MECAFUNDAMENTOS

Mecanismo de biela - manivela

Mecanismo de biela y manivela en locomotoras de vapor. La biela recibe en (5) el movimiento lineal del pistón y lo transforma en rotación de las ruedas.

El mecanismo de biela - manivela 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 dos barras unidas por una unión de revoluta. 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.

Diagramas cinemáticos (Kinematic diagrams)

Para el análisis del movimiento de una máquina, es frecuentemente difícil visualizar el movimiento de los componentes de un dibujo de ensamble completo. La figura muestra una máquina que usa manerales sobre una línea de ensamble. Un motor produce una fuerza rotacional, el cual impulsa a un mecanismo que mueve el cigüeñal de un equipo sincronizado. Como se puede ver, un esquema de la máquina completa se vuelve complejo, y es difícil localizar el movimiento del mecanismo a considerar.

Es más fácil representar las piezas en forma de esqueleto, tal que sólo las dimensiones que influyen en el movimiento del mecanismo son mostradas. Los bosquejos de mecanismos son frecuentemente referidos como diagramas cinemáticos. El propósito de estos diagramas es similar a un esquema de un circuito eléctrico o diagramas de tuberías, en que representan variables que afectan la función principal del mecanismo. La figura muestra los símbolos típicos usados en la creación de diagramas cinemáticos.

Un diagrama cinemático se debe dibujar a una escala proporcional al mecanismo real. Por conveniencia, se numeran los eslabones, iniciando con la bancada como eslabón número 1. Para evitar confusión, los pares cinemáticos se marcarán con letras (R para revolutas y P para prismáticos) con dos números como subíndices, los cuales representarán a los eslabones que contactan.

Par cinemático (Joint)

Es una conexión móvil entre dos eslabones y permite movimiento relativo entre los eslabones de un mecanismo. Los pares cinemáticos se dividen en superiores e inferiores, y a esta última categoría pertenecen los seis tipos que se analizarán a continuación. En la figura, se ilustran los seis pares cinemáticos inferiores y su simbología, junto con la variable y el número de grado de libertad correspondientes.

El par giratorio o revoluta sólo permite rotación relativa y, por consiguiente, posee un grado de libertad. Con frecuencia, este par se denomina articulación de pasador o de espiga.

EL par prismático sólo permite movimiento relativo de deslizamiento o traslación y, por ende, se denomina casi siempre articulación de deslizamiento. También posee un solo grado de libertad.

El par de tornillo o par helicoidal cuenta con un solgrado de libertad porque los movimientos de deslizamiento y rotación están relacionados por el ángulo de hélice de la rosca. Por tanto, la variable del par se puede elegir como "x" o "q", pero no ambas. Nótese que el par de tornillo se convierte en una revoluta si el ángulon de hélice es cero, y en un par prismático si dicho ángulo se hace 90º.

El par cilíndrico permite tanto rotación angular como un movimiento de deslizamiento independiente. Por consiguiente, el par cilíndrico tiene dos grados de libertad.

El par globular o esférico es una articulación de rótula. Posee tres grados de libertad, una rotación alrededor de cada uno de los ejes coordenados.

El par planar rara vez se encuentra en los mecanismos en su forma no disfrazada. Tiene tres grados de libertad.

Todos los demás tipos de articulaciones se conocen como pares superiores. Entre los ejemplos clásicos están los dientes de engranes acoplados, una rueda que va rodando sobre un riel, una bola que rueda sobre una superficie plana y una leva que hace contacto con su seguidor de rodillo.

Entre los pares superiores existe una categoría denominada pares envolventes. Por ejemplo, la conexión entre una banda y una polea, entre una cadena y una catarina o entre un cable y un tambor.