Mecanismes

Anomenem mecanismes els diversos elements que constitueixen les màquines.

Una màquina és un conjunt d'elements que interactuen entre ells i que és capaç de realitzar un treball o aplicar una força.

Llei de la palanca: Quan una palanca està en equilibri, la força aplicada, F, multiplicada pel seu braç, Bf, és igual a la resistència (pes), R, multiplicada pel seu braç,Br: F·Bf= R·Br

Una palanca és una màquina simple capaç de multiplicar la força. Amb una palanca podem aixecar molt de pes exercint una força poc intensa.

Diem que és simple perquè està formada per molt pocs elements.

Una barra rígida

Un punt de recolzament

Una politja és una roda amb una ranura a la vora per on s’introdueix una corda o corretja. Una politja facilita la tasca d'elevar objectes.

Una politja fixa i una de mòbil. El pes penja de la politja mòbil i es reparteix entre les dues cordes, és a dir, la meitat del pes el suporta el tronc, i l’altra meitat, l’hipopòtam. Una politja mòbil divideix per dos la força feta, però és necessari recollir el doble de corda.

Una politja simple no redueix el valor de la força necessària per pujar un pes, però amb la politja és més còmode elevar-lo. En aquest cas la politja gira, però sense moure’s del seu lloc. És una politja fixa.

Vuit politges mòbils. Es divideix per 16 la força a canvi de recollir 16 vegades més la longitud de la corda.

Un torn és un cilindre amb una manovella que el fa girar, de manera que permet aixecar pesos amb menys esforç que sense ell.

Un polispast és un conjunt de politges que ens permet elevar un gran pes exercint una força poc intensa. El polispast més senzill està format per una politja fixa i una politja mòbil.

Transformació de moviment circular a alternatiu

Biela-manovella.Té dues barres articulades: una gira i l’altra es desplaça per una guia. La barra que gira s’anomena manovella, i l’altra, biela.

La manovella gira de manera que la unió de la biela-manovella s’obre i empeny la barra. És com estirar un braç obrint el colze.

Quan la biela i la manovella estan alineades, la barra arriba al punt més distant. És com tenir el braç completament estirat.

La manovella continua girant, la biela s’inclina i la barra retrocedeix (com si el nostre braç s’encongís).

La biela retrocedeix fins que se superposa a la manovella i s’inverteix el moviment lineal.

Transformacions de moviment circular a linela o lineal a circular: pinyó-cremallera

És un sistema compost per dues peces:

Una barra dentada, anomenada cremallera, que es desplaça un moviment lineal.

Un engranatge, anomenat pinyó, que gira al voltant d'un eix.

Els mecanisme s de transformació canvien el tipus de moviment, de lineal a circular, o a la inversa, i d'alternatiu a circular, o a la inversa.

Trens de mecanismes

Els trens de mecanismes estan formats per la unió de diversos mecanismes simples. Per exemple, els rellotges analògics tenen molts engranatges, els uns acoblats amb els altres.

Cargol sense fi i roda

La unió d’un cargol sense fi amb una roda és una altra forma de transmissió de moviments, però aquest cop entre eixos que són perpendiculars entre ells.

La rosca del cargol engrana amb les dents de l’engranatge. En cada volta de cargol la roda dentada avança una dent.

Relació de transmissió

La relació de transmissió és el quocient de les velocitats angulars dels dos elements que es mouen. Es representa amb la lletra r.

La velocitat angular motriu (ωmotriu) és la que té l'element que acciona el mecanisme

La velocitat angular conduïda (ωconduïda) és la de l’element que rep el moviment.

Quan la velocitat conduïda és major que la motriu, es diu que el sistema és multiplicador de velocitat.

Si la velocitat conduïda és menor que la motriu, es diu que el sistema és reductor de velocitat.

Els mecanismes de transmissió permeten transferir el moviment des d'una peça d'una màquina a un altra. Hi ha diferents tipus de transmissions:

Transmissió per corretja

En aquest cas el mecanisme està format per una corretja que condueix el moviment d’una politja a una altra. Les ranures de totes dues politges tenen la mateixa mida i la corretja entre totes dues ha de tenir la tensió adequada perquè es transmeti el moviment. La politja petita gira a més velocitat perquè la seva vida és menor.

L’equació que relaciona el moviment de dues politges unides per una corretja és:

D1 · ω1 = D2 · ω2

Transmissió per cadena i rodes

En aquest cas el mecanisme està format per una cadena i rodes dentades.

Es compleix l’equació d’equilibri de la transmissió per engranatges:

Z1 · ω1 = Z2 · ω2

Transmissió per engranatges

Perquè dues rodes dentades engranin entre elles, la mida de les dents ha de ser igual en totes dues. El nombre de dents es representa amb la lletra Z. La rapidesa amb què giren els engranatges s’expressa amb la velocitat angular. Es representa amb la lletra grega ω i es mesura en revolucions per minut (rpm).

Un cargol és un pla inclinat enrotllat sobre un cilindre.

Quan s’hi aplica pressió i s’enrosca, es multiplica la força aplicada. Cada filet de la rosca fa de falca, i s’introdueix en el material amb poc esforç.

Una falca és un pla inclinat doble, on la força que s’hi aplica perpendicular a la base es transmet multiplicada a les cares de la falca.

La força augmenta més com major longitud tenen les cares i menor longitud té la base.

Un pla inclinat és una rampa que serveix per elevar càrregues fent menys esforços.