CICLO, PERIODO , FASE Y TRANSMISION DE MOVIMIENTO

Cuando las partes de un mecanismo han pasado por todas las posiciones posibles que pueden tomar después de iniciar su movimiento desde algún conjunto simultaneo de posiciones relativas y han regresado a sus posiciones relativas originales, han creado un ciclo de movimiento. El tiempo requerido para un ciclo de movimiento es el periodo. Las posiciones relativas simultáneas de un mecanismo en un instante dado durante un ciclo determinan una fase .

La transmisión del movimiento de un miembro a otro en un mecanismo se realiza en tres formas:

a) contacto directo entre dos miembros, tales como levas y seguidor o entre engranes b) por medio de un eslabón intermedio o biela y c) por medio de un conector flexible como una banda o una cadena.

INVERSION CINEMATICA

Se destaco que todo mecanismo tiene un eslabón fijo, mientras no se selecciona este eslabón de referencia, el conjunto de eslabones conectados constituye en una cadena cinemática. Cuando se eligen diferentes eslabones como referencias para una cadena cinemática dada, los movimientos relativos entre los distintos eslabones no se alteran; pero sus movimientos absolutos (los que se miden con respecto al de referencia) pueden cambiar drásticamente. El proceso de elegir como referencia diferentes eslabones de una cadena recibe el nombre de inversión cinemática . En una cadena cinemática de n eslabones, si se escoge cada uno de ellos sucesivamente como referencia, se tienen n inversiones cinemáticas distintas de la cadena, es decir, mecanismos n diferentes. Por ejemplo, la cadena de cuatro eslabones corredera-manivela ilustrada en la figura 2.22 posee cuatro inversiones diferentes.

En la figura 2.22 se presenta el mecanismo básico de corredera-manivela, tal y como se a encuentra en la mayor parte de los motores de combustión interna de hoy en día. El eslabón 4, el pistón, es impulsado por los gases en expansión y constituye la entrada; el eslabón 2, la manivela, es la salida impulsada; y el marco de referencia es el bloque del cilindro, el eslabón 1. Al invertir los papeles de la entrada y la salida, este mismo mecanismo puede servir como compresora. En la figura 2.22 se ilustra la misma cadena cinemática; sólo que ahora se ha invertido y el b eslabón 2 queda estacionario. El eslabón 1, que antes era el de referencia, gira ahora en torno a la revoluta en A. Esta inversión del mecanismo de corredera-manivela se utilizó como base del A motor rotatorio empleado en los primeros aviones.

En la figura 2.22 aparece otra inversión de la misma cadena de corredera- manivela, compuesta c por el eslabón 3, que antes era la biela, y que en estas circunstancias actúa como eslabón de referencia. Este mecanismo se usó para impulsar las ruedas de las primeras locomotoras de vapor, siendo el eslabón 2 una rueda.

La cuarta y última inversión de la cadena corredera-manivela, tiene el pistón, el eslabón 4, estacionario, figura 2..22 d.

Aunque no se encuentra en motores, si se hace girar la figura, 90° en dirección del movimiento de las manecillas del reloj, este mecanismo se puede reconocer como parte de una bomba de agua para jardín. Se observará en esta figura que el par prismático que conecta los eslabones 1 y 4 está también invertido, es decir, se han invertido los elementos “interior” y “exterior” del par.

MECANISMOS DE BARRAS ARTICULADAS

Uno de los mecanismos más útiles y simple es el de cuatro barras articuladas. La figura 3.1 ilustra uno de ellos. El eslabón 1 es el marco o base y generalmente es el estacionario. El eslabón 2 es el motriz, el cual gira completamente o puede oscilar. En cualquiera de los casos, el eslabón 4 oscila. Si el eslabón 2 gira completamente, entonces el mecanismo transforma el movimiento rotatorio en movimiento oscilatorio. Si la manivela oscila, entonces el mecanismo multiplica el movimiento oscilatorio.

Cuando el eslabón 2 gira completamente, no hay peligro de que éste se trabe. Sin embargo, si el 2 oscila, se debe tener cuidado de dar las dimensiones adecuadas a los eslabones para impedir que haya puntos muertos de manera que el mecanismo no se detenga en sus posiciones extremas.

Estos puntos muertos ocurren cuando la línea de acción de la fuerza motriz se dirige a lo largo del eslabón 4, como se muestra mediante las líneas punteadas en la figura 3.2. Si el mecanismo de cuatro barras articuladas se diseña de manera que el eslabón 2 pueda girar completamente, pero se hace que el 4 sea el motriz, entonces ocurrirán puntos muertos, por lo que, es necesario tener un volante para ayudar a pasar por estos puntos muertos.

Además de los puntos muertos posibles en el mecanismo dé cuatro barras articuladas, es necesario tener en cuenta el ángulo de transmisión (Θ), que es el ángulo entre el eslabón conector 3 (acoplador) y el eslabón de salida 4 (oscilador).

MECANISMOS DE LINEA RECTA

A finales del siglo XVII, antes de la aparición de la fresadora, era extremadamente difícil maquinar superficies rectas y planas; y por esta razón no era fácil fabricar pares prismáticos aceptables, que no tuvieran demasiado juego entre dientes. Durante esa época se reflexionó mucho sobre el problema de obtener un movimiento en línea recta como parte de la curva del acoplador de un eslabonamiento que sólo contara con conexiones de revoluta. Es probable que el resultado mejor conocido de esta búsqueda sea la invención del mecanismo de línea recta desarrollado por Watt para guiar el pistón de las primeras máquinas de vapor. En la figura 3.6a se muestra que el eslabonamiento de Watt es uno de cuatro barras que desarrolla una línea aproximadamente recta como parte de su curva del acoplador.

Aunque no describe una recta exacta, se logra una aproximación aceptable sobre una distancia de recorrido considerable. Otro eslabonamiento de cuatro barras en el que el punto de trazo P genera un segmento aproximadamente rectilíneo de la curva del acoplador, es el mecanismo de Roberts (Figura 3.6b ). Las líneas a trazos de la figura indican que el eslabonamiento se define cuando se forman tres triángulos isósceles congruentes; de donde, BC = AD/2.

El punto de trazo P del eslabonamiento de Chebychev de la figura 3.6c genera también una línea más o menos recta. El eslabonamiento se forma creando un triángulo 3-4-5 con el eslabón 4 en posición vertical, como la señalan las líneas a trazos; así pues, DB' = 3, AD = 4, y AB' = 5.

Puesto que AB = DC, DC' = 5 y el punto de trazo P' es el punto medio del eslabón BC. Nótese que DP'C forma también un triángulo 3-4-5 y, por tanto, P y P' son dos puntos sobre una recta paralela a AD.