mecanismo de whitworth,

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 retornode rápido 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 utilizandoel método
de 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 DEWHITWORTH
El mecanismo 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 paramecanizar y
la rápida para volver 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", unidaal eslabón fijo por medio de 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 giratoriooscilante
de eslabón oscilador.
- Un eslabón 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 elmovimiento del eslabón oscilador al
eslabón de salida.

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 en mecanismo 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...