El sistema d'engranatges amb cadena d'una bicicleta, els engranatges d'un rellotge, la palanca d'un balancí, la corriola d'un pou d'aigua... són alguns dels mecanismes més senzills que formen part de molts objectes.
Les estructures suporten les forces d'una manera elàstica sense moure's, en canvi, els mecanismes permeten el moviment dels objectes.
Transmeten el moviment, la força i la potència que produeix un element motor a un altre punt.
Palanca
La palanca és una barra rígida que gira al voltant d'un punt de suport o una articulació. En un punt de la barra s'aplica una força, F, amb la finalitat de véncer una resistència, R, que actua en un altre punt de la barra.
Hi ha tres tipus de palanca: de primer grau, de segon grau i de tercer grau.
| Primer grau | Segon grau | Tercer grau |
|---|---|---|
|
El punt de suport se situa entre la força aplicada i la resistència. 18.00.41.png?idcurso=496920) |
La resistència se situa entre el punt de suport i la força aplicada. 18.00.46.png?idcurso=496920) |
La força aplicada se situa entre el punt de suport i la resistència. 18.00.51.png?idcurso=496920) |
|
L'efecte de la força aplicada es pot veure augmentat o disminuït. 18.00.55.png?idcurso=496920) |
L'efecte de la força aplicada sempre es veu augmentat (d > r).
|
L'efecte de la força aplicada sempre es veu disminuït ( d < r).
|
Corriola
És una roda amb ranures que gira al voltant d'un eix. L'eix està subjecte a una superfície fixa. Per la ranura de la corriola es fa passar una corda, cadena o corretja que permet véncer, d'una manera còmoda, una resistència, R, aplicant-hi una força, F.
Corriola fixa
Està en equilibri quan la força que s'hi aplica, F, és igual a la resistència, R, que presenta la càrrega:
F = R
Serveix per a apujar i abaixar càrregues amb facilitat. S'utilitza en pous, grues senzilles, aparells de musculació, etcètera.
Corriola mòbil
És un conjunt de dues corrioles, una de fixa i una altra que es pot desplaçar linealment. Està en equilibri quan:
Mitjançant aquest sistema, l'esforç que s'ha fet per a véncer la resistència d'una càrrega es redueix a la meitat respecte de la corriola fixa.
Polispast
És un tipus de muntatge especial constituït per dos grups de corrioles: fixes i mòbils.
A mesura que augmenta el nombre de corrioles, el mecanisme es fa més complex, però l'esforç necessari per a véncer la resistència en disminueix.
Observa els diversos tipus de polispastos (n indica el nombre de corrioles mòbils):
La corriola mòbil i el polispast tenen les mateixes aplicacions: ascensors, muntacàrregues, grues, etcètera.
Rodes o corrioles
Són sistemes de dues o més rodes que estan en contacte, siga directament siga per mitjà d'una corretja.
Rodes de fricció
Són sistemes de dues o més rodes que estan en contacte directe. Una de les rodes s'anomena motriu o d'entrada, ja que en moure's genera el moviment de la roda conduïda o d'eixida, que es veu arrossegada per la primera. Les dues corrioles giren en sentit oposat.
Aplicacions: s'utilitzen molt en la indústria; per exemple, per a fabricar i arrossegar xapes metàl·liques, rotllos de paper, etcètera.
Els sistemes de corrioles amb corretja
Són conjunts de corrioles o rodes situades a una distància determinada, els eixos de les quals solen ser paral·lels, i giren simultàniament per l'efecte d'una corretja.
Així doncs, el gir d'un eix es transmet a un altre a través de les corrioles acoblades a aqueixos eixos. Les dues corrioles giren en el mateix sentit.
Aplicacions: màquines industrials, llavadores, trepants, etcètera.
La relació de transmissió entre les velocitats de gir depén de la grandària relativa de les rodes, i s'expressa mitjançant l'equació següent:
D1 i D2 indiquen els diàmetres, i N1 i N2, les velocitats de les rodes motriu i conduïda, respectivament.
Engranatges
Són jocs de rodes que tenen ixents anomenats dents, que encaixen entre si, de manera que unes rodes arrosseguen les altres. Totes les dents han de tenir la mateixa forma i grandària. El moviment circular de l'eix 1 es transmet a l'eix 2 a través dels engranatges 1 i 2, encaixats als eixos. Els dos engranatges giren en sentit oposat.
Aplicacions: en màquines industrials i en automoció, però també en articles domèstics com ara trepants, batedores, joguets...
Sistemes d'engranatges amb cadena
Consisteixen en dues rodes dentades d'eixos paral·lels, situades a una distància determinada l'una de l'altra, que giren simultàniament per efecte d'una cadena o corretja dentada engranada a ambdues. La cadena fa que el moviment circular de l'eix 1 es transmeta a l'eix 2 a través dels engranatges 1 i 2. Els dos engranatges giren en el mateix sentit
Aplicacions: en màquines industrials i motors, motocicletes...
La relació de transmissió entre les velocitats de gir depén de la grandària relativa de les rodes, i s'expressa mitjançant l'equació següent:
Z1 i Z2 són el nombre de dents, i N1 i N2, les velocitats.
Transformen un moviment circular en rectilini, o viceversa.
Conjunt manovella-torn
Una manovella és una barra que està unida a un eix que fa girar.
La força necessària perquè l'eix gire és inferior que la que caldria aplicar-hi directament.
El mecanisme en què es basa aquest dispositiu és el torn, que consta d'un tambor que gira al voltant del seu eix a fi d'arrossegar un objecte.
Un torn està en equilibri quan s'acompleix la igualtat següent:
F ∙ d = R ∙ r
Per tant, la força que s'hi aplica equival a:
Aplicacions: grues, molinet de café, etcètera.
Pinyó-cremallera
Es tracta d'un pinyó o una roda dentada de dents rectes, encastat a una cremallera, és a dir, una corretja o barra dentada. Quan la roda dentada gira, la cremallera es desplaça amb un moviment rectilini.
Aquest mecanisme permet també transformar el moviment rectilini de la cremallera en un moviment circular del pinyó. És a dir, és un mecanisme reversible
Aplicacions: en columnes de trepants, llevataps, direccions d'automòbils...
Conjunt biela-manovella
Està format per una manovella i una barra anomenada biela. Aquesta biela està articulada per un extrem amb la manovella i, per l'altre, amb un element que descriu un moviment alternatiu.
En girar la roda, la manovella transmet el moviment circular a la biela, que experimenta un moviment de vaivé.
Aquest sistema funciona també a la inversa, és a dir, transforma un moviment rectilini alternatiu o de vaivé en un moviment de rotació.
Aplicacions: la importància d'aquest mecanisme va ser decisiva en el desenvolupament de la locomotora de vapor, i en l'actualitat s'utilitza en motors de combustió interna, eixugaparabrises, màquines eina, etcètera.
Activitat 39
Indica el tipus de palanca en cadascun dels següents objectes tecnològics.
Activitat 40
Observa els esquemes d’una corriola fixa i d’una corriola mòbil. Per a què s’utilitzen aquests mecanismes?
Activitat 41
Completa les frases:
