Permite convertir un movimiento giratorio en uno lineal continuo, o viceversa.
Aunque el sistema es perfectamente reversible, su utilidad practica suele centrarse solamente en la conversión de giratorio en lineal continuo, siendo muy apreciado para conseguir movimientos lineales de precisión (caso de microscopios u otros instrumentos ópticos como retroproyectores) , desplazamiento del cabezal de los taladros sensitivos, movimiento de puertas automáticas de garaje, sacacorchos, regulación de altura de los trípodes, movimiento de estanterías móviles empleadas en archivos, farmacias o bicicletas, cerraduras...
El sistema esta formado por un piñon ( rueda dentada) que engrana perfectamente en una cremallera.
Cuando el ´piñón gira, sus dientes empujan los de la cremallera, provocando el desplazamiento lineal de esta.
Si lo que se mueve es la cremallera, sus dientes empujan a los del piñón consiguiendo que este gire y obteniendo en su eje un movimiento giratorio.
La relación entre la velocidad de giro del piñón (N)y la velocidad lineal de la cremallera (V) depende de dos factores: el numero de dientes del piñón (Z) y el numero de dientes por centímetro de la cremallera (n).
Por cada vuelta completa del piñón la cremallera se desplazara avanzando tantos dientes como tenga el piñón.
Por tanto se desplazara una distancia : d=z/n
y la velocidad del desplazamiento sera: V=Nx(z/n)
Si la velocidad de giro del piñón (N) se da en revoluciones por minuto (r.p.m.), la velocidad lineal de la cremallera (V) resultara en centímetros por minuto (cm/minuto).
Según esto, si tenemos un piñón de 8 dientes que gira a 120 r.p.m. y una cremallera que tiene 4 dientes por centímetro, el desplazamiento de la cremallera por cada vuelta del piñón sera:
d=z/n=8/4=2 cm.
y la velocidad de avance (o retroceso) de la cremallera sera:
v=120x(8/4)=240 cm por minuto, es decir, avanzara 4 cm por segundo.
Otra formación muy útil de realizar estos cálculos es empleando factores de conversión. En ejemplo anterior haríamos lo siguiente para calcular lo que avanza por vuelta la cremallera:
Son elementos destinados a transmitir y/o transformar fuerzas y/o movimientos desde un elemento motriz (motor) a un elemento conducido (receptor), con la misión de permitir al ser humano realizar determinados trabajos con mayor comodidad y mayor esfuerzo.
¿Cuales son los tipos de mecanismos?
Grupo 1. mecanismos que se utilizan para modificar la fuerza de entrada:
-Balancín
-Polea simple
-Polea móvil o compuesta
-Polipasto
-Manivela-torno
Grupo 2. Mecanismos que se utilizan para modificar la velocidad:
-Ruedas de fricción
-Sistema de poleas
-Engranaje
-Granajes(ruedas dentadas)
-Tornillo sin fin-rueda dentada
-Sistema de engranaje con cadena
Grupo 3. Mecanismos que se utilizan para modificar el movimiento
-Tornillo-tuerca
-Piñon-cremallera
-Biela-manivela
-Cigueñal-biela
-Excentrica
-Trinquete
Grupo 4. Otros mecanismos.
-Los frenos se utilizan para regular el movimiento. tenemos 3 tipos: de disco, de cinta y de tambor.
-Mecanismos para acoplar o desacoplar ejes: embrague de fricción, embrague de dientes, juntas oldham y junta cardam.
-Mecanismo que acumulan energía: Los muelles y los amortiguadores.
-Mecanismos que se usan de soporte: Cojinetes y rodamientos.
LAS POLEAS
Se utilizan para subir o bajar cargas pesadas con menos esfuerzo.
Polea simple o fija: Es una rueda que tiene una ranura o acanaladura en su periferia, que gira alrededor de un eje que pasa por su centro. Su formula es: fuerza=Resistencia.
Resistencia es el peso que queremos subir con la polea y fuerza es el esfuerzo que tenemos que hacer para subir el peso.
Para levantar 20Kg necesitamos hacer una fuerza de 20Kg. La pregunta es...¿Cual es la ventaja?
Es mas fácil levantar un peso tirando hacia arriba y ademas el peso de nuestro propio peso nos ayuda a levantar. Si yo pesara 30Kg para levantar los 20Kg solo tendría que colgarme para subirlo.
Polea móvil o compuesta: Es un conjunto de dos poleas, una de las cuales es fija, mientras que la otra es móvil. La polea móvil dispone de una sistema armadura-gancho que le permite arrastrar consigo al tirar de la cuerda.
Formula: Fuerza=Peso/2
En este tipo de poleas tenemos la ventaja de la polea fija y ademas la fuerza necesaria para levantar un peso es de la mitad.
Polipasto: Este mecanismo esta formado por grupos de poleas fijas y móviles. Cuando tenemos mas de una polea móvil le llamamos polipasto. Por cada polea móvil siempre hay una fija; numero de poleas móviles= numero de poleas fijas.
Su formula es: F=P/2n
Donde n es el numero de poleas fijas o móviles que son siempre las mismas.
Manivela torno: Se trata de una barra acodada unida a un eje en el que se encuentra el torno que es un tambor alrededor del cual se enrolla una cuerda o cable para levantar un peso.
su formula es: F x d = P x r
Donde d es la longitud de la barra y r el radio del tambor.
PALANCA
Palanca o balancín: Es una barra rígida que oscila sobre un punto de apoyo debido a la acción de dos fuerzas contrapuestas. La fuerza o potencia y la resistencia.
-Ahorra esfuerzos levantado pesos.
-Condición de equilibrio:
Fuerza x distancia al eje de giro (de la fuerza) = peso x distancia al eje de giro (del peso)
FRENOS
Es aquel que esta destinado a reducir o parar el movimiento de uno o varios elementos de una maquina cundo es necesario.
La energía mecánica del movimiento se convierte en calorífica mediante a la fricción entre dos piezas llamadas frenos durante el frenado. Los frenos mas utilizados son los del disco, los de tambor y los de cinta.
Frenos de disco: Se componen básicamente de un disco, colocando en el eje de giro y dos piezas o pastillas fijas que se aplican sobre ambas caras del disco para reducir su movimiento.
Frenos de tambor: El freno de tambor es un tipo de freno en el que la fricción se causa por un par de zapatas, también llamadas pastillas o ferodos que presionan contra la superficie interior de un tambor giratorio, el cual, esta conectado al eje, que hace girar las ruedas.
Frenos de cinta: Estos frenos se sueles utilizar para maquinas giratorias. Son muy sencillos, al tirar de una palanca la cita roza con el disco o tambor frenandole. El eje de la maquina al frenar ira al interior del disco. Al frenar el disco se frena el eje y la maquina deja de girar.
ENGRANAJES
Son mecanismos formados por varias ruedas dentadas unidas. No necesitan correa de transmisión.
Formula de engranajes: Z1 x N1 = Z2 x N2 = = >
Donde Z es el numero de dientes N la velocidad en rpm (revoluciones o vueltas por minuto). La velocidad en rpm se llama N para no confundirla con la velocidad V en metros/segundo, que son diferentes.
DINAMO:
Para
conseguir sacar la corriente generada en la espira, colocamos unos colectores
que giren con cada uno de los extremos de la espira y unas escobillas fijas por
donde sacamos la corriente.
Si nos fijamos en
loscolectores estos están cortados.
El motivo es para que por fuera de la espira la corriente siempre vaya en el
mismo sentido (corriente continua). Giremos mentalmente la espira y analicemos
que si los colectores fueran anillos completos (sin cortar) la corriente por
fuera de la espira saldría por la escobilla (fija sin moverse) en un sentido y
cuando la espira gira media vuelta saldría por el sentido contrario, es decir
estaríamos generando corriente alterna, y no sería una dinamo sería un
alternador (generador de corriente alterna).
ALTERADOR:
Esquema
del alternador (igual pero los colectores sin cortar) La misma escobilla
cambiaria de polaridad (polo + a -) en cada vuelta completa de la espira:
Y por último si en lugar de una espira construimos un
bobinado, es decir muchas espiras, tendremos una dinamo que produce más
corriente o mayor tensión en sus extremos y además constantemente. Hay que
darse cuenta que con una sola espira cuando está perpendicular al campo (o
fuera de él) los conductores de la espira no cortan el campo y por lo tanto no
producen corriente, esto se evita poniendo más espiras en todos los ángulos.
Hay que recordar
que si no conectamos nada en los extremos, aunque no tengamos corriente, sí que
se genera un tensión od.d.p., que es la que hará que al conectar un receptor
comience a circular corriente eléctrica por él.
Esta es la diferente onda que crea un generador dinamo
(corriente continua) de un generador alternador (corriente alterna):
TIPOS
DE GENERADORES ELECTRICOS
Como hemos visto tenemos dos tipos de generadores
eléctricos, la dinamo y el alternador. Generador y alternador son dos
dispositivos que convierten la energía mecánica en energía eléctrica. Ambos
tienen el mismo principio de la inducción electromagnética.
La diferencia
básica entre generadores o alternadores de corriente alterna (alternadores) y
generadores de corriente continua o dinamos, es la ausencia de anillos partidos
(conmutador) en los alternadores. Ya sea en alternadores o generadores de
corriente continua, la corriente inducida en la bobina es generada por
inducción electromagnética, pero en los generadores de corriente continua o
dinamos, la adición de anillos partidos crea la rectificación de la corriente
alterna en corriente continua en el circuito externo.
En este video podemos ver como es el funcionamiento de la
dinamo y el motor eléctrico: https://youtu.be/yDP1ihcI9ts
