Presentación Principios y elementos de los sistemas mecánicos
- 1. Esfuerzos Estructuras Máquinas Mecanismos de transmisión y de transformación de movimientos Rozamiento Fin de la presentación
- 2. Concepto: Cuando un cuerpo se encuentra bajo la acción de fuerzas externas, aunque no se mueva a simple vista, es evidente que no se encuentra en las mismas condiciones que cuando no está sometido a dichas fuerzas. Las fuerzas externas (solicitaciones mecánicas) provocan en el interior del cuerpo reacciones (llamadas esfuerzos) que tienden a equilibrarlas. En estos casos se dice que el cuerpo está sometido a esfuerzos. Clases: DE TRACCIÓN: Cuando un cuerpo está sometido a fuerzas externas que tienden a estirarlo o alargar sus fibras. DE COMPRESIÓN: Cuando las fuerzas externas que someten a un cuerpo tienden a acortarlo o a comprimir sus fibras. DE FLEXIÓN: Cuando las fuerzas externas tienden a curvar el cuerpo sobre el que ejercen el esfuerzo. DE TORSIÓN: Cuando las fuerzas externas hacen girar dos secciones adyacentes en sentido contrario. DE CORTE: Cuando las fuerzas externas tienden a deslizar una parte con respecto a otra según un plano que corta el cuerpo. Casos Particulares: PANDEO: Cuando un cuerpo, de sección reducida con respecto a su longitud, está sometido a un esfuerzo de compresión, con respecto a su eje longitudinal, que produce un cambio brusco de forma (se flexiona). FATIGA: Cuando el material esta sometido a deformaciones o tensiones repetidas y fluctuantes CHOQUE: Cuando se aplica una fuerza repentina más o menos grande. Inicio
- 3. Concepto: Se entiende por estructura un conjunto de partes o elementos vinculados entre sí de manera adecuada para formar un todo que cumple determinada función. Nos referimos a estructuras resistentes, entendiendo como tales, a elementos unidos entre sí, que tienen por función básica soportar, distribuir y/o transmitir esfuerzos. Elementos o partes: Viga: Elemento estructural dispuesto horizontalmente o un poco inclinado, cuya dimensión transversal es pequeña en comparación con la longitudinal, y que está destinado a soportar cargas que lo hace trabajar principalmente a flexión (resistencia a la flexión). Pueden ser de distintos materiales, tales como madera, metal, hormigón armado. Apoyos o vínculos: Dispositivos de enlace que vinculan la estructura con un elemento fijo generalmente llamado tierra. Existen tres clases de apoyos o vínculos: el apoyo fijo o articulación, el apoyo móvil y el empotramiento o soldadura. Columna : Pilar o apoyo vertical que sirve de sostén a una carga, soporta principalmente cargas verticales (resistencia a la compresión) Tensor: Elemento que sirve para tensar, resiste esfuerzo de tracción, ej. cables de acero del puente colgante. Estructuras reticuladas o reticulares: Estructuras resistentes y relativamente livianas, aún muy grandes, formadas por una serie de elementos entrecruzados y conectados entre sí por medio de nudos rígidos, y que se encargan de transmitir las cargas en dos direcciones. Ejemplos: puentes y torres metálicas, cabriadas, etc. Algunas formas geométricas, como el triángulo, se adaptan particularmente como configuraciones más estables. Inicio
- 4. Inicio Concepto : Máquina es todo artefacto físico capaz de transformar energía en trabajo. En el campo de la mecánica se denominan máquinas simples las de una sola pieza, es decir, no se pueden descomponer en otras más simples. Las máquinas simples básicas son dos: la palanca y el plano inclinado . De la palanca deriva la rueda (y de ésta la polea y el torno ), del plano inclinado derivan la cuña y el tornillo . Máquinas Simples Palanca Plano inclinado Rueda Tornillo Cuña Polea Torno
- 5. PALANCA : Es una barra rígida con un punto de apoyo, sobre el cual puede bascular, y que cumple con la condición de que una fuerza F , aplicada en un punto de la barra, pueda equilibrar o vencer una fuerza R (resistencia) actuando en otro punto de la barra. La palanca le permite al hombre aprovechar mejor su propia fuerza y mover objetos grandes y/o muy pesados con menor esfuerzo. Volver PLANO INCLINADO: Máquina simple que se utiliza para reducir el esfuerzo necesario para vencer la fuerza de gravedad y levantar un cuerpo . Volver POLEA : Es una rueda que puede girar libremente alrededor de su eje y en cuyo contorno se adapta una cuerda flexible. Cuando se mantiene fija: polea fija . Cuando se desplaza: polea móvil . Volver TORNO: Es un cilindro donde se arrolla una cuerda en cuyo extremo actúa la resistencia, solidaria al cilindro hay una manivela. Este dispositivo permite elevar gran peso con menos esfuerzo. Volver CUÑA : Deriva del plano inclinado y e s un cuerpo sólido, de forma prismática, de sección triangular. Los cuchillos y los elementos cortantes son ejemplos de la cuña. Volver TORNILLO: El tornillo también deriva del plano inclinado. Es considerado como una analogía circular del plano inclinado. En él, la fuerza de avance es siempre mayor que la fuerza aplicada. Volver
- 6. Mecanismo es un conjunto de elementos, vinculados entre sí, capaces de transmitir un movimiento o transformarlo en otro, modificando la trayectoria y/o la velocidad. Los movimientos pueden ser de rotación o de traslación , en ambos casos continuos o alternativos, o combinados de rotación y de traslación. Inicio Mecanismos de transmisión de movimientos De contacto directo Rueda de fricción Rueda dentada De órganos intermedios Órganos flexibles Correa Cadena Órganos rígidos Transformación del movimiento de rotación en traslación y viceversa Movimiento Continuo Movimiento Alternativo Tornillo - cuerda Piñón - cremallera Biela - manivela Leva Palanca Biela Árbol de Transmisión
- 7. RUEDAS DE FRICCIÓN: Son ruedas lisas (sin dientes) en contacto directo, una con otra, que utilizan la fricción que se da en la superficie de contacto, para transmitir la potencia presente en una de ellas (la rueda conductora o motriz) a la otra (la rueda conducida). Cabe destacar que las dos ruedas giran en sentido contrario. Volver RUEDA DENTADA: Constituyen un mecanismo llamado engranaje. Posee una relación de transmisión entre el número de vueltas de la rueda conducida y el número de vueltas de la rueda conductora . Tienen múltiples aplicaciones, como en la caja de cambios o el diferencial de un automóvil, etc. Volver CORREAS Y CADENAS: Cuando el árbol conductor o motriz y el árbol conducido están a una cierta distancia que no favorece el uso de ruedas de contacto directo, se utilizan órganos flexibles como correas o cadenas. Las correas se caracterizan por ser silenciosas y no necesitar lubricación, pero no permiten transmitir grandes potencias debido al deslizamiento en la superficie de contacto de la correa con las poleas. Volver SISTEMA TORNILLO-TUERCA: Sirve para transformar un movimiento de rotación en uno rectilíneo de translación con la consiguiente ganancia en cuanto a la fuerza final obtenida (como la morsa de banco). Volver SISTEMA PIÑON-CREMALLERA : Constituido por una barra dentada en la cual engrana un piñón que permite transformar un movimiento de rotación en uno de traslación y viceversa. Volver MECANISMO BIELA-MANIEVELA: Compuesto por una manivela que gira con un árbol motor y vinculada a la misma una biela cuyo otro extremo describe un movimiento de vaivén. Este mecanismo tiene aplicaciones en : máquinas coser a pedal, máquinas de vapor, compresores, motores de combustión interna, etc. Volver LEVA : Disco giratorio de diámetro irregular que permite transformar el movimiento de rotación en un movimiento de vaivén. Volver
- 8. Concepto: Se llama rozamiento la resistencia que se opone al deslizamiento, o a la rodadura, de la superficie de un cuerpo sobre la de otro (o al movimiento del mismo en un medio fluido – gaseoso o líquido, aire, agua, aceite, etc.). Es una fuerza que siempre está presente en los cuerpos o elementos en movimiento provocando una disminución de la energía cinética que se manifiesta bajo la forma de calentamiento de las superficies en contacto. Este problema es conocido desde hace muchos siglos, como lo demuestra el engrasado de bujes de carros y en general en todos los ejes en movimiento, o la construcción de caminos buscando reducir los obstáculos y roces que provoquen calentamiento. Tipos Rozamiento estático : es el que evita el movimiento. Rozamiento cinético : es el que dificulta el movimiento. Puede ser: Por deslizamiento : Tiene lugar cuando un cuerpo se desliza sobre otro. Por rodadura : Tiene lugar cuando un cuerpo rueda sobre la superficie de otro. Generalmente este rozamiento va acompañado de rozamiento por deslizamiento. Inicio