MECANISMO ARTICULADO

Mecanismo

Se llama mecanismo a un conjunto de sólidos resistentes, móviles unos respecto de otros, unidos entre sí mediante diferentes tipos de uniones, llamadas pares cinemáticos (pernos, uniones de contacto, pasadores, etc.), cuyo propósito es la transmisión de movimientos y fuerzas. También se usa el término mecanismo para designar a las abstracciones teóricas que modelizan el funcionamiento de las máquinas reales, y de su estudio se ocupa la Teoría de mecanismos.

Basándose en principios del álgebra lineal y física, se crean esqueletos vectoriales, con los cuales se forman sistemas de ecuaciones. A diferencia de un problema de cinemática o dinámica básico, un mecanismo no se considera como una masa puntual y, debido a que los elementos que conforman a un mecanismo presentan combinaciones de movimientos relativos de rotación y traslación, es necesario tomar en cuenta conceptos como centro de gravedad, momento de inercia, velocidad angular, etc.

La mayoría de veces un mecanismo puede ser analizado utilizando un enfoque bidimensional, lo que reduce el mecanismo a un plano.
En mecanismos más complejos y, por lo tanto, más realistas, es necesario utilizar un análisis espacial. Un ejemplo de esto es una rótula esférica, la cual puede realizar rotaciones tridimensionales.

Biela manivela
SISTEMA BIELA MANIVELA

Se trata de un mecanismo capaz de transformar el movimiento circular en movimiento alternativo Dicho sistema está formado por un elemento giratorio denominado manivela que va conectado con una barra rígida llamada biela, de tal forma que al girar la manivela la biela se ve obligada a retroceder y avanzar, produciendo un movimiento alternativo.

Es un sistema reversible mediante el cual girando la manivela se puede hacer desplazar la biela, y viceversa. Si la biela produce el movimiento de entrada (como en el caso de un "pistón" en el motor de un automóvil), la manivela se ve obligada a girar

El recorrido de desplazamiento de la biela (carrera) depende de la longitud de la manivela, de tal forma que cada vez que ésta da una vuelta completa la biela se desplaza una distancia igual al doble de la longitud de la manivela; es decir:
l (carrera) = 2 * r

donde "l" es la longitud de desplazamiento de la biela y "r" es la longitud de la manivela.

Entre sus numerosas aplicaciones detallan sobre todo las utilizadas en el mundo del automóvil.

MECANISMO BIELA MANIVELA

En este mecanismo, el movimiento de rotación de una manivela o cigüeñal provoca el movimiento rectilíneo, alternativo, de un pistón o émbolo. Una biela sirve para unir las dos piezas. Con la ayuda de un empujón inicial o un volante de inercia, el movimiento alternativo del pistón se convierte en movimiento circular de la manivela. El movimiento rectilíneo es posible gracias a una guía o un cilindro, en el cual se mueve. Este mecanismo se usa en los motores de muchos vehículos.

El recorrido máximo que efectúa el pistón se llama carrera del pistón. Los puntos extremos del recorrido corresponden a dos posiciones diametralmente opuestas de la manivela. Por lo tanto, el brazo de la manivela (distancia del eje al punto de unión con la biela) equivale a la mitad de la carrera del pistón.

El pistón completa dos carreras por cada vuelta de la manivela, de manera que la relación entre velocidades es
Vm = 2 ð R / ð
donde
Vm : velocidad media del pistón
ð : velocidad de giro de la manivela
R : brazo de la manivela

El cálculo de la velocidad máxima que adquiere el pistón es más complicado, y depende básicamente de la longitud de la biela. Cuando la biela es bastante mayor que el brazo de la manivela, la máxima velocidad se produce aproximadamente a medio recorrido, y toma por valor
VM = ð R
donde
VM : velocidad máxima del pistón


PROBLEMA CINÉMATICO.

El problema cinématico consiste en conocer las posiciones, velocidades y aceleraciones de todas las barras, esto lo voy a hacer mediante tres pasos, primero resolveré el problema de posición para pasar después al problema de velocidad y por ultimo resolveré el problema de aceleración. Representaré gráficamente la evolución frente al tiempo de posición, velocidad y aceleración de la barra de salida en mi caso la corredera del mecanismo biela manivela.

• Problema de posición:
El problema de posición lo resuelvo empleando las ecuaciones de lazos, así el lazo que uso es:

Tomando las cotas en centímetros, las pasamos a metros.


Con lo que tengo un sistemas de dos ecuaciones con dos incógnitas, resolviéndolo obtengo, s y
,


Del que obtengo:

En los datos de la práctica se dicen que la barra de entrada evoluciona con velocidad constante durante el recorrido considerado, por tanto


Dando valores numéricos, de lo que sacamos que:


Representando gráficamente la posición del barra de salida; s frente t.
APLICACIONES DE UN CONJUNTO BIELA MANIVELA

Las aplicaciones del conjunto biela manivela es variado a continuación daremos a conocer algunas aplicaciones

El accionamiento eléctrico del mecanismo puede ser mediante motovariador o controlado con inversor. El movimiento de empuje es completamente mecánico y está generado por un mecanismo biela-manivela que actúa sobre la rotación del cuadrilátero articulado que soporta la varilla de empuje, produciendo un avance de tipo sinusoidal con arranque y detención lentos y sin choques, ideal para no perjudicar la estabilidad de los recipientes.

Un cilindro neumático, accionado por un muelle neumático, que cumple la función de amortiguador durante la bajada del vástago, levanta la cabeza de la carrera de retorno. El stacker tiene un sistema de regulación en altura para un mejor uso de acuerdo con el artículo que se ha de cargar. La modificación de la carrera se realiza cambiando la longitud de la biela de empuje.

VERIFICACION DE AMORTIGUADORES

Dos tipos de máquinas diferentes, según el sistema de arrastre del vástago del amortiguador. El movimiento se realiza mediante un mecanismo biela-manivela movido por un motor eléctrico o el movimiento lo transmite un servocilindro hidráulico con una válvula proporcional, trabajando en lazo cerrado un PID

En ambos casos, el cuerpo del amortiguador descansa en un soporte donde se transmite la fuerza a una célula de carga extensométrica. La señal de desplazamiento proporcional a la carrera del vástago del amortiguador, la emite un captador de desplazamiento asociado al cilindro hidráulico o un encoger asociado al giro del mecanismo biela-manivela.

Ambas máquinas pueden utilizarse para verificación en línea de producción, comparando los valores leídos de fuerza-desplazamiento con valores previamente prefijados. Además es posible llevar una estadística de la producción con los valores de aceptados, rechazados, medias, recorridas, etc.

EMPUJADOR DE BOTELLAS

Funcionamiento mecánico, asistido por un sistema electrónico, permitiendo cadencias hasta 18 ciclos/minuto.

Movimientos de avance y de deslizamiento lateral suaves, efectuados por sistema biela-manivela combinad con un sistema de variación de velocidad electrónico, permitiendo la alteración de la velocidad de los diferentes segmentos durante el ciclo.

Deslizamiento de los movimientos sobre guías y rodamientos lineales.
Altura de elevación: hasta 500mm.
Anchura del rodillo de empujar: hasta 5500mm.
Potencia instalada: 9.5 kW, 380 V ... 500 VAC, 50-60 Hz.

MAQUINA ENVASADORA

La maquina envasadora MH3, es una maquina horizontal tubular, confeccionadora de bolsas de tres costuras tipo almohada y fondo fuelle, tanto en polietileno como en materiales laminados este tipo de maquinas horizontales son recomendadas para productos frágiles o que deban ir acomodados en la bolsa, también permite trabajar con gran variedad de productos. Consta de los siguientes elementos.

- Tracción del material de envoltura por medio de las mordazas de sellado, dicho movimiento se recibe a través de una biela manivela y las mordazas se encuentran montadas sobre rodamientos lineales.
- Sistema de fotocentrado por medio de fibra óptica.
- En caso de materiales laminados, mordazas construidas en acero indeformable, con temperatura constante controladas electrónicamente.
- En caso de polietileno, mordazas de sellado por pulso controladas electrónicamente y refrigeradas por agua.
- Todos los elementos que se encuentran en contacto con el producto realizados en acero inoxidable.
- Comando de la envasadora por intermedio de un PLC, marca Allen Bradley.
- Movimiento principal de la envasadora realizado por un motorreductor libre de mantenimiento.
- Corte neumático por cuchilla dentada.
- Cubierta de acrílico de seguridad.

La maquina admite la incorporación de todo tipo de dosificadores para diferentes clases de productos.

Velocidad máxima de envasadora: 30 golpes/min.
Medidas máx. de la bolsa almohada: 220 mm x 350 mm
Medidas máx. en fondo cuadrado/fuelle: Fondo 140mm x 70mm de altura
Potencia eléctrica instalada: 3,5 kw
Consumo de aire: 50 litros/min.

Mecanismo de retorno rápido

En ingeniería mecánica un mecanismo de retorno rápido es un mecanismo utilizado en herramientas de maquinado para realizar cortes sobre una pieza.

Se compone de un sistema de engranajes acoplado a un mecanismo de biela - manivela, en el cual se encuentra la parte que realiza el corte (pistón).

Línea recta mecanismo

En el último decimoséptimo siglo, antes del desarrollo de la máquina que molía, era extremadamente difícil trabajar a máquina superficies rectas, planas. Por esta razón, los buenos pares prismáticos sin contragolpe no eran fáciles de hacer.

Durante esa era, mucho pensamiento fue dado al problema de lograr un movimiento straight-line como parte de la curva del acoplador de a acoplamiento tener solamente conexión del revolute. El resultado más conocido de esta búsqueda es probablemente línea recta mecanismo desarrollo de Watt para dirigir el pistón de los motores de vapor tempranos. Aunque no genera una línea recta exacta, una buena aproximación se alcanza sobre una distancia considerable del recorrido.



Mecanismo de cuatro barras.

En ingeniería mecánica un mecanismo de cuatro barras o cuadrilátero articulado es un mecanismo formado por tres barras móviles y una cuarta barra fija (por ejemplo, el suelo), unidas mediante nudos articulados (unione de revoluta o pivotes). Las barras móviles están unidas a la fija mediante pivotes. Usualmente las barras se numeran de la siguiente manera:

• Barra 2. Barra que proporciona movimiento al mecanismo.
• Barra 3. Barra superior.
• Barra 4. Barra que recibe el movimiento.
• Barra 1. Barra imaginaria que vincula la unión de revoluta de la barra 2 con la unión de revoluta de la barra 4 con el suelo.


Ley de Grashof

La Ley de Grashof es una fórmula utilizada para analizar el tipo de movimiento que hará el mecanismo de cuatro barras: para que exista un movimiento continuo entre las barras, la suma de la barra más corta y la barra más larga no puede ser mayor que la suma de las barras restantes.

Análisis de posición

Por mediciones físicas fácilmente se pueden tener las longitudes de las barras 1, 2, 3, 4. Ya que la barra 1 es estacionaria, su ángulo es fijo. Se dice que el ángulo de la barra 2 con respecto a la horizontal es una variable controladora. Por lo tanto, las incógnitas serán los ángulos de las barras 3 y 4.
Ecuación vectorial:


Separando las ecuaciones en dirección "i" y dirección "j"
Ecuación en "i":
Ecuación en "j":
Como se conocen el ángulo de la barra 2 y el ángulo de la barra 1, es posible simplificar realizando los siguientes cambios de variable:


Con lo cual queda el sistema de ecuaciones como:


Al elevar los términos al cuadrado y sumar ambas ecuaciones, teniendo en cuenta que , se simplifica de la siguiente manera:


Es posible volver a simplificar realizando el siguiente cambio de variable:

Utilizando las identidades trigonométricas
,
y sustituyendo las identidades en la ecuación:

se obtiene una ecuación cuadrática. Al usar la fórmula general para resolver el sistema se obtiene:

El valor para el ángulo de la barra 3 es el siguiente:

Para obtener el valor del ángulo de la barra 4 es el mismo procedimiento, definiendo el siguiente cambio de variable:

El valor del ángulo de la barra 4 resulta:

NOTA: los dos valores que se pueden obtener para cada ángulo representan las diferentes configuraciones del sistema.
] Análisis de velocidad
Este mecanismo debe analizarse mediante el método de la velocidad relativa
Datos de entrada
• El único dato referido a velocidad que se conoce en un mecanismo de cuatro barras es la velocidad angular de la barra 2.
• Mediante un análisis previo de posición se conoce la información de las barras.
Para el análisis se procederá a buscar la velocidad del punto B (unión de la barra 3 y 4). Para este punto existen dos trayectorias posibles: desde hasta B y desde hasta B. Para comenzar se define la velocidad de B con respecto a la barra 4

Ahora se definirá la velocidad del punto B con respecto a la otra trayectoria.


Igualando las ecuaciones para y separando los componentes, se obtiene un sistema de dos ecuaciones con dos incógnitas.