Tipos de Mecanismos
Transmisión Directa
La transmisión directa se realiza mediante árboles y ejes, que permiten transmitir el movimiento circular de una pieza a otra.
- Árbol: Transmite el movimiento y el par del motor.
- Eje: Gira las piezas sobre él, pero no se mueve.
- Palier: Un tipo de árbol que transmite el movimiento desde el diferencial hasta las ruedas motrices.
Los árboles, además de soportar torsión, también soportan flexión y cizallamiento.
Acoplamientos
Los acoplamientos se utilizan para unir árboles o ejes que están alineados directamente, sin modificar la velocidad ni el momento. Algunos ejemplos son la bomba de agua o el motor eléctrico.
Tipos de Acoplamientos
- Acoplamiento rígido: Los árboles o ejes se unen con piezas metálicas rígidas que se fijan mediante tornillos.
- Acoplamiento flexible: Se utiliza una junta elástica de goma o caucho para absorber vibraciones.
- Acoplamiento móvil: Se utiliza cuando la separación entre árboles o ejes debe ser variable.
- Cardan o junta universal: Se utiliza cuando hay un momento torsor motor entre dos elementos rotatorios, cuyos ejes no están alineados y se cortan. Se utiliza en automóviles y camiones. El ángulo máximo de funcionamiento es de 45 grados. No modifica la velocidad ni el momento.
- Limitadores de par: Se utilizan para transmitir el movimiento de un árbol a otro, pero limitando el momento torsor o par entre ellos. Existen dos tipos:
- Disco de fricción: Se coloca entre el árbol y la polea, rueda dentada, etc. Se puede ajustar la presión entre ellos, permitiendo que la unión patine.
- Pasador cizallamiento: Se coloca entre el árbol y la rueda. Está calibrado para soportar un determinado esfuerzo de cizallamiento.
Mecanismos Articulados
Cuatro Barras Articuladas
Este mecanismo consta de cuatro barras unidas entre sí con articulaciones. Si giran completamente, se llaman manitas. Si solo oscilan, se llaman balancines. Se utilizan en la suspensión de coches.
Biela-Manivela
Este mecanismo transforma el movimiento circular en movimiento rectilíneo o viceversa. El movimiento rectilíneo es alternativo. La manivela, también llamada cigüeñal, lleva acoplado un extremo de una pieza llamada biela. El otro extremo de la biela se fija al pistón o émbolo, que se desliza dentro de una guía o cilindro.
- PMS (Punto Muerto Superior): Posición más alejada del centro de giro del cigüeñal.
- PMI (Punto Muerto Inferior): Posición más cercana del centro de giro del cigüeñal.
- Carrera: Distancia entre PMI y PMS.
Este mecanismo se utiliza en motores de explosión.
Mecanismo de Biela Infinita o Yugo Escocés
Este mecanismo transforma el movimiento circular en movimiento rectilíneo o viceversa. La función de la biela la realiza un móvil que se desplaza dentro del eslabón del que obtenemos los efectos. Se encuentra en máquinas de vapor antiguas.
Transmisión mediante Elementos Flexibles
Se utilizan para transmitir el movimiento de un eje a otro que se encuentra a cierta distancia.
Transmisión por Correa
Dos poleas unidas mediante un elemento flexible llamado correa. La correa más utilizada es la trapecial.
Transmisión por Cadena
Se utiliza una cadena para conectar ruedas dentadas. Se elimina la posibilidad de deslizamiento entre los elementos. Se utiliza para distancias largas. La velocidad no puede ser elevada. Los factores a considerar son la distancia, la precisión en la transmisión, el cuerpo y el tipo de mantenimiento.
Transmisión mediante Engranajes
Los engranajes son mecanismos de transmisión de movimiento circular mediante ruedas dentadas. Actúan una sobre la otra a través de los dientes que se intercalan, de manera que una empuja a la otra. La rueda que está conectada al par se llama motriz, y la que se empuja se llama conducida. La rueda pequeña se llama piñón y la grande corona.
Tipos de Engranajes
- Engranajes rectos: Movimiento rotatorio entre ejes paralelos situados a poca distancia. Los dientes están paralelos a los ejes. Se utilizan para velocidades de giro bajas y esfuerzos relativamente pequeños.
- Engranajes helicoidales: Movimiento giratorio entre ejes paralelos. También se utilizan para movimiento entre ejes perpendiculares que se cruzan o se cortan. Tienen contacto con más de un diente a la vez, por lo que pueden transmitir más esfuerzo. Tienen mayor velocidad y son más silenciosos que los engranajes rectos.
- Engranajes cónicos: Movimiento entre dos ejes que se cortan. Los más usuales son los que tienen los dientes rectos. La sección de los dientes es mayor a medida que aumenta el diámetro del cono.
- Engranajes interiores: Los dientes están en el interior. Los ejes están en el mismo lado y giran en el mismo sentido.
- Piñón cremallera: Una barra prismática con dientes, llamada cremallera, engrana con una rueda dentada o piñón. Si el piñón gira, la cremallera se mueve lateralmente en un sentido u otro, según el sentido de giro. También funciona al revés: mover la cremallera para mover el piñón.
- Caracol sin fin: Acoplamiento entre una rosca y un engranaje. Los ejes se cruzan a 90 grados. La rosca se llama vis sin fin. Tienen grandes relaciones de transformación. Presentan un gran desgaste por rozamiento. Se utiliza cobre o latón para evitarlo. Envía el movimiento hacia un sentido, lo que sirve como medida de seguridad para mantenerlo parado.
Mecanismos de Regulación y Mecanismos Intermitentes
Reguladores Centrífugos
Los reguladores centrífugos se utilizan para regular alguna variable de la máquina con algún efecto físico. Un ejemplo es el regulador centrífugo o Watt, que se utiliza en máquinas de vapor para regular el acceso de vapor al cilindro. La velocidad de giro del mecanismo aumenta o disminuye la fuerza centrífuga, lo que hace subir o bajar las bolas conectadas a la válvula de la tubería de transporte. Si la máquina gira rápido, las bolas suben, cierran la tubería y disminuyen la velocidad de giro.
Mecanismos Intermitentes
Los mecanismos intermitentes permiten que un árbol transmita movimiento circular solo en un sentido.
Cruz de Malta
Este mecanismo consta de una manivela que gira y una rueda conducida. Cuando la manivela da una vuelta, la parte conducida avanza y se satura. Se utiliza en relojes para evitar que se dé demasiado cuerda.
Carracas
Las carracas permiten que un árbol transmita movimiento circular solo en un sentido. La carraca de cachorro es una variante que funciona con una rueda dentada y un cachorro. Su aplicación más importante es el piñón de la rueda trasera de las bicicletas.
Trenes de Mecanismos
Un tren de mecanismos es una combinación de mecanismos de manera que el elemento impulsado por un mecanismo impulsa al siguiente. Se utilizan para obtener una velocidad constante, cambiar el sentido de giro o trabajar a una velocidad diferente.
Cajas de Cambios y Reductores
Las cajas de cambios y los reductores se utilizan para obtener diferentes relaciones de momento-velocidad entre la entrada y la salida de una transmisión. Se utilizan en automóviles y otras máquinas.
Cajas de Cambios
Las cajas de cambios utilizan poleas o engranajes para obtener diferentes relaciones de momento-velocidad. En el primer caso, el árbol motriz y el árbol conducido tienen las mismas velocidades, pero invertidas, lo que se llama cono de poleas. Si cambiamos la correa, obtenemos diferentes relaciones.
Reductores
Los reductores reducen la velocidad angular de manera notable y, consecuentemente, aumentan el par entre dos árboles o un árbol. Se utilizan engranajes o tornillos sin fin colocados dentro de una caja con lubricantes.
Embragues
Los embragues permiten conectar y desconectar a voluntad o automáticamente un dispositivo, normalmente un árbol conductor o motriz, con otro que se conduce. Se utilizan en el motor y las cajas de cambio.
Tipos de Embragues
- Embragues de fricción: Transmiten el movimiento a través de una superficie que, por fuerzas de fricción, conecta el dispositivo motriz con el conducido. Pueden ser de disco o cónicos. Los más utilizados son los embragues de disco. En los vehículos, un conjunto de moldes mantiene el disco que está conectado al eje conducido apretado entre dos superficies conectadas al árbol motriz. Los embragues cónicos llevan dos ruedas de forma cónica que se acoplan y, mediante un desplazamiento lateral de una de las partes, se puede acoplar o desacoplar la transmisión.
- Embragues de dientes: La conexión se hace a través de ruedas dentadas encaradas frontalmente. Se utilizan en máquinas en las que la velocidad y la inercia son pequeñas.
- Embrague hidráulico: La transmisión del movimiento se hace a través de un líquido, normalmente aceite. Dentro de un carter lleno de aceite hay una rueda de turbina conectada al árbol motriz o conductor, y otra conectada al árbol conducido. La turbina actúa como bomba que impulsa aceite hacia las palas. A partir de una velocidad se genera un momento lo suficientemente grande en las palas.
- Embragues centrífugos: Se utilizan en ciclomotores y otras máquinas. El árbol lleva unas masas conectadas y retenidas con muelles. Al aumentar la velocidad, las masas vencen la resistencia de los muelles.
Frenos
Los frenos permiten desacelerar y, por tanto, reducir hasta detenerlo un mecanismo o máquina. Absorben la energía cinética de la máquina y la transforman en térmica.
Tipos de Frenos
- Frenos mecánicos: Dispositivos de fricción.
- Frenos de cinta: Una cinta recubierta interiormente por un material resistente al desgaste abraza exteriormente la rueda en movimiento que se pretende detener. Por fricción, crea un momento de frenado y reduce hasta detenerse, si es necesario, el movimiento de la rueda. Se utilizaban antiguamente, pero ahora han quedado desplazados por sistemas de tambor y de disco.
- Frenos de zapatos o tambor: Dos piezas llamadas zapatos, recubiertas de Ferodo, son accionadas por una leva.
- Frenos de disco: El árbol o elemento que debe frenar lleva un disco solidario sobre el que ejercen una fuerte presión dos pastillas recubiertas de Ferodo. Las pastillas se accionan normalmente a través de un émbolo hidráulico.
- Frenos eléctricos: Se utilizan para frenar sin llegar a la temperatura de frenado de grandes cargas durante un tiempo prolongado, como en autocares. La utilización de frenos de disco supondría un calentamiento peligroso. Se utiliza un disco metálico.
Inversor de Giro
Los inversores de giro son mecanismos que funcionan en dos sentidos. En los motores de explosión, se invierte el giro mediante sistemas mecánicos. Se inserta un engranaje en medio de la transmisión a través de trenes planetarios.
La Neumática
es el conjunto de Técnic basadas en la utilización del aire comprimido como fluido transmisor de energía para accionamiento de maqines y mecanismos. Ventajas: No es peligroso (se encuentra fácilmente / fluido limpio / semmagatzema con facilidad / desplazamiento rápido por el interior de conducciones / sencillo y ecnomic. Circuito neumatico conjunto de elementos dispuestos de tal manera qe mediante aire comprimido realizan un trball o ejecutan una serie de acciones destinadas a accionamiento de maqines o mecanismos.