Mecanismo Dinámico De Biela y Manivela Para El Corte.

Keiller Marichal Vegliante, Melissa Pérez Vargas

Universidad de la Costa “cuc” Barranquilla, Colombia

Resumen-- Entre mecanismos utilizados para cortar la madera hemos encontrado de varios tipos, manuales, mecánicos, eléctricos, etc; que a través de los tiempos han desarrollado la solución a carpinteros y a todas aquellas personas que trabajan con esta materia prima. Cuando se requiere hacer un corte de mucha precisión se ve reflejada la intervención manual del hombre en el proceso, en algunos casos con el uso de sierras o serruchos manuales; Partiendo de esto se decide retomar un mecanismo que suplante el sobre esfuerzo del hombre en este tipo de proceso y que permita un posterior estudio para estandarizarlo como herramienta para industria.

Partiendo de esto, se retoman los conceptos sobre el mecanismo y función de una biela, así como el estudio de los conceptos dinámicos que acarrean el sistema en el cual ella interviene.

Palabras Claves -- Mecanismo, biela, dinámica, proceso, movimiento…

Abstract-- Between mechanisms used to cut the wood we have found of several types, manuals, mechanical, electrical, etc; that across the times have developed the solution to carpenters and to all those persons who work with this raw material. When it is needed to do a cut of many precision the manual intervention of the man meets reflected in the process, in some cases with the use of saws or manual handsaws; Departing from this it is decided to take again a mechanism that it supplants on effort of the man in this type of process and that allows a later study to standardize it as tool for industry.

Key Word-- Laplace, models, transfer function, differential equations.

I. INTRODUCCIÓN

Motivados por estudios como Cinemática y Dinámica de Maquinas hemos investigado el mecanismo que pretende ser útil para contrarrestar el esfuerzo humano para pequeñas tareas, así como

a través de un análisis matemático para el conocimiento físico y sistemático del montaje

experimental, en el cual se pretende estudiar la velocidad angular presentada por la biela y la velocidad del motor.

Se realizó el montaje experimental, se procedió a realizar diagrama y análisis de cuerpo libre y se aplicó el conocimiento obtenido en el curso de Dinámica.

II. MODELO DE APLICACIÓN A LOS

SISTEMAS DINAMICOS.

El mecanismo de la biela, es un mecanismo que

transforma un movimiento circular en un

movimiento de traslación, o viceversa. El ejemplo

actual más común se encuentra en el motor de

combustión interna de un automóvil, en el cual el

movimiento lineal del pistón producido por la

explosión de la gasolina se trasmite a la biela y se

convierte en movimiento circular en el cigüeñal. En

forma esquemática, este mecanismo se crea con

una barra de madera. El extremo que rota de la

barra (la manivela) se encuentra unido a un punto

fijo, el centro de giro, y el otro extremo se

encuentra unido a la biela. El extremo restante de

la biela se encuentra unido a un pistón que se

mueve en línea recta. Biela: Es un elemento rígido

y alargado que permite la unión articulada entre la

manivela y el émbolo. Está formada por la cabeza,

la caña o cuerpo y el pie. La forma y la sección de la

biela pueden ser muy variadas, pero debe poder

resistir los esfuerzos de trabajo, por eso es hecha

de hierro y madera. Manivela: Es una palanca con

un punto al eje de rotación y la otra en la cabeza

de la biela. Cuando la biela se mueve

alternativamente, adelante y atrás, se consigue

hacer girar la manivela gracias al movimiento

general de la biela, de esta forma se logra hacer el

corte de pequeños trozos de madera gracias al giro

en forma excéntrica.

El Proyecto consiste en diseñar un mecanismo de

eslabón de sierra, en donde se requiere que la hoja

de la sierra permanezca en posición horizontal y

experimente un movimiento completo de vaivén.

El mecanismo debe transferir la rotación de la

flecha del motor a la hoja de la sierra. Los

principios a aplicar son los de la cinemática plana

de un cuerpo rígido.

Se construyó un mecanismo en línea manivela

basculador con un motor de carbono de 60Hz, con

una velocidad de 7500 rpm, se realizó un montaje

experimental para la observación y estudio de la

velocidad angular de la manivela y el motor.

A. APLICACIÓN CONCRETA DEL MECANISMO DE LA BIELA.

En este mecanismo, el movimiento de rotación de

una manivela o cigüeñal provoca el movimiento

rectilíneo, alternativo, de un pistón o émbolo.

La biela sirve para unir las dos piezas. Con la ayuda

de un empujón inicial o un volante de inercia, el

movimiento alternativo del pistón se convierte en

movimiento circular de la manivela. El movimiento

rectilíneo es posible gracias a una guía o

un cilindro, en el cual se mueve. Este mecanismo

se usa en los motores de muchos vehículos.

El recorrido máximo que efectúa el pistón se

llama carrera del pistón. Los puntos extremos del

recorrido corresponden a dos posiciones

diametralmente opuestas de la manivela. En la

figura 1 se observa el diagrama que representa el

mecanismo de la biela.

Figura1.

B. APLICACIÓN CONCRETA DEL MECANSMO.

El movimiento de la manivela desde el punto A

hasta el punto B, en donde se da el giro alrededor

de A, es igual a ���=785.3 rad/sg. El movimiento

de la biela del punto B al punto D, en el cual se da

un movimiento de plano general hasta

determinado por un Angulo de 9.86 y la velocidad

en el punto D , donde la biela se une al pistón está

dada en un movimiento plano, el cual es el

resultado de una traslación con una rotación.

Análisis Matemático y cálculos: ver documento anexo

III. CONCLUSION

En el montaje experimental realizado, se observó

un movimiento de plano general, en el que se

estudió la teoría del movimiento de cuerpo rígido,

se determinaron las variables citadas y se

experimentó el movimiento de la biela manivela.

Fue interesante aplicar y conocer los conceptos de

la teoría de cuerpo rígido, ya que en el proceso se

observó la forma como el cuerpo que realiza la

acción se mueve uniformemente en forma de

traslación, así como también se observa la rotación

en el proceso realizado en el punto A.

Aprendimos la forma para hallar la velocidad a un

cuerpo y en especial estudiar su movimiento desde

el análisis matemático partiendo de la observación

física.

IV. BIBLIOGRAFIA

[1] BEER, F., JOHNSTON, E y , CLAUSSEN,W. (2007). Mecánica Vectorial para Ingenieros. Dinámica. China: McGraw-Hill Interamericana. [2] Slideshare, Sistema Biela Manivela, [internet], disponible en: http://www.slideshare.net/ptah_enki/laplace-349511; [acceso: Noviembre 4 2013]

[3] Monografías, Sistema Deducción ecuaciones del desplazamiento, velocidad y aceleración del pistón en mecanismo manivela - biela, [internet], disponible en:http://www.monografias.com; [acceso: Noviembre 10 2013]