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Documento de contenido Elaborado por: Grupo de Investigación Sistemas Inteligentes, Robótica y Percepción- SIRP- Pontificia Universidad Javeriana-Bogotá, 2010.

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TALLER 3 TRANSMISIÓN DE VELOCIDADES CON SISTEMA DE ENGRANAJES

Guía del Estudiante Área: Tecnología Tema: Transmisión de movimiento rotacional Conceptos

relacionados:

Motores Engranajes, Transmisión de velocidades

de

corriente

continua,

Objetivos: 1. Introducir el tema de transmisión de movimiento rotacional de manera didáctica. 2. Conocer la utilidad de los engranajes para reducir o aumentar la velocidad de giro. 3. Analizar el sentido de giro de los engranajes

Propósitos 1. Razonar de forma deductiva e inductiva el diseño de mecanismos rotacionales simples 2. Relacionar el concepto de actuador con Motores de corriente continua, Engranajes y la Transmisión de velocidades


Introducción En robótica se requieren actuadores para dar movimiento a la estructura mecánica de un robot. Los actuadores son dispositivos que convierten órdenes en acciones. Para el caso del motor, la orden puede ser “avanzar” y la acción que realiza el actuador, en este caso un motor, es girar. Por lo general, los actuadores también pueden verse como transductores1; por ejemplo, el motor convierte energía eléctrica en energía mecánica rotacional (movimiento). En la ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia. se muestra un motor simple.

Figura 1: Motor de corriente continua simple

Un motor como el que se muestra en la figura da más de 2000 vueltas por minuto. Ésta es la velocidad de giro del motor, medida en revoluciones por minuto (rpm). Puesto que esta velocidad puede resultar muy alta para las aplicaciones de robótica; imagine un carrito con este tipo de motores, ¿qué ocurriría si lo pone a funcionar a esta velocidad? Seguramente usted deberá correr detrás de su juguete para alcanzarlo. Para solucionar este problema, al eje de un motor se le puede adaptar ruedas para modificar la velocidad como los que se muestra en la Figura 2, si se utilizan dos ruedas de distinto tamaño R1> R2, se puede verificar que al acoplar la rueda de radio R1 al eje del motor con una rueda de menor radio, la velocidad de giro resultante en la rueda de radio R2 es mayor. A estas ruedas las llamamos engranajes. El engranaje sobre el que actúa directamente el motor se llama conductor y el que está acoplado se llama engranaje conducido.

1

Un transductor es cualquier elemento que convierte una forma de energía en otra forma de energía.


Figura 2: Sistema de dos engranajes circulares

Preguntas previas (Consulte la bibliografía): 1. ¿Qué es relación de transmisión? 2. ¿Cómo se encuentra la relación de transmisión? 3. Con dos engranajes de distinto tamaño, ¿En qué casos la velocidad es mayor? ¿Por qué?

Temas previos/contenidos: Motores DC Velocidad de un motor Sistemas de engranajes Reductores de velocidad

Materiales: Tres (3) motores idénticos de 5 V de voltaje nominal2 Cinco (5) ejes Dos (2) ruedas dentadas de 4 cm de diámetro Dos (2) ruedas dentadas de 2 cm de diámetro Hilo Tres (3) Pesos iguales (pueden ser 30 canicas divididas en 3 paquetes) Cuatro (4) pilas AA de 1.5 V Cables

2

Voltaje al que funciona un motor, determinado por el fabricante y especificado generalmente en su empaque


Descripción de la actividad La actividad que se presenta consiste en realizar un montaje con varios motores, para explicar los conceptos de actuador, engranajes, caja reductora y relación de transmisión. Para ello el profesor debe preparar previo a la clase el material detallado a continuación. El objetivo de esta actividad es familiarizar al estudiante con el uso de los actuadores y en robótica, a través de conceptos relacionados, tales como Motores, Velocidad de giro, Engranajes, Transmisión de velocidades.

Procedimiento Este taller se realiza en tres distintos momentos: Investigación: el estudiante debe investigar individualmente sobre el tema para responder a las preguntas previas planteadas en la guía del estudiante. Explicación: antes del desarrollo de la actividad práctica, el docente con la colaboración de los estudiantes, dará solución a las preguntas previas y explicará los conceptos y temas relacionados a la actividad. Desarrollo: De la actividad práctica. Aplicación del razonamiento lógico para interpretar correctamente los fenómenos observados. El estudiante debe dar respuesta a las preguntas finales planteadas en el documento QUICES

Para ello siga los pasos detallados a continuación: 1. En la estructura suministrada por el profesor, asegure 5 ejes como se muestra en la figura y acople en el primero y el cuarto las 2 ruedas pequeñas y en la segunda y la tercera las 2 ruedas de mayor diámetro. De esta forma quedan 3 montajes en la estructura dada, como se muestra en Figura 3.


Figura 3: Montajes para el trabajo en clase

2. Analice las diferencias en los 3 montajes. Cuente el número de dientes de cada rueda (grande y pequeña). ¿Cuál es la relación de transmisión del montaje 1 y del montaje 2? 3. Con ayuda de su profesor instale los motores.

4. Gire el eje del motor con la mano. Cuente cuántas vueltas da la rueda pequeña para que la grande dé 1 vuelta (montaje 2). Cuente cuántas vueltas da la rueda grande si la pequeña da 1 vuelta (montaje 1) ¿Qué ocurre? Explique. 5. Gire el eje del motor del engranaje conductor en sentido horario. ¿Qué ocurre con el sentido de giro del eje de rotación del engranaje conducido?

6. Asegúrese de tener acoplados los pesos en los tres ejes como se muestra en el esquema de la Figura 4


Figura 4: Pesos acoplados

7. Conecte la fuente de alimentación a los motores al mismo tiempo. 8. Observe qué ocurre con la velocidad con la que suben los pesos en cada montaje. ¿Cómo se afecta la velocidad en cada montaje? Explique.

9. ¿Qué concluye de esta práctica?

Bibliografía Somolinos Sánchez, José Andrés. Avances en robótica y visión por computador. Universidad de Castilla-La Mancha, Ediciones de la Universidad de Castilla-La Mancha, España, 2002.

Robótica:

Los

Actuadores.

Disponible

http://www.scribd.com/doc/21354353/actuadores-robotica. Consultado el 7 de julio de 2010.

en:


GUIA ESTUDIANTES  

Elaborado por: Grupo de Investigación Sistemas Inteligentes, Robótica y Percepción- SIRP- Pontificia Universidad Javeriana-Bogotá, 2010.

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