Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
MÀQUINES SIMPLES I ELEMENTS DE MÀQUINES - Coggle Diagram
MÀQUINES SIMPLES I ELEMENTS DE MÀQUINES
Sistemes mecànics. Estàtica de màquines
Màquina
És un sistema format per un o més conjunts mecànics amb parts mòbils i eventualment per altres conjunts concebut per portar a terme una tasca determinada, que normalment comporta la realització de treball o la transformació d'energia.
Mecanisme
És un conjunt d'elements mecànics que realitza funcions de guiatge i transmissió relacionades amb els moviments i les forces en el si d'una màquina. Un mecanisme, per tant, forma part d'una màquina dins la qual desenvolupa una funció determinada, com ara una caixa de canvis, una transmissió, etc.
1.1. Equilibri del punt material o de la partícula
Quan en un cos la suma de les forces que hi actuen és nul·la, el cos roman en repòs o en moviment rectilini uniforme.
1.2. Equilibri del sòlid rígid
Es considera un sòlid rígid un cos d'una determinada massa en el qual la distància entre dos punts qualssevol no varia siguin quines siguin les forces que hi actuen.
Equilibri estàtic
Depèn del que estableix la primera llei de Newton, però cal tenir en compte que no sempre les forces que actuen en un cos són concurrents.
1.3. Parell de forces
Dues forces amb les seves direccions paral·leles, però de sentit contrari, equidistants d'un punt O, generen un moment respecte del punt O anomenat moment d'un parell de forces (Γ) o simplement parell.
Diagrama del cos lliure
Per resoldre els problemes d'equilibri resulta molt convenient fer el diagrama del cos lliure
Consisteix a dibuixar el cos objecte d'estudi aïllat de la resta de cossos que estan en contacte amb aquest.
Aleshores, s'han de dibuixar totes les forces exteriors que actuen sobre el cos i les reaccions que també exerceixen els altres cossos que hi estan en contacte.
Màquines simples
Les màquines simples com la roda, la palanca i el pla inclinat s'utilitzen per amplificar forces; així s'aconsegueixen elevar o desplaçar cossos o càrregues pesants fent petits esforços.
2.1. La palanca
La palanca és una barra rígida que es recolza en un punt de suport o fulcre.
2.2. La roda
Les aplicacions de la roda són molt nombroses; entre les quals, la primera segurament fou com a element de desplaçament de càrregues en el transport.
2.3. El torn
És una màquina destinada bàsicament a l'elevació de càrregues. Consta d'un cilindre horitzontal recolzat en els seus extrems per dos coixinets. Dels extrems del cilindre surten dues barres en forma de maneta que permeten fer girar el cilindre on s'enrotlla una corda o cable en què se suspèn la càrrega.
Torn diferencial
Se situen dos cilindres concèntrics de diferent diàmetre, de manera que quan es pretén elevar un pes el cilindre de més diàmetre enrotlla la corda i el de menys diàmetre la desenrotlla.
2.4. El ternal
És una màquina formada per tres politges: dues fixes i concèntriques, de diferents diàmetres i fixades al mateix eix, i una mòbil. El ternal també rep el nom de sistema de politges diferencial.
2.5. El pla inclinat
El pla inclinat és una màquina utilitzada des de l'antiguitat, tot i que avui dia no s'usa a penes, però sí altres màquines que en són una derivació, com les rosques i les falques o tascons.
2.6. El caragol
És una de les aplicacions més importants del pla inclinat. Efectivament, una rosca o caragol és un pla inclinat que remunta una superfície cilíndrica.
Elements de màquines
La majoria de màquines i mecanismes estan formats per diferents parts que s'anomenen elements mecànics.
3.1. Unions fixes i unions desmuntables
Totes les màquines consten d'un cert nombre d'elements, i cada un compleix unes determinades funcions.
Aquests elements s'han de subjectar entre si per poder realitzar la seva funció. En aquest apartat estudiarem com se subjecten, o com estan units, és a dir, les unions.
3.2. La reblada
Quan s'han d'unir peces planes de poc gruix que no admeten la soldadura o peces en les quals les soldadures podrien provocar tensions internes en el material i deformar-lo, ens queda el recurs d'utilitzar la reblada.
L'element que es fa servir és el rebló, el qual està proveït d'una cabota en un dels seus extrems i s'introdueix en uns forats fets prèviament en les peces a unir, de tal manera que, una vegada sobreposades, els forats coincideixin.
Unions per a recobriments, en què les dues peces se sobreposen.
Unions per a cobrejuntes, en què les dues peces estan en el mateix pla, juntes i unides per mitjà d'una planxa reblonada que agafa les dues peces a unir.
Unions amb dues cobrejuntes, en què les peces estan en el mateix pla, juntes i unides per mitjà de dues planxes reblonades, una en cada cara.
3.3. Unions caragolades
Quan dues peces s'han d'unir d'una manera no permanent que permeti muntar-les i desmuntar-les ràpidament, s'utilitza l'element d'unió roscat.
Característiques d'una rosca
Una rosca queda ben definida quan en coneixem el pas, la inclinació i la geometria.
Pas de rosca.
Està format per una superfície solcada que forma un filet que s'enrotlla helicoidalment sobre un cilindre, anomenat caragol.
Inclinació de la rosca.
Segons on comenci l'enrotllament del filet podrem saber si el caragol ha de girar cap a la dreta o cap a l'esquerra quan l'hàgim d'introduir dins la femella.
Geometria del filet.
Existeixen moltes formes geomètriques de filets, cada una amb una finalitat diferent: les formes triangulars es fan servir per a la subjecció de peces; les formes trapezials i quadrades per transmetre forces importants; les arrodonides per buscar estanquitat, per exemple, en material contra incendis; les tallants o autoroscants es fan servir per a xapes molt fines...
Rosques normalitzades. Rosca ISO mètrica
Les rosques també es troben sota normalització, és a dir, s'han de fabricar segons unes condicions que determinen totes les formes i dimensions de la rosca per facilitar la seva intercanviabilitat.
A més de definir la geometria de la rosca, també es defineix el joc entre la rosca del caragol i de la femella, el radi de les puntes de la rosca, l'angle del filet; el diàmetre exterior i l'interior.
Caragols, femelles i volanderes. Tipus i representació gràfica
Caragols i femelles.
Aquests elements serveixen per unir entre si dues peces, de manera que es puguin muntar i desmuntar.
Perquè això sigui així cal que el caragol i la femella tinguin les mateixes característiques dimensionals i geomètriques; per assegurar-ho els dos elements han d'estar normalitzats.
Volandera.
Quan el material que s'ha d'unir és molt tou i no es vol aixafar (fusta, cuiro, cautxú...).
Quan la superfície on ha de descansar la femella o la cabota del caragol sigui irregular.
Si es vol evitar que la femella ratlli la superfície que pressiona.
Quan es vol augmentar la superfície de subjecció per evitar que el caragol es descolli.
Tipus de caragols.
Sistemes d'unió i fixació amb caragols
Sobretot a causa de les vibracions produïdes quan la màquina es troba en funcionament.
3.4. Càlcul d'unions. Resistència al cisallament. Esforços tallants
Quan les forces que sol·liciten a la secció d'un element mecànic són perpendiculars a aquesta, tenim esforços de tracció o compressió o tensions normals.
En el cas que les forces siguin paral·leles a la secció en estudi, llavors parlarem d'esforços tallants o tensions tangencials.
3.5. Unions d'elements de màquines. Clavetes, entalles, clavilles i passadors
Les clavetes són unes peces, generalment d'acer, que van ubicades dins uns rebaixos o entalles d'una geometria determinada fets a l'eix i al forat.
Clavetes transversals i passadors
Les clavetes transversals es fan servir per unir dues peces cilíndriques que han d'encaixar quan aquestes treballen a tracció o compressió, a més de permetre la seva intercanviabilitat.
Clavetes longitudinals
La finalitat d'aquesta claveta és la de transmetre un parell de gir i al mateix temps assegurar la immobilitat axial de les peces que uneix. La claveta s'ha de repartir de la mateixa manera dins de les entalles.
Llengüetes
De vegades les clavetes longitudinals han de permetre el desplaçament axial de les peces acoblades sense deixar de transmetre el parell de gir; aquest tipus de clavetes reben el nom de llengüetes.
Eixos estriats
Un altre sistema d'unió emprat en el muntatge de peces que han d'estar rígidament unides per poder transmetre grans esforços és practicar un seguit d'entalles en tota la perifèria de l'eix i del forat que s'ha d'acoblar.
3.6. Molles i unions elàstiques
Tots aquells elements el material dels quals tenen la propietat elàstica, és a dir, la capacitat de deformar-se quan reben una força exterior amb absorció d'energia, i de recuperar la seva posició inicial, amb alliberament de l'energia absorbida, quan aquesta força desapareix.
Classificació de les molles
Molles de tensió o tracció
Aquestes molles estan fetes d'un fil de secció circular enrotllat helicoidalment; els seus extrems estan doblegats en forma de ganxo. Estan dissenyades per suportar esforços que tenen tendència a estirar-les.
Molles de compressió
Les molles de compressió tenen la mateixa geometria que les anteriors, però estan pensades per aguantar esforços que intentin comprimir-les.
Molles de torsió
S'enrotllen de la mateixa manera que les anteriors, helicoidalment, però els seus extrems tenen una forma diferent que permet suportar esforços de torsió.
Molles de ballesta
Consisteix a muntar una sobre l'altra fulles planes d'acer corbades i unides pel mig per mitjà d'una brida.
Molles d'espiral
La finalitat d'aquestes molles és acumular o esmorteir un moment de gir d'un eix que està unit per l'extrem interior de la molla, mentre que l'altre extrem es troba unit a una bancada o suport.
Molles de goma
La goma s'utilitza en les suspensions de màquines, vehicles, aparells i, sobretot, es fa servir per esmorteir vibracions, xocs i soroll.
3.7. Rodaments
És un element intermedi muntat entre dos òrgans d'un mecanisme que giren un respecte de l'altre, per aconseguir que la fricció entre aquests sigui mínima i, al mateix temps, assegurar que aquests dos òrgans quedin units.
Parts d'un rodament
Està constituït per quatre parts: un anell exterior, un anell interior, els cossos rodants i els separadors.
Anell exterior
La seva part exterior entra a pressió dins l'element que gira o dins l'element fix, i la part interior serveix de pista de rodament o camí de rodament dels cossos rodants.
Anell interior
La seva part interior pot estar lligada a l'element que gira o a l'element fix, i l'exterior serveix de pista de rodament dels cossos rodants.
Cossos rodants
Fan que la fricció sigui només la que provoquen els cossos rodants en girar per les pistes.
Separadors
Fan la funció de tenir els cossos rodants equidistants entre si.
Classes de rodaments
Tot rodament ha de suportar unes càrregues, ja siguin el mateix pes de l'òrgan que aguanten o els esforços que poden rebre de l'exterior, com ara l'esforç que ha d'aguantar el coixinet de la biela d'una moto.
Rodament rígid de boles
Es caracteritza per les seves pistes molt profundes; gràcies a això pot aguantar esforços axials i, com que les boles poden tenir un diàmetre més gran, la seva capacitat de càrrega radial és també molt gran.
Rodament d'una filera de boles amb contacte angular
La disposició de les seves pistes de rodament permet rebre una pressió obliqua respecte a la línia de centres de l'eix del coixinet.
Rodament de rodets cilíndrics
Pot suportar càrregues radials grans i aguantar velocitats altes.
Rodament de rodets cònics
La posició obliqua dels rodets i de les pistes de rodament fa que sigui el més indicat per resistir càrregues radials i axials alhora.
Rodaments d'agulles
Els coixinets d'agulles permeten dissenyar construccions lleugeres de pes i que requereixen molt poc espai, a més de permetre una bona lubrificació.
3.8. Lubrificants
És aquella substància capaç de disminuir la fricció que existeix entre els elements en contacte d'una màquina quan es mouen uns respecte dels altres.
Característiques dels lubrificants
Olis
Olis minerals
Són resultat directe de la destil·lació del petroli.
Olis sintètics
Són una base destil·lada i refinada que se sotmeten a un procés de transformació al laboratori fins que compleixen unes característiques determinades.
Reduir la fricció entres les peces mòbils.
Actuar com a refrigerant.
Suportar les agressions dels possibles contaminants que es barregen amb el lubrificant.
Lubrificació amb olis
Estalvi d'energia
La fricció interna del lubrificant es redueix perquè les seves molècules són uniformes.
Duració
Amb els avantatges consegüents d'estalviar costos en canvis d'oli i fer menys aturades de producció.
Oxidació
Són menys susceptibles a l'oxidació per l'augment de la temperatura.
Estabilitat tèrmica
És elevada i tenen més fluïdesa a temperatures baixes.
Lubrificació amb greixos
Es fa servir generalment en la manutenció dels rodaments; la seva elecció no és una feina fàcil: el més recomanable és seguir els consells del fabricant que es troben en els catàlegs.
L'elecció d'un determinat greix dependrà de la temperatura a dissipar, de la velocitat a què es mouen els components a greixar, de les vibracions de la màquina i de la càrrega de treball que ha de suportar l'element.
