4Mecanismes
La majoria de màquines incorporen mecanismes per transformar i/otransmetre les forces i el moviment. Com ho fa una bicicleta? I el mo-tor d’una moto?
99 Classificació dels mecanismes100 Mecanismes de transmissió de moviment107 Trens de mecanismes108 Mecanismes de transformació de moviment110 Altres mecanismes
98 99
Quin mecanisme hi veus, enaquesta fotografia?
4
Què és una roda motriu?
Quin mecanisme s’utilitza en les guitarres per tensar les cordes?
2
1
Segur que ja saps...
Transmissió i transformació de movimentLa majoria de màquines tenen mecanismes de transmissió formatsper òrgans mòbils que generalment transmeten i modifiquen la for-ça i el moviment des de l’element motriu (motor) fins als compo-nents que executen el treball propi de la màquina.
• Segons el tipus de transmissió de moviment podem distingirquatre tipus de mecanismes:
– De transmissió directa.
– Rodes de fricció.
– Per engranatges.
– Mitjançant elements flexibles:
– Transmissió per corretja.
– Transmissió per cadena.
• Segons el tipus de transformació de moviment podem distin-gir cinc tipus principals de mecanismes:
– De biela-manovella.
– Lleves i excèntriques.
– De cremallera.
– Cargol o vis sense fi.
– Creu de Malta.
A més de tots aquests mecanismes, moltes màquines disposend’altres tipus de mecanismes, com ara els embragatges, els frenso els inversors de gir. També és possible trobar combinacions otrens de mecanismes, com a les caixes de canvi.
Com es calcula la relació de transmissió d’un engranatge?
Existeixen motors d’explosió sense un mecanis-me de biela-manovella?
4
3
T’agradaria saber...
Classificació dels mecanismesEls mecanismes
es poden classificar segons
la transmissió de moviment la transformació de moviment
elements auxiliars
suports
boixes
coixinets
xavetes
llengüetes
i necessiten uns
de transmissiódirecta
eixos
arbres
acoblaments
rodes de fricció
cilíndrics rectes
helicoïdals
cònics
per corretja
per cadena
per engranatges
mitjançant elements flexibles
es combinen i formen
es pot calcular la
trens de mecanismes
relació de transmissió
canvi de marxes
format per
biela-manovella
èmbol
biela
manovella (cigonyal)
format per
mecanisme de cremallera
pinyó
cremallera
lleves i excèntriques
cargol sense fi
creu de Malta
1
3
4
2
100 101
Rodes de friccióQuan els eixos entre els quals s’ha de transmetre el moviment sónmolt pròxims entre si es fan servir les rodes de fricció o els en-granatges.
Les rodes de fricció són dues rodes amb la llanda totalment lli-sa que estan en contacte directe l’una amb l’altra per transmetreel moviment; en girar una roda, comunica el moviment a l’altra percontacte directe.
Aquest sistema de transmissió només és recomanable per trans-metre moviment i petits esforços, ja que les rodes poden lliscaro patinar entre si molt fàcilment encara que siguin de materials di-ferents. Si per evitar que patinin cal augmentar la pressió entre lesdues rodes, els eixos que les suporten pateixen un esforç que elspot arribar a deformar.
4Mecanismes de transmissió directa
Elements dels mecanismes de transmissiódirectaQuan es necessita efectuar una transmissió de moviment direc-ta s’acostuma a treballar amb eixos, arbres o acoblaments.
EixUn eix és un suport fix, normalment de forma cilíndrica, que ser-veix perquè un altre element, com una roda o una politja, pugui gi-rar al seu voltant.
ArbreUn arbre de transmissió és una barra, normalment cilíndrica, quegira i transmet un moviment circular.
AcoblamentL’acoblament és l’element que permet unir dos arbres o dos eixos.És el cas, per exemple, de l’eix de sortida d’un motor elèctric ambl’eix d’entrada d’una reductora. Hi ha molts tipus d’acoblaments:elàstic (junta de goma), fix (brida o cadena), articulat, etc.
Un dels acoblaments més coneguts és la junta universal o deCardan, que s’utilitza en els automòbils per transmetre el movi-ment de la caixa de canvi a l’eix de les rodes.
Diversos conjunts del tipus eix-arbre-acoblament
Junta universal o Cardan
Rodes de fricció
On són les rodes de fricció, en aquest dibuix?
102 103
4Engranatges i relació de transmissió
Els engranatgesUn engranatge és un mecanisme format com a mínim per duesrodes dentades, construïdes de tal manera que els sortints d’u-na (dents) encaixen sense topar en els entrants de l’altra i trans-meten el moviment circular i la potència per empenyiment directe.
De les dues rodes dentades que encaixen entre si, la que té mésdents s’anomena corona, i la que en té menys, pinyó. La quetransmet el moviment s’anomena conductora o motriu, i la que el rep, conduïda.
Els engranatges són molt útils quan s’ha de transmetre movimententre dos eixos i la distància entre si és molt reduïda, quan es re-quereix una velocitat de rotació constant, o quan s’ha de transme-tre una gran potència de manera regular i uniforme.
Tipus d’engranatgesEls engranatges es classifiquen segons la disposició dels seus ei-xos. Els més importants i utilitzats són els següents:
• Engranatges cilíndrics rectes: els eixos són paral·lels entre si iles dents són paral·leles a l’eix de rotació.
• Engranatges helicoïdals: els eixos són paral·lels o s’encreueni les dents estan inclinades.
• Engranatges cònics: els eixos es tallen i formen generalment unangle recte. Les dents poden ser rectes o corbes.
Engranatge helicoïdal Engranatge cònic
Relació de transmissióDe vegades, és necessari saber quantes voltes fa una roda que repel moviment d’una altra, és a dir, és necessari conèixer la relacióde transmissió (i), que es defineix com el nombre de voltes (n) quefa la roda conduïda (2) per cada volta que fa la roda conductora omotriu (1). En general:
n2i = n1
Per determinar la relació de transmissió en una transmissió de mo-viment per engranatges, cal conèixer el nombre de dents (z) quetenen les dues rodes. Així doncs, podem determinar la relació detransmissió (i) com el quocient entre el nombre de dents de ca-dascuna de les rodes:
z1 n2i = = z2 n1
Per practicar
Entra en la pàgina web http://www.xtec.es/~jrosell3/engranatges/index.htm i llegeix amb atenció tota la informació sobre en-granatges. Si pots, fes els exercicis proposats.
Quin criteri se segueix perclassificar els diferents tipusd’engranatges?
Engranatge cilíndric recte
Conjunt de transmissió format per la corona i la cadena
Corona
Cadena
104 105
4Transmissió mitjançant elements flexibles
Transmissió per corretjaPer transmetre el moviment entre eixos que es troben a una cer-ta distància, generalment s’utilitzen elements flexibles, com perexemple una corretja o una cadena.
La transmissió per corretja és formada per dues politges unides mit-jançant una corretja. La corretja ha de ser de material flexible, com aracuir, cautxú, fibres tèxtils o altres. Sol ser de secció rectangular, ro-dona, trapezial o dentada. Per a cada tipus de politja cal fer servir lacorretja adequada. El sentit de gir de dues politges és el mateix, i perinvertir-lo, cal encreuar la corretja tenint cura que no fregui una partamb l’altra.
La transmissió per corretja permet transmetre moviment entre ei-xos molt distants entre si. El problema sorgeix quan la corretja llis-ca i no arrossega bé la politja. Aquest tipus de transmissió,bastant habitual, és utilitzat en molts electrodomèstics, en elmotor d’un automòbil, en un trepant de peu, etc.
Relació de transmissióQualsevol sistema de transmissió és format com a mínim per duespolitges: la conductora (1), que és la que transmet el moviment,i la conduïda (2), que és la que el rep. Quan les dues politges te-nen el mateix diàmetre (D), totes dues fan el mateix nombre devoltes (n) per unitat de temps, és a dir, els dos eixos giren a la ma-teixa velocitat, expressada en revolucions per minut (rpm). Si te-nen un diàmetre diferent, cal tenir en compte aquesta llei detransmissió:
D1 n2i = = D2 n1
Transmissió per cadenaÉs formada per dues rodes dentades unides mitjançant una cade-na. D’aquesta manera s’evita el lliscament i es pot transmetre mo-viment entre eixos relativament allunyats entre si, encara que lavelocitat de transmissió no pot ser gaire elevada. Si es volen acon-seguir velocitats més altes, cal fer servir una corretja dentada, comla corretja de distribució dels motors de cotxe.
Aquest tipus de transmissió, també molt habitual, és utilitzat enles bicicletes i les motos. En aquests dos vehicles, totes dues ro-des giren en el mateix sentit.
Relació de transmissióEl càlcul de la velocitat (v) i de la relació de transmissió (i) es fa igualque en el cas dels engranatges, és a dir, a partir del nombre dedents (z) de la roda conductora (1), que és la que transmet el mo-viment, i de la roda conduïda (2), que és la que el rep:
v1 z2i = = v2 z1
Per practicar
Consulta les pàgines web http://www.xtec.es/~ccapell/ ihttp://www.edu365.cat/eso/muds/tecnologia/problemes/transmissio/transmissio.htm. Hi trobaràs diferents exemplesde transmissió i molta informació de la transmissió per corret-ja i per cadena.
Conjunt de transmissió d’una bicicleta, format per corones o plats, la cadena i els pinyons
Transmissió mitjançant politges
Quin tipus de transmissió hi harepresentat en aquesta fotografia?
Elements auxiliars per a la transmissióA més dels mecanismes anteriors, hi ha tota una sèrie de petitselements sense els quals no seria possible una correcta transmis-sió de moviment i un bon funcionament de la màquina. Entreaquests elements destaquen els suports, les boixes, els coixinets,les xavetes i les llengüetes.
• Els suports són peces que sostenen en dos o més punts els ei-xos o els arbres de transmissió. En determinats casos formenpart de la mateixa estructura de la màquina i en altres són fixatsa l’exterior.
• Les boixes van muntades sobre el suport corresponent i s’en-carreguen de facilitar el gir de l’arbre o eix acoblat a l’interior. S’a-costumen a construir de materials antifricció.
• Els coixinets són formats per dos anells concèntrics entre elsquals hi ha uns elements rodadors. Un dels anells està fixat alsuport i l’altre, a l’eix de transmissió.
• Les xavetes són peces que permeten fixar els elements detransmissió de moviment rotatori en un arbre o eix, alhora queen faciliten l’acoblament o la separació.
• Les llengüetes són semblants a les xavetes, però permeten eldesplaçament longitudinal entre les peces que uneixen.
106 107
Suports i engranatges Boixa Coixinet
Trens de mecanismesEls trens de mecanismes són combinacions de diversos mecanis-mes, de manera que un mecanisme és impulsat per un elementanterior i a la vegada impulsa el següent.
Relació de transmissióLa relació de transmissió d’un tren de mecanismes és el quociententre la velocitat de l’eix de sortida (v) i la velocitat de l’eix d’en-trada o eix motriu.
veix de sortidai = veix d’entrada
Segons que es tracti de combinacions de politges o d’engranat-ges, també es pot calcular com el quocient entre el producte delsdiàmetres (D) o del nombre de dents (z) dels elements que impul-sen i el producte dels diàmetres o del nombre de dents dels ele-ments que són impulsats:
Delements que impulsenPolitges: i = Delements que són impulsats
Zelements que impulsenEngranatges: i = Zelements que són impulsats
Canvi de marxesPer poder treballar de manera eficaç amb determinades màquines,cal que es pugui augmentar o disminuir el nombre de revolucions perminut entre l’eix motriu o conductor i l’eix receptor o conduït. Aixòes pot aconseguir mitjançant mecanismes de canvi de marxes, comel d’un automòbil (jocs d’engranatges en arbres diferents), el d’un tre-pant de taula (cons de politges) o el de moltes altres màquines.
4Elements auxiliars per a la transmissió
Xaveta
60 mm
1/3 volta
60 mm
1 volta sencera
roda conduïdaroda conductora
Què representa aquest esquema?
Mecanisme de canvi de marxes d’un cotxe
108 109
El mecanisme de biela-manovella
El mecanisme de biela-manovella transforma un moviment circularcontinu en un moviment rectilini alternatiu (premses, bombes per afluids, màquines d’estampació), i a l’inrevés (motors d’explosió).
Aquest mecanisme, utilitzat sobretot en els motors d’explosió, ésformat bàsicament per tres elements: l’èmbol (que també s’anome-na pistó), la biela i la manovella (que també s’anomena cigonyal).
• L’èmbol o pistó és una peça, generalment cilíndrica, que es des-plaça dins d’una guia (el cilindre) amb un moviment rectilini.
• La biela és un element rígid i allargat que permet la unió articu-lada entre la manovella i l’èmbol. És formada pel cap, la canyao cos i el peu. La forma i la secció de la biela poden ser molt va-riades, però ha de poder resistir els esforços de treball, per ai-xò és feta d’acers especials o aliatges d’alumini.
• La manovella o cigonyal és una palanca fixada per un dels ex-trems a l’eix de rotació i per l’altre al cap de la biela.
Quan el pistó es mou alternativament, endavant i endarrere, s’a-consegueix fer girar el cigonyal gràcies al moviment general de labiela. I a l’inrevés, quan gira el cigonyal, s’aconsegueix moure l’èm-bol alternativament amunt i avall, a través de la biela.
Lleves i excèntriques Les lleves i les excèntriques són mecanismes que permetentransformar un moviment circular d’un eix en un moviment alter-natiu rectilini, però no pas a l’inrevés. L’element conductor és lalleva o l’excèntrica —que es mou circularment—, mentre que l’e-lement conduït és una peça mòbil, anomenada seguidor, que esmou amunt i avall quan és empesa per la lleva o l’excèntrica.
• La lleva és una peça, generalment en forma de disc, que té ala perifèria un perfil determinat amb la finalitat que l’element ac-cionat faci un moviment alternatiu periòdic.
Aquest perfil pot variar en funció de la posició de la lleva i delseguidor, o de la periodicitat concreta que es vol aconseguir enel moviment rectilini alternatiu. Així, hi ha lleves de plat, de tam-bor, de disc, etc. La forma més comuna, però, és la de disc oval.
• L’excèntrica també pot tenir formes molt diverses. Majoritària-ment, és un disc o un cilindre l’eix de gir del qual no coincideixamb el centre geomètric de la peça. La distància entre el cen-tre geomètric i l’eix de gir s’anomena excentricitat.
Les lleves i les excèntriques s’utilitzen molt en motors d’explosió.L’aplicació més coneguda és l’arbre de lleves, que permet obriri tancar les vàlvules d’entrada-sortida de gasos del cilindre.
4Mecanisme de biela-manovella / Lleves
Conjunt èmbol-biela-manovella
Lleva de disc oval Arbres de lleves
Èmbol
Biela
Manovella
110 111
Mecanisme de cremalleraEl mecanisme de cremallera permet transformar un moviment cir-cular en un de rectilini. És format per dos elements: el pinyó i lacremallera.
• El pinyó és una roda dentada que actua com a element motriu.En girar sobre un eix, descriu un moviment circular.
• La cremallera es considera una roda dentada de diàmetre pri-mitiu infinit i, per tant, amb el mateix mòdul que el pinyó. La cre-mallera, en engranar amb el pinyó, es desplaça amb un movimentrectilini; si és fixa, permet el desplaçament rectilini de l’objec-te que conté el pinyó.
Aquest mecanisme encara s’utilitza en alguns trens especials que re-corren zones de muntanya, sobretot si cal vèncer forts pendents.
El cargol o vis sense fiAquest mecanisme permet l’acoblament entre una rosca i una rodadentada i, per tant, la transmissió de moviment circular entre eixosque s’encreuen i formen un angle de 90º. La rosca s’anomena vis sen-se fi i té el mateix pas que la roda dentada, de manera que engra-nen perfectament. Aquest sistema té l’avantatge que el movimentes transmet només en un sentit, però també té l’inconvenient queel fregament provoca un gran desgast dels dos elements.
La creu de MaltaÉs un mecanisme que permet transformar el moviment circularcontinu en un moviment circular intermitent. Quan la manovella fauna volta sencera, la creu només avança una posició i s’atura. S’u-tilitza en les màquines de projecció dels cinemes.
Per aprofundir:
Per aprofundir en el tema, pots consultar aquestes pàgines web:
http://www.anemsa.com/index.html
http://ca.wikipedia.org/wiki/Creu_de_Malta
Embragatges, frens i inversors de girDe vegades pot interessar connectar o desconnectar dos arbreso eixos per modificar-ne la velocitat, frenar una màquina fins a atu-rar-la, o invertir-ne el sentit de gir per fer-la funcionar en dos sen-tits. D’això, se n’encarreguen els mecanismes següents:
EmbragatgesUn embragatge és un mecanisme que permet connectar o des-connectar un eix o arbre motriu amb un altre eix o arbre conduït,per aconseguir que tots dos tinguin o no la mateixa velocitat derotació.
Hi ha molts tipus d’embragatges: de dents, d’acció progressiva,hidràulics, electromagnètics, etc. Tots són molts utilitzats, però elmés conegut és l’embragatge que tenen els automòbils entre el motor i la caixa de canvis, el qual permet canviar de marxa.
FrensEls frens són mecanismes dissipadors d’energia mecànica que per-meten reduir la velocitat d’un mecanisme o una màquina, fins aaturar-lo si cal.
Poden ser de molts tipus, però els més utilitzats són els mecànics(de cinta, de tambor o de disc), els electromecànics i els pneumà-tics. El fre més senzill és el format per un tambor o un disc sobreel qual frega una peça anomenada soc o sabata. Les bicicletes,les motos, els automòbils i moltes altres màquines utilitzen frens.
Inversors de girSón mecanismes que permeten invertir el sentit de gir per fer queuna màquina funcioni en dos sentits. Són formats per uns engra-natges especials anomenats engranatges epicicloïdals o plane-taris. Els automòbils disposen d’aquests mecanismes.
4Altres mecanismes
Mecanisme d’embragatge
Mecanisme de fre de disc
Cargol sense fi
Quin d’aquests dos mecanismes esconsidera una roda dentada dediàmetre primitiu?
Cremallera
113112
Escriu el nom d’aquests engranatges segons la disposició delsseus eixos: [ PÀG. 102]
La roda motriu d’un engranatge té 32 dents i la roda conduïdaté 50 dents i gira a 450 rpm. Calcula: [ PÀG. 103-107]
• La relació de transmissió de l’engranatge.
• La velocitat de rotació de la roda motriu.
Explica quin tipus de transmissió té lloc en les agulles d’unrellotge mecànic. [ PÀG. 103-107]
Posa dos exemples de màquina en què es produeixi unatransmissió per corretja i dos exemples en què es produeixiuna transmissió per cadena. Després, explica els avantatges iels inconvenients principals que té cada tipus de transmissió.[ PÀG. 104 i 105]i
11
i
10
i
9
i
8
ac
tiv
ita
ts4
Quina és la diferència principal entre un mecanisme detransmissió de moviment i un altre de transformació demoviment? [ PÀG. 99]
Comenta les diferències que hi ha entre un eix i un arbre detransmissió. Posa’n algun exemple. [ PÀG. 100]
Dibuixa una junta de Cardan i explica quin tipus d’acoblamentpermet fer. [ PÀG. 100]
Busca informació a Internet sobre la junta Oldham i, després,indica quin tipus d’acoblament és i per a què s’utilitza.
Contesta raonadament aquestes preguntes: [ PÀG. 101 i 102]
• Quina diferència hi ha entre un mecanisme de transmissió per rodesde fricció i una altra per engranatges?
• Quin dels dos és més recomanable si volem transmetre moviments oesforços grans?
Dibuixa un mecanisme de transmissió per engranatge formatper dues rodes dentades de dents rectes i assenyala-hi lacorona, el pinyó i les dents. [ PÀG. 102 i 103]
Ara, contesta:
• Quina diferència hi ha entre la roda conductora o motriu i la rodaconduïda d’un engranatge?
Observa l’engranatge del dibuix. La roda A gira a 6 rpm i rep elmoviment de la B. Ara, contesta: [ PÀG. 103-107]
• Quina és la roda motriu? Quina és la conduïda?
• Quina roda és la corona? Quina és el pinyó?
• Quina és la velocitat de la roda B?
• Quina és la relació de transmissió de l’engranatge?
i
7
i
6
i5
4
i
3
i
2
i
1
ac
tiv
ita
ts
B
A
R
115114
Observa aquest dibuix i, després, indica el sentit de gir de cadapolitja: [ PÀG. 104]
Si saps que la politja motriu gira a 750 rpm, calcula la velocitatde rotació de la politja 5 i la relació de transmissió d’aquesttren de mecanismes: [ PÀG. 104]i
20
i
19
ac
tiv
ita
ts
ac
tiv
ita
ts
4Dibuixa, a escala natural, un sistema de transmissió demoviment format per dues politges. Fixa el diàmetre de laconductora a 4 cm i dibuixa la conduïda perquè l’element detransmissió: [ PÀG. 104]
– Augmenti la velocitat al doble.
– Disminueixi la velocitat a la meitat.
Tenim un sistema de transmissió de moviment format per duespolitges unides mitjançant una corretja. La politja conductoraté un diàmetre de 10 cm i la conduïda, de 5 cm. [ PÀG. 104]
Contesta:
• A quantes revolucions per minut gira la politja conduïda si la conductoraho fa a 5 rpm?
• Quina és la relació de transmissió entre les dues politges? Quinsignificat té?
Un sistema de transmissió per cadena és format per la rodaconductora, que té 40 dents i que gira a una velocitat de 200 rpm, i per la roda conduïda, que té 160 dents. [ PÀG. 105]
Si el mòdul de les dues rodes dentades és igual a 2, calcula:
– El diàmetre primitiu i el diàmetre exterior de totes dues rodesdentades.
– La relació de transmissió.
– La velocitat de gir de la roda conduïda.
Contesta: [ PÀG. 104 i 105]
• Creus que seria possible fer la transmissió per corretja en unamotocicleta en lloc de fer-la per cadena? Comenta la teva resposta.
Explica com t’ho faries per invertir el sentit de gir en unsistema de transmissió per cadena. [ PÀG. 105]
Esbrina què són els lubricants i per què són tan importants enles transmissions per cadena. [ PÀG. 105]
Busca informació a Internet i elabora una presentaciómultimèdia amb fotos dels diferents elements auxiliars per a latransmissió. [ PÀG. 106]i
18
i
17
i
16
i15
i
14
i
13
i
12
R
A
R
R
117116
Dissenya un tren de mecanismes que tingui una relació detransmissió total de 0,05. Dibuixa’l i indica les dadesnecessàries. [ PÀG. 107]
Explica el funcionament d’una màquina basada en elmecanisme biela-manovella, però que no sigui un motord’explosió d’automòbil; per exemple, una serra de vogir o unamàquina de cosir. [ PÀG. 108]
Creus que el funcionament correcte d’un motor d’explosió espodria aconseguir sense un mecanisme biela-manovella?Raona la teva resposta. [ PÀG. 108]
Busca informació a Internet sobre el cigonyal d’un automòbil.Després, dibuixa’l i comenta quina forma i quina funció té i dequins materials és fet. [ PÀG. 108]
Escriu el nom d’algunes màquines o màquines eina quedisposin d’alguna lleva o excèntrica i explica’n la funció.[ PÀG. 109]
Dibuixa tres lleves de formes diferents i escriu-ne el nom.[ PÀG. 109]
Comenta per què les lleves i les excèntriques no sónmecanismes reversibles, és a dir, per què no podentransformar un moviment rectilini alternatiu en un de circular.[ PÀG. 109]
Busca informació a Internet de l’arbre de lleves. Després,explica què és i per a què s’utilitza. [ PÀG. 109]i
33
i
32
i
31
i
30
i
29
i
28
i
27
i
26
ac
tiv
ita
ts
ac
tiv
ita
ts
4A partir del nombre de dents de cada roda dentada, i sabentque la primera roda té una velocitat de gir de 10 rpm,determina el sentit de gir i la velocitat de gir de la resta derodes d’aquest tren d’engranatges: [ PÀG. 107]
Dibuixa un tren d’engranatges format per quatre rodesdentades de 18, 28, 40 i 14 dents, respectivament, queengranen entre si. Després, calcula la relació de transmissió i lavelocitat de sortida, si saps que la primera roda dentada gira a1.200 rpm en sentit horari. [ PÀG. 107]
Descriu el canvi de marxes que tenen les bicicletes demuntanya. Dibuixa’l i explica quins avantatges presenta cadamarxa. [ PÀG. 107]
Determina totes les relacions de transmissió possibles d’uncon de politges format per quatre politges de 15, 20, 25 i 30 cmde diàmetre, que poden enllaçar amb un con igual peròinvertit. [ PÀG. 107]
Identifica el nom i el sentit de gir de tots els mecanismes queintervenen en aquest tren de mecanismes: [ PÀG. 107]i
25
i
24
i
23
i
22
i
21
60
20
60
20 dents
A
A
R
119118
En una transmissió per vis sense fi, el cargol té 3 filets i lacorona té 40 dents. Calcula la relació de transmissió d’aquestmecanisme. [ PÀG. 110]
Explica el funcionament d’una màquina de projecció decinema basada en el mecanisme anomenat creu de Malta.[ PÀG. 110]
Posa exemples de màquines, que no siguin vehicles, quedisposin dels elements següents: [ PÀG. 111]
– Embragatges
– Frens
– Inversors de gir
Creus que és possible que un vehicle pugui canviar de marxessi no disposa d’embragatge? Raona la teva resposta. [ PÀG. 111]
Indica quin tipus de frens porten, majoritàriament, lesbicicletes, les motocicletes, els cotxes, els camions i els trens.[ PÀG. 111]
Explica les diferències que hi ha entre un fre de disc i un fre detambor. [ PÀG. 111]
Per què es pot considerar el fre com un dissipador d’energia?Raona la teva resposta. [ PÀG. 111]
Justifica per què no totes les màquines disposen demecanismes inversors de gir. [ PÀG. 111]i
47
i
46
i
45
i
44
i
43
i
42
i
41
i
40
ac
tiv
ita
ts
ac
tiv
ita
ts
4Explica el funcionament d’un sistema pinyó-cremallera idescriu-ne alguna de les aplicacions. [ PÀG. 110]
Posa un exemple de màquina basat en el mecanisme decremallera que incorpori cada tipus de transformació demoviment. (Recorda que el mecanisme de cremallera ésreversible.) [ PÀG. 110]
Calcula el mòdul que ha de tenir un pinyó per engranar ambuna cremallera de pas igual a 9,42 mm. [ PÀG. 110]
Calcula el desplaçament que farà una cremallera de mòdul 1,5 mm quan el pinyó que hi engrana, que té 22 dents, faciquatre voltes senceres. [ PÀG. 110]
Calcula el diàmetre primitiu i el pas circular d’un pinyó de 30 dents que engrana amb una cremallera, de manera que enfer una volta sencera el pinyó es desplaça 141,3 mm. [ PÀG. 110]
Descriu el mecanisme que s’utilitza en les guitarres per tensarles cordes. [ PÀG. 110]i
39
i
38
i
37
i
36
i
35
i
34
R
A
A
A
121120
procediment 4Construcció d’una barrera
La barrera és un element molt comú en aparca-ments per als cotxes i en passos a nivell per alsferrocarrils. Aquest procediment consisteix en laconstrucció d'una barrera que s'obrirà mitjan-çant l'aplicació de diversos mecanismes: palan-ca, tranmissió amb politja i per corretja i vissense fi.
Procés de treball
1 Serra aquests elements:– 1 peça de tauler d'aglomerat de 300 x 100 – 3 peces de contraplacat, tal com indiquen
els plànols– 2 peces de llistó de 10 x 10 mm de 200 mm
i de 40 mm– 40 mm de llistó de 17 x 17 mm– 100 mm de barreta roscada de 4 mm– 2 peces de barreta de 4 mm de diàmetre,
de 60 mm i de 25 mm– 140 mm de passamà metàl·lic– 3 trossos de cilindre de llautó de 10 mm
2 Fes els forats, amb les broques corresponents,en les peces indicades en els plànols de la pà-gina 123.
NOTA: el forat que quedarà darrere la barrerai pel qual haurà de girar l'eix del vis sense fis'haurà d'adequar a la mida de la politja. Elforat indicat correspon a un model estàndardde 48 dents que es pot aconseguir fàcilment.
3 Fes els forats indicats en el passamà metàl·lic.
4 Encola i clava les dues peces de contraplacat de70 x 40 en el llistó de 17 x 17 mm per la part in-ferior (els forats queden més amunt). Després,encola el conjunt en el lloc de la base d'aglome-rat indicat en el plànol.
5 Encola el llistó de 40 mm en el lloc de la baseindicat en el plànol.
6 Doblega el passamà; fixa'l en el cargol de bancper fer-ho. Després, fixa'l en el lloc de la baseindicat en el plànol.
7 Encola la roda dentada i el pal de la barrera bencentrats perquè hi pugui passar l'eix o cargol.
8 Munta la barrera en el seu suport; passa el car-gol de M4 x 40 i després cargola la femella (not'oblidis de col·locar abans la volandera).
9 Introdueix els tubs de llautó en els forats de labase que hi ha a la part posterior de la barrerai en el lloc on ha d'anar la manovella. Introdueix-los també en el forat que hi ha a la part supe-rior de la xapa de suport de la manovella.
10 Munta l'eix que ha de contenir el vis sense fi ila politja de 15 mm de diàmetre de la manerasegüent:
– Passa el vis sense fi per la barreta roscadade M4 de manera que quedi a l'altura de laroda dentada de la barrera i fixa'l amb unafemella i la corresponent volandera a cadacostat del vis.
– Introdueix la politja per la part inferior i fixa-la amb el cargol.
– Col·loca dues femelles i una volandera perla part superior.
Materials:– Tauler d’aglomerat de 10 mm de gruix
– Tauler de contraplacat de 8 mm de gruix
– Llistó de 10 x 10 mm
– Llistó de 17 x 17 mm
– Claus 7 x 7 de cabota plana
– Cargols per a fusta
– Barreta de 4 mm de diàmetre
– Barreta roscada de M4
– Cargol de M4 x 40
– 5 femelles de M4
– 4 volanderes de M4
– Xapa de llautó o llauna fina
– Passamà d’acer galvanitzat o de llautó d’aproxima-dament 1,5 mm de gruix
– Cargols per a aglomerat de 10 mm
– Tub de llautó de 5 mm de diàmetre
– Roda dentada de 48 dents o semblant, per a uneix de 4 mm de diàmetre
– Vis sense fi per a les dents de la roda dentada, pera un eix de 4 mm de diàmetre
– Politja d’uns 15 mm de diàmetre per a un eix de 4 mm de diàmetre amb sistema de fixació a l’eixamb cargol
– Politja de 50 mm de diàmetre per a un eix de 4 mm de diàmetre
– Cola blanca
– Cola de contacte
– Goma elàstica d’oficina
Eines:– Eines de fusteria
– Serra de mecànic
– Trepant i broques d’1,5 mm, 4 mm, 4,25 mm i 5 mm
– Tisores de xapa
– Guants de taller
2
136
4 37
10
9
8
12
5
11
123123
procediment 4
122122
Construcció d’una barrera
12 Munta la politja de 50 mm i el seu eix, una bar-reta de 4 mm de diàmetre, en el seu suport.Abans, però, passa per aquesta politja l'altre ex-trem de la goma elàstica que surt de l'altra po-litja. Fes passar aquesta goma per les canaletesde les dues politges. Colla bé el cargol per fixarla politja en el seu suport.
13 Munta la manovella; introdueix el llistó de 10 x 10 mm per un dels forats, i al forat de l'al-tre extrem introdueix-hi el tros de 25 mm de bar-reta de 4 mm de diàmetre.
14 Encola, amb cola de contacte, les dues plaque-tes de llautó en la peça sobre la qual ha de re-posar l'extrem de la barrera.
Ja tens la barrera acabada. Girant la manove-lla, la barrera s'ha d'alçar i abaixar de maneraregular. Si cal, fes els ajustos necessaris.
11 Ara, introdueix l'eix que acabes de muntar enel forat de la part posterior de la barrera; asse-gura't que engranin bé les dents del vis i de laroda dentada. Col·loca la peça que fa de tapadamunt del suport de la barrera després de pas-sar l'eix pel forat. Després, fixa aquesta peçaamb quatre cargols. Abans de col·locar la tapa,passa la goma elàstica. Per evitar que l'eix tin-gui un desplaçament vertical mentre funcioni,acosta una femella a la part de sota de la tapasense que la volandera l'arribi a tocar i despréscargola l'altra femella amb la primera.
Amb aquest sistema, anomenat de femella icontrafemella, s'evita que les dues femelles espuguin desplaçar mentre gira l'eix.
També pots construir la politja gran i elseu suport seguint els passos següents:
Fes dues rodes de 50 mm de diàmetre aproxi-mat i una d'uns 40 mm amb un tauler de contra-placat i una serra de corona (amb una broca de6 mm de diàmetre). Passa-les per un pal defusta de 6 mm de diàmetre, de manera queaquesta última quedi al mig de les dues mésgrans. Construeix el suport amb un tros de llis-tó de 20 x 20 mm aproximadament i una peçade contraplacat que sobresurti per la part quequedarà a sobre. Fes els forats perquè pugui gi-rar l'eix de 6,5 mm de diàmetre. Fes un forat enla manovella, que serà com l'anterior, per a l'eixde 6 mm de diàmetre.
20
10 40 10
85
ø = 5
ø = 5
30
10 46 24 16 24 10
130
ø = 3,25ø = 4,25 ø = 4,25
32
10
200
40
43
70
18
68
ø = 4,25
ø = 3,25
125124
Tots i cadascun d'aquests sistemes
tenen una funció específica, i sense
el seu funcionament correcte l'au-
tomòbil no seria la màquina tan po-
tent que actualment és. De tots
aquests sistemes, ara només ens fi-
xarem en el sistema de transmissió.
El sistema de transmissió d'un auto-
mòbil el formen tots els mecanis-
mes que porten el moviment des
del motor fins a les rodes motrius, a
la velocitat adequada en cada mo-
ment. Aquests mecanismes són:
l'embragatge, la caixa de canvis, l'ar-
bre de transmissió i el pont motriu.
L'embragatge està directament vin-
culat a la caixa de canvi. Així, quan es
vol modificar la velocitat que prové
del motor amb relació a la que es vol
transmetre a les rodes, en primer
lloc s'ha de prémer l'embragatge,
després s'ha de triar la velocitat
adequada de la caixa de canvi i,
finalment, s'ha de deixar anar l'em-
bragatge per comunicar aquesta ve-
locitat a l'arbre de transmissió.
L'arbre de transmissió porta el mo-
viment que surt de la caixa de canvi
fins al pont motriu, i aquest el trans-
met a les rodes.
El grup motriu és format pel grup
pinyó-corona, el diferencial i els pa-
liers. El grup pinyó-corona redueix la
velocitat i, si és necessari per al tipus
de motor, canvia el moviment longi-
tudinal en transversal. El diferencial
és el mecanisme que permet a cada
roda fer les voltes necessàries en
agafar una corba, ja que estableix
una diferència de voltes equivalent a
la diferència de recorregut. Final-
ment, els paliers són els mecanismes
que transmeten el moviment des del
diferencial fins a les rodes.
Als cotxes de fórmula 1, la principal
diferència en aquest sistema és que
les caixes de canvi són semiautomà-
tiques, amb set velocitats i marxa
enrere, i el pilot pot augmentar o
disminuir la marxa simplement amb
el volant, que és on es concentren
tots els senyals de control del vehicle.
Un automòbil és format per un munt de sistemes integrats dins d'un xassís o es-tructura: el motor, el sistema d'alimentació del motor, el sistema de refrigeració,el sistema de lubrificació, el sistema elèctric, el sistema de transmissió, el siste-ma de direcció i el sistema de suspensió.
Activitats:
Escriu quins altres mecanismes delsexposats en aquesta unitat espoden trobar en un automòbil.Indica on es localitzen i quina és laseva funció.
Creus que els automòbils sónmàquines prou segures? Justifica lateva resposta.
Fes una redacció breu sobre l'úsdels automòbils i la seva relacióamb el medi ambient.
Busca informació sobre elsautomòbils amb motors híbrids idigues els avantatges i elsinconvenients que presentenrespecte als automòbils ambmotors convencionals.
En grups, trieu un dels sistemes del'automòbil i exposeu a la resta decompanys tota la informació quen'hàgiu obtingut.
5
4
3
2
1
El sistema detransmissió d'un automòbil
4Reportatge
Els mecanismes detransmissió d’unautomòbil sónl’embragatge, lacaixa de canvis,l’arbre de transmissiói el pont motriu
Als cotxes defórmula 1, les caixesde canvi sónsemiautomàtiques
Recursos web d'interès:
www.monografias.com/trabajos10/aplicac/aplicac.shtml#auyom
www.automotriz.net/tecnica/conocimientos-basicos-intro.html
www.almuro.net/sitios/Mecanica/glosario_d.asp
www.edu365.cat/eso/muds/tecnologia/problemes/transmissio/transmissio_a.htm
126 127126
eix transversaleducació ambiental
El juny de 2003 va tenir lloc la inauguració i la po-sada en marxa del nou cremallera de Montserrat,tot un mite ferroviari a Catalunya, tant pel seudestí, el monestir de Montserrat (centre espiri-tual i turístic), com pel seu sistema de transport,el cremallera.
De fet, el primer cremallera a Montserrat va ser inaugurat l'any 1892. Tenia un recorregut de8.625 m, tots amb cremallera, i superava un des-nivell de 540 m amb rampes fins i tot del 15 %.El 1953 va patir un greu accident, fet que va pre-cipitar-ne el tancament quatre anys més tard.
Actualment, la línia comença a l'estació de Mo-nistrol i acaba al monestir de Montserrat, sota laplaça de la Creu. Té 5.080 m de recorregut, delsquals 970 són de línia convencional i 4.110 de cre-mallera. El viatge dura uns quinze minuts i s'as-soleixen velocitats màximes de 45 km/h en lalínia convencional i de 24 km/h (descens) o de 30 km/h (ascens) en la línia de cremallera.
El carril dentat o cremallera és situat a l'eix de lavia, i està basat en el sistema ABT, molt adequatper a ferrocarrils de muntanya que han de supe-rar pendents molt pronunciats.
Recursos web:
http://www.cremallerademontserrat.com/cremallera/default.asp
http://digiwat.iespana.es/transporte%20real/cremallera/pricipal.htm?2&weborama=-1
http://es.geocities.com/carrilets/cremall/noumontsecat.html
El nou cremallera de Montserrat
Classifica els mecanismes següents segons la seva funció bàsica(la transmissió de moviment o la transformació de moviment):
biela-manovella, engranatges, transmissió per corretja, vis sense fi,creu de Malta, rodes de fricció, cremallera, transmissió per cadena
Posa un exemple de màquina que disposi de cadascun delsmecanismes de l’activitat anterior.
La roda dentada A d’un engranatge té 46 dents i gira a 300 rpm,i la roda dentada B té 25 dents i rep el moviment de l’altra roda.Determina:
– Quina és la corona, el pinyó, la roda motriu i la roda conduïda.
– La relació de transmissió de l’engranatge.
– La velocitat de rotació de la roda conduïda.
Disposem de dues politges unides mitjançant una corretja.La politja conductora té un diàmetre de 38 mm i la politjaconduïda, que gira a 250 rpm, de 56 mm. Calcula:
– La relació de transmissió de l’engranatge.
– La velocitat de rotació de la roda conductora.
Indica el sentit de gir de totes les rodes dentades d’aquest trende mecanismes. Després, determina el nombre de dents decada roda i calcula’n la relació de transmissió i la velocitat desortida, sabent que la primera roda gira a 50 rpm.
Fes un dibuix senzill del mecanisme biela-manovella d’unmotor d’explosió d’automòbil i explica com funciona.
Dibuixa una lleva i una excèntrica i comenta les semblances iles diferències que hi ha entre aquests dos mecanismes.
Calcula el desplaçament d’una cremallera de 2 mm de mòdul siel pinyó que hi engrana, que té 26 dents, fa tres voltes senceres.
El cargol d’una transmissió per vis sense fi té 2 filets i la coronaté 60 dents. Calcula la relació de transmissió del mecanisme.
Escriu la funció bàsica d’un embragatge, un fre i un inversor degir i posa un exemple de màquina que disposi d’aquests tresmecanismes.
10
9
8
7
6
5
4
3
2
14
ava
lua
ció
Investiga i opina:– Quantes persones visiten Montserrat en un any?
Quantes d'aquestes persones agafen el nou cre-mallera?
– Quin és el pas i el mòdul del carril dentat del noucremallera de Montserrat?
– Quin és el principi de funcionament del sistemade cremallera ABT?
– Quins altres sistemes de cremallera hi ha? Posaexemples de la seva utilització.
Recommended
