Elementos de máquinas y sistemas

Trinquete. Rueda Libre. Sistema de Frenado. Embragues. Acumuladores de energía. Equilibrio dinámico. Árboles o ejes de transmisión. Trenes de engranaje

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TEMA 19: ELEMENTOS DE MÁQUINAS Y SISTEMAS (II)

  • Trinquete.

  • Se utiliza para que el giro solo tenga un sentido, es una rueda con salientes en los que encaja una pieza. Se utiliza en un carrete de pesca, un torno,…

  • Rueda libre.

  • Desacopla el eslabón de salida del de entrada cuando la velocidad del eslabón seguidor es mayor que la que le corresponde por transmisión. De esta forma se asegura que el eslabón motriz mueva siempre al conducido.

    El mecanismo de la rueda libre dispone de unas bolas o rodillos en el eje motriz que, al ser empujados por un muelle, enganchan en el eje conducido arrastrándolo; pero si es el eje conducido el que gira con mayor velocidad, los rodillos de enganche se recogen y hacen que el eje conducido gire desligado del motriz.

  • Sistema de frenado.

  • Frenado mecánico: Se frena con el rozamiento.

  • Frenos de tambor: Constan de una pieza, denominada tambor, que gira solidariamente con el eje de rotación; y de otra pieza fija al bastidor, llamada zapata, que cuando se acciona el freno se acerca al tambor haciendo que, por rozamiento, la velocidad de giro del eje disminuya. La zapata puede hacer contacto por el interior o por el exterior del tambor, dando lugar así a frenos de zapata interior y exterior.

  • Frenos de disco: Constan de un disco que gira con el eje, y de una pieza, llamada pastilla, cuando se acciona el freno la pastilla aprisiona al disco y el rozamiento entre ambas superficies hace que la velocidad del eje disminuya.

  • El accionamiento del sistema de frenado, tanto en los frenos de disco como en los de tambor, se realiza habitualmente mediante un circuito hidráulico, aunque también se puede llevar a cabo mecánicamente por medio de palancas y varillas, o mediante un sistema neumático o eléctrico.

  • Frenado eléctrico.

  • Transforman la energía cinética de rotación existente en el eje que se pretende detener en energía eléctrica; esta se convierte en calorífica que se transmite al ambiente, o bien se puede aprovechar para hacer otra cosa.

    Estos sistemas constan de un disco conductor. Éste gira con el eje y se encuentran rodeados por un electroimán fijado al bastidor. Cuando el sistema de frenado se activa, el electroimán genera un campo magnético que atraviesa el disco e induce unas corrientes en ellos que provocan un campo magnético. Lo tienen los vehículos pesados, autobuses, camiones…

  • Embragues.

  • En muchas ocasiones es preciso desconectar el eje motriz del conducido. Para realizar esta misión se incorpora al mecanismo el embrague. Cuando no se transmite potencia desde el eje motriz al conducido se dice que el embrague esta desembragado, y cuando se le transmite la máxima potencia es que está embragado.

    Si para conectar los ejes motriz y conducido tienen que estar ambos en reposo, el embrague es de accionamiento estático y si la conexión se puede realizar estando los ejes en reposo o en movimiento, el embrague es de accionamiento dinámico.

    Los más comunes son los de fricción que consta de dos discos: uno acoplado al eje motriz y el otro al conducido. La transmisión de potencia se realiza entre los dos discos.

  • Acumuladores de energía.

  • Elementos capaces de almacenar energía para poder utilizarla más adelante.

  • Volantes de inercia. Para tratar de mantener estable la velocidad de giro en los ejes que sufren variaciones se instala el volante de inercia, es un disco de masa elevada que se acopla al eje en su centro.

  • Un volante de inercia mantendrá la velocidad de giro tanto mas uniforme cuanto mayores sean su masa y su radio.

    En los automóviles se instala un volante de inercia para estabilizar el movimiento de giro del cigüeñal, ya que el par motor no es constante porque el pistón únicamente realiza trabajo en el tiempo de explosión.

  • Elementos elásticos. Se usan en algunas máquinas para, mediante estas deformaciones, absorber las oscilaciones o las fuerzas a las que se ven sometidos los sistemas mecánicos y de esta forma protegerlos. O también para tener almacenada una energía mecánica. Esfuerzos a los que se ve sometido:

  • Compresión: amortiguadores de los automóviles.

    Tracción: muelles.

    Flexión: Ballestas.

    Torsión: Los muelles enrollados en espiral.

  • Equilibrio dinámico.

  • Estabiliza la velocidad de giro del eje. Se pretende que la masa de todo el conjunto que rota se encuentre repartida respecto al eje de giro para que no se produzcan aumentos ni disminuciones de velocidad.

  • Árboles o ejes de transmisión.

  • Se utilizan cuando se tiene que transmitir un movimiento de rotación entre dos ejes sin necesidad de variar su velocidad ni el tipo de movimiento. Pueden ser de acoplamiento rígido o móvil.

    Los ejes de acoplamiento móvil, pueden absorber estas oscilaciones o desalineaciones. Dependiendo del grado de oscilación que se permita entre los ejes de entrada y salida, se tienen:

  • Juntas elásticas: Unión entre los ejes, se realiza interponiendo una pieza de caucho o goma, que absorbe las vibraciones.

  • Juntas cardán: Realiza la transmisión entre ejes desalineados.

  • Trenes de engranajes. Hay más de dos engranajes.

  • Se utiliza cuando:

  • La relación de transmisión difiero mucho de la unidad.

  • Los ejes de entrada y salida están muy alejados.

  • Se quiere que la relación de transmisión sea modificable.

  • La relación de transmisión es una fracción irreducible y de números grandes.

  • Se pueden clasificar en trenes simples (una rueda por eje) y compuestos (si hay mas de un engranaje).

    Ruedas satélites: es la rueda que no esta fijo al bastidor, se puede mover.

  • Caja de velocidades. O caja de cambios.

  • Es un ten de engranajes con dentado helicoidal.

    Consta de dos ejes: El motriz, asociado al motor; y el de salida, acoplado a las ruedas, eje secundario. El eje primario va provisto de una serie de engranajes que giran solidarios con él, mientras que los engranajes existentes en eje secundario giran locos, sin relación con eje de salida.

    En el eje secundario existen también unos manguitos, tienen estrías interiores, y de estrías exteriores que encajan en los engranajes que antes giraban locos en el eje secundario, fijándolos al eje de salida.

    Las cajas de velocidades se utilizan en automoción. Cuando en un coche se quiere cambiar de marcha el embrague debe estar en posición de desembragado; así, actuando sobre la palanca de cambio se mueven los manguitos que encajan en los engranajes del eje secundario. En cada marcha solo estará fijado un engranaje del eje secundario.