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1. Elementos mecánicos transformadores del movimiento y unión
2. 1 13.1. Elementos mecánicos transformadores del movimiento
3. 2 A Piñón-cremallera
4. 3 · La cremallera se desplaza mientras que el piñón está fijo; en este caso el piñón gira. Actualmente tiene muy pocas aplicaciones. Antiguamente se empleaba en calculadoras mecánicas.
5. 4 B Tornillo-tuerca.
6. Ejemplos y ejercicios. Ejemplo 1.
Un montacargas utiliza un sistema de tornillo-tuerca para subir objetos. Despreciando rozamientos y pérdidas a los engranajes, calcula la máxima carga a levantar usando un motor de 0,5 CV, si el tornillo tiene un paso de 6mm y gira a 300 rpm. (Sol.: Q = 12.250 N)
Ejercicios:
1º. Calcula el desplazamiento de una broca colocada en el portabrocas de una taladradora cuando damos una vuelta a la manivela, si el piñón posee un módulo de 1,5mm y tiene 30 dientes. (Sol.: 141,37 mm).
2º. Determina qué potencia mínima debe tener un motor que se emplee para elevar cuerpos de peso máximo 1.000N, mediante tornillo-tuerca, si el tornillo tiene un paso de 6mm y gira a 1.200 rpm. Se desprecian pérdidas de potencia por rozamiento y debidas a los engranajes empleados. (Sol.: 120 W) 5
7. 6 C Leva y excéntrica
Son elementos que transforman el movimiento circular de un eje en un movimiento alternativo rectilíneo o circular.
Excéntrica. Es un disco o cilindro cuyo eje de giro no coincide con su centro geométrico. La distancia d, entre el centro del disco y el del eje, recibe el nombre de excentricidad. Las excéntricas producen en un seguidor un suave movimiento continuo, denominado movimiento armónico simple.
8. 7 Levas rotativas.
9. 8 D Biela-manivela-émbolo.
Permite transformar un movimiento circular en uno lineal, o viceversa. Es decir, si se gira la manivela (que en muchos casos es una rueda), el émbolo se desplaza hacia delante y hacia atrás. Pero también cuando se empuja o se tira del émbolo adecuadamente, la manivela o rueda gira.
10. 9 Transformación del movimiento lineal en circular (pistón-biela-cigüeñal)
11. 10 E Trinquete.
Los trinquetes tienen como misión impedir el giro de un eje en un sentido y permitirlo en el otro. Constan, básicamente, de una rueda dentada y de una uñeta, que se introducen entre los dientes de la rueda por efecto de un muelle o por su propio peso. La uñeta tiene la colocación idónea para impedir el giro en un sentido y permitirlo en el otro.
Los trinquetes se pueden clasificar en:
Reversibles. Permiten variar el sentido del bloqueo según interese en cada momento.
No reversibles. Siempre bloquean el sentido de giro en la misma dirección.
Los trinquetes pueden ser exteriores, interiores y frontales.
12. 11 F Rueda libre.
Es un elemento que se coloca en un eje o en un árbol de transmisión con objeto de permitir que el eje motriz mueva el eje resistente y no al contrario; es decir, desacopla ambos ejes cuando el árbol resistente gira a más revoluciones que el árbol motriz.
Consiste en dos ruedas (M y C), una de ellas con una serie de ranuras en forma de rampas, donde se introducen una serie de rodillos o bolas (B) y unos muelles (R). Cuando la rueda motriz (M) gira, arrastra a la rueda (C), gracias a que los rodillos o bolas (B) se enclavan entre ambas haciéndolas solidarias.
Por el contrario, si es la rueda C la que gira más deprisa, arrastra a los rodillos hacia la parte más ancha de la ranura, girando libres ambas ruedas. Este mecanismo se aplica sobre ejes que giran siempre en el mismo sentido. En sentido contrario no se prevé su funcionamiento.
13. 12 13.2 Elementos mecánicos de unión. Fijos o no desmontables. Se realizan con piezas cuyo desmontaje no se prevé durante la vida útil de la máquina o estructura o, en otros casos, por seguridad o exigencia del diseño. Para la separación de las piezas se necesita romper el elemento de unión o, también, deteriorar alguna de las piezas.
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15. 14 A Uniones desmontables.
Los elementos de unión desmontables más utilizados en la industria son los que vemos a continuación.
Elementos roscados.
Los elementos roscados por excelencia son los tornillos y las tuercas. Su utilización como medio de unión en todo tipo de máquinas y mecanismos es muy común y existe una gran variedad de formas y tamaños con objeto de cubrir todas las aplicaciones posibles.
Los más comunes son los incluidos en la tabla.
16. 15 Otros elementos de unión. Son también muy importantes desde el punto de vista industrial. Los más empleados son los que se muestran en la tabla.
17. 16 B Uniones fijas.
Los sistemas fijos de unión más empleados son: remaches, roblones, ajuste a presión, mediante adhesivo o pegamento y mediante soldadura.
Remaches. Los remaches son varillas cilíndricas con una cabeza en un extremo que sirven para unir varias chapas o piezas de pequeño espesor de manera permanente. Algunas de las formas más habituales se muestran en la figura de la derecha. Se fabrican de metales blandos, como acero suave, aluminio, latón, etc.
El proceso de remachado consiste en:
Cortar el remache para que el vástago tenga una longitud igual a las piezas que se van a unir, más 1,5 veces el diámetro del remache (para cabezas esféricas) o igual diámetro (para cabezas avellanadas).
Hacer un agujero en las piezas a unir con un diámetro 0,25 mm mayor que el del remache a colocar. Luego se introduce el remache.
Realizar una cabeza por el lado opuesto a la existente. Se emplean dos métodos: el manual y con remachadora.
18. 17 Roblones. Son remaches cuyo diámetro es mayor de 10 mm. El proceso de roblonado (fabricación de la cabeza del roblón) se hace en caliente, a una temperatura de unos 800ºC si se trata de acero. El método es igual que para los remaches.
Ajuste a presión (unión forzada). Se denomina ajuste a presión, o ajuste con aprieto, a aquel que se realiza cuando el eje es más grande que el agujero donde se va a colocar.
Dependiendo de la diferencia entre medidas, el aprieto será más fuerte o más débil. Cuando se requiere un aprieto fuerte, es necesario calentar previamente la pieza donde está el agujero para que se dilate; seguidamente se introduce el eje y, finalmente, se deja enfriar todo el conjunto. Este es el método que se emplea para fijar el bulón a la biela y al pistón. Si el aprieto es débil, la pieza se introducirá en el agujero a presión, manualmente o mediante prensas.
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21. 20 · Soldadura blanda.
Es un tipo de soldadura heterogénea en la que se aplican temperaturas de hasta 400ºC. Como metal de aportación se usa una aleación de estaño y plomo que suele fundir a unos 230ºC. Se emplea para soldar componentes electrónicos, cables eléctricos, chapas de hojalata fina, etc.
Un soldador, como el de la fotografía, aporta el calor necesario para fundir la aleación. Para soldar, primero se deben calentar las zonas a unir (las cuales deben estar limpias) y luego se acerca el estaño, que debe fluir sobre las superficies en contacto.
· Soldadura fuerte.
Es un tipo de soldadura heterogénea en el que la temperatura alcanzada puede llegar hasta los 1.000ºC. El material necesario es metal de aportación en forma de varillas de latón (Cu-Zn) o de latón-plata y antioxidante (bórax). El elemento encargado de suministrar el calor es un soplete de gas.
El proceso consiste en recubrir con bórax la superficie a soldar. Luego se calienta lentamente (procurando que la llama no toque el antioxidante). Cuando ha alcanzado la temperatura adecuada, se añade el metal de aportación, que debe fluir e introducirse de manera automática en las superficies que se van a soldar.
22. 21 · Soldadura oxiacetilénica o autógena.
El calor necesario se obtiene de la llama de un soplete por el que sale acetileno y oxígeno. También se puede utilizar butano o propano en sustitución del acetileno. La temperatura alcanzada puede llegar a los 3.000ºC.
Los materiales necesarios son:
Botella de acetileno o butano. Lleva un regulador de presión a la salida. La presión de trabajo (indicada por el manómetro) debe ser aproximadamente de 0,20 kg/cm2.
Botella de oxígeno con reductor de presión. La presión de trabajo es del orden de 2,5 kg/cm2.
Soplete. Encargado de regular y mezclar la cantidad de oxígeno y combustible (acetileno, butano, etc).
23. 22 · Soldadura eléctrica.
Se emplea para unir piezas metálicas, generalmente de acero. Consiste en hacer saltar un arco eléctrico entre dos electrodos. Con ese calor se funde una porción de las partes de las piezas que se van a unir. Los métodos más empleados son los que se enumeran a continuación:
Soldadura eléctrica por arco.
2. Soldadura eléctrica por puntos.
24. 23 c) Normas de seguridad y uso.
Todos los procesos de soldadura tienen asociados grados diferentes de riesgos de lesiones. Por ello, es conveniente tomar algunas precauciones que, de manera general, se pueden resumir en:
