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TECNOLOGÍA INDUSTRIAL I

MÁQUINAS

MECÁNICOS

TRANSMISORES DE MOVIMIENTO

(Eje-Árbol)

TRANSFORMADORES DE MOVIMIENTO

(Tema siguiente)

ELÉCTRICOS Y ELECTRÓNICOS

NEUMÁTICOS Y ÓLEO-

HIDRÁULICOS

ACOPLAMIENTO ENTRE ÁRBOLESRUEDAS DE FRICCIÓN ARTICULACIONESPOLEA SIMPLE Y POLIPASTOPOLEA-CORREAENGRANAJE-CADENA

MÁQUINAS O SISTEMAS TÉCNICOS

ELEMENTOS MOTRICES

MOTORES PRIMARIOS

MOTORES SECUNDARIOS

ENERGÍA MUSCULAR

ENERGÍA TÉRMICA

ENERGÍA ELÉCTRICA

MOTORES DE COMBUSTIÓN EXTERNA

MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA

ELEMENTOS DE MÁQUINAS (MECANISMOS)

MÁQUINAS O SISTEMAS TÉCNICOS

LAS MÁQUINAS SON UNA COMBINACIÓN DE MECANISMOS, AGRUPADOS ADECUADAMENTE, CON EL FIN DE TRANSFORMAR UN TIPO DE ENERGÍA EN OTRA.

SUELEN ESTAR COMPUESTAS DE PARTES Y FIJAS Y MÓVILES.

A SU VEZ LAS PARTES MÓVILES ESTANFORMADAS, FUNDAMENTALMENTE DE:

ELEMENTOS MOTRICES

ELEMENTOS DE MÁQUINAS (MECANISMOS)

ELEMENTOS MOTRICES

SON LOS ENCARGADOS DE PROPORCIONAR LAENERGÍA NECESARIA PARA QUE SE PRODUZCAEL MOVIMIENTO DE LA MÁQUINA.

DEPENDIENDO DEL LUGAR DONDE SEORIGINA Y DE DONDE ES UTILIZDA DICHAENERGÍA, SE CLASIFICAN EN:

MOTORES PRIMARIOS

MOTORES SECUNDARIOS

MOTORES PRIMARIOS

ELECTRICIDAD

MOTORES SECUNDARIOS

ACCIONAN LA MÁQUINA DIRECTAMENTE

MUSCULAR

MOTORES COMBUSTIÓN EXTERNA

MOTORES COMBUSTIÓN EXTERNA

ELÉCTRICO

ELEMENTOS DE MÁQUINAS. MECANISMOS

Se denominan elementos de máquinasa cada una de las partes de que constauna máquina (en general, se suelendenominar mecanismos)

Estos mecanismos pueden ser de tipomecánico, eléctrico, electrónico,neumático, hidráulico, etc.

DIFERENCIA ENTRE EJE Y ÁRBOL

EJE ÁRBOL

Los EJES son elementos de máquina,generalmente cilíndricos que soportan alas piezas que giran (soportan esfuerzosde flexión), pero no transmiten potenciay por tanto no están sometidos aesfuerzos de torsión

MotorMotor

Los ÁRBOLES de transmisión sonelementos de máquina (de revolución)que transmiten potencia. Estánsometidos principalmente a esfuerzosde torsión

Para transmitir el movimiento entre dos puntos muy distantes se puedenemplear árboles muy largos que resultan muy caros y en su lugar se utilizanvarios cortos, acoplados entre sí. Acoplamientos: RÍGIDO y MÓVIL

TIPOS DE ACOPLAMIENTOS ENTRE ÁRBOLESR

ÍGID

O BRIDAS PLATILLOSM

ÓV

IL

JUNTAS ELÁSTICAS

ARTICULACIÓN CARDAN

JUNTAS HOMOCINÉTICAS JUNTAS OLDHAM

DE

SL

IZA

NT

E

VELOCIDAD TANGENCIAL

60 60(m/s)

VELOCIDAD ANGULAR

V= 2πN/60 * R = ω * R r * n = R * N

POTENCIA TRANSMITIDA POR DOS RUEDAS DE FRICCIÓN

n = rpmr = radio de la rueda conductora en mμ = coeficiente de rozamiento (0 y 1)P = potencia a transmitir (w)Fx = fuerza radial (N)

Fx = 60 P/ 2π n r μ

RELACIÓN DE TRANSMISIÓNLa relación de transmisión (i) es una relación entrelas velocidades de rotación (angulares) entre de dos omás elementos sometidos a rotación y conectadosentre sí (ruedas de fricción, poleas o engranajes).Las unidades de las magnitudes relacionadas, deberánser idénticas, por tanto el resultado de “i” seráadimensional y lo expresaremos en forma de cociente.

Por convenio cuando relacionamos una sola pareja,suele denominarse a la elemento que transmite elmovimiento (conductor) piñón y al que recibe elmovimiento (conducido) rueda. Los parámetrosreferidos al piñón se escriben con letra minúscula y losreferidos a la rueda con mayúscula.

TIPOS DE RUEDAS DE FRICCIÓN

EXTERIORES INTERIORES TRONCOCÓNICAS

DISTINTASN FORMAS DE EXPRESAR LA RELACIÓN DE TRANSMISIÓN EN CADA UNO DE LOS TIPOS:

i= r/R = d/D =N/n = Mr/MR = tg β

Nota : la tg β solamente es aplicable a las troncocónicas (r/R = tg β)

TRANSMISIÓN MEDIANTE POLEA_CORREA

RELACIÓN DE TRANSMISIÓN

Una polea es una rueda acanalada en su periferia.El elemento transmisor entre poleas se denomina correa, que esuna cinta o cuerda flexible unida por sus extremos y que sirvepara llevar el movimiento giratorio de una a otra.Una transmisión básica por poleas, consta de dos poleas y unacorrea.Este tipo de transmisión es más utilizada que las ruedas defricción, porque entre otras ventajas, al tener mayor superficie decontacto, pueden transmitir un esfuerzo mayor sin deslizamiento.Las correas deben tener la tensión adecuada para evitar eldeslizamiento, o perdidas de potencia por exceso de tensión.

i= r/R = d/D =N/n = Mr/MR

TIPOS DE TRANSMISIÓN POR CORREA_POLEA

TRAPEZOIDALSON LAS MÁS UTILIZADAS

PLANA(RECTANGULAR)

PARA PEQUEÑAS POTENCIAS

REDONDAPARA POCAS REVOLUCIONES

RUEDAS DENTADAS (ENGRANAJES)

Un engranaje esta formado por un par de ruedastalladas con dientes en su periferia.Se utilizan cuando los esfuerzos a transmitir sean muygrandes.Por convenio se suele denominar a la rueda conductorapiñón y a la conducida rueda.A efectos teóricos y de cálculo un engranaje se puedeconsiderar como dos ruedas de fricción exteriores cuyosdiámetros coincidan con los primitivos del engranaje.Los engranajes se utilizan para transmitir movimientoentre: árboles paralelos, perpendiculares y árboles quese cruzan.

ENGRANAJES DE DIENTES RECTOS

ENGRANAJES DE DIENTES RECTOS

ENGRANAJES DE DIENTES RECTOS

El tallado de los dientes puede hacerse o bien sobre lasuperficie exterior (engranaje de dentado exterior), opor la parte interna y se denomina engranaje interior.El dentado de las ruedas pueden ser rectos, helicoidalesy en V.

VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS DIENTES RECTOS

Son fáciles de fabricar, pero son muy ruidosos yproducen vibraciones .Son utilizados cuando la potencia y el número derevoluciones a transmitir no sea muy grande

ENGRANAJES DE DIENTES RECTOS

CARACTERÍSTICASTipos de circunferencias:Circunferencia primitiva.- Aquella que coincide con el diámetro de las ruedas de fricción: Rp = Dp/2 y rp = dp/2Circunferencia interior.- Es el límite de los dientes por el interior (del vano o hueco): Ri = Di/2 y ri = di/2Circunferencia exterior.- Es el límite de los dientes por el exterior (cresta):Re = De/2 y re = de/2Módulo:Es un valor característico de las ruedas dentadas se expresa en mm.Otra característica fundamental es el pasoSiendo p = π m Los módulos están normalizados (mm): 1-1,25-1,5-2-2,5-3-4-5-6-8- etc.

Para que dos ruedas dentadas encajen es necesario que tengan el mismo módulo

ENGRANAJES DE DIENTES RECTOSCARACTERÍSTICAS DEL DIENTE

ENGRANAJES DE DIENTES RECTOS

DIÁMETROS CARACTERÍSTICOS DE ESTOS ENRANAJES

DIÁMETROS PARA LA RUEDA PARA EL PIÑÓN

PRIMITIVO Dp = m Zr dp = m Zp

EXTERIOR De = m (Zr + 2) de = m (Zp + 2)

INTERIOR Di = m (Zr -2,5) di = m (Zp – 2,5)

ENGRANAJES DE DIENTES RECTOSRELACIÓN DE TRANSMISIÓN

La relación de transmisión se establece de la misma manera que en ruedas de fricción y poleas pero además relacionando el número de dientes.

Longitud de la circunferencia primitiva del piñón es: Lp = 2π rp = π dp = p Zp

Longitud de la circunferencia primitiva de la rueda es: Lr = 2π Rr = π Dr = p Zr

π dp/π Dr = p Zp / p Zr = 2π rp / 2π Rr

i = dp/ Dr = Zp / Zr = rp / Rr = N/n = Mp/Mr

ENGRANAJES DE DIENTES HELICOIDALES

CARACTERÍSTICAS

El perfil es como el diente recto peroinclinados respecto a su eje.VENTAJAS:

Están engranados varios dientes a la vez (elrecto, solamente uno). El esfuerzo de flexiónen cada uno es menor al repartirse este. Poresta razón tienen menos posibilidades derotura, menos ruidos y vibraciones.So capaces de transmitir grandes , potencias yaltas revolucionesINCONVENIENTES:

Son más caros.Más difíciles de fabricar (tallado de dientesmás complejo).Esfuerzos axiales (hay que poner rodamientosaxiales, reduciendo algo la potenciatransmitida)

ENGRANAJES DE DIENTES EN V

Se construyen paracompensar las fuerzasaxiales que se producen enlos engranajeshelicoidales.Los dientes forman unángulo complementario.

Son más caros, al ser másdifíciles de taller

ENGRANAJES PARA EJES PERPENDICULARES QUE SE CORTAN (CÓNICOS)

Muy silenciosos, pero difíciles de tallar. Caros

ENGRANAJES PARA EJES PERPENDICULARES QUE SE CRUZAN

El movimiento solamente se transmite del tornillo sin-fin a la corona y nunca al revésLa relación de transmisión es muy alta. Por cada vuelta del tornillo la corona gira un diente.

Dos ruedas dentadascónicas helicoidales.Una de las ruedas seha desplazado paraque no se corten susejes geométricos.

El ángulo de las ruedas es el opuesto

CADENAS CINEMÁTICAS DE ENGRANAJES

Una cadena cinemática es un conjunto de dos o más pares deruedas dentadas que engranan entre sí, y que tienen porfinalidad variar el número de revoluciones del último eje o árbol.

Las cadenas cinemáticas suelen estar formadas por variosárboles. Cada árbol se indica mediante un número romano.

La relación de transmisión entre dos o más árboles es igual alproducto de los dientes de los piñones (conductores) divididopor el producto de los dientes de las ruedas (conducidas)

X

I

II

CAJA DE VELOCIDADES O DE CAMBIOS

Las cajas de cambios tienen como función aumentar odisminuir el número de revoluciones del árbol final(secundario), aumentar o disminuir el par motor a susalida (secundario) e invertir el sentido de giro(marcha atrás)Las cajas de cambios, además de llevar engranajes fijos,también disponen de engranajes deslizables sobre losarboles.Las cajas de cambios actuales ya no son de engranajesrectos. Son sincronizadas de dientes helicoidales paradisminuir los ruidos y rozamientos excesivos

POTENCIA Y PAR (MOMENTO)

Las ruedas de fricción, las poleas o los engranajes,además de movimiento de giro (rpm), transmitenpotencia, energía y par .Momento o par (M) es el producto de una fuerza poruna distancia.

P =W/t= F e/t = F v al ser v = R ω P = F R ωcomo M = F R entonces P = M ωsi lo queremos en rpm siendo ω = 2 π N/60 entonces

P = M (2π N/60)

El momento será M = (60 P) / (2 π N)

ARTICULACIONESLas articulaciones , transmiten movimiento y fuerzasde un punto a otro del sistema. Suelen funcionar comopalancas de primer género*.

Según el sentido del movimiento transmitido podemos tener articulaciones:

*Repasar los tipos de palancas que existen y su funcionamiento.

ELEMENTOS DE CUERDA O ALAMBRESon elementos mecánicos. Los más importantes son:

Poleas simples Poleas compuestas Polipastos

En general, la fuerza aplicada a las poleas compuestas y polipastos,es igual a la fuerza que ejerce el peso que queremos elevar,dividido entre el número de ramales o partes del cable, sin contar

el que se ejerce la fuerza F = P/n Ejercicios

COMBINACIÓN DE CUERDAS, ALAMBRES Y ARTICULACIONES

Combinando adecuadamente cables y articulaciones se pueden conseguir sistemas muy eficaces, como el de los frenos de mano de coches y bicicletas.

CADENAS Y CORREAS DENTADASLa transmisión por cadena o correa dentada se emplean paratransmitir el movimiento entre ejes distantes y mantenerrelaciones de transmisión constante.Se utilizan las mismas formulas que en las poleas.Las cadenas son metálicas y las correas dentadas se fabrican delos mismos materiales que las correas.

MOMENTOS Y POTENCIAS EN RUEDAS Y ENGRANAJES

Si disponemos de dos ruedas dedistintos diámetros girandosobre un mismo eje y ejercemosuna fuerza en una de ellas paraelevar un peso. Se produce unúnico par, pero con distintasfuerzas y radios de aplicación:M = Peso * r = Fuerza * RF= Peso * r /R

Además, la potencia P = M * ωSiendo ω = velocidad angular

Fuerza

Peso

r

R

MOMENTOS Y POTENCIAS EN RUEDAS Y ENGRANAJES

FACTORES DE LOS QUE DEPENDE EL RENDIMIENTO DE LAS MÁQUINAS

ROZAMIENTOS: Todo árbol transmisor demovimiento estará apoyado en la estructura de lamáquina. Al girar se produce un rozamiento entreambos y una pérdida de potencia

DISEÑO: La forma que tienen los dientes deengranajes rectos, provocan un esfuerzo de flexión enel árbol y por tanto una perdida de potencia.

DESLIZAMIENTOS: El deslizamiento que se originaen las transmisiones de correas/polea o entre dosruedas de fricción, provoca pérdidas de potencia.

NORMAS DE SEGURIDAD

Una de las normas básicas para evitar accidentes es notocar las parte móviles hasta que no esténcompletamente paradas. Además:

Todas las partes móviles de los mecanismos quetransmiten movimiento tienen que estar protegidas.

Si la máquina es peligrosa en su funcionamiento ylos operarios deben estar retirados, tendrá queincorporar algún sistema de seguridad que evite que seponga en marcha mientras se manipula.