metal caliente se coloca enla cavidad inferior y recibe unoo varios golpes con la matrizsuperior, llenando la cavidad.

• El metal en exceso escomprimido entre los frentesde las matrices alrededor delperímetro de la cavidad,formando una rebaba, que sesuprime al final con una matrizde cortar.

• Primera impresión Repartición, retacado o curvado Distribuir el metal deacuerdo a lo requerido con las impresiones finales.

• Segunda impresión Impresiones intermedias de desbaste Impartir al metaluna forma cercana a la final.

• Tercera impresión Comunica la forma y las dimensiones finales.

Pedales

• Tienen como función principalimprimir movimiento a la cadena.

• El movimiento hacia arriba ydebajo de los pies sobre los pedaleses convertido en movimientorotatorio y transferido al piñón.

Fuerza

r

Fa

Desglose Comparativo

Bicicleta Onix

Bicicleta Hercules

Pedal Bicicleta Onix

1. Tuerca

2. Argolla

3. Rodamientos

4. Pedal

5. Rodamientos

6. Eje del pedal

1

2

3

4

5

6


• Moldeo por inyección.Proceso que consiste en inyectar un polímero en estado fundido en un molde cerradoa presión, a través de un orificio pequeño. En ese molde el material se solidifica.

Descripción de sus Partes

Pedal Bicicleta Hercules

1. Cubrepolvo

2. Tuerca hexagonal

3. Golilla con chaveta

4. Contratuerca

5. Rodamientos

6. Tornillo

7. Tapa lateral

8. Caja pedalier

9. Barras pisaderas

10. Tuerca hexagonal

11. Eje central del pedal

1

23

5

7

68

4

9

1011


Tornillos

• Corte varillas

• Desinfectado en ácido

• Estiramiento del alambre

• Moldeado de cabeza

• Recorte

• Roscado

• Desgrasado

• Tratamiento por calentamiento

• Galvanizado

Tuercas

• Forjado en caliente

• Troquelado de perforado

• Roscado

• Temple en horno

• Enfriado

• Calentamiento

Tapa lateral

• Impresión por transcripsión a través de matriz de corte

• Matriz de embutido

• Soldadura por fusión detemperatura

Cubrepolvo

• Impresión en matriz de embutido

• Roscado

Golilla con chaveta

• Impresión por matriz decorte

• Troquelado de perforación

• Rectificado

Partes de acero:

Contratuerca

• Impresión a través dematriz

• Troquelado de perforación

• Roscado

• Rectificado

Rodamientos

• Varillas de alambre

• Corte

• Estampación

• Alisar esferas

• Rectificado

• Pulido

• Clasificar

Caja pedalier

• Corte de lámina

• Moldeado por rodillos

• Soldadura

• Determinación deltamaño del tubo

• Enderezado

• Corte

• Pulido

Eje del Pedal• Permite movilidad del pedal en conexión a la biela.

• Materialidad: acero 4340 CNB (cromo níquel bonificado), bonificado 840 C templado a540 °C y revenido.

• Propiedades:

• Resistencia a la tensión

• Buena templabilidad

• Ductilidad

CROMO: (0,9%)• Dureza y resistencia a la tracción de los aceros• Mejora la templabilidad (impide las deformaciones en el temple)• Aumenta la resistencia al desgaste• Inoxidabilidad

NIQUEL: (1,8%)• Descender los puntos críticos (tratamientos pueden hacerse a temperaturas ligeramentemás bajas)• Elasticidad y mayores alargamientos• Resistencia

TEMPLADO:• Duro y resistente, pero más frágil

REVENIDO:• Aumenta elasticidad y alargamiento• Disminuye la resistencia y dureza

Horno revenido

Procesos constructivos

Chavetero se realiza con fresa de mango.

Ensamble

• Barras pisaderas y caja pedalier se disponen entre tapas laterales.

• Se insertan tornillos en sentidos contrarios.

• Ajuste de tuercas y tornillos.

• Se inserta el eje central a través del orificio central de la tapa lateral,ingresando a la caja pedalier, saliendo por la otra tapa lateral.

• Se inserta contratuerca en el eje.

• Inserción de bolitas de rodamiento (10 por cada cubeta).

• Introducción de golilla con chaveta.

• Introducción de tuerca hexagonal.

• Se atornilla el cubrepolvo a la tapa lateral, tapando los elementosanteriores

• Ajuste de piezas.

Sistema Motriz del FuturoBicicleta impulsada por energía solar

El ciclista olímpico británico, Chris Boardman, diseñó esta propuesta de bicicletadel futuro junto con Sky Sports.

Está hecha de fibra de carbono, lo que otorga ligereza y resistencia a labicicleta.

La bicicleta produce energía através del pedaleo, pero tambiénposee una batería que se alimentautilizando la energía solar.

El funcionamiento de este sistemaconsiste en un elemento giratorio(eje del motor) que posee imaneso electroimanes, que con elmovimiento generan un campomagnético. Éste a su vez crea unacorriente continua (mientras semantenga la acción del pedaleo).

El eje posee unos anillos que, através de escobillas, envían lacorriente a un colector. Luego sedistribuye la energía por toda labicicleta.

• Energía Dinamo

Hay una placa solar fotovoltaica en lapipa de dirección, la cual puede estarhecha de Silicio, Arseniuro de Galio uotro material semiconductor enestado cristalino.

Su función es convertir la radiaciónen electricidad, esto sucede debido ala estimulación que la luz produce enlos electrones de los materialessemiconductores.

Esta energía se almacena en unabatería, que comienza a funcionar aldejar de pedalear.

• Energía Solar:

Esta bicicleta también cuenta con otrastecnologías como un dispositivo GPS,un mini-computador que cuenta lasdistancias recorridas y caloríasconsumidas.

Las ruedas no tiene rayos, mejorandoasí la aerodinámica del modelo yposee una cubierta reforzada a pruebade pinchazos.

• GPS:

• Neumáticos Reforzados:

• Lector de Huellas Digitales:

Además, cuenta con un sistema quereconoce las huellas digitales, demodo que sólo el dueña puedautilizarla.

Si otra persona intenta utilizarla, alno reconocer las huellas digitales, elsistema bloquea los pedales.

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