UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ FACULTAD FACULT AD DE INGENI INGENIERÍ ERÍA A MECÁNI ME CÁNICA CA MECANISMOS Guía de Labor atorio No.4 M ecan ecanismos ismos de Retorno Rápi Rápi do 1. Descripción
Mediante este laboratorio se analizarán las características más relevantes de diferentes tipos de mecanismos de retorno rápido. Además, permitirá conocer aplicaciones prácticas de estos mecanismos. 2. Objetivos Generales
2.1Reconocer las características características principales del funcionamiento funcionamiento de los mecanismos de retorno rápido. 2.2 Comprender la utilidad de estos mecanismos en aplicaciones prácticas. 3. Objetivos Específicos
3.1 Aplicar Aplic ar métodos métodos gráficos gráfic os y analíticos analíticos para determinar los ángu á ngulos los de avance avance y retroceso, los tiempos de avance y retroceso, la longitud de la carrera, la velocidad promedio de avance y retroceso, la razón de tiempos de un mecanismo de Retorno Rápido. 3.2 Determinar las posici pos iciones ones extremas extremas de la corredera y la configuración configuración del mecanismo en cada posición. posic ión. De manera manual gráfica y analítica. analítica. 4. Equipos Equ ipos y m ateriales ateriales a u tilizar
4.1 Escalí Esc alímetro metro métrico 4.2 Juego de geometría geometría 4.3 Papel 8 ½”X11” 5. Metodología
5.1 Mediciones mediante observación directa, comparación y pruebas. 5.2 Discusión Di scusión de las experiencias y resultados. 5.3 Análisis cual cualitativo itativo y cuan cuantitativo. titativo. 5.4 Investi nvestigaci gación ón complem complementaria entaria.. 5.5 Entrega y evaluación del reporte. 5.6 Utilice el e l sistema sis tema Int Intern ernacio acional nal de Unidade Unidadess (SI (S I).
6. Procedimiento
Figura 4.1
6.1 Dibujar el mecanismo a escala mostrado en la Figura 4.1 Para e = 13 mm, R = 38 mm y L = 76 mm. Desarrolle cada uno de los siguientes puntos: 6.1.1 Ubicar la corredera en las posiciones límites o posiciones extremas. 6.1.2 ¿Qué condiciones deben cumplirse para que esto suceda? 6.1.3 Indique los ángulos de avance y retroceso tomando en cuenta que la manivela se mueve con velocidad angular constante en sentido contrario al reloj. 6.1.4 Determine la razón del tiempo de avance al tiempo de retroceso.
6.2 Tomando como referencia la Figura 4.2, calcule:
Figura 4.2 6.2.1 La longitud de la manivela R y de la biela L que satisfagan las condiciones dadas. 6.2.2 Con los valores de R y L obtenidos, dibuje el mecanismo a escala. 6.2.3 Coloque la corredera en la posición extrema, más alejada, y tome esta posición como referencia, tanto para la manivela como para la corredera. Desplace la manivela 45º en sentido contrario al reloj, a partir del punto de referencia, utilizando el transportador y mida el desplazamiento lineal de la corredera desde el punto en mención. Repita el procedimiento hasta obtener una revolución completa. Con estos dados confecciones una tabla (Ángulo de la manivela
–
Desplazamiento de la corredera) y grafique. Comente sus resultados. 6.2.4 Mida los ángulos de avance , de retroceso y la carrera de la corredera.
6.2.5 Si asumimos que la manivela se mueve a velocidad angular constante de 100 rpm, determine: 6.2.5.1El tiempo de avance, 6.2.5.2El tiempo de retroceso, 6.2.5.3La razón de tiempo, 6.2.5.4La velocidad promedio de avance, 6.2.5.5La velocidad promedio de retroceso, 7. Preguntas.
7.1 ¿Cómo varía el tiempo de avance y retroceso en un mecanismo de retorno rápido? 7.2 ¿Cómo puedo incrementar la razón de tiempo? 7.3 ¿Cómo afecta la razón de tiempo la operación del mecanismo?
8. Referencias:
8.1 Kinematics and Dynamics of Machinery. Charles E. Wilson, J.P. Sadler y W.J. Michels. Quinta edición. Harper&Row, Publishers, New york, 1983.
9. Teoría
Los mecanismos de retorno rápido son utilizados en operaciones repetitivas, donde hay una carrera de avance y una carrera de retorno realizadas en tiempos diferentes, aun cuando la entrada es un motor de velocidad constante. Esto se hace con el fin de evitar pérdidas de tiempo en la carrera donde no se realiza trabajo, lo que ayuda a mantener la potencia del motor en un mínimo. En base a la rotación de la manivela, definiremos un ángulo para la carrera de avance o trabajo y un ángulo para la carrera de retorno o retroceso. La razón del tiempo de avance al tiempo de retroceso es . =
Es así que los mecanismos de > 1, se conocen como mecanismos de retorno rápido. Los valores de y son medidas a partir de las posiciones extremas. Los mecanismos de retorno rápido incluyen un eslabón reciprocante o corredera reciprocante que se mueve lentamente hacia adelante y regresa rápidamente, mientras una manivela gira a velocidad angular constante. Las direcciones de avance y retroceso son asignadas arbitrariamente para que correspondan al uso de una herramienta de corte donde la carrera de corte tendrá capacidad de elevadas fuerzas a baja velocidad y la carrera de retroceso será rápida sin carga. La designación de mecanismo de retorno rápido tiene mucho que ver con la función del mecanismo como con su modo de operación. Si existe una diferencia intencional del tiempo requerido para las carreras de avance y retroceso, el mecanismo puede ser llamado mecanismo de retorno rápido. La mayoría de los mecanismos de balancín manivela exhiben tiempos de avance y retorno desiguales. Si tomamos ventaja de las carreras desiguales en el diseño de una maquinaria, llamamos al eslabonamiento mecanismo de retorno rápido. Las carreras de avance y retroceso para el mecanismo balancín de manivela alineado toman tiempos iguales, pero el mecanismo balancín de manivela descentrado actúa como un mecanismo de retorno rápido. La razónde tiempos de las carreras es la misma que la razón de los ángulos dados por las ecuaciones = 180 + ∅ − ∅ = 180 − ∅ + ∅
Este mecanismo tiene la característica que la línea de la trayectoria de la corredera no intersecta el eje de la manivela, tal como se muestra en la Figura 4.3.
Figura 4.3 Mecanismo Manivela-Corrediza Descentrado Otra combinación de mecanismos ofrece considerablemente mayor flexibilidad para el diseño de mecanismos de retorno rápido que el mecanismo de balancín de manivela descentrado. El mecanismo de eslabón de arrastre, por ejemplo, puede formar parte de un mecanismo diseñado para grandes razones de tiempo de avance a retorno. La Figura 4.4 muestra un mecanismo de cuatro barras 4 que aparece satisfacer el criterio para un mecanismo de eslabón de arrastre. La corredera D representará un elemento de máquina que tendrá diferentes velocidades promedio para sus carreras de avance y de retroceso mientras se conduce la manivela a velocidad angular constante. Las dos posiciones extremas de la corredera ocurren cuando el eslabón seguidor 4 queda alineado con la línea de centros 4 . Puesto que el eslabón 4 está también colinear con la línea de centros en ambas posiciones extremas, podemos ver que la carrera de la corredera es dos veces la longitud del eslabón 4. = 2 4
El tiempo de la corredera para viajar entre las posiciones límites es proporcional al ángulo entre las correspondientes posiciones de la manivela mientras la velocidad angular de la manivela conductora sea constante.
Figura 4.4 Mecanismo de Eslabón de Arrastre
