piston

Capitulo III

Análisis dinámico del mecanismo
3.1 MECANISMOS
Un mecanismo es un conjunto de cuerpos rígidos vinculados entre sí, capaz
de permitir un movimiento definido entre sus componentes o miembros, como
ejemplos tenemos: mecanismo de cuatro barras articuladas, mecanismo motor,
mecanismo de retorno rápido, como se muestra en la fig.3.1.

3

BIELA
4

MANIVELA

2

CORREDERA

BASTIDOR

1

A

BFIG. 3.1 A) MECANISMO DE 4 BARRAS ARTICULADAS, B) MECANISMO MOTOR (MANIVELA - BIELA – PISTÓN)

Al conjunto formado por uno o más mecanismos se le llama máquina, y tiene la
finalidad de transmitir potencia y en consecuencia, realizar un trabajo.

3.2 FUERZAS EN LOS MECANISMOS
Para poder diseñar los componentes de una máquina o mecanismo, es
necesario determinar las fuerzas y momentos que actúan enlos eslabones
individuales. Cada componente de una máquina por más pequeño que sea se
debe analizar cuidadosamente para determinar su papel en la transmisión de
fuerzas.
Generalmente se conocen las fuerzas asociadas con la función principal de la
máquina en aquellas que desarrollan trabajo útil, por ejemplo, en un motor de tipo
de pistón o en un compresor de tipo de pistón, se conoce la fuerzadel gas sobre
el pistón; a esas fuerzas se les llama estáticas debido a que se clasifican en forma
diferente que las fuerzas de inercia en el análisis de las máquinas, en el cual las
fuerzas de inercia se expresan en función del movimiento acelerado de los
eslabones individuales.

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Capitulo III

3.3 FUERZAS DE INERCIA
Del estudio de la mecánica se sabe que las siguientes ecuaciones de
movimientose aplican a un cuerpo rígido en movimiento plano.
∑ F = M Ag
∑T=Iα

(3.1)
(3.2)

En donde ∑F es la suma vectorial o la resultante R de un sistema de fuerzas
que actúan en el cuerpo en el plano de movimiento; M es la masa del cuerpo; y Ag
es la aceleración del centro de masa del cuerpo. ∑T es la suma de los momentos
de las fuerzas y pares alrededor de un eje que pasa por el centro de masa normalal plano de movimiento; I es el momento de inercia del cuerpo alrededor del
mismo eje pasando por el centro de masa; y α es la aceleración angular del
cuerpo en el plano de movimiento.
Cuando se conoce Ag de un eslabón dado y se puede calcular M Ag, se
obtiene una simplificación en el concepto si se considera a M Ag, expresado en
unidades de fuerza, como un vector Fo de fuerza y se muestra comola
equilibrante de R en el diagrama de cuerpo libre del eslabón,.fig. 3.2

FIG. 3.2 DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE DE UN ESLABON BAJO LA ACCION DE F1 Y F2.

Al mostrar Fo en sentido opuesto a Ag y al momento de Fo en sentido opuesto
a α parece representar una resistencia al movimiento acelerado del eslabón y en
cierto sentido es una medida de la inercia del eslabón. En consecuencia, a Fo se
le llama unafuerza de inercia.

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Capitulo III

3.4 BALANCEO
Balanceo es la técnica de corregir o eliminar fuerzas o momentos de inercia
indeseables. Las fuerzas en el armazón pueden variar de manera significativa
durante un ciclo completo de operación. Estas fuerzas pueden provocar
vibraciones que a veces pueden alcanzar amplitudes peligrosas. Incluso aunque
no lo fueran, las vibraciones aumentan losesfuerzos en los componentes y
someten a los cojinetes a cargas repetidas que provocan la falla prematura por
fatiga de las piezas. Por tanto, es necesario eliminar, o por lo menos reducir, en
primera instancia, las fuerzas de inercia que producen estas vibraciones.
3.4.1 BALANCEO ESTÁTICO
El balanceo estático se utiliza sólo para piezas cuyas dimensiones axiales son
pequeñas, como por ejemplo,engranes, ventiladores e impulsores. Las máquinas
que se utilizan para realizar dicho balanceo reciben el nombre de máquinas para
balancear en un sólo plano, porque la masa debe estar prácticamente en un solo
plano. Es importante notar que si se deben montar varias ruedas en un eje que va
a girar, las piezas deben balancearse estáticamente en forma individual antes de
montarlas.
El balanceo estático es...