MECANISMO DE PEAUCELLIER

El mecanismo de Peaucellier, ideado en 1873 por el capitán de ingenieros del ejército francés Charles Nicholas Peaucellier, permite hacer que un punto del mismo describa arcos de radio arbitrario cuando otro de de sus puntos es obligado a describir un arco de circunferencia adecuado. Su aplicación más extendida consiste en hacer que un punto describa de forma exacta un segmento (no de forma aproximada como en el paralelogramo de Watt, diseñado unos cien años antes). Cuando Lord Kelvin contempló el mecanismo, se dice que comentó que era la cosa más bonita que había visto nunca.

El mecanismo se representa en en el applet superior donde puede acelerar el movimiento con la barra derecha, pararlo con el botón inferior y moverlo con la barra izquierda. La línea vertical derecha (en gris) contiene la trayectoria del punto.

En realidad, el sistema hace que si un punto D describe una curva, otro punto del mecanismo, el C, describe su curva inversa respecto a un punto O, con una constante de inversión igual a a²-b², siendo a,b las longitudes de los dos tipos de barras utilizadas en la construcción del mecanismo. A continuación se procede al análisis geométrico del mecanismo.

El sistema está formado por 6 barras, según muestra la figura; dos de ellas, la OA y la OB son de longitud a y están articuladas a un punto fijo O que será el polo de la transformación inversa. Las cuatro barras forman un rombo articulado ACBD unido en A y B a las dos barras anteriores. Al aplicar el teorema del seno al triángulo OAC, se tien:

a sen a = b sen b (1)

y llamando d,d' a las longitudes OC,OD, se puede escribir

d= a cos a + b cos b

d'= a cos a - b cos b

de donde

dd' = a² cos² a - b² cos² b = a²-b² - a² sen²a + b² sen²b

que, teniendo en cuenta (1) proporciona la relación de inversión

dd' = a²-b²

Es bien sabido que la relación de inversión transforma circunferencias que pasan por el polo en rectas perpendiculares a la recta que une centro y polo, y que a su vez, las rectas que no pasan por el polo se transforman en circunferencias que sí lo hacen (circunferencias que no pasan por el polo se transforman en otras que tampoco lo hacen). Por ejemplo, si D describe un arco de circunferencia de radio R (en trazo discontinuo en la figura), entonces

d' = 2R cos g

donde g es el ángulo polar desde OO', la coordenada x_c según dicho eje de C será

x_c= d cos g = a²-b² /R

que, al ser constante indica que C se mueve sobre la recta indicada en trazo discontinuo en la figura.

MECANISMO DE YUGO ESCOCES.

El yogo escoces realiza basicamente la misma funcion que una manivela simple, con la unica diferencia que el movimiento de salida linel describe una trayectoria senoidal.

En resumen es un mecanismo de cuatro barras que convierte un movimiento rotatorio en un movimiento armonico simple.

Para una mayor comprension de este mecanismo les coloco un link donde esta el analisis matematico de este.

Es cada porción de un movimiento periódico que, repetido cíclicamente, da lugar al movimiento periódico completo.

Así por ejemplo, en el mecanismo de yugo escocés representado en la figura, cuando el eslabon 2 gira convelocidad angular (w) w constante, dicho eslabón 2 realiza un movimiento periódico, en donde cada vuelta completa del eslabón es un ciclo.

MECANISMO DE RETORNO RAPIDO DE WITWORTH

En muchas operaciones industriales se requiere deslizar una herramienta para realizar un trabajo. Para automatizar estas operaciones se suele emplear un mecanismo que cuenta con una deslizadera en la que se fija la herramienta que realiza el trabajo. Hay ocasiones en las que, por la naturaleza de la operación, el trabajo se realiza solamente en un sentido del movimiento. En estos casos resulta especialmente útil hacer que la herramienta vuelva rápidamente a la posición inicial para realizar una nueva pasada. Así, se busca un mecanismo cuyo eslabón final es una deslizadera de manera que ésta posea un movimiento de avance relativamente lento (cuando la herramienta trabaja) y un movimiento de retroceso relativamente rápido (cuando la herramienta no trabaja).

Uno de los mecanismos más empleados es el que se muestra a continuación. Conducido por una manivela que se mueve con velocidad angular constante (generalmente por medio de un motor eléctrico), produce en la deslizadera un movimiento lento de avance (hacia la izquierda) y rápido de retroceso (hacia la derecha). Como la velocidad angular de la manivela es constante, el tiempo de avance es proporcional al ángulo de manivela dedicado al avance, e igualmente con el retroceso. En la animación se observa cómo el mecanismo ha sido ideado para poseer un ángulo de avance mucho mayor que el de retroceso. Esta diferencia se podría acrecentar juntando todavía más las dos articulaciones a la barra fija.

Manivelas corredizas en rotación encuentran aplicación para generar una carrera de forma irregular con un avance lento y rápido retroceso. Este modelo muestra el comportamiento de transmisión de una disposición tal. El ángulo de entrada se ajusta mediante giro de la manivela. La carrera de salida puede leerse en una regla graduada sobre la pieza de deslizamiento. Los órganos de transmisión están fabricados de aluminio. Todos los puntos de rotación están equipados con cojinetes de bolas. Gracias a su reducido peso, el aparato puede transportarse sencillamente cogido por los dos asas.

CORIOLIS

El Efecto Coriolis, descrito en 1835 por el científico francés Gaspard-Gustave Coriolis, es el efecto que se observa en un sistema de referencia en rotacion (y por tanto no inercial), cuando un cuerpo se encuentra en movimiento respecto de dicho sistema de referencia .

Este efecto consiste en la existencia de una aceleracion relativa del cuerpo en dicho sistema en rotacion. Esta aceleracion es siempre perpendcular al eje de rotacion del sistema y a la velocidad del cuerpo.

El efecto coriolis hace que un objeto que se mueve sobre el radio de un disco en rotacion tiend a acelerarse con respecto a ese disco segun si el movimiento es hacia el eje de giro o alejandose de éste. Por el mismo principio, en el caso de una esfera en rotacion, el movimiento de un objeto sobre los meridianos tambien presenta este efecto, ya que dicho movimiento reduce o incrementa la distancia respecto al eje de giro de la esfera...

La rotación de la tierra (hacia el este), provoca que los cuerpos en movimientos (masas de aire, aguas oceánicas), se desvien hacia la derecha en el hemisferio norte y hacia la izquierda en e hemisferio sur. La magnitud de la desviacion depende de la velocidad del objeto y de su altitud

Es cero en el Ecuador y maxima en los polos. Los onjetos que se mueven rapido se desvian mas que los que los que se mueven lentamente. El efecto de Coriolis no tiene influencia en la energia del movimiento y modifica sólo la dirección.

CLASIFICACIÓN DE LAS LEVAS:

Se denomina cadena cinemática de orden superior aquellas en las que uno de los pares es de orden sperior, es decir, de contacto lineal. El contacto lineal de dos elementos de par superior puede ser permanente las cuales son de tipo excentricas o sucederse a intervalos las cuales son de tipo trianquetes.

TIPOS DE LEVAS.

Los tipos de levas que se pueden mencionar, corresponden a los siguientes vcasos:

• Leva Cilindrica: Se trata de un cilindro que gira alrededor de un eje y en el que la varilla se apoya en una de las caras no planas.

• Levas Cónicas: Este tipo de leva se basa en un principio similas al de la leva cilindrica

• Levas Glóbicas: aquellas que, con una forma teórica, giran alrededor de un eje y sobre cuya superficie se han practicado ranuras que sirven de guias al otro miembro. El contacto entre la leva y la varilla puede asegurarse mediante cierres de forma o de fuerza.

• Levas de Disco: En este tipo de leva, el perfil está tallado en un disco montado sobre un eje giratorio (arbol de leva). El pulsador puede ser un vástago que se desplaza verticalmente en linea recta y que termina en un disco que está en contacto con la leva. El pulsador sele estar comprimido por un muellle para mantener el contacto con la leva.
  

• Levas de Tambor: La leva de tambor es la que el palpador es un rodillo que se suele desplazar a lo largo de una ranura en un cilimdro concentrico con el eje de la cilindrica. En las levas de tambor la pista de la leva generalmente se labra alrededor del tambor; normalmente la linea de accion del seguidor en estas levas es paralela al eje de la leva.

• Levas de Ranura: El perfil (o ranura) que define el movimiento está tallado en un disco giratorio. El pulsador o elemento guiado termina en un rodillo que se mueve de arriba hacia abajo siguiendo el perfil de la ranura practicada en el disco. en la figura se observa que el movimiento del pulsador se puede modificar con la facilidad para obtener una secuencia deseada cambiando la forma del perfi de la leva.
  

• Levas de Rodillo: Esta leva roza contra un rodillo que gira disminuyendo el rozamiento contra la leva
  

Levas

Una leva es un elemento que impuelsa, por contacto derecto a otro elemento llamado seguidor de modo que este ultimo realices un moviento alternativo concreto. Las levas se emplean, por ejemplo, para abrir y cerrar las valvulas de un motor siguiendo una secuencia determinada relacionada con el giro del eje llamado por ello "Arbol de Levas".

Mecanismos que transforman el movimiento

Los mecanismos de transformación son los que cambian el tipo de movimiento, de lineal a circular, o a la inversa, y de alternativo a circular, o inversa. Los más importantes son:

Biela- manivela: Se emplea para transformar un movimiento rectilineo alternativo en circular, o viceversa, siendo por tanto un mecanismo reversible.

Cigüeñal: Consiste en una serie de mecanismos biela-manivela, que funcionan de forma simultánea. Con él se consigue una transmisión de potencia más uniforme, ya que se eliminan los puntos muertos.

Husillo- tuerca: Transforma el movimiento circular de rotación del tornillo en un movimiento lineal del mismo cuando la tuerca está fija, o en movimiento lineal de la tuerca cuando el tornillo está fijo.

Trinquete:Es una pieza móvil , en forma de gancho, que permite el giro de una rueda dentada en un determinado sentido y la bloquea en sentido contrario. Se emplea en carretes de pesca, para fijar persianas, etc.

Levas:Consisten en resaltes de formas variadas, fijos en un eje. Permiten transformar el movimiento circular en movimientos rectilineos alternativos.

Excéntricas: Consiste en una rueda cuyo eje de giro no coincide con su centro geométrico. Permite transformar el movimiento circular en rectilíneo.

Piñón- cremallera: Transforma el movimiento circular del piñón en uno lineal de una cremallera y viceversa.

Mecánica de máquinas

La mecánica de máquinas tiene como objetivo, el estudio de las leyes que regulan los movimientos de las diversas piezas o miembros que conforman a las diferentes máquinas; incluyendo el estudio de sus masas y las fuerzas que sus miembros transmiten.

Mecanismo: Es una combinación de cuerpos rigidos o resistentes dispuestos de tal forma que el movimiento de uno obligue al movimiento de los demás.

Máquina: Es una combinación de cuerpos rígidos o resistentes agrupados y conectados de tal modo que tengan entre sí movimientos relativos determinados y transmitan fuerzas desde la fuente de energía hasta la resistencia que se debe vencer.

La diferencia entre un mecanismo y una máquina es que el primero transmite o modifica el movimiento, mientras que, la máquina realiza trabajo o modifica energía.

Cinemática de máquinas: Es aquella que se ocupa del movimiento de los miembros de una máquina, de su forma, de la manera de regularlos y guiarlos sin tener en cuenta su resistencia.

Cuerpo rígido: Es un cuerpo que no sufre ninguna deformación por efectos de las fuerzas que actúan sobre él, por lo tanto las partículas que lo integran guardan constantemente la misma distancia entre ellas.

Eslabón: Se define como un cuerpo rígido que tiene dos o mas elementos de enlace, por medio de los cuales puede conectarse a otros cuerpos, con el objetivo de transmitir fuerza o movimiento.

Par cinemático: Se le llaman pares a las formas geométricas mediante las cuales se unen dos miembros de un mecanismo de manera que el movimiento relativo entre ambos sea consistente. Los pares que permiten contacto superficial se conocen como pares inferiores y pueden ser giratorios o deslizantes.
La conexión biela cigüeñal de un motor es un par inferior tipo giratorio; un ejemplo de par deslizante es el formado por la camisa del cilindro y el pistón.
Los pares que permiten sólo contacto puntual o lineal se llaman pares superiores. Ejemplo la combinación leva-seguidor.

Cadena cinemática: Es un grupo de eslabones conectados entre sí mediante pares.

Tipos de cadenas cinemáticas:

• Cadeba bloqueada: Ocurre cuando no existe movimiento relativo entre sus eslabones, (una cadena bloqueada se puede considerar como un sólo eslabon).

• Cadena desmodrómica: Es posible el movimiento relativo determinado entre sus eslabones, o sea, que si uno de ellos se mantiene fijo y otro se mueve, todos los puntos de los restantes eslabones se moverán sobre ciertas líneas determinadas y siempre sobre las mimas.
• Cadena libre: Ocurre cuando los movimientos relativos de los eslabones no están determinados, o sea, que si uno de ellos se mantiene fijo y se repite el movimiento de otro, los puntos de los restantes no siguen, en general, las mismas trayectorias.

Ciclo:
Se dice que un mecanismo ha cumplido un ciclo cuando al pasar de manera sucesiva por sus infinitas posibles posiciones regresa a su posicón inicial.

Período: Es el tiempo en el cual un mecanosmo realiza un ciclo.

Fase: Es cualquiera de las posibles posiciones que puede tener un elemento de máquina en cualquier instante durante un ciclo.