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ELEMENTOS DE MÁQUINAS ELEMENTOS AUXILIARES Y SISTEMAS DE FRENADO María José López Picazo 1º BCT


ÍNDICE ∗Introducción ∗Repaso de la exposición B ∗Elementos auxiliares ‐Trinquete ‐ Embrague ‐ Rueda libre ‐ Cigüeñal *Sistemas de frenado ‐Mecánico ‐Hidráulico ‐Neumático ‐Eléctrico *Ejercicios


INTRODUCCIÓN Esta parte del trabajo se centra en los elementos auxiliares y los elementos de las máquinas. Antes de ello, cabe mencionar, para entender mejor el contenido, el tema de la exposición anterior de manera breve. Una vez explicado esto, dispondremos a explicar la materia del trabajo: ∗ Mencionaremos y explicaremos los distintos elementos auxiliares de las máquinas (trinquete, embrague, rueda libre y cigüeñal), indicando sus funciones y nombrando algún ejemplo. ∗ Analizaremos los distintos sistemas de frenado (mecánico, hidráulico, neumático y eléctrico) y explicaremos sus funciones. ∗ 10 ejercicios que evaluarán lo aprendido sobre el tema.


REPASO EXPOSICIÓN B Un mecanismo es un conjunto de elementos, conectados entre sí por medio de articulaciones móviles y cuya misión es: ∗ transformar una velocidad en otra velocidad. ∗ transformar una fuerza en otra fuerza. ∗ transformar una trayectoria en otra diferente . ∗ transformar un tipo de energía en otro tipo distinto.


MECANISMOS QUE TRANSFORMAN MOVIMIENTOS DE ROTACIĂ“N EN OTRA ROTACIĂ“N: CRUZ DE MALTA Consiste en una rueda de estrella con forma de cruz y una leva de disco. Se coloca un motor para hacer girar un pasador. Este solo desplaza la cruz cuando pasa por las aperturas verticales que presenta. El movimiento continuo del motor se transforma en un movimiento alternativo.

LEVA-SEGUIDOR OSCILANTE Transforma el movimiento rotativo continuo de la leva en un movimiento rotativo oscilante del seguidor. En este mecanismo de leva el seguidor pivota sobre un punto de apoyo describiendo un arco alrededor de este.


MECANISMOS QUE TRANSFORMAN MOVIMIENTOS DE ROTACIÓN EN MOVIMIENTOS RECTILÍNEOS LEVA-SEGUIDOR LINEAL el eslabón seguidor realiza movimientos rectilíneos alternativos, moviéndose hacia arriba cuando es empujado por la leva y hacia abajo cuando el perfil de la leva desciende. Se denomina elevación al máximo desplazamiento que se produce en el eslabón seguidor, que debe estar en todo momento en contacto con la leva.


PIÑÓN-CREMALLERA Transforma el movimiento circular en rectilíneo por medio de dos elementos dentados: Un piñón que gira sobre su propio eje y una barra denominada cremallera. Los dientes pueden ser rectos o helicoidales. Cuando el piñón gira, la cremallera avanza el paso de dientes tantas veces como dientes avance el piñón.


TORNILLO-TUERCA Este sistema sirve como elemento de uniĂłn entre dos o mĂĄs piezas. Se compone de una varilla roscada y una pieza con un agujero roscado. Al girar la varilla, permaneciendo fija la tuerca, hace que esta Ăşltima se desplace en sentido longitudinal del eje, con lo que se consigue transformar un movimiento circular uniforme en otro lineal.


EXCÉNTRICA Consiste en una pieza de forma geométrica en la que el eje de giro no coincide con su eje geométrico. La distancia entre ambos ejes se denomina excentricidad. Cuando se sitúa una pieza rectilínea llamada vástago en contacto con la excéntrica, el movimiento circular de ésta se convierte en movimiento alternativo del vástago.


Mecanismos que transforman movimientos rectilíneos en movimientos de rotación BIELA-MANIVELA La manivela actúa como elemento motriz y la biela, como elemento conducido. La manivela es una pieza que gira alrededor de un punto y describe un movimiento circular. La biela es una pieza rígida acoplada a la manivela. La cabeza de la biela, sigue el mismo movimiento circular que la manivela, mientras el pie de la biela, describe un movimiento alternativo o de vaivén.


ELEMENTOS AUXILIARES


TRINQUETE Elemento que impide el giro de un eje en un sentido, permitiéndolo en el otro. Consta de una rueda dentada y una uñeta que entra entre los dientes de la rueda por efecto de un muelle o por su propio peso. ∗ Utilidades: Como conversor de movimiento alternativo en discontinuo, se encuentra en las ruedas de dientes curvos, gatos de elevación de coches, relojes, mecanismos de tracción manual...


Como limitador del sentido de giro, se emplea en frenos de mano de automóviles, rueda trasera de las bicicletas, mecanismos de relojería, llaves fijas... * Tipos: De retención: cuando permite o no el movimiento del eje en un sentido. De accionamiento: cuando otro mecanismo (una biela o un émbolo) dotado de un movimiento de vaivén, empuja a la rueda dentada en el sentido de giro permitido, mientras la uñeta lo impide en el contrario. Irreversible: cuando permite o retiene el movimiento siempre en el mismo sentido de giro. Reversible: cuando permite o retiene el movimiento en ambos sentidos, gracias a un sistema de uñetas reversibles.


EMBRAGUE Se encarga de transmitir el movimiento entre dos ejes alineados. Uno de ellos recibe el movimiento del motor (eje motriz), y el otro acoplado al eje de salida (eje conducido), que transmite el movimiento a los demás órganos. Cuando el embrague produce la transmisión entre ambos ejes, está en la posición de embragado. Por el contrario, si no se transmite el movimiento entre los ejes, se dice que está en la posición desembragado.

Puede ser de tres tipos: ∗ Embrague de dientes ∗ Embrague de fricción ∗ Embrague hidráulico


EMBRAGUE DE DIENTES En este tipo de engranajes, los ĂĄrboles que se van a acoplar llevan en sus extremos dos piezas dentadas que encajan una en la otra. Para poder embragar y desembragar, es necesario que ambos ĂĄrboles estĂŠn parados, ya que si se intentan acoplar en movimiento, puede producirse la rotura de los dientes.


EMBRAGUE DE FRICCIÓN Consta de dos discos cuyas superficies son lisas y tienen un alto poder de fricción cuando se ponen en contacto. Este rozamiento acopla ambos ejes igualando sus velocidades. La fricción puede ser metal con metal o metal con ferodo. El embragado y el desembragado puede realizarse en movimiento, siendo el arranque suave y continuo. Un caso particular es el embrague de fricción de disco. Se utiliza para transmitir el movimiento del motor a las ruedas. Disponiendo de un pedal que al accionarlo mueve un mecanismo que separa los discos (posición de desembragado). Al soltar el pedal, el movimiento del motor se transmite a las ruedas (posición de embragado), ya que los discos se acoplan.


EMBRAGUE HIDRÁULICO Utilizan un fluido para transmitir el movimiento entre árboles conductores. Constan de dos turbinas, cada una a un eje, sumergidas en un fluido dentro de una caja. Al girar el eje conductor, éste hace mover la turbina, impulsando el fluido hacia la otra turbina y transmitiéndole el movimiento.


RUEDA LIBRE Consiste en que los piñones giren libremente en una dirección y se mantengan en la dirección contraria. Se utilizan unos trinquetes empujados por un muelle para que en la dirección de giro en la que se realiza la transmisión, se engranen con el resto del mecanismo para transmitir la potencia. En la dirección contraria los trinquetes son empujados hacia el eje y el resto del mecanismo gira libremente.

* Aplicaciones:

Rueda trasera de bicicletas Motor de arranque de automóviles


CIGÜEÑAL Elemento que transforma el movimiento circular en alternativo o viceversa. Consiste en un árbol acodado (a) con unos muñones (m) y unas muñequillas (n) donde se colocan las bielas. Sobre cada una de las muñequillas se inserta la cabeza de una de las bielas por medio de una pieza llamada sombrerete.


CIGÜEÑAL La biela actúa como elemento motriz y el cigüeñal como elemento conducido. El otro extremo de la biela, denominado pie de biela, está unido al émbolo, que realiza un movimiento alternativo. El émbolo y el pie de la biela están unidos por una pieza denominada bulón.


SISTEMAS DE FRENADO Clasificación de los sistemas de frenado:

∗ Frenos mecánicos ‐ Frenos de disco ‐ Frenos de tambor

∗ Frenos hidráulicos

∗ Frenos neumáticos

∗ Frenos eléctricos


FRENOS MECÁNICOS Es accionado por la aplicación de una fuerza que es transmitida mecánicamente, por medio de varillas o cables, a los diversos punto de frenado. Se utiliza únicamente para pequeñas potencias de frenado y suele requerir frecuentes ajustes para igualar su acción sobre las ruedas. Existen dos tipos de frenos mecánicos: de tambor y de disco.


FRENOS DE TAMBOR Constan de una pieza metálica cilíndrica que gira, denominada tambor, asociada al eje y un conjunto de dos zapatas que actúan sobre el tambor para que roce con él y producir su frenado. Las zapatas están fijas al chasis. Se suele utilizar en las ruedas traseras.


FRENOS DE DISCO Se componen de un disco colocado en el eje de giro, y dos pastillas fijas que se aplican sobre ambas caras del disco para reducir su movimiento. Las pastillas están hechas de un material de fricción llamado ferodo y están fijas al chasis. Entre sus ventajas encontramos un rápido enfriamiento, y una frenada suave y progresiva, siendo utilizados en la parte delantera. Actualmente son el tipo de frenos más utilizado en los automóviles.


FRENOS HIDRAÚLICOS ∗ Al pisar el pedal de freno, el émbolo del cilindro de mando empuja el líquido a través de las tuberías. ∗ Este liquido llega al cuerpo de bomba e impulsa los pistones. ∗ La acción de los pistones vence la resistencia del resorte y hace que las zapatas friccionen sobre el tambor, produciendo su frenado. * Cuando finaliza la acción sobre el pedal, el resorte separa de nuevo las zapatas y el líquido retrocede. Los automóviles traen incorporado un dispositivo de ayuda accionado por vacío llamado servofrenos.


FRENOS NEUMÁTICOS Su accionamiento se realiza mediante aire comprimido. Se utiliza principalmente en trenes, camiones, autobuses y maquinaria pesada. Utiliza pistones que son alimentados con depósitos de aire comprimido mediante un compresor, cuyo control se realiza mediante válvulas. Estos pistones actúan como prensas neumáticas contra los tambores o discos de freno.


FRENOS ELÉCTRICOS Permite detener un vehículo mediante accionamiento eléctrico. El más utilizado es el freno eléctrico "ralentizador", empleado en los vehículos pesados, para el descenso de pendientes largas sin fatigar los frenos del vehículo. Constan de unas bobinas alternadas, que se instalan en el estator, que está situado entre dos discos solidarios con el eje de la trasmisión del vehículo. Estas bobinas, cuando se cierra su circuito eléctrico, crean un campo magnético fijo, y es el movimiento de los rotores lo que produce la variación de velocidad, ya que a mayor velocidad de giro, mayor es la fuerza de frenado generada por el campo electromagnético que atraviesa los discos rotores. La energía cinética del vehículo se disipa en forma de calor a través de unas aletas de refrigeración de las que están provistos los discos del rotor. La principal ventaja es que al no tener rozamiento entre partes mecánicas, el desgaste y el mantenimiento son mínimos.


KERS Un freno regenerativo o KERS es un dispositivo que permite reducir la velocidad, transformando parte de su energía cinética en energía eléctrica. Esta energía eléctrica es almacenada para un uso futuro. En trenes eléctricos alimenta la fuente de energía del mismo. En vehículos de baterías y vehículos híbridos, la energía se almacena en un banco de baterías para un uso posterior. El freno regenerativo es un tipo de freno dinámico.


El frenado tradicional, basado en la fricción, se sigue usando junto con el regenerativo por las siguientes razones: • El frenado regenerativo reduce de manera efectiva la velocidad a niveles bajos. • La cantidad de energía a disipar está limitada a la capacidad de absorción de ésta por parte del sistema de energía, o el estado de carga de las baterías o los condensadores. Un efecto no regenerativo puede ocurrir si otro vehículo conectado a la red suministradora de energía no la consume o si las baterías o condensadores están cargados completamente. Por esta razón es necesario contar con un freno reostático que absorba el exceso de energía.

Mecanismos  

Presentación de mecanismos

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