MECANISMOS DE TRANSFORMACIÓN DE MOVIMIENTO

MECANISMOS DE TRANSFORMACIÓN DE MOVIMIENTO

El movimiento de entrada es diferente al movimiento de salida

CLASIFICACIÓN:

Mov. Rotación Continuo	Rectilíneo	Continuo	Piñón – Cremallera
			Tornillo – Tuerca
		Alternativo	Leva o Excéntrica
			Biela – Manivela
	Rotación	Continuo	Trinquete
			Rueda Libre
		Alternativo	Articulación
Mov. Rectilíneo Continuo	Rotación Continuo		Piñón – Cremallera
	Rotación Alternativo
Mov. Rectilíneo Alternativo	Rotación Continuo		Pistón – Biela – Cigüeñal

I.- MECANISMOS QUE TRANSFORMAN MOVIMIENTOS DE ROTACIÓN EN MOVIMIENTOS RECTILÍNEOS

Piñón-cremallera

Este mecanismo es reversible, es decir, el movimiento rectilíneo de la cremallera se puede convertir en un movimiento circular por parte del piñón. En el primer caso, el piñón al girar y estar engranado a la cremallera, empuja a ésta, provocando su desplazamiento lineal (su utilidad práctica suele centrarse solamente en la conversión de circular en lineal continuo)

Tiene diferentes aplicaciones:

• Taladradora de columna: El conjunto piñón-cremallera lo componen la manivela de mando, que lleva en un extremo un piñón, y el eje portabrocas, que lleva tallada la cremallera. Al girar la manivela, el eje portabrocas avanza en sentido rectilíneo.

• Caja de Dirección de un automóvil:

• Puerta corredera:

• Sacacorchos:

Tornillo y tuerca

Es un mecanismo de transformación de circular a lineal compuesto por una tuerca alojada en un eje roscado (tornillo).

Si el tornillo gira y se mantiene fija lo orientación de la tuerca, el tornillo avanza con movimiento rectilíneo dentro de ella.

Por otra parte, si se hace girar la tuerca, manteniendo fija la orientación del tornillo, aquella avanzará por fuera de ésta. Este mecanismo es muy común en nuestro entorno, pues lo podemos encontrar en infinidad de máquinas y artilugios.

Evidentemente, este mecanismo es irreversible, es decir, no se puede convertir el movimiento lineal de ninguno de los elementos en circular.

Veamos algunos instrumentos que incorporan este mecanismo:

El sargento: Esta herramienta de sujeción de piezas que se van a mecanizar, muy común en cualquier aula de tecnología, tiene este mecanismo como elemento esencial. En este caso, el elemento motriz es el tornillo que, al girarlo manualmente, avanza dentro de la tuerca que posee el brazo de la corredera.

El gato mecánico: En este caso, al girar la manivela, gira la tuerca, que actúa como elemento motriz y, a la vez, avanza por el tornillo linealmente de forma que se cierran las barras articuladas que levantan el automóvil.

Otros ejemplos de aplicación:

II.- MECANISMOS QUE TRANSFORMAN MOVIMIENTOS DE ROTACIÓN EN MOVIMIENTOS ALTERNATIVOS

La leva y La Excéntrica

En mecánica, una leva es un elemento mecánico hecho de algún material(madera,metal, plástico, etc.) que va sujeto a un eje y tiene un contorno con forma especial. De este modo, el giro del eje hace que el perfil o contorno de la leva toque, mueva, empuje o conecte una pieza conocida como seguidor.

Permite obtener un movimiento alternativo, a partir de uno circular; pero no nos permite obtener el circular a partir de uno alternativo (o de uno oscilante). Es un mecanismo no reversible, es decir, el movimiento alternativo del seguidor no puede ser transformado en un movimiento circular para la leva. Si haces clic sobre el dibujo de la derecha, verás a la leva en acción.

En resumen:

• Tipo de mecanismo: Transformación circular a alternativo.
• Elemento motriz: Leva, que describe un movimiento circular.
• Elemento conducido: Seguidor, que describe un movimiento alternativo.

Este mecanismo se emplea en: motores de automóviles (para la apertura y cierre de las válvulas), programadores de lavadoras (para la apertura y cierre de los circuitos que gobiernan su funcionamiento), carretes de pesca (mecanismo de avance-retroceso del carrete), cortapelos, depiladoras,

Un automóvil posee múltiples cilindros (normalmente cuatro) con sus respectivas válvulas. Éstas deben abrirse y cerrarse siguiendo una secuencia periódica muy precisa y perfectamente sincronizada con el resto de los elementos del motor.

Conjunto de leva, taqué, balancín y válvula

Es por esto que todas las levas van montadas sobre un mismo elemento llamado árbol de levas. Por otra parte, cada una de las levas obliga a su correspondiente seguidor, llamado taqué, a un movimiento alternativo que se transmite hasta válvula a través de una palanca llamada balancín.

La excéntrica es un disco con su centro de rotación colocado 'descentrado'. Esto significa que la leva gira las subidas seguidor planas y cae a una velocidad constante.A medida que gira empuja el seguidor plana hacia arriba y luego permite que caiga hacia abajo. El movimiento es suave y a una velocidad constante.

Un juguete mecánico basado en una serie de levas excéntricas se ve a continuación. A medida que la palanca se gira el eje y las excéntricas fijas a girar.Colocados por encima de las levas son un número de  segmentos que representan una "serpiente". Como las levas giran algunos de los seguidores planas son empujados hacia  arriba, mientras que otros caen abajo. Esto da la impresión de que la serpiente se mueve.

Mecanismo biela-manivela

Transforma el movimiento circular en movimiento rectilíneo alternativo.
El sistema está constituido por un elemento giratorio denominado manivela, conectado a una barra rígida llamada biela, de modo que cuando gira la manivela, la biela está forzada a avanzar y retroceder sucesivamente

Es un sistema reversible, lo que quiere decir que también puede funcionar para convertir un movimiento lineal alternativo en otro de giro, como en el caso de un pistón dentro del cilindro en el motor de un automóvil, donde la manivela se ve obligada a girar.

Se consigue así un movimiento alternativo de vaivén en la biela. A la longitud de desplazamiento recibe el nombre de carrera, y su valor depende de la longitud de la manivela (radio de giro). Cuando la manivela da una vuelta completa, la biela se desplaza una distancia igual al doble de la longitud de la manivela. 

Las posiciones extremas del recorrido se llaman puntos muertos, siendo el punto muerto superior (pms) el que está a mayor distancia del eje de la manivela, y punto muerto inferior (pmi) el que está más próximo. 

La distancia entre el pms y el pmi se llama carrera y coincide con el doble de la longitud de la manivela. 

Entre sus numerosas aplicaciones destacan sobre todo las utilizadas en el mundo del automóvil. Así por ejemplo el movimiento alternativo producido en los pistones de los cilíndros es transformado en giro por medio de sistemas biela manivela.

Conjunto cigüeñal, biela y pistón

Veamos los siguientes vídeos explicativos:

El Cigúeñal:

Motor de combustión interna 2 tiempos 

Motor de combustión interna 4 tiempos 

Motor diésel:

III.- MECANISMOS QUE TRANSFORMAN MOVIMIENTOS DE ROTACIÓN EN MOVIMIENTOS DE ROTACIÓN

Trinquete

Es un mecanismo que permite la rotación de un eje en un sentido, pero lo imposibilita en sentido contrario, se utiliza cuando se requiere asegurar un sentido único de giro, como sucede en gatos o aparatos de elevación, impidiendo que la carga se convierta en elementos motriz cuando la fuerza de elevación cesa.

La utilización de este tipo de trinquete queda limitada a velocidades medias y bajas, para poder ser empleado con mecanismos que transmitan grandes velocidades es necesario un resorte de recuperación de fuerza lo que disminuye el rendimiento del mecanismo.

Aunque la función es esencialmente la misma, la forma de conseguirlo puede ser diversa cono vemos en los dibujos.

Rueda Libre

Es un mecanismo que se coloca en el árbol de transmisión, al objeto de permitir que el eje motor arrastre al eje resistente, pero no al contrario, es decir si el árbol resistente gira a más revoluciones que el árbol motriz, la conexión se desacopla. Es el mecanismo que montan las bicicletas, para cuando se realiza un descenso con mucha pendiente, el giro de las ruedas es más rápido que el que se da a los pedales y entonces de desacopla la transmisión, o bien para que cuando se deja de pedalear (eje motor) la bicicleta siga rodando (eje conducido), en las bicicletas de piñón fijo no ocurre así, si se deja de dar pedales, se frena absolutamente el movimiento.

Consiste en una rueda y una corona circular acoplada a ella, la rueda tiene practicadas unas cavidades en las que se introduce una bola con un resorte que mantiene el acoplamiento cuando la rueda conducida es arrastrada por la motriz, pero cuando la rueda conducida gira a mayor velocidad el resorte no puede continuar manteniendo el empuje y se produce el desacoplamiento entre los dos elementos.Actualmente está prácticamente en desuso en los automóviles, solamente se sigue montando en el Volkswagen VW Lupo 3L, para poder conseguir un consumo homologado inferior a 3 l/100 km, ya que permite que al levantar el pie del acelerador en el descenso de una pendiente el motor tiende a bajar de revoluciones, pero el impulso del coche obliga a continuar girando rápidamente. Actúa como si fuese un embrague automático, el motor gira a régimen de ralentí hasta que se vuelve a pisar el acelerador y vuelve a transmitir fuerza de giro a las ruedas motrices.