Mecanismos De Barras 235r43

Mecanismos de barras articuladas Los mecanismos de barras articuladas se caracterizan por que sus elementos rígidos se articulan entre sí para conformar una cadena cinemática con la capacidad de generar un determinado movimiento, como respuesta a un movimiento asignado en la entrada del mecanismo, estas características del movimiento generado, dependerán de las características dimensionales de las barras que conforman el mecanismo y de los eslabones de referencia. De forma general se pueden mencionar algunos mecanismos representativos que comúnmente se pueden encontrar en las máquinas y que cumplen funciones definitivas en la funcionalidad de la máquina.

Mecanismos articulados de cuatro barras Los mecanismos articulados de cuatro barras, atendiendo a sí alguno de sus elementos pueden efectuar una rotación completa, se pueden clasificar en dos categorías: 1. CLASE I (mecanismos de manivela): Al menos una de las barras del mecanismo puede realizar una rotación completa. 2. CLASE II (mecanismos de balancín): Ninguna de las barras de entrada y salida de movimiento que conforman el mecanismo puede realizar una rotación completa, excepto el acoplador. CLASE I Mecanismo manivela balancín El mecanismo manivela balancín se obtiene a partir de la cadena cinemática de 4 barras y necesariamente la barra más corta (BC) tendrá que ser la manivela. En este mecanismo, dicha barra más corta realiza giros completos mientras que la otra barra articulada a tierra posee un movimiento de rotación alternativo (balancín). Es decir el mecanismo manivela balancín tiene la función de convertir el movimiento rotacional de entrada en la manivela en movimiento oscilatorio de salida en el balancín.

El mecanismo manivela balancín debe cumplir las siguientes condiciones: L2 + L3 ≤ L1 + L4 BC ⇒ barra menor CD ⇒ barra mayor

AB ⇒ barra fija o soporte

Algunas aplicaciones comunes del mecanismo manivela balancín son: el mecanismo de la máquina de coser, el mecanismo de las bombas de posos de petróleo, el mecanismo de las máquinas elípticas, etc. En la siguiente imagen podemos observar una bomba de un pozo de petróleo, donde se incluye un mecanismo de manivela balancín, aunque en este caso el eslabón que opera como balancín se extiende en su parte posterior.

Motor. Equilibrio contrario. Brazo del pitman. Viga que camina. Cabeza del caballo. Barra polaca. Manantial. Pipa del aceite. Fundaciones concretas. Cubierta. Barra de lechón. Tubería. Bomba. Válvulas. Arenas del aceite. Para diseñar un mecanismo manivela balancín se puede emplear el método de Brodell y Soni

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Síntesis del mecanismo manivela-balancín Procedimien to a. Inicialmente se deben definir las posiciones extremas del balancín como se muestra en la siguiente imagen.

b. Se traza una recta X cualquiera, que pase por B1.

c. Se traza Y, pasando por B 2, formando un ángulo α con X. El punto de corte de las líneas X y Y, en el punto O2, se toma como centro de la manivela.

d. La longitud r2 se obtiene de B2C, pues B2C=2r2.

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e. La longitud r3 se calcula a partir de O2B1=r2+r3.

f. Finalmente se obtiene el mecanismo manivela balancín ilustrado en trazo más oscuro.

Mecanismo doble manivela El mecanismo doble manivela se obtiene a partir de la cadena cinemática de 4 barras cuando la barra más corta (AB) es la barra fija o bastidor. En este caso, las dos barras articuladas a la barra fija pueden realizar giros completos (manivelas). El mecanismo de doble manivela tiene la función de convertir un movimiento rotacional a otro rotacional pero con diferentes características en su movilidad, en algunas ocasiones el diseño del mecanismo incluye posiciones especificas del acoplador, lo cual predetermina que el eslabón fijo (Puntos A y B), sean convergentes a un punto común (Rotopolo), por lo que a medida que dichos puntos estén más cerca del rotopolo, el mecanismo resultante podrá ser un mecanismo de doble manivela.

El mecanismo doble manivela debe cumplir las siguientes condiciones: L1 + L3 ≤ L2 + L4 AB ⇒ barra menor CD ⇒ barra mayor AB ⇒ barra fija o soporte

Algunas aplicaciones comunes del mecanismo doble manivela son: mecanismos de maquinarias transportadoras, máquinas de ejercicio, etc. El diseño de un mecanismo doble manivela puede iniciar con la necedad de obtener dos posiciones específicas de un acoplador, esta condición implica que se defina las posiciones predeterminadas del acoplador en el plano. Es importante mencionar que este mecanismo será en este caso producto de seleccionar dos puntos A y B próximos al rotopolo, lo que garantizara que el eslabón AB sea el de menor longitud y con esto se cumplirá que el bastidor sea la barra más pequeña y de esta forma se configure un mecanismo doble manivela. Síntesis del mecanismo doble manivela Procedimien to a.

Inicialmente trace las posiciones deseadas del eslabón CD (C1D1 y C2D2).

b. Una los puntos C1 y C2 y los puntos D1 y D2.

c. Halle las mediatrices de los segmentos C1C2 y D1D2 y prolónguelas de forma conveniente hasta que se intercepten en un punto conocido como rotopolo.

d. Seleccionar arbitrariamente dos puntos A y B sobre las mediatrices, estos dos puntos conformaran el eslabón inmóvil o bastidor.

e. Para hallar los eslabones móviles, es decir las dos manivelas se deben unir los puntos A y D y los puntos B y C.

f.

Finalmente se obtiene el mecanismo de doble manivela.

Se compruebe el principio de Grashof

CLASE II Mecanismo doble balancín El mecanismo doble balancín se obtiene a partir de la cadena cinemática de 4 barras cuando la barra más corta (CD) es el acoplador. Este mecanismo está formado por dos balancines articulados a la barra fija y un acoplador que puede dar vueltas completas. El mecanismo doble balancín tiene la función de convertir el movimiento oscilatorio de entrada en otro movimiento oscilatorio de salida. El mecanismo doble balancín debe cumplir las siguientes condiciones: L1 + L3 ≤ L2 + L4 CD ⇒ barra menor AB ⇒ barra mayor AB ⇒ barra fija o soporte En el diseño de un mecanismo doble balancín se pueden obtener múltiples soluciones puesto que en el diseño hay dimensiones que se asumen para obtener una solución a los requerimientos de diseño. Para iniciar con el diseño deben estar definidos los ángulos de apertura del balancín de entrada ɵ y el balancín de salida ɸ y se debe también definir el sentido de rotación (horario o anti horario).

Síntesis del mecanismo doble balancín Procedimien to

a. Asumir un valor para

la longitud del elemento

o eslabón fijo o bastidor.

b. En cada uno de los puntos fijos es decir el extremo del eslabón asumido, dibujar los ángulos de aperturaɵ yɸ de los dos balancines.

c. Asuma un valor para la manivela de salida, longitud AD, es decir asuma la ubicación de D2 y una el punto B con el punto D2.

d. Con referencia a la línea BD2, trazar un ángulo igual a ɵ , pero en sentido contrario, esta línea se denominara Z. y con centro en B y radio BD2, trazar un arco hasta que corte la línea Z, para hallar el punto Da2.

e. Teniendo como referencia el punto A ubique la posición del punto D1 y una los puntos Da2 y D1, y halle la mediatriz de dicho segmento y determine la posición del punto C1 en la intersección de la mediatriz con el eslabón BC, El punto de corte de la mediatriz con el balancín BC1, determinara su longitud.

f.

Al unir el podemo s acoplad or.

punto C1 determi nar

c o n

el punto longitu d

D 1, d el

l a

g. Sin las líneas de construcción, el mecanismo se vera de la siguiente manera en sus dos posiciones denotadas con el sufijo 1 y 2.

Mecanismo manivela deslizador

Elmecanismodemanivelay deslizador tiene la capacidad de un transformar rotacional alternativo mecanismo movimiento movimiento movimiento puedeser en lineal. En este la manivela realiza un circular o rotacional y constituidaporuna simple barra o una volante pivotada en el punto central u origen, este elemento es solidario con la biela la cual se articula con el elemento que describe el movimiento l

Este tipo de mecanismo es muy común a nivel práctico, dado que gran cantidad de máquinas se alimentan con movimientos rotacionales y lo transforman en movimiento alternativo. Este sistema también puede funcionar a la inversa es decir el mecanismo tiene la capacidad de convertir el movimiento lineal alternativo en movimiento rotacional.

Para mencionar ejemplos de ambos casos podemos describir el funcionamiento de una bomba de pistones y un motor de combustión interna. En el caso de la bomba de pistones el movimiento entra por la manivela y proporciona el movimiento de los pistones (deslizador) que tiene la función de comprimir el fluido y forzar su desplazamiento en la zona de descarga.

En un motor de combustión interna el mecanismo transforma la energía generada en la combustión en desplazamiento lineal del pistón (deslizador) y se trasmite a la manivela y se genera movimiento rotacional en el cigüeñal.

Los mecanismos manivela deslizador se suele diseñar con excentricidad cero ó con un valor determinado que se definen en el diseño, para los casos donde la manivela rota libremente sobre el pivote fijo, caso especifico de máquinas alternativas el valor de excentricidad se acostumbra fijar en cero para garantizar un equilibrio dinámico y evitar que el deslizador trabaje recostado a una zona especifica de la pared que guía su recorrido, lo cual incrementaría los desgastes en dicha zona. En estos casos el diseño se basa en la posición de los puntos muertos de la manivela que a su vez serán el punto muerto superior PMS del deslizador y punto muerto inferior PMI.

Teniendo entonces claro que ha barias metodologías de diseño en función de las necesidades o requerimientos que se requieran plasmar en el diseño de determinada máquina, abordaremos el diseño de un mecanismo en el cual se requiere que el deslizador realice una carera limitada S12, que el deslizador tenga una excentricidad del pivote fijo e y que la manivela tenga una ángulo de recorrido definido en θ12. Para el diseño del mecanismo manivela deslizador se deben tener como valores iníciales el ángulo ɵ de entrada de la manivela, la excentricidad e y el desplazamiento S12. Síntesis del mecanismo manivela deslizador Procedimien to a. El diseño del mecanismo inicia trazando dos líneas paralelas entre si y separadas un distancia e, es decir la excentricidad que se define inicialmente como parámetro de diseño.

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b. Sobre la línea L2, se selecciona un punto arbitrariamente y este será el pivote fijo A. para este caso se selecciona el extremo de la línea L2.

c. Por el punto A trazar una línea N – L indefinida y perpendicular a L2.

d. A partir de la línea N – L trazar una línea paralela P-Y, a un distancia S12/2. Nota: Cuando el deslizador se aleja la línea paralela P-Y se dibuja al lado izquierdo de N – L. Cuando el deslizador se acerca la línea paralela P-Y se dibuja al lado derecho de N – L.

e. Con referencia a la línea N- L trazar la línea K-M a un ánguloθ 12/2, en sentido contrario al movimiento natural de la manivela. Para este caso el deslizador se aleja, es decir la manivela se mueve en sentido horario, por lo que el ángulo de dibujara en sentido anti horario. El punto de corte de las líneas P-Y y K- M será el polo relativo R12.

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f. Parado en R12 trazar en posición arbitraria dos líneas con una separación angular de θ12/2 y en sentido de giro de la manivela, sentido horario porque el deslizador se aleja. Estas líneas se denominaran ZA Y ZB. El punto de corte de la línea ZB, con L1, será el punto B1.

g. Sobre la línea R12 – ZA, seleccione un punto arbitrario que será el punto A1. Dibuje la manivela A – A1.

h. Teniendo el eslabón A – A1 de referencia y vértice en A, trazar una línea con un ángulo θ12 en sentido del movimiento de la manivela. Parado en A y radio A – A1 dibujar un arco que corte la línea anterior y hallar A2.

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i. Conocida la longitud del eslabón A1-B1, pararse en A2 y dibujar un arco que corte L1 para hallar el punto B2.

j. Dibujar complet o extrem as.

finalme nte en sus

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