Els mecanismes: conceptes bàsics

Alguns conceptes bàsics relacionats amb els mecanismes de rotació

En aquests tipus de mecanismes sol variar la velocitat de sortida respecte la velocitat d’entrada, amb la qual cosa també s’obté una variació del parell de forces.

La velocitat lineal d’un punt indica la rapidesa en què es mou un punt, és a dir el desplaçament del punt per unitat de temps. És una magnitud vectorial, per tant, matemàticament s’expressa amb mòdul i direcció. La velocitat lineal es mesura en metres per segon (m/s). Una variable de velocitat lineal s’identifica amb, v.

Quan es pretén mesurar la rapidesa d’un moviment circular s’utilitzen dos tipus de magnituds. La velocitat angular indica l’angle recorregut per unitat de temps. Es mesura en radians per segon (rad/s). Una variable de velocitat angular s’identifica amb, w.

És molt usual mesurar la rapidesa d’un moviment circular amb la freqüència de rotació. La freqüència de rotació indica el nombre de voltes per unitat de temps. En el sistema internacional, la freqüència es mesura en Hertz. Un Hertz correspon a un moviment circular en el qual es produeix una volta completa en el temps d’un segon, es pot expressar també com 1/s o s-1. Ara bé, les freqüències de gir en les màquines industrials són molt altes, per tant, és comú emprar la freqüència en relació a un temps d’un minut, 1/min o min-1. Una variable de freqüència de rotació s’identifica amb, n.

En els mecanismes és important saber la magnitud de les forces en un determinat punt. Una força és una magnitud vectorial, per tant, queda determinada per un mòdul o intensitat de la força i la seva direcció. La unitat de mesura és el Newton (N). Una variable de força s’identifica amb F.

Els elements que estan sotmesos a un moviment circular es mesura el parell de forces a que està sotmès, si rep energia exterior, o que està proporcionant, si dóna energia a l’exterior. El parell de forces es mesura en Newtons-metre (N•m). Una variable de parell de forces s’identifica amb t.

En un mecanisme de transmissió de moviment de rotació, la relació entre la freqüència o velocitat angular de rotació a l’eix de sortida (conduït) i la freqüència o velocitat angular de rotació l'eix d’entrada (conductor), rep el nom de relació de transmissió. És una magnitud adimensional, que s’identifica amb el símbol, i.

fòrmula

Si el valor de la relació de transmissió és superior a 1, i >1, la velocitat de rotació de l’eix de sortida és més gran que la velocitat de l’eix d’entrada, per tant, es tracta d’un mecanisme multiplicador.

Si el valor de la relació de transmissió és igual a 1, i =1, la velocitat de rotació de l’eix de sortida és igual que la velocitat de l’eix d’entrada.

Si el valor de la relació de transmissió és inferior a 1, i <1, la velocitat de rotació de l’eix de sortida és més petita que la velocitat de l’eix d’entrada, per tant, es tracta d’un mecanisme reductor.

Els mecanismes, a més de poder modificar trajectòries i velocitats, també poden modificar la força o parell de forces resultants de sortida. Cal recordar que els mecanismes actuen en base als principis de les màquines simples, per tant, segueixen el principi de conservació de l’energia. És a dir, al mecanisme se li aplica una energia a la seva entrada i la lliura a la sortida, amb petites pèrdues, per simplificar podem considerar que el mecanisme és ideal i no té pèrdua d’energia.

En un mecanisme de rotació, el parell de forces disponible a la seva sortida està condicionat per la relació de transmissió. Si el mecanisme és reductor de velocitat, el parell a la seva sortida és més gran que a l’entrada. Si el mecanisme és multiplicador, el parell a la sortida és menor.

Mecanismes de transmissió del moviment

A les màquines hi ha multitud de mecanismes de transmissió del moviment dels quals en mostrarem només els de moviment de rotació més simples:

  • Politges i corretja
  • Rodes dentades i cadena
  • Engranatges rectes
  • Engranatges cònics
  • Vis-sens-fi

Mecanismes de transmissió i transformació del moviment

Per obtenir alguns moviments a les màquines, a més de la trasmissió del moviment, hi ha funcions que requereixen la transformació del moviment, és a dir convertir un tipus de trajectòria en un na altre. Per exemple, transformar el moviment giratori en un moviment lineal o a l’inrevés.

  • Biela-manovella
  • Cremallera
MNACTECDepartament d'Educació de la Generalitat de CatalunyaDepartament de Cultura i Mitjans de Comunicació de la  Generalitat de CatalunyaUniversitat Politècnica de Catalunya Barcelona TechAPTC