Embedded Files
Introducció
1. Sistemes mecànics. Estàtica de màquines
2. Màquines simples
3. Elements de màquines
Explora el que saps...
Quines forces actuen en una màquina simple? Què és la força? Què és la resistència?
Què és l'avantatge mecànic?
Quin sentit te que hi hagi palanques on l'avantatge és inferior a 1?
Quina relació hi ha entre una roda i una politja?
Quina utilitat té una politja si només canvia la direcció de la força?
Com es poden combinar vàries politges per aconseguir avantatge mecànic?
Podries aixecar dos companys amb la força dels teus braços?
INTRODUCCIÓ
Màquines i eines
Una eina és tot aquell objecte fabricat per fer una acció determinada i que s’utilitza amb la mà.
Una màquina és un conjunt de mecanismes amb moviments coordinats, capaç de transformar energia en treball útil.
Tota màquina posseeix tres característiques essencials que la diferencien de tot tipus d’eines i altres mecanismes:
Realitza un treball útil.
Consumeix energia.
Està constituïda per un conjunt de mecanismes.
Elements d’una màquina
En qualsevol màquina podem distingir tres elements indispensables que la conformen:
• Estructura Està formada per suports, bancades, xassís i tots els elements que sostenen els mecanismes que fan funcionar la màquina. L’estructura ha de poder sostenir el pes de la màquina i resistir tots els esforços mecànics que es derivin del seu funcionament: vibracions, tensions, etc.
• Motor És l’element que transforma l’energia en treball que podem utilitzar mitjançant la resta de mecanismes. Segons la procedència de l’energia, podem distingir màquines mogudes a sang (per acció directa d’animals o humans), pel vent, per corrents d’aigua, per vapor, per corrents elèctrics, etc.
• Mecanismes Són les peces que reben el moviment generat i el transmeten a altres parts de la màquina per crear el treball útil
1.SISTEMES MECÀNICS. ESTÀTICA DE MÀQUINES
Els sistemes mecànics estan formats per les màquines i els mecanismes i comprenen tots els conjunts organitzats d’elements mecànics (barres, guies, rodaments, etc.) entre els quals intervenen forces i moviments.
Una màquina és un sistema format per un o més conjunts mecànics amb parts mòbils i eventualment per altres conjunts (elèctrics, electrònics, òptics...) per a realitzar una tasca determinada seguint moviments coordinats que comporta la realització d'un treball o la transformació d'energia.
Les màquines poden transmetre moviment i força d'una part a una altra per realitzar una tasca específica. Això es pot aconseguir mitjançant diversos mecanismes de transmissió de moviment com corretges, engranatges, biel·les, etc.
Un 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.
A l’hora de dissenyar o analitzar una màquina, cal partir de les lleis de la mecànica, l’aplicació de les quals permet determinar les forces i els moviments que intervindran.
La mecànica compren tres grans apartats:
Estàtica: s’analitzen els aspectes relatius a l’equilibri de les forces que hi actuen
Cinemàtica: s’analitzen les forces a què està sotmesa la màquina
Dinàmica: s’analitzen els moviments a què està sotmesa la màquina
L'estàtica és la part de la mecànica que estudia l'equilibri dels cossos en estat de repòs, és a dir en absència de moviment. Per tant, s’ocupa del disseny i el càlcul de les estructures de suport tant en màquines com en edificis i construccions. També permet determinar les forces que es generen en les barres i peces mòbils d’una màquina o un mecanisme com a conseqüència de les forces que s’hi apliquen.
Dins l’estàtica es poden distingir dues parts: l’equilibri del punt material i l’equilibri del sòlid rígid.
1.1 Equilibri del punt material o de la partícula
1.2 Equilibri del sòlid
1.3 Parell de forces
2. MÀQUINES SIMPLES
2.1 La palanca
2.2 La roda
2.3 El torn
Fer exercici 5 pàg 309 del Llibre
2.4 El ternal
Fer exercici 4 pàg 309 del Llibre
2.5 El pla inclinat
2.6 El caragol
3. ELEMENTS DE MÀQUINES
La majoria de màquines i mecanismes estan formats per diferents parts que s’anomenen elements mecànics. Uns tenen la funció de subjectar o unir les diferents peces, com ara caragols, clavetes o passadors, i altres fan la funció mecànica de guiatge o de transmissió de forces i moviments, com les barres, les rodes o les politges. Ara n’estudiarem alguns dels més importants corresponents al primer grup, i deixarem els altres per a la propera unitat.
3.1 Unions fixes i unions desmontables
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.
Les unions poden classificar-se segons siguin fixes o desmuntables:
Les unions fixes normalment s’utilitzen quan la unió ha d’aguantar esforços mecànics importants i no cal desmuntar-les, com ara els elements que formen l’estructura metàl·lica d’una grua, el xassís d’un cotxe, les unions de les baules que formen una cadena de transmissió d’una moto, etc.
Les més importants són les soldades i les reblades. Les unions soldades, per la seva complexitat, les estudiarem més endavant, dins els processos de fabricació de la indústria metal·lúrgica.
En canvi, quan aquests elements que estan units s’han de desmuntar amb facilitat, s’utilitzen les unions desmuntables, com ara les caragolades, amb clavetes, passadors... Per exemple, la subjecció de la roda d’un cotxe, la subjecció del bloc del motor d’una moto, etc.
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 procediment de reblar es pot fer automàticament. Per això s’utilitza un rebló especial que porta un eix en el seu interior amb l’extrem embotit i que, per via mecànica o hidràulica.
Els caps dels reblons poden tenir diferents formes. El material del rebló sol ser molt divers i depèn de la força que hagi de fer la unió; se’n poden trobar d’acer suau, de coure, d’alumini...
Hi ha diferents maneres de distribuir les reblades per fer les unions:
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.
En unions muntables i desmuntables els caragols realitzen funcions de subjecció de dues o més peces.
Les subjeccions amb caragols es componen dels següents elements:
el caragol (que està format per un cilindre roscat o pern, una superfície llisa o tija i un cap
la femella
la volandera.
La part més important, però, és la rosca.
A. 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.
Per passar del filet 1 al filet 2 hauríem de donar tota la volta al caragol. Aquesta distància, com ja saps, s’anomena pas de rosca.
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...
B. Rosques normalitzades. Rosca mètrica ISO
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.
La forma normalitzada que es fa servir més en la unió d’elements de màquines és la rosca mètrica.
C. Caragols, femelles i volanderes. Tipus i representació gràfica
Caragols i femelles. Ja hem dit abans que 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. És una peça generalment de forma anular d’acer dolç, en què el diàmetre exterior sobresurt del vèrtex de la femella uns 2 o 3 mm.
Les volanderes solen anar ubicades entre la cabota del caragol i la peça que cal subjectar o entre la femella i la peça que cal subjectar i distribueixen la força de la unió reduint la pressió.
La utilització de volanderes és necessària en les següents situacions:
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 és 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.
D. Sistemes d’unió i fixació amb caragols
La Figura 10.60 il·lustra un sistema d’unió de les peces i els mecanismes de fixació perquè els caragols no es descollin, 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 la secció d’un element mecànic són perpendiculars a aquesta, tenim esforços de tracció o compressió o tensions normals. Ara bé, en el cas que les forces siguin paral·leles a la secció en estudi, llavors parlarem d’esforços tallants o tensions tangencials. El valor de l’esforç tallant ve donat per la següent expressió:
Page updated
Report abuse