Analisis de Fuerza de un Mecanismo

1. ANÁLISIS ESTÁTICO DE MÁQUINAS SIN FRICCIÓN

En el análisis estático de maquinas sin fricción se analiza las cargas (fuerza, par / momento) y estudia el equilibrio de fuerzas en los sistemas físicos en equilibrio estático, es decir, en un estado en el que las posiciones relativas de los subsistemas no varían con el tiempo. La primera ley de Newton implica que la red de la fuerza y elpar neto (también conocido como momento de fuerza) de cada organismo en el sistema es igual a cero. De esta limitación pueden derivarse cantidades como la carga o la presión. La red de fuerzas de igual a cero se conoce como la primera condición de equilibrio, y el par neto igual a cero se conoce como la segunda condición de equilibrio.
Fuerzas estáticas son todas las fuerzas que actúen sobre uncuerpo y que no se deban al término de masa por aceleración.
Se pueden dar solamente fuerzas estáticas en mecanismos en movimiento si se desprecia su masa.

Condiciones para el equilibrio:
Para que se dé el equilibrio estático de un mecanismo se debe cumplir en cualquier eslabón o conjunto de eslabones que la suma de fuerzas sea cero y que la suma de momento respecto de un eje seatambién cero. En mecanismos planos se debe cumplir:



Diagrama de cuerpo libre:
El diagrama de cuerpo libre es la esquematización de uno o varios eslabones representando todas las fuerzas que actúan en los eslabones considerados.

Fuerzas de restricción:
Las fuerzas de restricción en los mecanismos aparecen en los pares de unión los diferentes eslabones y tienen la dirección de losmovimientos que impide el par.
En los mecanismos planos los pares de unión de los eslabones más comunes son: el par giratorio, el eje motriz, el par prismático y el contacto directo.
En el par giratorio, como impide los desplazamientos y no impide el giro, las fuerzas de restricción serán “Fx” y “Fy”.
En eje motriz, como impide los desplazamientos y el giro, las fuerzas derestricción serán “Fx”, “Fy” y “Mz”.
El par prismático, si se desprecia el rozamiento, impide el movimiento en sentido perpendicular al desplazamiento del par y también impide el giro, por tanto la fuerza de restricción será perpendicular a la dirección de desplazamiento del par y un momento “Mz”.
En el contacto directo con deslizamiento o por rodadura, si se desprecia el rozamiento,la fuerza de restricción será perpendicular a la tangente en el punto de contacto.

Elementos de dos y tres fuerzas:
En el elemento representado en la figura 1 sometido a dos fuerzas “FA” y “FB” se debe cumplir que la suma de fuerzas sea nula y la suma de momentos sea igualmente nula.
En la figura 1 (a) la suma de fuerzas no es cero.
En la figura 1 (b) la suma de fuerzas es cero pero lasuma de momentos no es nula, ya que las fuerzas forman un par.
Para que en un elemento sometido a dos fuerzas la suma de fuerzas y suma de momentos sean nulas se debe cumplir que las fuerzas sean iguales en módulo, tengan la misma línea de acción y sentido contrario, tal como se observa en la figura 1 (c).
En el elemento representado en la figura 2 sometido a tres fuerzas “FA”,“FB” y “FC” se debe cumplir que la suma de fuerzas sea nula y la suma de momentos sea igualmente nula. En la figura 2 (a) la suma de fuerzas no es cero.
En la figura 2 (b) la suma de fuerzas es cero pero la suma de momentos no es nula, ya que si se toma momentos respecto del punto de corte de las fuerzas “FB” y “FC”, éste no será nulo, y al ser la suma de fuerzas nula quiere decir que el sistemade fuerzas es equivalente a un par.
Para que un elemento sometido a tres fuerzas esté en equilibrio estático se debe cumplir que la suma de fuerzas sea cero y que las tres fuerzas se corten en un punto, figura 2 (c). Si la suma de fuerzas es cero, puede existir un par, pero si las tres se cortan en punto, el momento respecto de ese punto será nulo, por tanto no existe un par ya que el...