SISTEMAS MACANICOSI UNIDADCONCEPTOS GENERALES DE LOS SISTEMAS MECNICOS.

Universidad Tecnolgica De CampecheTCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN MECATRONICAJORGE HIDALGO RODRIGUEZ Grupo: A

Cuatrimestre: 3ro Docente: CARLOS SALAZAR MARIO.

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UNIDAD I I.1 Conceptos generales de los sistemas mecnicos I.1.1 Explicar el concepto de sistema mecnico y los elementos que lo integran. Se llama mecanismo a un conjunto de slidos resistentes, mviles unos respecto de otros, unidos entre s mediante diferentes tipos de uniones, llamadas pares cinemticos (pernos, uniones de contacto, pasadores, etc.), cuyo propsito es la transmisin de las mquinas reales. I.1.1.1 Los elementos que lo integran.Manivelas, levas, bielas, palancas de primer, segundo y tercergnero. I.1.2.1 Definir mecanismos, mquina, cinemtica de mquinas I.1.2.2Mecanismo. Es un dispositivo mecnico que tiene el propsito de transferir el movimiento y/o fuerza de una fuente a una salida. I.1.2.3Mquina. Es conjunto de mecanismo que tiene el propsito de realizar un trabajo I.1.2.4Cinemtica de mquinas. Es la ciencia que trata del estudio del movimiento relativo I.1.3 Diferenciar un mecanismo de una maquina mediante el arreglo de componentes que los integran.Los mecanismos se usan enuna gran variedad de mquinas y dispositivos. Para diferenciar un mecanismo de una maquina se va tomar como ejemplo. El eslabonamiento de lazo cerrado ms simple el de cuatro barras, que tiene 3 eslabones mviles (ms un eslabn fijo). La gra de amantillado a nivel en la figura 1.1 es un eslabonamiento de 4 barras de tipo especial que genera aproximadamente un movimiento en lnea recta del punto trazador de trayectoria (P), las gras de este tipo tienen una capacidad aproximada de 50 toneladas y tienen un desplazamiento aproximadamente en lnea. Recta del punto trazador acoplador de cerca de 9 m. de largo, como se tiene un gancho en el punto trazador de trayectoria que sostiene una cuerda de alambre ( que siempre cuelga verticalmente), la orientacin del eslabn acoplador no es importante. Se tiene aqu una obvia tarea de generacin de trayectoria, este es un ejemplo de que los mecanismo son partes que constituyen a una mquina.

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A 2 B 3 Ao 4 1I.1 Aplicaciones de los sistemas mecnicos

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I.4 Describir las aplicaciones de los sistemas mecnicos en equipos industriales: I.4.1. Sujecin.Los sujetadores abarcan una amplia gama de componentes comunes y especializados, pero el mayor inters tiene hoy en da en los equipos industriales es el sistema de sujecin, porque la economa de produccin exige la consideracin global del proceso de ensamblado. Los sujetadores insertados a mano son intensivos en mano de obra y por tanto elevan el costo de ensamblado. Las variedades de sistemas de sujecin disponibles en nuestros das son desconcertantemente amplias, pero es responsabilidad del profesional seleccionar uno de la categora correcta, evaluar su desempeo a partir de los datos del proveedor y considerar los costos una vez instalado. Con respecto a este subtema es imposible presentar o describir una lista completa de todos los diversos tipos de sujetadores disponibles, pero tal vez resulte til para el alumno agruparlos como sigue: Pernos, tornillos, montantes, tuercas y arandelas. Tornillo de autorroscado Tuercas de seguridad y rgidas Pernos/tornillos ciegos

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Remaches ( incluye remaches ciegos) Sujetadores de acero templado Sujetadores para plstico Sujetadores para plstico Sujetadores de liberacin rpida Sujetadores de autosellado Insertos y montantes roscados I.4.2 Unin de perforacin parcial. Un modo muy efectiva de unir lminas es efectuando una perforacin parcial de la lmina superior e incrustndola en la inferior. Se corta parcialmente el material de la lmina superior y se empuja a travs de la lmina inferior, la cual se moldea simultneamente de modo que ocurra un traslapo entre las dos lminas. Dado que el cortar parcial queda conectado a la lmina superior por un lado, se produce una unin de considerable resistencia para esto se cre el sujetador de potencia Trumpf TF300para cortar y moldear las lminas con una rapidez de 2 golpes por segundo. I.4.3 Soldadura Ultrasnica. El ultrasonido se utiliza ampliamente para unir ensambles de plstico y para fijar insertos roscados. La limitacin principal es cuando debe unirse piezas hechas de diferentes termoplsticos. Una diferencia de unos cuantos grados de temperatura de ablandamiento puede hacer que un material fluya antes que el otro. La presin aplicada durante la soldadura ultrasnica tambin es un factor crtico, y el equipo ms moderno se controla mediante un microprocesador para proveer las condiciones de presin y calentamiento ptimos I.4.4 Apoyos.Los apoyos y las conexiones que originan reacciones equivalentes a una fuerza con una lnea de accin conocida son:bola y cuenca o de rtula, rodillo sobre superficie rugosa, rueda sobre riel, junta o unin universal, bisagra y cojinete que soportan solo carga radial, pasador y mnsula, bisagra y cojinete que soportan empuje axial y carga radial, rodillos, balancines, superficie sin friccin, eslabones o bielas y cables cortos, collarines de barra sin friccin y pernos sin friccin en ranuras lisas

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I.4.5 Transmisin de movimiento: En la gran mayora de los casos, estas transmisiones se realizan a travs de elementos rotantes, ya que la transmisin de energa por rotacin ocupa mucho menos espacio que aquella por traslacin. Una transmisin mecnica es una forma de intercambiar energa mecnica distinta a las transmisiones neumticas o hidrulicas, ya que para ejercer su funcin emplea el movimiento de cuerpos slidos, como lo son los engranajes y las correas de transmisin. Tpicamente, la transmisin cambia la velocidad de rotacin de un eje de entrada, lo que resulta en una velocidad de salida diferente. En la vida diaria se asocian habitualmente las transmisiones con los automviles. Sin embargo, las transmisiones se emplean en una gran variedad de aplicaciones, algunas de ellas estacionarias. Las transmisiones primitivas comprenden, por ejemplo, reductores y engranajes en ngulo recto en molinos de viento o agua y mquinas de vapor, especialmente para tareas de bombeo, molienda o elevacin (norias). En general, las transmisiones reducen una rotacin inadecuada, de alta velocidad y bajo par motor, del eje de salida del impulsor primario a una velocidad ms baja con par de giro ms alto, o a la inversa. Muchos sistemas, como las transmisiones empleadas en los automviles, incluyen la capacidad de seleccionar alguna de varias relaciones diferentes. En estos casos, la mayora de las relaciones (llamadas usualmente "marchas" o "cambios") se emplean para reducir la velocidad de salida del motor e incrementar el par de giro; sin embargo, las relaciones ms altas pueden ser sobre marchas que aumentan la velocidad de salida. Tambin se emplean transmisiones en equipamiento naval, agrcola, industrial, de construcciones y de minera. Adicionalmente a las transmisiones convencionales basadas en engranajes, estos dispositivos suelen emplear transmisiones hidrostticas y accionadores elctricos de velocidad ajustable. Entre las formas ms habituales de transmisin estn:

Correas. como una correa de distribucin Cadenas Barras en mecanismos articulados como el cuadriltero articulado o el mecanismo de bielamanivela.

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Cables. la mayora nicamente funcionan a traccin, aunque hay cables especiales para transmitir otro tipo de esfuerzos como los cables de torsin Engranajes Ruedas de friccin, que transmiten movimiento perimetral, como las ruedas de un vehculo. Discos de friccin,que transmiten movimiento axial, como un disco de embrague. Chavetas y ejes nervados Juntas cardn y juntas homocinticas Chumaceras.

I.4.6 Transmisin potencia para transporte.Las cadenas, engranajes y correas se usan para la transmisin de potencia entre ejes que rotan y que no estn directamente acopladas. Prcticamente se usan como transmisiones directas (acoplamientos flexibles y reductores de velocidad). Aumentadores de fuerza(Rueda dentada grande y reductor de velocidad).Aumentadores de velocidad(Rueda dentada pequea y reductor de velocidad).Transmisiones intermitentes ( espaciadores) y movimientos oscilatorios ( seguidor, rodillo y leva). I.4.7 Transformacin.Utilizamos mquinas de forma cotidiana. La mayora de ellas incorporan mecanismos que transmiten y/o transforman movimientos. El diseo de mquinas exige escoger el mecanismo adecuado, no slo por los elementos que lo componen, sino tambin por los materiales y medidas de cada uno. Los mecanismos de transmisin. Los mecanismos de transmisin se encargan de transmitir movimientos de giro entre ejes alejados. Estn formados por un rbol motor (conductor), un rbol resistente (conducido) y otros elementos intermedios, que dependen del mecanismo particular. Una manivela o un motor realizan el movimiento necesario para provocar la rotacin del mecanismo. Las diferentes piezas del mecanismo transmiten este movimiento al rbol resistente, solidario a los elementos que realizan el trabajo til. El mecanismo se disea para que las velocidades de giro y los momentos de torsin implicados sean los deseados, de acuerdo con una relacin de transmisin determinada.

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Fig. I.2 Tornillo sin fin-corona Este mecanismo permite transmitir el movimiento entre rboles que se cruzan. El eje propulsor coincide siempre con el tornillo sin fin, que comunica el movimiento de giro a la rueda dentada que engrana con l, llamada corona. Una vuelta completa del tornillo provoca el avance de un diente de la corona. En ningn caso puede usarse la corona como rueda motriz. Puede observarse un tornillo sin fin en el interior de muchos contadores mecnicos.

Fig. I.3 Engrane cnico Es un mecanismo formado por dos ruedas dentadas troncocnicas. El paso de estas ruedas depende de la seccin considerada, por lo que deben engranar con ruedas de caractersticas semejantes. El mecanismo permite transmitir movimiento entre rboles con ejes que se cortan. En los taladros se usa este mecanismo para cambiar de broca. Aunque normalmente los ejes de los rboles son perpendiculares, el sistema funciona tambin para ngulos arbitrarios entre 0 y 180. Las prestaciones del mecanismo son parecidas a las del engranaje recto.

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Fig. I.4 Engrane recto Est formado por dos ruedas dentadas cilndricas rectas. Es un mecanismo de transmisin robusto, pero que slo transmite movimiento entre ejes prximos y, en general, paralelos. En algunos casos puede ser un sistema ruidoso, pero que es til para transmitir potencias elevadas. Requiere lubricacin para minimizar el rozamiento. Cada rueda dentada se caracteriza por el nmero de dientes y por el dimetro de la circunferencia primitiva. Estos dos valores determinan el paso, que debe ser el mismo en ambas ruedas.

Fig. I.5 Poleas El mecanismo est formado por dos ruedas simples acanaladas, de manera que se pueden conectar mediante una cinta o correa tensionada. El dispositivo permite transmitir el movimiento entre ejes alejados, de manera poco ruidosa. La correa, sin embargo, sufre un desgaste importante con el uso y puede llegar a romperse. Hay que tensar bien, mediante un carril o un rodillo tensor, para evitar deslizamientos y variaciones de la relacin de transmisin. No es un mecanismo que se use demasiado cuando se trata de transmitir potencias elevadas.

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Fig. I.6 Articulacin universal La articulacin universal o Junta de Cardan resulta til para transmitir potencias elevadas entre ejes que se cortan formando un ngulo cualquiera, prximo a 180. Este mecanismo de puede encontrar en el sistema de transmisin de muchos vehculos. Una pieza de cuatro brazos, con forma de cruz, mantiene unidas las horquillas que hay en el extremo de cada eje, permitiendo la movilidad del conjunto. El sistema es bastante robusto y, si se usan dos juntas mediante un rbol intermedio, el giro puede transmitirse a rboles alejados de ejes no paralelos. En este caso, el rbol intermedio sufre esfuerzos de torsin considerables.

Fig. I.7 Ruedas de friccin El movimiento de giro se transmite entre ejes paralelos o que se cortan formando un ngulo arbitrario, entre 0 i 180. Como en el caso de los engranajes, hay ruedas de friccin rectas y tronco cnicas. El mecanismo est formado por dos ruedas en contacto directo, a una cierta presin. El contorno de las ruedas est revestido de un material especial, de forma que la transmisin de

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movimiento se produce por rozamiento entre las dos ruedas. Si las ruedas son exteriores, giran en sentidos opuestos.

Fig. I.8 Sistema compuesto de poleas El mecanismo est formado por ms de dos poleas compuestas unidas mediante cintas o correas tensas. Las poleas compuestas constan de dos o ms ruedas acanaladas simples unidas a un mismo eje. En el caso ms sencillo, se usan tres poleas dobles idnticas, de forma que la rueda pequea de una polea doble conecta con la rueda grande de la polea siguiente. As se consiguen relaciones de transmisin, multiplicadoras o reductoras, mayores que en el sistema simple.

Fig. I.9 Transmisin por cadena. Las dos ruedas dentadas se comunican mediante una cadena o una correa dentada tensa. Cuando se usa una cadena el mecanismo es bastante robusto, pero ms ruidoso y lento que uno de poleas. Todas las bicicletas incorporan una transmisin por cadena. Los rodillos de la cadena estn unidos

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mediante eslabones y, dependiendo del nmero de huecos, engranan con uno o varios dientes de las ruedas. En algunas mquinas, la rueda menor suele llamarse pin, y la rueda mayor plato.. Utilizando este mecanismo se consigue que las dos ruedas giren en el mismo sentido.

Fig. I.10 Tren de engranes compuesto El mecanismo est formado por ms de dos ruedas dentadas compuestas, que engranan. Las ruedas compuestas constan de dos o ms ruedas dentadas simples solidarias a un mismo eje. En el caso ms sencillo, se usan tres ruedas dentadas dobles idnticas, de forma que la rueda pequea de una rueda doble engrana con la rueda grande de la rueda doble siguiente. As se consiguen relaciones de transmisin, multiplicadoras o reductoras, muy grandes. Efectivamente, su valor viene dado por el producto de los dos engranajes simples que tiene el mecanismo.

Fig. I.11 Tren de engranes simple El mecanismo est formado por ms de dos ruedas dentadas simples, que engranan. La rueda motriz transmite el giro a una rueda intermedia, que suele llamarse rueda loca o engranaje loco. Finalmente, el giro se transmite a la rueda solidaria al eje resistente. Esta disposicin permite que el

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eje motor y el resistente giren en el mismo sentido. Tambin permite transmitir el movimiento a ejes algo ms alejados. I.4.8 Equipos para manipulacin y almacenamiento. Para almacenar las mercancas se requiere una serie de equipos que permitan minimizar los tiempos demanipulacin y almacenamiento, evitar esfuerzos excesivos de los trabajadores, reducir los costes..., y que almismo tiempo contribuyan a realizar las actividades de forma ms eficiente.Si procedemos a una primera clasificacin, podemos distinguir entre equipos de almacenamiento esttico yequipos de almacenamiento dinmicos:

Equipos de almacenamiento esttico. Entre los equipos de almacenamiento esttico podemos destacar los silos, que se utilizan para el almacenamiento de mercancas a granel. stos tienen un orificio de entrada, que se encuentra en la parte superior y un orificio de salida, que se encuentra en la parte inferior. Podemos distinguir varios tipos de silos:

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Equipos de almacenamiento dinmico. Los equipos dinmicos que podemos utilizar para manipular y almacenar las mercancas se dividen en 2 grupos: Equipos con movimiento y sin traslados Equipos con movimiento y capacidad para trasladarse. Equipos con movimiento y sin traslados. Son equipos que se fijan al suelo del edificio y presentan la ventaja de permitir un transporte continuo de Mercancas de flujo constante. A este grupo de equipos pertenecen todos los tipos de cinta transportadora I.5 Relacionar la configuracin de un sistema mecnico con sus posibles aplicaciones en la industria I.5.1 Sistemas de transmisin de movimiento y potencia.Como un funcionamiento de una caja de velocidad de un automvil. Este sistema es el intermediario entre el motor y la mquina o aplicacin a accionar. Sirve para acoplar y desacoplar el movimiento de rotacin del motor a la mquina o aplicacin que acciona. Su funcin es la de tomar el movimiento de rotacin del volante inercial y transmitirla a travs de discos dentados giratorios y platos o discos fijos a un eje de salida donde se acopla finalmente la mquina o carga. Consta bsicamente de una corona dentada (de encastre) fija en el volante inercial, unos discos dentados intercambiables de fibra y metal (ferrodos), acoplados a la corona de arrastre, discos o platos metlicos fijos y deslizantes, un dispositivo de empuje con su accionamiento y un eje de salida montado sobre rodamientos en una carcasa metlica. ejemplo se describe el

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I.6 Identificar los elementos de una transmisin rgida y flexible:, Engranes. Es un elemento de transmisin flexible que se denomina engranaje o ruedas dentadas al mecanismo utilizado para transmitir potencia de un componente a otro dentro de una mquina. Los engranajes estn formados por dos ruedas dentadas, de las cuales la mayor se denomina corona y la menor pin. Uniones Universales. Es un elemento de transmisin flexible de movimiento entre dos rboles concntricos, pero con sus ejes desviados angularmente, se recurre con mucha frecuencia al cardn. La simplicidad, durabilidad y costo reducido de este acoplamiento as lo justifican. Cadenas. Es un elemento flexible de eslabones o anillos enlazados entre s, que sirven para sujetar, estirar y para la transmisin de movimiento en las mquinas. Es un objeto construido mediante eslabones, generalmente metlicos, que se entrelazan unos a otros. Han sido utilizadas desde antiguo debido a su fortaleza combinada con flexibilidad. Catarina. Es un elemento rgido,la rueda dentada Catarina en un disco dotado de dientes, normalmente cilndricos, que segn la disposicin del eje que portaba la linterna, iban situados en posicin radial o paralela al propio eje.

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La linterna es un tambor de barras, diseado especialmente para que los dientes de la rueda dentada penetren en su interior y puedan arrastrarlo en su movimiento. Poleas. Es un elemento rgido. Tambin llamada garrucha, carrucha, trocla, trcola o carrillo, es una mquina simple que sirve para transmitir una fuerza. Bandas. Es un elemento flexible. Conocida tambin como correa de transmisin a un tipo de

transmisin mecnica basado en la unin de dos o ms ruedas, sujetas a un movimiento de rotacin.

I.7 Rodamientos I.7.1 Identificar los tipos de rodamientos de un sistema mecnico y las especificaciones de sus regmenes de trabajo. Los rodamientos se dividen en dos categoras principales: rodamientos de bolas y rodamientos de rodillos. Los rodamientos de bolas se clasifican de acuerdo a su configuracin en: rodamientos rgidos de bolas y rodamientos a contacto angular. Por otro lado los rodamientos de rodillos, se clasifican de acuerdo a la forma de los elementos rodantes en: rodillos cilndricos, agujas, rodillos esfricos. Adicionalmente los rodamientos pueden clasificarse de acuerdo a la direccin en que se aplica la carga: as los rodamientos radiales soportan cargas radiales y los rodamientos axiales soportan cargas axiales. Otros mtodos de clasificacin incluyen: 1) nmero de hileras de elementos rodantes (una, doble o cuatro hileras), 2) si son no separables o separables, en los cuales el anillo interior o el exterior pueden ser separados. Tambin existen rodamientos diseados para aplicaciones especiales, tales como: rodamientos para ejes de vagones ferroviarios, tornillos de bolas, rodamientos de tornamesa, as como rodamientos de movimiento rectilneo (rodamientos lineales de bolas, rodamientos lineales de rodillos, rodamientos lineales de rodillos delgados). Los diferentes tipos de rodamientos se muestran a continuacin.

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Fig. I.12 Clasificacin de rodamientos

Fig. I.1.12 Clasificacin de rodamientos.