Mecanismos Articulados

Se refiere al mecanismo formado por eslabones tales como: manivelas, bielas y palancas, unidos mediante pares ya sean giratorios o deslizantes.

Funcion de los Mecanismos Articulados

La función de un mecanismo articulado, es obtener movimiento giratorio, oscilante o deslizante de la rotación de una manivela o viceversa.

Mecanismo de Cuatro barras: Es el mecanismo formado por cuatro eslabones. Véase la figura.

1 = eslabón fijo.
2 = manivela conductora o
Eslabón motor.
3 = biela
4 = eslabón conducido.


Identificacion de los Eslabones

Si la pieza conductora es rígida y gira sobre un eje fijo se le llama manivela conductor o eslabón motor y es donde usualmente, se conoce la velocidad angular W2 (rad/tiempo).

Eslabón 2 = Manivela conductora, véase en la figura anterior.

Cuando dos manivelas tienen el mismo eje y están rígidamente unidas entre si, a la combinación de las dos se les llama palanca.

Cuando la pieza conducida es rígida y se mueve sobre un eje fijo con movimiento oscilante se le llama balancín y si lo hace con movimiento giratorio se le llama manivela conducida. En ambos casos es el eslabón conducido.

Eslabón 4 = Eslabón conducido.

Al eslabón flotante se le llama biela.

Eslabón 3 = biela.

El eslabón fijo es el soporte o bastidor de la máquina.

Eslabón 1 = Eslabón fijo.

Punto Muerto: Es la fase del movimiento, en el cual no se puede continuar la trayectoria, o sea, que el mecanismo se detiene en sus posiciones extremas.

Puntos muertos en un mecanismo de cuatro barras.

Si la manivela 2, de la figura es el eslabón motor las posiciones B´ y B´´ son puntos muertos.

Existe punto muerto cuando, el balancín o eslabón conducido (4), se encuentra lineal con la biela (eslabón 3). En estos puntos (B´y B´´), el mecanismo tiende a detenerse, debido a que no se trasmiten esfuerzos y se necesita una fuerza externa para continuar el movimiento. Estos puntos deben evitarse.

Mecanismo Contramanivela: Es también un mecanismo de cuatro barras y consiste en dos manivelas con rotación continua; las dos manivelas dan una vuelta completa

Mecanismo Manivela - Biela y Corredera: Es el mecanismo que más se emplea en la actualidad, se aplica en los motores de gasolina, diesel, vapor, bombas, etc.

Sin embargo, existe un caso especial, el cual se representa en la figura

En la figura la corredera describe una trayectoria curva y se comporta como un mecanismo de manivela - biela y balancín.

Mecanismo de Yugo Escoces:Es un mecanismo equivalente al mecanismo de manivela y corredera, donde la biela de longitud infinita es sustituida por una ranura recta. Véase en la figura.

En la figura se indica la dirección del movimiento del punto B, cuando se gira la manivela Q2 A.

El mecanismo de Yugo Escocés, ha sido empleado en pequeños motores y máquinas de vapor.

Mecanismo de Retorno Rapido: Un mecanismo de retorno rápido, se define como aquel en el cual, la carrera de trabajo se realiza despacio y en cambio la de retorno (en vacío), se hace a gran velocidad. Véase en la figura

La figura muestra un mecanismo de retroceso rápido empleado en una máquina limadora.

Para construir el diagrama cinemático se debe tomar el punto (0,0) en una posición extrema del mecanismo, esto con la finalidad de que no existan partes negativas.

Las posiciones extremas de éste mecanismo se encuentran, cuando el balancín (eslabón 4), sea tangente a la circunferencia que describe el movimiento de la manivela (Q2 A) en este caso A´y A´´ , sin embargo, se debe tomar como punto (0,0), el señalado en la figura como A´y no en el A´´, debido al sentido de giro de la manivela y así en el diagrama cinemático se representa primero la carrera de trabajo.

Mecanismo de Linea Recta: Son dispositivos de barras destinadas a conseguir que uno de los puntos del mecanismo siga una línea recta, aproximada o exacta.

tipos:

Mecanismo de Scott Russell: Es un mecanismo formado, por cuatro eslabones.

1 = eslabón fijo

2 = manivela conductora

3 = biela

4 = eslabón conducido (balancín).

Si el punto A de la figura se moviese a lo largo de la línea XX, la trayectoria del punto C, no será exactamente rectilínea pero coincidirá con la línea YY en los puntos C, C´, C´´ (redesviará ligeramente de YY en los puntos intermedios). A medida que aumenta la longitud de la manivela Q2 A, la trayectoria del punto C se va acercando a la línea YY; conviene que Q2 A sea lo más largo posible.

Si Ө y β son iguales a cero la posición del mecanismo es Q2 A´- Q4 B´- C´.
Si β es igual a -10º y Ө -20º , la posición del mecanismo será: Q2 A – Q4 B – C (posición original).
Si β es igual a -10º y Ө igual a 20º , la nueva posición del mecanismo es: Q2 A´´ - Q4 B´´ - C´´.

La convención de signo utilizada en este caso, para representar los ángulos β y Ө es la siguiente:

Cuando se gira el eslabón considerado con respecto al eje X o Y, en el sentido antihorario, el ángulo se considera negativo y cuando se gira en el sentido horario el ángulo se considera positivo.

Consideraciones que se deben cumplir:

- La longitud de la manivela conductora Q2 A, debe ser lo más largo posible.
- Los ángulos β y Ө deben ser pequeños.
- Las distancias AB, Q4B y BC debnen ser iguales (AB = Q4B = BC).

Mecanismo de Watt: Es otro mecanismo formado por cuatro eslabones.

1 = eslabón fijo
2 = manivela conductora (Q2A)
3 = biela (AB)
4 = eslabón conducido (balancín Q4B).

Mecanismo de Robert

La figura muestra otro mecanismo articulado, donde el punto P está unido rígidamente a la biela (AB) y coincide con el punto medio de la línea de centros cuando Q2 Q4 y AB son paralelos. Los eslabones Q2 A y Q4 B pueden girar hacia la derecha hasta que Q2 A y AB estén en prolongación y hacia la izquierda hasta que AB y Q4 B, tambien se coloquen en prolongación una de otra.

Mecanismo de Peaucellier o de Linea Recta Exacta

El punto P de la figura se ve obligado a moverse sobre la línea recta exacta m n, esta afirmación puede probarse al señalar que en cualquier situación del mecanismo, P P´es perpendicular a Q2 P´en P´.

Condiciones que se deben cumplir:

- Q2 A = Q2 B
- AC = CB – BP = PA
- Q4 C = Q2 Q4