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SÍNTESIS DIMENSIONAL ÓPTIMA DE UNA VARIANTE DEL MECANISMO DE RETORNO RÁPIDO DE WHITWORTH

Isidro Zabalza, Valentín Benítez, Javier Ros y Jesús M. Pintor Departamento de Ingeniería Mecánica Energética y de Materiales Universidad Pública de Navarra Campus Arrosadía 31006 Pamplona, Navarra, España. [izavi,......, jros, txma]@unavarra.es

RESUMEN Entre las variantes de mecanismos de retorno derápido de Whitworth hay una en la que la parte superior del eslabón oscilante va unido al eslabón corredera por medio de un par giratorio y la parte inferior de dicho eslabón está conectado al eslabón fijo o carcasa por medio de un par giratorio-prismático. Estos mecanismos se vienen utilizando desde hace muchos años en máquinas herramientas como la limadora y se han perfeccionado algoexperimentalmente. En este trabajo se expone un método de optimización de las dimensiones de la variante del mecanismo citado con el fin de conseguir que el par motor máximo durante un giro completo de la manivela, impulsada por un motor eléctrico asíncrono a través de una cadena cinemática formada por poleas, volante y caja de cambios, sea mínimo. Este método comprende: Estudio cinemático utilizando el métodode Newton-Raphson para determinar la posición definida por medio de coordenadas naturales y cálculo de velocidades por derivación de las condiciones de restricción. Simulación dinámica aplicando la corrección de Baumgarte para asegurar la convergencia de la integración numérica. Y optimización de las dimensiones del mecanismo utilizando el análisis de sensibilidad.

MECANISMO DE WHITWORTH Elmecanismo de Whitworth transforma un movimiento de entrada giratorio continuo en movimiento rectilíneo alternativo. Debido a la configuración del mecanismo, éste realiza la carrera de retorno en menor tiempo que la carrera que la carrera de ida, de ahí su nombre de retorno rápido. Por esta característica, se utiliza en máquina-herramienta aprovechando la carrera lenta para mecanizar y la rápida paravolver a la posición inicial, reduciendo los tiempos muertos entre carreras de trabajo. El mecanismo de Whitworth originario (Fig. 1) está formado por: - Un eslabón fijo "1" sobre el que van montados el resto de eslabones y que está formado por la carcasa de la máquina. - Un eslabón oscilador "4" unido al fijo por medio de un par giratorio "A". - Una manivela "2", unida al eslabón fijo por mediode un par giratorio "B", por la que se introduce el movimiento giratorio proveniente de un motor eléctrico. - Una corredera "3" conectada con un par giratorio al extremo de la manivela y por medio de un par prismático al eslabón oscilador. Mediante esta corredera se trasmite y transforma el movimiento giratorio continuo de la manivela a movimiento giratorio oscilante de eslabón oscilador. - Uneslabón de salida "6" conectado al eslabón fijo por medio de un par prismático que le obliga a realizar un movimiento rectilíneo. - Como el eslabón de salida realiza un movimiento rectilíneo y el extremo del eslabón oscilador realiza un movimiento curvilíneo, se introduce el eslabón acoplador "5", con pares giratorios en sus extremos, que transmite el movimiento del eslabón oscilador al eslabón desalida.

En este mecanismo, el punto de articulación "A" del eslabón oscilante "4" con el eslabón fijo se encuentra entre la corredera "3" y el par giratorio "D" de unión con el eslabón acoplador "5".

Fig. 1 Mecanismo de retorno rápido de Whitworth originario

Variantes del Mecanismo de Whitworth Una primera variante de este mecanismo (Fig. 2) consiste en hacer que la corredera "3", que enmecanismo originario se mueve en las proximidades de un extremo del eslabón oscilante, pase ha tener su movimiento en la parte central de dicho eslabón. De esta forma la corredera se encontrará entre las articulaciones "A" y "D".

Fig. 2 Variante "1" del mecanismo de Whitworth

Fig. 4 Variante "3" del mecanismo de Whitworth

Una segunda variante del mecanismo de Whitworth (Fig. 3) se...