Title: leccion mecanismos
Course: Tecnología e Ingeniería 1º Bachillerato 25-26

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Q: Si en la siguiente imagen  C pesa {c} kg, A mide {a} cm y B mide {b} ¿cuánto peso se pueden levantar en D?

[Image: palanca]
A: {a}*{c}/{b} (formula; values not in the backup's text)

Q: ¿Cómo se puede minimizar el problema de que la correa resbale?
- Usando una correa trapezoidal
- Usando una correa dentada con engranajes
- Aumentando la tensión de la correa (No es una buena solución ya que esto aumenta el rozamiento de los ejes)
- Colocando la correa en forma de ocho (No es correcto)
A: Usando una correa trapezoidal; Usando una correa dentada con engranajes

Q: Acoplamiento entre ejes
- acoplamiento entre ejes con distinta dirección | junta cardan
- acoplamiento discrecional entre ejes (se pueden acoplar o no según deseemos) | embrague
- acoplamiento entre ejes que giran a distintas velocidades | diferencial

Q: ¿Qué parámetro deben tener igual dos engranajes para que puedan engranar?
A: módulo / el módulo
Feedback ("modulo"): módulo tiene tilde
Feedback ("el modulo"): módulo tiene tilde

Q: Los amortiguadores de un coche...
- Evitan que el coche rebote al pasar baches
- Permiten que las ruedas del coche puedan desplazarse en relación al chasis (eso lo hace la suspensión)
- realizan ambos efectos
A: Evitan que el coche rebote al pasar baches

Q: Elementos de máquinas

Introducción

En tecnología, cuando se diseña una máquina, lo más normal es que esté movida por un motor, que tiene un movimiento circular, pero a veces no es ese el tipo de movimiento que necesitamos. En ese caso habrá que poner algo que cambie el tipo de movimiento. Por ejemplo en una grúa, nuestra intención suele ser poder levantar (con un movimiento lineal) un peso, para lo que disponemos de un motor con movimiento circular. No podemos unir directamente el peso al motor, porque entonces giraría en lugar de elevarse; pero sí podemos enrollar el cable de la grúa en un tambor movido por el motor. Ese elemento será uno de los que estudiaremos en este tema.

En otras ocasiones nos encontramos que tenemos que aumentar la fuerza de la máquina para que realice correctamente su función. Por ejemplo, en el caso de la grúa nos interesa elevar la mayor cantidad posible de peso. En este caso también tendremos que poner algo que aumente la fuerza, como por ejemplo un sistema de desmultiplicación hecho con engranajes. En este tema también estudiaremos varios operadores capaces de resolver este problema.

Hemos usado la palabra “operador”. En tecnología la usamos para referirnos a una solución tecnológica que resuelve un problema elemental. Cuando se intenta resolver un problema complejo es bueno dividirlo en problemas más simples. Las soluciones a los problemas más simples las llamamos operadores. Problemas muy diferentes pueden tener partes similares que se resuelvan con el mismo tipo de operador. Observarás que en las máquinas que construyas en la asignatura de tecnología, aunque su función sea muy diferente, es frecuente que haya partes similares, los operadores, que resuelven una parte similar dentro del problema.

El presente tema trata sobre operadores de máquinas entre los que están los mecanismos de transformación de movimientos, que son los operadores capaces de cambiar los tipos de movimiento y las fuerzas en el interior de las máquinas.

En tecnología un sistema que resuelve un problema simple se llama....
A: *operador*

Q: Ejes y árboles

Los ejes son cilindros alargados sobre los que giran elementos. Los elementos que giran libremente sobre los ejes se dicen que giran locos.

Los árboles son barras con elementos unidos que giran unidos a ellas. Los elementos que giran conjuntamente con los árboles, se dice que son solidarios.

Empareja
- polea de tendedero | eje
- Rueda de tracción de automóvil | árbol
- Rueda de no tracción de automóvil | eje
- Pedalier de bicicleta | árbol
- Rueda delantera de la bicicleta | eje
- Manilla de la puerta | árbol
- servo | árbol
- bisagra | eje

Q: Transformaciones

Los mecanismos tienen una entrada y una salida. Aplicamos un movimiento con una fuerza en la entrada y obtenemos otros en la salida. Tanto movimientos como fuerza de entrada y salida pueden ser iguales o diferentes, tanto en tipo como en cantidad.

Transformaciones de fuerzas

Cuando la cantidad de movimiento que hay en la entrada y en la salida son diferentes, las fuerzas se transforman. Siempre nos vamos a encontrar que en la parte del mecanismo que hay más movimiento hay menos fuerza y en la que hay menos movimiento hay más fuerza.

Cuando valoremos un mecanismo, una de las cosas que nos vamos a preguntar será si aumenta o no la fuerza. Para saberlo tenemos que ver si se mueve lo mismo la entrada que la salida, en el caso de que sea diferente, habrá más fuerza en la parte que se mueve menos. Incluso se pueden hacer cálculos, porque existe una ley general que relaciona el movimiento con la fuerza en los mecanismos:

movimiento x fuerza (en la entrada)=movimiento x fuerza (en la salida)

Esta ley general a veces toma una forma u otra dependiendo del mecanismo en cuestión.

Cuando se trabaja con ejes de giro, tiene más sentido hablar de par (momento de la fuerza) que de fuerza

La ley general de la mecánica se basa en la ley física de conservación de ...
A: *energía*

Q: La ley general de la mecánica no se cumple por completo. La fuerza que obtenemos a la salida siempre es un poco más pequeña que la calculada debido al....
A: *rozamiento*
  Hint: Cuando no obtenemos la misma cantidad de trabajo que energía hemos invertido es porque parte de la energía se ha transfomado en calor
  Hint: Frótate las manos, has obtenido calor. Eso es porque las manos rozan entre ellas.

Q: En un mecanismo engranaje-cremallera
- engranaje grande | poca fuerza en la cremallera
- engranaje pequeño | mucha fuerza en la cremallera
- módulo grande | no afecta a la fuerza
- modulo pequeño | no afecta a la fuerza

Q: ¿Cómo afecta el paso a la fuerza? en un sistema tuerca-husillo
- Paso grande | poca fuerza
- paso pequeño | mucha fuerza
- diámetro ancho del husillo | no afecta
- diámetro pequeño del husillo | no afecta

Q: Levas

las levas pueden tener muchas formas, Algunas tienen nombre propio:

leva simple

[Image: leva simple]

leva de corazón

[Image: Leva de corazón]

exéntrica

La excéntrica es un círculo con el taladro no centrado

[Image: excéntrica]

¿El elemento grís de estas imágenes será un eje o un árbol?
- Un árbol (Correcto. Estos elementos no se mueven por sí mismos, portanto necesitan que ese elemento les transmita el movimiento))
- Un eje (Puede ser ambas cosas)
- depende del tipo de leva
A: Un árbol

Q: Biela-cigüeñal

Biela

Una biela es una barra rígida con dos articulaciones

[Image]

Las bielas se usan para acoplar movimientos. Por ejemplo se podrían usar para acoplar dos palancas

Cigüeñal

Un cigüeñal es un eje acodado

El cigüeñal puede tener varios codos.

Sistema biela-cigüeñal

Transforma un movimiento circular en uno lineal alternativo y viceversa, ya que es un sistema reversible.

[Image: animación biela-cigüeñal]

En la siguiente imagen se observa el cigüeñal del motor de un coche.

[Image]

En la siguiente imagen se observa el cigüeñal unido a las bielas y pistones

[Image]

Y en esta animación, el sistema funcionando

[Image]

Este sistema es el que tienen los motores de los coches para transformar el movimiento alternativo del pistón en un movimiento rotativo. Cuando la transformación se hace en este sentido, hay dos puntos muertos, cuando la biela está perfectamente alineada con el codo del cigüeñal. Por eso conviene que este tenga bastante masa para sobrepasar esos puntos por inercia

[Image]

Cuando la biela y el pistón están perfectamente alineados, ¿puede transmitir movimiento el pistón al cigüeñal?
- No
- Sí
A: No

Q: Torno

Un torno es un tambor accionado por una manivela sobre el que se enrolla un cable.

[Image: torno]

Transforma un movimiento circular en lineal y viceversa ya que es reversible.

Cuanto más grande es la manivela y más pequeño el tambor, cuesta menos subir el peso porque hay que hacer más movimiento en la entrada.

Ve pinchando en el botón con la flecha para ver la animación. [Image]
- Palanca larga | mucha fuerza en el cable
- tambor estrecho | mucha fuerza en el cable
- palanca corta | poca fuerza en el cable
- tambor ancho | poca fuerza en el cable

Q: Sistemas de almacenamiento de energía
- almacenan energía mecánica como energía de deformación por torsión | muelle
- almacenan energía como energía de deformación por flexión | ballestas
- Almacenan energía como energía cinética | volante de inercia

Q: ¿Qué sistema es más eficaz para reducir pédidas de energía?
- cojinete
- rodamientos
- embrague (no es un sistema de disminución de pérdidas de energía)
- volante de inercia (no es un sistema de disminución de pérdidas de energía)
A: rodamientos

Q: Funciones del los operadores mecánicos

¿Qué funciones desarrollan los operadores mecánicos usados en máquinas?
- Transformar fuerzas (Correcto, por ejemplo el sistema engranaje cremallera transforma fuerzas)
- Transformar unos movimientos en otros (Correcto. Por ejemplo el sistema engranaje cremallera transforma un movimiento circular en uno lineal)
- acoplamiento de elementos (Correcto. Por ejemplo una junta cardan permite conectar dos ejes)
- sistemas de almacenamiento de energía (Correcto. Por ejemplo lo muelles pueden almacenar energía mecánica.)
- sistemas de disipación de energía (Correcto. Por ejemplo los frenos disipan energía)
- Sistemas de disminución de pérdidas de energía (Correcto. Por ejemplo los cojinetes disminuyen las pérdidas por rozamiento)
- sistemas de protección contra cortocircuitos (Incorrecto. Eso corresponde a la parte eléctrica, no a la mecánica)
- elementos de conexión entre tuberías (Incorrecto. Eso corresponde a la parte hidráulica o neumática, no a la mecánica)
A: Transformar fuerzas; Transformar unos movimientos en otros; acoplamiento de elementos; sistemas de almacenamiento de energía; sistemas de disipación de energía; Sistemas de disminución de pérdidas de energía

Q: Poleas

Las poleas son ruedas acanaladas. Nos las podemos imaginar como una rueda de bicicleta a la que le hemos quitado la goma. El tamaño puede ser muy variable, pueden ser más grandes que la rueda de la bicicleta, pero normalmente son mucho más pequeñas.

[Image]

Cuando una polea gira libremente sobre su eje, se llama polea loca. Cuando gira conjuntamente, entonces se llama polea solidaria. Si sujetamos el eje de una polea loca, la polea puede girar. Sin embargo, si agarramos el eje de una polea solidaria, la polea no gira porque están unidos.

Una polea loca tiene [...]. Una polea solidaria tiene [...]

Polea fija

Es una polea que está unida a un elemento fijo. Puede rodar, pero no se desplaza. Es una polea [...]

Transforma un movimiento [...] en movimiento  [...] de distinta dirección. [...]. Este mecanismo permite cambiar la dirección de una cuerda.

Es [...].

Polea móvil

La cuerda está unida a un elemento fijo, pero la polea no, por tanto, puede desplazarse lateralmente. Transforma un movimiento [...] en movimiento  [...].

Este mecanismo [...]. En la salida tenemos [...] que en la entrada. Es [...].

Polipasto

Es una asociación de varias poleas fijas y varias móviles colocadas en el mismo plano. El numero de poleas puede cambiar de un polipasto a otro. El de la imagen tiene 4 poleas, pero podría tener más.

[Image]

Tanto a la entrada como a la salida tenemos movimientos lineales. Como se ve en la animación, en el gancho hay mucho menos movimiento que en la cuerda libre, del que se tira para levantarlo. Por tanto en el gancho hay [...] de la que se usa para levantarlo

[Image]

Estos aparejos se usan para aumentar las fuerzas. Para que el gancho suba 1 metro en el polipasto dibujado, tendremos que recoger 4 metros de cuerda en la entrada. Multiplican la fuerza por el número de poleas móviles, o bien por el número de tramos de cuerda que hay en la salida.

[Image]

Son reversibles, si tiramos del gancho, se nueve el extremo libre de la cuerda.

Trócola

Las trócolas son similares a los polipastos, con la diferencia que las poleas se sitúan en planos diferentes, paralelos y compartiendo eje. Todas las poleas fijas tienen el mismo eje y todas las móviles también.En el polipasto las poleas no comparten el eje, en la trócola si.

[Image]

El igual que en el polipasto, tanto a la entrada como a la salida tenemos movimientos lineales. Estos aparejos se usan para aumentar las fuerzas. Para que el gancho suba 1 metro en la trócola dibujada, tendremos que recoger 4 metros de cuerda en la entrada. Multiplican la fuerza por el número de poleas móviles, o bien por el número de tramos de cuerda que hay en la salida.

[Image]

Aparejos de estos tipos los encontramos en las grúas.
A: eje; árbol; loca; lineal; lineal; No transforma fuerzas; reversible; lineal; lineal; transforma fuerzas; dos veces más fuerza; reversible; mucha más fuerza
Gap 1 offers: eje; árbol
Gap 2 offers: árbol; eje
Gap 3 offers: loca; solidaria
Gap 4 offers: lineal; circular; de arco; alternativo
Gap 5 offers: lineal; circular; de arco; alternativo
Gap 6 offers: No transforma fuerzas; Transforma fuerzas
Gap 7 offers: reversible; irreversible
Gap 8 offers: lineal; circular; de arco; alternativo
Gap 9 offers: lineal; circular; de arco; alternativo
Gap 10 offers: transforma fuerzas; no transforma fuerzas
Gap 11 offers: dos veces más fuerza; la misma fuerza; dos veces menos fuerza
Gap 12 offers: reversible; irreversible
Gap 13 offers: mucha más fuerza; mucha menos fuerza; más fuerza; menos fuerza; la misma fuerza

Q: Palanca

Una palanca una barra con un punto de apoyo también llamado fulcro.

 Cada uno de los trozos de la barra que están a uno y otro lado del punto de apoyo, se llaman brazos

[Image]

La palanca transforma un movimiento [...] en un movimiento  [...] . La única parte de la palanca que no se mueve es la que está en contacto con el punto de apoyo también llamado [...]. Si los dos brazos no tienen el mismo tamaño, el extremo del brazo corto se mueve [...] que el del largo y por tanto habrá [...] fuerza en el brazo corto y [...] movimiento en el largo.

ley de la palanca

La ecuación general de la mecánica, en el caso de la palanca toma la siguiente forma por que es más fácil medir la longitud de los brazos que los arcos que describen los extremos de la palanca.

[Image]

F1xL1=F2xL2

Donde F1 y F2 son las fuerzas aplicadas a la palanca y L1 y L2 son los brazos de la palanca. Esta ecuación se llama la ley de la palanca y lo que indica es que el momento del brazo de potencia (donde ejercemos la fuerza) es igual al momento del brazo de resistencia (donde obtenemos la fuerza de salida)
A: de arco; de arco; fulcro; menos; más; más
Gap 1 offers: de arco; circular; lineal; alternativo
Gap 2 offers: de arco; circular; lineal; alternativo
Gap 4 offers: menos; más
Gap 5 offers: más; menos
Gap 6 offers: más; menos

Q: Engranajes

Un engranaje es una rueda dentada. Si el diente es picudo (por ejemplo en el plato de la bicicleta) se llama corona. Si el engranaje es pequeño se llama piñón.

[Image]

Transforma un movimiento [...] en un movimiento [...], [...]

Si los engranajes tienen distinto número de dientes, las velocidades son [...] y, por tanto, [...] transformaciones de fuerzas.

El engranaje pequeño va [...] rápido que el grande y, por tanto, tiene [...] {1: MCS:=par~fuerza#cuando hablamos de giro es mejor trabajar con par o momento de la fuerza}.

Es [...] porque podemos aplicar el movimiento en cualquiera de los dos engranajes.

Relación de velocidades

La relación de velocidades (R) es el número de dientes del engranaje grande dividido entre el número de dientes del pequeño. R indica cuantas veces va más rápido el engranaje pequeño o cuanta fuerza más tiene el grande.

La relación de velocidades suele mostrarse como 1:R que se lee 1 a R.

Para calcular la velocidad se puede usar la ecuación:

Tendremos más par en el engranaje que gira más lentamente. Para calcular la transformación del par usamos la ecuación:

Partes de un engranaje

Las distintas partes de un engranaje tienen nombres específicos.

[Image]

Módulo

Para que pueda haber acoplamiento entre engranajes, los dientes de los mismos tienen que tener el mismo tamaño.

El módulo (Z) es el diámetro de la circunferencia primitiva en milímetros dividido entre el número de dientes. Indica el tamaño del diente. Para que dos engranajes encajen tienen que tener el mismo módulo. Como la circunferencia primitiva está a mitad de diente, no es fácil de medir, por eso se calcula a través del valor del módulo (que da el fabricante) y el número de dientes (que se puede contar).

Engranajes cónicos

Los engranajes cónicos son un tipo especial de engranajes que permite la conexión entre ejes girados 90º.

[Image]

Engranajes helicoidales

Los engranajes tiene un traqueteo inherente que se produce en el salto de un diente al siguiente.

[Image]

Esto se puede evitar usando engranajes helicoidales en los que no hay un momento en el que se cambia de diente sino que varios dientes están engranados simultáneamete. Como consecuencia, la transmisión es más suave.

[Image]

Existen dos sentidos de giro de la hélice. Si queremos engranar dos ejes paralelos, usaremos engranajes con giro de la hélice en diferente sentido (uno a la derecha y otro a la izquierda). Si usamos engranajes con el giro de la hélice en el mismo sentido, sus ejes formarán un ángulo que depende de la magnitud del giro de la hélice.

[Image] [Image]

Los engranajes helicoidales [...]. Si se quiere evitar esto, se pueden usar engranajes helicoidales dobles

[Image]

Engranaje planetario

Se llama engranaje planetario a un sistema en el que un conjunto de engranajes pequeños engrana con uno grande dentado hacia el interior del círculo primitivo. Como consecuencia, los engranajes interiores se desplazan describiendo círculos.

[Image: Epicyclic gear ratios 2]
A: circular; circular; se sentido opuesto; diferentes; hay; más; menos; reversible; tienden a desplazarse en la dirección del eje
Gap 3 offers: se sentido opuesto; del mismo sentido; el sentido de salida depende de la forma del diente
Gap 4 offers: diferentes; iguales
Gap 5 offers: hay; no hay
Gap 6 offers: más; menos
Gap 7 offers: menos; más
Gap 9 offers: tienden a desplazarse en la dirección del eje; tienden a desplazarse en dirección perpendicular al eje; son estables en la dirección del eje

Q: ¿Puede aplicarse movimiento en el engranaje?
- Sí
- No (Correcto. Es un mecanismo irreversible. El tornillo trasmite al engranaje pero e¡no el engranaje al tornillo)
- Depende del sentido de giro del engranaje
- Depende del sentido de giro del tornillo
A: No

Q: Engranaje-tornillo sinfín

Un tornillo sinfín es un tornillo sin cabeza. El sistema está formado por un engranaje unido a un tornillo sinfín.

[Image: engranaje-tornillo sinfín]

El tornillo y el engranaje [...].

[Image]

Transforma un movimiento [...] en un movimiento [...] [...].

El tornillo [...] que el engranaje. Por tanto, en el engranaje hay [...].

Relación de transformación

Cada vez que el tornillo da una vuelta, el engranaje avanza [...]. La relación de velocidades es el número de dientes del engranaje. Indica el número de veces que va más rápido el tornillo que el engranaje o cuantas veces más par hay en el engranaje. Si el engranaje tuviera 30 dientes (como en la animación) iría 30 veces más lento que el tornillo y tendría 30 veces más fuerza.

El tornillo tiene tendencia a desplazarse en {1MCS:=la dirección de su eje~ en dreción perpendicular al eje} tanto más cuanto más grande cuanto mayor es el par del engranaje. Este problema puede hacer que el eje del tornillo roce excesivamente con sus cojinetes u otros elementos de la máquina.

Se trata de un mecanismo irreversible, el tornillo transmite al engranaje, pero el engranaje no transmite al tornillo.

Un mecanismo de este tipo lo puedes observar en el sistema de tensión de las cuerdas de una guitarra.

[Image: clavijero de guitarra]
A: tienen el mismo módulo; circular; circular; perpendicular; va mucho más rápido; mucho más par; *diente
Gap 1 offers: tienen el mismo módulo; tienen diferente módulo; no están relacionados con el módulo
Gap 4 offers: perpendicular; paralaelo
Gap 5 offers: va mucho más rápido; va mucho más lento; tiene la misma velocidad
Gap 6 offers: mucho más par; mucho menos par; el mismo par

Q: Engranaje-cremallera

Una cremallera es un engranaje plano. El mecanismo consiste en un engranaje unido a una cremallera. Ambos elementos deben tener el mismo módulo para que encajen.

[Image] [Image]

Transforma un movimiento circular en lineal y viceversa ya que es un mecanismo reversible.

Cuando el engranaje es el elemento motriz, cuanto más dientes tenga, [...] velocidad tendrá la cremallera y, por tanto, [...] fuerza. Cuando el elemento motriz es la cremallera, cuantos más dientes tenga el engranaje, [...] par se transmite.

Este mecanismo se puede observar en la apertura de las puertas del metro.
A: más; menos; más
Gap 1 offers: más; menos
Gap 2 offers: menos; más
Gap 3 offers: más; menos

Q: Tuerca-husillo

Un husillo es un tornillo largo. El sistema consiste en una tuerca que se mueve cuando gira una varilla roscada (el husillo).

[Image]

Transforma un movimiento [...] en un movimiento [...].

Cada vez que el husillo da una vuelta, la tuerca avanza [...] del tornillo.

[Image]

El movimiento de avance de la tuerca es muy lento, por tanto el sistema desarrolla mucha fuerza, tanta que este sistema se usa en los gatos para elevar los coches. Un hombre con una manivela y paciencia puede levantar un coche usando este mecanismo.

Este mecanismo también se puede observar en el tornillo de banco del taller. Como desarrolla tanta fuerza, hay que tener cuidado con él porque es fácil que aplaste lo que con él se sujeta, si no se tiene cuidado.

[Image]
A: circular; lineal; *paso*

Q: Poleas con correas

Se trata de dos poleas unidas por una correa.

 En el taller usamos una goma de caucho como correa.

[Image]

Transforma un movimiento [...] en un movimiento [...].

El sentido de salida [...]

Si los diámetros de las dos poleas son diferentes, las velocidades angulares son [...]. La polea grande gira más [...] que la pequeña. Tendremos [...] fuerza en el eje de la polea grande que en el de la pequeña. En realidad es mejor hablar de [...] que de fuerza.

Relación de transformación

En la animación la polea roja tiene un diámetro menor que la verde. Por eso su velocidad de giro es [...].

Relación de velocidades (R) es igual al diámetro de polea grande dividido entre el diámetro de la polea de pequeña. R indica cuantas veces va más rápido la polea pequeña que la grande y cuantas veces más par hay en la polea grande que en la pequeña.

\(R={D_1\over D_2}\)

La relación de velocidades suele mostrarse como 1:R que se lee 1 a R.

Para calcular la velocidad se puede usar la ecuación: \({ω_1 D_1}={ω_2 D_2}\)

Tendremos [...] par en la polea que gira más lentamente. Para calcular la transformación del par usamos la ecuación: \(τ_1ω_1=τ_2ω_2\)

La transmisión mediante poleas con correas es uno de los sistemas más fáciles de fabricar en el taller de tecnología ya que no necesita una gran precisión en la posición de los taladros. Además tiene una gran potencia ya que se puede usar como polea de entrada el propio eje del motor, que al ser tan fino permite una desmultiplicación muy grande. La polea de salida tiene 40mm de diámetro, mientras que el eje del motor tiene 2mm. Por tanto la relación de transformación R es [...]. Esto significa que hacen falta [...] vueltas del motor para que la polea amarilla de una sola vuelta.

[Image]

Correas trapezoidales

La correa puede resbalar. Por tanto, la relación de velocidades es aproximada. Para que no resbale, no es bueno aumentar la tensión de la correa ya que eso llevaría a un rozamiento mayor en los cojinetes de los ejes. Una estrategia interesante es usar una correa trapezoidal que aumenta la fricción entre polea u correa sin aumentar tensión de la correa, por descomposición de las fuerzas. En el dibujo, las fuerzas en verde son proporcionales al rozamiento entre polea y correa mientras que la roja es proporcional al rozamiento del eje con los cojinetes.

[Image]

Este mecanismo lo encontramos en el sistema que mueve el alternador de un coche, o en la transmisión del taladro de mesa del taller.

Poleas y correas dentadas

Cuando es importante evitar que la correa resbale porque se necesita precisión en el movimiento, se pueden usar correas y poleas dentadas. La limitación de este sistema es la resistencia de los dientes de la correa, que es pequeña, por eso solo se usa cuando el par a trasmitir es pequeño. Este sistema es muy usado para mover el extrusor de una impresora 3D ya que se necesita la flexibilidad que da la correa porque debe de cambiar la dirección muchas veces.

[Image]
A: circular; circular; depende de como se monte la correas; diferentes; lent*; más; par / momento de la fuerza; mayor; más; 20 / 1 a 20 / 1:20; 20
Gap 3 offers: depende de como se monte la correas; es igual al de la polea de entrada; es contrario al de la polea de entrada
Gap 9 offers: más; menos
Feedback: [Image]

Q: Reversibilidad de los mecanismos

Otro concepto que nos plantearemos en todos los mecanismos es su reversibilidad. Los mecanismos pueden ser reversibles o irreversibles. En los reversibles podemos intercambiar entrada y salida, es decir, aplicar la fuerza y el movimiento en lo que era la salida y obtener los resultantes en lo que era la entrada. En los irreversibles esto no es posible.

¿Es cierta la siguiente afirmación?

Si tenemos un mecanismo en el que el la entrada podemos introducir un movimiento circular que gira según las agujas del reloj y también podemos introducir uno que gira en sentido contrario ese mecanismo es reversible
- Verdadero (Efectivamente es falso. Por ejemplo el sistema engranaje- tornillo sinfín es irreversible porque el tornillo no puede ser la entrada. Sin embargo en el engranaje podemos girar en cualquier sentido)
- Falso
A: Falso

Q: Levas

Las levas son elementos que giran con formas variadas. La distancia del borde al centro de la leva no es la misma en todos los puntos. La forma más habitual es la que se muestra en la siguiente imagen.

[Image: leva]

[Image]

En la siguiente animación se muestra cómo funcionan dos levas (elementos grises) que transmiten movimiento a dos pivotes (elementos naranjas)

[Image: levas]

Este mecanismo transforma un movimiento [...] en un movimiento [...].

El movimiento del pivote [...] de la forma de la leva.

Se trata de un mecanismo {1:MCS;=irreversible#la leva transmite al pivote, pero el pivote no puede hacer girar la leva~reversible}

Este mecanismo se encarga de cerrar y abrir las válvulas de los motores de los coches

[Image: motor de 4 tiempos] [Image: válvulas]
A: circular; lineal alternativo; depende
Gap 1 offers: circular; lineal alternativo
Gap 2 offers: circular; lineal alternativo
Gap 3 offers: depende; no depende

Q: Biela-cigüeñal

Biela

Una biela es una barra rígida con dos articulaciones

[Image]

Las bielas se usan para acoplar movimientos. Por ejemplo se podrían usar para acoplar dos palancas. Las palancas tienen movimiento de arco, Sólo se pueden acoplar directamente cuando comparten el eje. Si no comparten el eje se pueden unir mediante una biela

Cigüeñal

Un cigüeñal es un eje acodado

El cigüeñal puede tener varios codos.

En la siguiente imagen se muestra el cigüeñal de un motor de un coche con [...] codos

[Image: cigueñal]

Sistema biela-cigüeñal

Transforma [...].

Se trata de un sistema [...]

En la siguiente imagen se observa el cigüeñal unido a las bielas y pistones

[Image]

Y en esta animación, el sistema funcionando

[Image]

Este sistema es el que tienen los motores de los coches para transformar el movimiento alternativo del pistón en un movimiento rotativo. Cuando la transformación se hace en este sentido, hay dos puntos muertos, cuando la biela está perfectamente alineada con el codo del cigüeñal. Por eso conviene que este tenga bastante masa para sobrepasar esos puntos por inercia
A: 4; un movimiento circular en uno lineal alternativo / un movimiento lineal alternativo en un movimiento circular; reversible
Gap 2 offers: un movimiento circular en uno lineal alternativo; un movimiento lineal alternativo en un movimiento circular; un movimiento circular en un movimiento de arco; un movimiento de arco en un movimiento circular; un movimiento circular en otro movimiento circular
Gap 3 offers: reversible; irreversible

Q: Torno

Un torno es un tambor que gira sobre el que se enrolla un cable. Puede estar accionado por una manivela o que el [...] le transmita el movimiento. También recibe el nombre de cabrestante

[Image: torno]

[Image: torno]

Transforma un movimiento [...].  Es [...]

Cuanto más grande es la manivela y más pequeño el tambor, cuesta[...] subir el peso
A: árbol; circular*lineal; semireversible; menos
Gap 1 offers: árbol; eje
Gap 3 offers: semireversible; reversible; irreversible
Gap 4 offers: menos; más

Q: Sistemas de almacenamiento de energía

Las máquinas almacenan energía mecánica mediante resortes que la pueden acumular por deformación [...] o mediante masas en movimiento [...]

Barras de torsión

Las barras de torsión son elementos alargados rígidos que almacenan energía [...] al retorcerse. Necesitan ser [...]  ya que la torsión máxima de una barra por unidad de longitud es muy pequeña

Muelles

Los muelles trabajan de manera muy parecida a la barra de torsión. Los esfuerzos que soporta cada sección del muelle son [...]. Pero la barra se ha retorcido para que el espacio que ocupe sea mucho más pequeño. Los muelles pueden ser de tracción, compresión o torsión dependiendo de cómo trabajen en relación a las fuerzas que se les aplican. Los de tracción sufren alargamiento, los de compresión acortamiento y los de torsión cambian el ángulo de sus extremos. Pero el elemento de que están formados trabaja a [...] en los muelles de tracción y compresión, y trabaja a [...] en los de torsión.

Muelle de tracción

[Image]

Muelle de compresión

[Image]

Muelle de torsión

[Image]

Ballestas

Las ballestas son un conjunto de pletinas metálicas apiladas. Son sistemas que trabajan a [...]

[Image]

Volantes de inercia

Los volantes de inercia almacenan energía [...]. Para conseguirlo es importante que el momento de inercia del elemento sea grande. Eso se consigue intentando que haya mucha masa alejada del eje de giro. Los volantes de inercia no necesariamente son circulares.

[Image]
A: (energía potencial); (energía cinética); potencia; largos; torsiones; torsión; flexión; flexión; cinética
Gap 1 offers: (energía potencial); (energía cinética)
Gap 2 offers: (energía potencial); (energía cinética)
Gap 3 offers: potencia; cinética
Gap 4 offers: largos; cortos
Gap 5 offers: torsiones; tracciones; compresiones; cizalladuras; flexiones
Gap 9 offers: cinética; potencial

Q: Acoplamiento entre ejes

Existen varias formas para acoplar ejes según las necesidades de las máquinas

Acoplamiento mediante platos

Los platos son elementos que por un lado se pueden unir de manera solidaria a un eje y por el otro lado a otro plato que a su vez estará unido a otro eje. La unión entre los platos suele estar atornillada y puede tener elementos elásticos para suavizar la conexión.

[Image]

Embragues

El siguiente vídeo explica el funcionamiento del embrague de un coche

El embrague es un sistema que acopla dos ejes [...]. Cuando se pisa el pedal del embrague [...]. Entre los elementos del embrague [...]. El resorte [...]

Embrague viscoso

En el siguiente vídeo se explica el funcionamiento de un embrague viscoso usado en un ventilador

En el siguiente vídeo se muestra el funcionamiento de un embrague viscoso diferencial

Los embragues viscosos son sistemas que permiten el acoplamiento entre ejes [...]. Consiste en un conjunto de cilindros [...] que se unen a cada uno de los ejes, de manera que los cilindros de un eje se intercalan con los del otro [...]. El sistema es estanco y relleno de un líquido viscoso. Cuando el líquido se calienta, bien por aumento de presión o por aumento de viscosidad, el movimiento se transmite entre los ejes. Se usan, por ejemplo, para hacer funcionar automáticamente ventiladores o para transmisiones automáticas en vehículos 4x4. En este caso, cuando la velocidad del tren delantero y el trasero son diferentes (porque uno de los dos trenes están resbalando) se produce un rozamiento con el líquido que es lo que aumenta su temperatura.

Cardan

En el siguiente vídeo se muestra el funcionamiento de una junta cardan o junta universal.

La cardan permite el acoplamiento entre ejes[...]. Consiste en una cruz articulada que se acopla a los ejes mediante piezas en forma de U.

Diferencial

 En el siguiente vídeo se muestra el funcionamiento y se explica el por qué del mismo.

Los diferenciales son mecanismos que permiten la transmisión de energía de un eje [...] de manera que [...] los ejes receptores giran a la misma velocidad. Cuando en un automóvil traza una curva, las ruedas del interior deben girar [...] que las del exterior. De otra forma, las ruedas [...] produciendo una {1:MCS=pérdida~ganancia} de adherencia. . El diferencial necesita de [...]( un número) de  engranajes [...]
A: a voluntad; los ejes de desconectan; hay mucha fricción cuando están conectados; hace que los elementos estén juntos; automático; concéntricos; sin llegar a tocarse; con distinta dirección; a otros dos; no necesariamente; más lentamente; resbalarían; 3 / 4; cónicos
Gap 1 offers: a voluntad; permanentemente
Gap 2 offers: los ejes de desconectan; los ejes se conectan
Gap 3 offers: hay mucha fricción cuando están conectados; hay mucha fricción cuando están desconectados; hay poca fricción cuando están conectados
Gap 4 offers: hace que los elementos estén juntos; hace que los elementos están separados
Gap 5 offers: automático; a voluntad; permanente
Gap 6 offers: concéntricos; secantes
Gap 7 offers: sin llegar a tocarse; tocándose
Gap 8 offers: con distinta dirección; paralelos
Gap 9 offers: a otros dos; a otro eje
Gap 10 offers: no necesariamente; necesariament
Gap 11 offers: más lentamente; más rápidamente; a la misma velocidad
Gap 12 offers: resbalarían; se agarrarían adecuadamente a la superficie
Gap 14 offers: cónicos; helicoidales; planos

Q: Sistemas de almacenamiento de energía

Las máquinas almacenan energía mecánica mediante resortes que la pueden acumular por deformación (energía [...]) o mediante masas en movimiento (energía[...])

Barras de torsión

Las barras de torsión son elementos alargados rígidos que almacenan energía al retorcerse. Tienen que ser [...] ya que la torsión máxima de una barra por unidad de longitud es muy pequeña.

Muelles

Los muelles trabajan de manera muy parecida a la barra de torsión. Los esfuerzos que soporta cada sección del muelle son [...]. La barra se ha retorcido para que el espacio que ocupe sea mucho más pequeño. Los muelles pueden ser de tracción, compresión o torsión dependiendo de cómo trabajen en relación a las fuerzas que se les aplican. Los de tracción sufren alargamiento, los de compresión acortamiento y los de torsión cambian el ángulo de sus extremos. Pero el elemento de que están formados trabaja a [...] en los muelles de tracción,  a [...] en los de compresión y trabaja a [...]en los de torsión.

Muelle de tracción

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Muelle de compresión

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Muelle de torsión

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Ballestas

Las ballestas son un conjunto de pletinas metálicas apiladas. Son sistemas que trabajan a [...]

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Volantes de inercia

Los volantes de inercia almacenan energía [...]. Para conseguirlo es importante que el momento de inercia del elemento sea grande. Eso se consigue intentando que haya [...] masa alejada del eje de giro. Los volantes de inercia no necesariamente son circulares.

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A: potencial; cinética; largos; torsiones; torsión; torsión; flexión; flexión; cinética; mucha
Gap 1 offers: potencial; cinética
Gap 2 offers: cinética; potencial
Gap 3 offers: largos; cortos
Gap 4 offers: torsiones; tracciones; compresiones; flexiones; cizalladuras
Gap 9 offers: cinética; potencial
Gap 10 offers: mucha; poca

Q: Disipación de energía

Los sistemas de disipación de energía permiten disminuir la energía mecánica. Pare ello la energía mecánica deberá transformarse en otro tipo de energía.

Frenos

Los frenos son los elementos más habituales de disminución de energía. Su funcionamiento habitual consiste en transformar la energía mecánica en [...] mediante un rozamiento forzado entre elementos preparados para ellos.

Frenos de disco

En los frenos de disco los elementos que rozan son, por un lado un disco de acero y por otro unas pastillas recubiertas de un material con alto coeficiente de rozamiento llamado ferodo. En el proceso de frenada, ambos elementos se calientan mucho. El disco está taladrado para disipar la energía calorífica. Cuando el ferodo se gasta el freno hace un chirrido característico producido por el roce entre el acero del disco y el acero del soporte del ferodo. Si sucede eso, deben cambiarse las pastillas ya que la frenada es mucho menos eficaz. Las pastillas se aprietan contra el disco normalmente mediante sistemas hidráulicos ya que estos sistemas permiten desarrollar fuerzas muy grandes. En las bicicletas las hay hidráulicos o mediante tensión de un cable, mucho menos eficaz.

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Frenos de tambor

Los frenos de tambor son menos eficaces que los de disco. El rozamiento se produce entre un tambor y unas zapatas recubiertas de ferodo.

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Frenos ABS

Los frenos ABS (seguridad antibloqueo) son un automatismo de seguridad presente en muchos vehículos. Si al frenar la rueda se bloquea, el vehículo [...] ya que una rueda completamente parada, [...] al movimiento en una dirección. Cuando este sistema de seguridad está presente, el coche reconoce el bloqueo y como consecuencia se suelta instantáneamente el freno para que la rueda vuelva a girar un poco y así mantenga la dirección del coche. El conductor nota un taca-taca producto de ese conectar-desconectar automático del freno. Cuando el sistema no está presente, el conductor debe realizar la acción voluntariamente levantando y pisando el freno de manera sucesiva.

Frenos eléctricos

Los frenos eléctricos lo que hacen es conectar un generador eléctrico al sistema que se quiere frenar. De esta manera la energía mecánica de la máquina se transforma en energía eléctrica que se puede almacenar en una batería

Amortiguadores

La suspensión de los coches hace que las ruedas puedan quedar en contacto con el suelo aun cuando este es irregular o cuando se está produciendo un giro. Pero los sistemas de almacenamiento de energía, como los muelles o las ballestas, [...] la energía casi por completo cuando cesa la fuerza. Como consecuencia, las ruedas quedarían oscilando, se perdería adherencia con el suelo y la conducción sería peligrosa. Los amortiguadores son sistemas de disipación de la energía almacenada en la suspensión para que esta no oscile. Normalmente esto se consigue con cilindros rellenos de aceite. Cuando observamos que un coche oscila después de un bache rebotando varias veces, los amortiguadores deben ser reparados.

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A: calor; puede perder la dirección; no obliga; devuelven
Gap 2 offers: puede perder la dirección; mantiene la dirección
Gap 3 offers: no obliga; obliga
Gap 4 offers: devuelven; almacenan

Q: Sistemas de disminución de pérdidas

Toda máquina tiene pérdidas de energía que normalmente se producen por el [...]entre sus distintas partes. Es importante reducir estas perdidas no solo para ahorrar energía, sino porque de otra forma la vida de la máquina queda reducida, ya que el rozamiento entre elementos produce un desgaste.

cojinetes

Los cojinetes son elementos que sostienen ejes y que reducen el rozamiento con los elementos en los que están insertados. Normalmente, se trata de casquillos cilíndricos de un material con [...] coeficiente de rozamiento, idealmente con teflón, pero muchas veces pueden ser de acero o plástico. Los cojinetes deben tener un diámetro interior ligeramente superior al diámetro del eje que sostienen. Como consecuencia, hay cierta holgura.

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rodamientos

Los rodamientos son similares a los cojinetes, pero tiene esferas o cilindros de acero que pueden girar. Como consecuencia, la holgura del sistema puede ser [...].

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lubricación

Los distintos elementos de las máquinas rozan, los ejes con los cojinetes o rodamientos, los engranajes entre sí, los pistones con los cilindros, etc. Una de las formas de disminuir el rozamiento es que las piezas estén recubiertas de una película lubricante. Las piezas ya no están íntimamente en contacto entre ellas, sino con el material lubricante que las recubre. Fundamentalmente, nos encontramos con dos grandes grupos de lubricantes: los aceites y las grasas. La diferencia entre ellos es la [...]

Normalmente, el lubricante hará mejor su función cuanto menos viscoso sea, pero también cuanto menos viscoso, más fácilmente escurrirá desapareciendo de la zona en la que es necesario. Se usará [...] en las zonas en las que el escurrimiento sea el principal problema y [...] en los demás casos. A veces el sistema que se quiere lubricar es estanco (como por ejemplo el cárter de un motor de combustión o las cajas de cambios), en ese caso el sistema puede estar literalmente bañado en aceite.

Los aceites presentan unas características de viscosidad que depende de la temperatura. Se nombran con dos números separados por una w. El primer número indica el comportamiento del aceite en frío y significa que se comporta mejor a baja temperatura cuanto menor sea ese número. El segundo número indica en comportamiento del aceite a temperatura de trabajo y cuanto más alto es, mejor se comporta el aceite a alta temperatura.
A: rozamiento; poco; muy pequeña; viscosidad; grasa; aceite
Gap 2 offers: poco; mucho
Gap 3 offers: muy pequeña; grande
Gap 4 offers: viscosidad; densidad; poder de lubricación
Gap 5 offers: grasa; aceite
Gap 6 offers: aceite; grasa