U6 mecanismes transmissio

UNITAT 6: MECANISMES DE TRANSMISSIÓ DEL MOVIMENT

Introducció a l’estudi de les màquines

Transmissió de moviment de

rotació

Transmissió de moviment de translació

Màquina combustió

interna

UNITAT 6

Mecanismes

de transmissió del moviment

Cristina Rodon BalmañaDepartament de Tecnologia

1/ 23




rotació


Màquina combustió

interna


Introducció a l’estudi de les màquinesLes màquines tenen una funció bàsica: suplir estalviar o multiplicar l’esforç humàLes màquines tenen una funció bàsica: suplir, estalviar o multiplicar l esforç humànecessari per a la realització d’un treball.

Però perquè una màquina funcioni es necessita energia. De fet, quan hem anomenat la força del vent, de l’aigua o del foc, ens referíem bàsicament a l’energia que aporten aquests fenòmens.

Una màquina és un conjunt de dispositius capaços de transformar l’energia en treball útil o en un altre tipus d’energial energia en treball útil o en un altre tipus d energia.

Energia entrada

Màquina Treball o Energia de

sortidasortida

Les eines són objectes que serveixen per a actuar manualment sobre els materials


2/ 23




rotació


Màquina combustió

interna


S’anomena TREBALL l’acció d’aplicar una o més forces sobre un cos i provocar o modificar-ne el moviment.

El principi de funcionament de qualsevol màquina, independentment de la seva constitució,es basa en el concepte físic de treball.

Aquest concepte es fonamenta en l’acció que les forces quan actuen als cossos:Aquest concepte es fonamenta en l acció que les forces quan actuen als cossos:provocar o modificar el moviment d’un cos

L’expressió matemàtica d’aquest enunciat és la següent: W = F · d

•on W és treball expressat en jouleS (J): equival al treball realitzat per una força d’un newton que, aplicada sobre un cos, li provoca un desplaçament d’un metre: 1 joule = 1 newton · 1 metre

•F és la força feta en newtons (N), i

•d el desplaçament provocat per la força en metres (m).��

��

�


3/ 23

��




rotació


Màquina combustió

interna


Quan s’efectua un treball, es gasta una quantitat equivalent d’energia.

L’ENERGIA és la capacitat de realitzar un treball.

Per realitzar un treball cal disposar d’energia.

En conseqüència, la unitat de treball és la mateixa que la d’energia: el joule.

Exemples:Treball o p

Motor elèctric

Molí de vent

Energia entrada

Màquina Treball o Energia

de sortida

Les màquines necessiten energia per funcionar, però mai no transformen la totalitat de l’energia quereben en treball útil Això és degut al fet que les màquines no són perfectes i en el seu funcionament

Pèrdues (Calor)

reben en treball útil. Això és degut al fet que les màquines no són perfectes, i en el seu funcionamentes perd part de l’energia que reben i, per tant, sempre retornen una quantitat de treball o d’energiainferior a l’energia que consumeixen.

RENDIMENT (%): relació entre energia total que consumeix una màquina i el treball útil que( ) g q q qprodueix

Tanmateix, per a l’estudi de les màquines és important considerar el concepte de màquina ideal,que és la màquina que transforma íntegrament tota l’energia que rep en treball o en un altre tipusd’energia Aquest concepte de màquina ideal és el que utilitzarem en aquesta unitat


4/ 23

d energia. Aquest concepte de màquina ideal és el que utilitzarem en aquesta unitat.




rotació


Màquina combustió

interna


S’anomena POTÈNCIA la rapidesa amb què es duu a terme el treball.

Llavors l’expressió matemàtica que defineix la potència és la següent:

(tre b a ll) (p o tè n c ia )

(in c re m e n t d e te m p s)W

Pt

•on P és la potència en watts, W, el treball en joules, i Δt, l’interval de temps en segons en el qual es duu a terme el treball.

(in c re m e n t d e te m p s)t

Fixa’t que la unitat de potència és el watt, ja que1 jo u le

1 w a tt = 1 se g o n

També s’utilitzen molt el quilowatt (kW) i el cavall de vapor (CV) com a unitats decavall de vapor (CV) com a unitats de potència.

1 kW = 1.000 W1 CV = 736 W


5/ 23




rotació


Màquina combustió

interna


Problema aplicació

1 En una màquina l’energia d’entrada és de 3500 J i aconsegueix un treball de1. En una màquina l’energia d’entrada és de 3500 J i aconsegueix un treball de 1250 J. El desplaçament aconseguit en aquest treball és de 50 m.

a) Calcula el Rendiment (%) i les seves pèrdues.

b) Quina és la seva potència si ha tardat 3 hores en realitzar el treball? Unitats en CV

Solució: a) Rendiment: 36% / Pèrdues: 2250 J)

b) Potència: 0.115 W / 1.56.10-04 CV

2. El rendiment d’una màquina és d’un 60 %. Si rep una energia d’entrada de 2500 J2500 J.

a) Quin treball realitzarà?

b) Quines seran les seves pèrdues?) p

Solució: a) Treball o Energia de sortida: 1500 J

b) Pèrdues: 1000 J


6/ 23




rotació


Màquina combustió

interna


Problema aplicacióUn automòbil es desplaça a una velocitat de 90 km/h, i per mantenir aquesta velocitat ha de vèncer un conjunt de forces equivalents a 2.400 N. Determina el treball realitzat i l’energia j q gconsumida pel motor de l’automòbil en un recorregut de 10 km. Calcula també la potència desenvolupada en kW i en CV. Considera el motor i tots els elements de la transmissió de l’automòbil com a màquines ideals.

Per determinar el treball realitzat, partirem de l’expressió que permet calcular-ne el valor:W = F · s (J)

W = F · s = 2.400 N · 10.000 m = 24.000.000 J

Per determinar la potència caldrà passar la velocitat de km/h a m/s:

90 km 1h 1000 m· · 25 m/s

1h 3600 1kv

Finalment, utilitzant el factor de conversió 1 CV = 736 W, determinem la potència en CV:1CV

60000 W · 81,52 W736 W

P W F s 2.400 N 10.000 m 24.000.000 J

L’energia consumida és igual al treball realitzat, considerant el motor i els elements de la transmissió com màquines ideals.E W 24 000 000 J

1h 3600 s 1km

Això significa que recorre un trajecte de 25 m en 1 s i que fa una força de 2.400 N. Per tant:

2 400 N · 25 mW


7/ 23

E = W = 24 000 000 J 2 400 N 25 m60 000 W = 60 kW

1sW

Pt




rotació


Màquina combustió

interna


Parts d’una màquina

•Mecanismes: Conjunts mecànics que dins d’una •Estructura: Element o conjunt d’elements quej qmàquina transmeten o modifiquen moviments totrealitzant una funció concreta. Ex: rodes, engranatges

•Observació: les màquines transformen energia en treball( i t) i l i t t l i t

•Estructura: Element o conjunt d elements quehan de suportar les forces que actuen sobre lesmàquines

•Exemple bicicleta: cos de la bici metàl.lic(moviment) i els mecanismes transmeten el moviment.

•Exemple bicicleta: Energia humana/mecanisme pinyó-cadena


8/ 23




rotació


Màquina combustió

interna


Classificació de les màquines

De màquines n’hi ha de molts tipus i resulta difícil classificar lesDe màquines n hi ha de molts tipus i resulta difícil classificar-les.

Les més elementals són les màquines simples

Les màquines simples són dispositius senzills, generalment formats per un sol element, que requereixen únicament l’aplicació d’una força per poder funcionar. Normalment s’utilitzen per multiplicar forces o moviments.Exemple: Palanca Roda Pla inclinat

Juntament amb les màquines simples són d’especial importància les màquines motrius com

Exemple: Palanca, Roda, Pla inclinat

Juntament amb les màquines simples són d especial importància les màquines motrius comara els motors, que són les encarregades de moure les altres màquines.

A part d’aquests dos gran grups, les màquines se solen classificar segons l’àmbit tecnològic al’ à è à íqual pertanyen; des d’aquest punt de vista, tenim màquines elèctriques, màquines agrícoles,

maquinària tèxtil, etc..


9/ 23




rotació


Màquina combustió

interna


rotació

Transmissió del moviment de rotaciór.p.m.: revolucions per minut o número

velocitat de rotació (n)

de voltes per minut

Sentit de gir: Horari / Antihorari velocitat angular (ω)Voltes/s s-1

Voltes/min min-1

relació de transmissió (i)

Transmissió per

Representació d’una transmissióper engranatges i una altra per politges.


10/ 23

corretja dentada




rotació


Màquina combustió

interna


rotació

Mecanismes de transmissió de moviment MECANISMES DEL MOVIMENT PER

ROTACIÓROTACIÓ

TRANSMISSIÓ PERTRANSMISSIÓTRANSMISSIÓ TRANSMISSIÓ PER

CADENA O CORRETJA DENTADA

TRANSMISSIÓ PER POLITGES

PER ENGRANATGES


11/ 23




rotació


Màquina combustió

interna


rotació

Transmissió per politges

n1 · D1 = n2 · D2

àl l d l i i l i


12/ 23

Càlcul de velocitats i relacions de transmissió




rotació


Màquina combustió

interna


rotació


ROTACIÓROTACIÓ




PER ENGRANATGES


13/ 23




rotació


Màquina combustió

interna


rotació

Transmissió per engranatges

Engranatges rectes g greductors en una grua

Càlcul de velocitats i relacions de transmissió


14/ 23




rotació


Màquina combustió

interna


rotació

Tipus d’engranatges

Representació gràfica


15/ 23





rotació


Màquina combustió

interna


rotació

Propietats d’un engranatge

Les rodes giren gsincronitzadament.

La majoria de màquines i aparells en què és necessari a ajo a de àqu es apa e s e què és ecessareduir o augmentar la velocitat del motor duen rodes

dentades.


16/ 23




rotació


Màquina combustió

interna


rotació


ROTACIÓROTACIÓ




PER ENGRANATGES


17/ 23




rotació


Màquina combustió

interna


rotació

Transmissió per cadena o corretja dentada


d l t i ió Cadena de bicicletade la transmissió

per cadena.

Cadena de bicicleta.


18/ 23




rotació


Màquina combustió

interna


translació

Mecanisme biela-manovella

M i bi lMecanisme biela-manovella d’un motor d’explosió.


19/ 23




rotació


Màquina combustió

interna

Màquina combustió

interna

Motor de combustió interna o motor de 4T


20/ 23




rotació


Màquina combustió

interna

Màquina combustió

interna

Funcionament del motor de 4T (quatre temps)(q p )

3r temps 4t temps2n temps1r temps ppp


21/ 23




rotació


Màquina combustió

interna

Els motors de dos temps Exemple: motocicletesExemple: motocicletes

Funcionament del motorFuncionament del motor


22/ 23




rotació


Màquina combustió

interna

Motor d’encesa per compressió o dièsel

Motor dièsel


23/ 23

Education

U6 mecanismes transmissio