UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE EXTENSIÓN LATACUNGA DEPARTAMENTE DE CIENCIAS DE LA ENERGIA Y MECÁNICA
MATERIA:
Mecanismos TEMA:
Mecanismos de línea Recta Mecanismos de retorno Rápido INTEGRANTES: Ugeño Marcelo
Paucar Henry David Guamán
MECANISMOS DE LINEA RECTA Es un mecanismo en el que un punto de uno de los sólidos rígidos traza una trayectoria que contiene una porción rectilínea de forma exacta o aproximada. A partir de la revolución industrial del siglo XVIII, comenzaron a buscarse este tipo de mecanismos ya que son idóneos para automatizar procesos de fabricación y montaje. Ho y en día el interés por ellos es menor debido al mayor auge de accionamientos neumáticos y eléctricos. Existen muchos mecanismos de línea recta, algunos de los cuales son:
Mecanismo de línea recta de Roberts Mecanismo de línea recta de Watt Mecanismo de línea recta de Chebyshev Mecanismo de línea recta de Hoekens Mecanismo de línea recta de Paucellier
MECANISMO DE ROBERTS: Es un mecanismo de línea recta atribuido a Roberts (1789-1864) que consiste en 4 eslabones, para que sea un mecanismo de línea recta debe cumplir las siguientes condiciones: O2-A=O4-B AB = O2-O4/2. AP = BP formando un triángulo isósceles. Este mecanismo consigue un tramo rectilíneo aproximado entre las articulaciones a la barra fija es d ecir, entre O2 y O4.
Figura 1. Mecanismo de Roberts
MECANISMO DE LINEA RECTA DE WATTS: Fue desarrollado por Watt para guiar el pistón de las primeras máquinas de vapor. Es un eslabonamiento de cuatro barras que desarrolla una línea aproximadamente recta como parte de su curva de acoplador. Aunque no describe una recta exacta, se logra una
aproximación aceptable sobre una distancia de recorrido considerable, este mecanismo debe cumplir las siguientes condiciones: O2-A= O4-B El punto trazador de la línea recta está en el centro del acoplador barra AB. El mecanismo de Watt daba buenos resultados pero no era perfecto, pues, aunque las desviaciones de la vertical fuesen muy pequeñas, al no moverse el extremo de la varilla del pistón en línea recta, se producía una presión por fricción ocasionando cierto deterioro.
Figura 2. Mecanismo de Watts
MECANISMO DE LÍNEA RECTA DE CHEBYSHEV Es un mecanismo de línea recta inventado por Chebyshev capaz de generar una trayectoria con un tramo aproximadamente rectilíneo. El mecanismo de línea recta de Chebyshev posee las siguientes proporciones: [O2-O4] = 2·AB [O2-A] = [O4-B] = 2.5·AB El punto P es el punto medio del segmento AB. La cual forma una trayectoria aproximadamente rectilínea.
Figura 3. Mecanismo de Chebyshev
MECANISMO DE LÍNEA RECTA DE HOEKENS: Es un mecanismo de línea recta inventado por Hoekens que genera una trayectoria con un tramo aproximadamente rectilíneo. Las proporciones de este mecanismo son aproximadamente: AB = O4-B = 2.5 [O2-A] [O2-O4]=2 [O2-A]
Figura 4. Mecanismo de Hoekens
MECANISMO DE LÍNEA RECTA DE PEAUCELLIER Es un mecanismo de línea recta inventado por Peaucellier. Utiliza la simetría de dos mecanismos de 4 barras para conseguir un trazo exactamente rectilíneo. En este mecanismo coexisten dos mecanismos de 4 barras: el mecanismo [O2-A-B-O4] y el [O2-A-C-O4]. Ambos poseen las mismas longitudes de barras y solamente se diferencian en que están montados en distinta configuración. Así, es seguro que los puntos B y C son simétricos respecto del eje que pasa por A y O4. Posteriormente se añadió una diada (es decir, dos barras articuladas) en B y C obteniendo el punto D que traza una trayectoria perfectamente rectilínea. Las proporciones de este mecanismo son: [O4-C] = [O4-B]; AB = BD = DC = CA
Figura 5. Mecanismo de Peaucellier
MECANISMOS DE RETORNO RAPIDO En muchas aplicaciones, los mecanismos se usan para realizar operaciones repetitivas tales como empujar piezas a lo largo de una línea de montaje, sujetar piezas juntas mientras se sueldan o para doblar cajas de cartón en una máquina de embalaje automatizada. En esta clase de aplicaciones resulta a menudo conveniente usar un motor de velocidad constante, y esto es lo que llevo al análisis de la ley de Grashof. No obstante también es preciso tomar en cuenta los requerimientos de energía y tiempo. En estas operaciones repetitivas existe por lo común una parte del ciclo en la que el mecanismo se somete a una carga, llamada carrera de avance o de trabajo, y en una parte del ciclo conocida como carrera de retorno en la que el mecanismo no efectúa un trabajo sino que se limita a devolverse para repetir la op eración Existen varios mecanismos de retorno rápido los cuales se describe a continuación:
MECANISMO CORREDERA-MANIVELA DESCENTRADO Por ejemplo, en el mecanismo excéntrico de corredera-manivela de la figura, puede ser que se requiera trabajo para contrarrestar la carga F mientras el pistón se mueve hacia la derecha, desde C₁ hasta C₂; pero no así durante su retorno a la posición C ₁, ya que es probable que se haya quitado la carga. En tales situaciones. Para mantener los requerimientos de potencia del motor en un mínimo y evitar el desperdicio de tiempo valioso, conviene diseñar el mecanismo de tal manera que el pistón se mueva con mayor rapidez durante la carrera de retorno que en la carrera de trabajo, es decir, usar una fracción mayor del ciclo para ejecutar el trabajo que para el retorno.
Figura 6. Mecanismo corredera-manivela descentrado
Una medida de lo apropiado de un mecanismo desde este punto de vista, conocida con el nombre de razón del tiempo de avance al tiempo de retorno (Q), se define mediante la fórmula: Q= Tiempo de la carrera de avance /Tiempo de la carrea de retorno
Un mecanismo para el cual el valor de Q es grande, resulta más conveniente para esta clase de operaciones repetitivas que aquellos que se caracterizan por valores pequeños de Q. ciertamente, cualquier operación de esta naturaleza emplearía un mecanismo para el cual Q es mayor que la unidad. Debido a esto, los mecanismos con valores de Q superiores a la unidad se conocen como de retorno rápido. Suponiendo que el motor impulsor opera a velocidad constante, es fácil encontrar la razón de tiempos. Como se indica en la figura, lo primero es determinar las dos posiciones de la manivela, AB₁, y AB₂, que marcan el principio y el fin de la carrera de trabajo. A continuación después de observar la direccion de rotación de la manivela, se mide el ángulo de la manivela alfa (α) que se recorre durante la carrera de avance, y el ángulo restante de la manivela se considera como β, de la carrera de retorno; y si el periodo del motor es T, el tiempo de la carrera de avance es: Tiempo de la carrera de avance=
Y de la carrera de retorno es:
Tiempo de la carrera de retorno=
Por último, combinando las ecuaciones anteriores, se obtiene la sencilla expresión que sigue para la razón de tiempos:
MECANISMO DE WHITWORTH El mecanismo de Whitworth de retorno rápido transforma un movimiento de entrada giratorio continuo en un movimiento rectilíneo alternativo. Debido a la configuración del mecanismo, éste realiza la carrera de retorno en menor tiempo que la carrera que la carrera de ida, de ahí su nombre de retorno rápido. Por esta característica, se utiliza en máquinas y herramientas aprovechando la carrera lenta para mecanizar y la rápida para volver a la posición inicial, reduciendo los tiempos muertos entre carreras de trabajo
Figura 7. Mecanismo de Whitworth
MECANISMO DE CEPILLO DE MANIVELA. Este mecanismo es una variante de la segunda, inversión de la niela-manivela-corredera en la cual la biela se mantiene fija. La figura 8a muestra el arreglo en el que es eslabón 2 gira completamente y el eslabón 4 oscila. Si se reduce la distancia 0₂0₄ hasta ser menor que la manivela, entonces el mecanismo se convierte, en un Whitworth.
MECANISMO DE ESLABÓN DE ARRASTRE. Este mecanismo se obtiene a partir del mecanismo de cuatro barras articuladas y se muestra en la figura 8b. Para una velocidad angular constante del eslabón 2, el 4 gira a una velocidad no uniforme. El ariete 6 se mueve con velocidad casi constante durante la mayor parte de la carrera ascendente para producir una carrera ascendente lenta y una carrera descendente rápida cuando es eslabón motriz gira en el sentido de la manecillas del reloj.
Figura 2.8 a) Mecanismo de cepillo manivela b) Mecanismo de eslabón de arrastre
BIBLIOGRAFIA: [1]. Mecanismos de línea recta [en línea] disponible en: http://www.mecapedia.uji.es/mecanismo_de_linea_recta.htm (23-04-2014) [2]. Fundamentos de máquinas [en línea] disponible en: http://fundamentosdemaquinaswmn.blogspot.com/2010/08/normal-0-21-false-falsefalse-es-x-none.html (23-04-2014) [3]. Joseph Edward Shigley. Teoría de Maquinas y Mecanismos. Editorial Mc Graw Hill
