Mecanismos

Reporte del An´lisis Din´mico de un Mecanismo de Manivela a a Biela Corredera.
Jos´ Mar´ Rico Mart´ e ıa ınez Departamento de Ingenier´ Mec´nica. ıa a Campus Irapuato-Salamanca, Universidad de Guanajuato. Comunidad de Palo Blanco. CP 36885, Salamanca, Gto., M´xico e E-mail: jrico@salamanca.ugto.mx

1

Introducci´n. o

Estas notas tienen como objetivo mostrar la informaci´n que el an´lisisdin´mico de un mecanismo o a a plano de manivela biela corredera puede proveer al dise˜ador o al analista. n

2

An´lisis Cinem´tico del Mecanismo de Manivela Biela Coa a rredera.

Considere un mecanismo de manivela biela corredera mostrado en la figura 1. Las longitudes de la manivela, biela y la excentricidad del mecanismo est´n dadas por a a2 = 2 m a3 = 6 m e = 0.

Figure 1: Mecanismo deManivela Biela Corredera. Se supondr´ que el eslab´n motriz es la manivela, como si el mecanismo correspondiera a un a o

1

Partial Position Analysis of Slider Crank Linkage 20 8

Partial Position Analysis of Slider Crank Linkage

15

7.5

10 Output Variable, θ3, degrees

7

5

Output Variable, s, u.l. 100 150 200 250 300 Input Angle, θ , degrees
2

6.5

0

6

−55.5

−10

5

−15

4.5

−20 50

350

400

450

4 50

100

150

200 250 300 Input Angle, θ , degrees
2

350

400

450

´ (a) Determinaci´n del Angulo, θ3 . o

(b) Determinaci´n de la Carrera del Pist´n, s. o o

Figure 2: Resultados del An´lisis de Posici´n de un Mecanismo de Manivela Biela Corredera. a o compresor, de tal manera que la posici´n inicial de lamanivela es o θ2 = 60◦ = π rad. 3

a a Adem´s se supondr´ que la velocidad angular de la manivela es constante, por lo que α2 = 0, e igual a ω2 = 200 rad./s. La aproximaci´n inicial para resolver el an´lisis de posici´n es o a o θ30 = 22.5◦ = π rad. 8 y s0 = 6 m

Adem´s, el an´lisis cinem´tico –posici´n, velocidad y aceleraci´n– se repite cada 2◦ . a a a o o Los resultados del an´lisis de posici´ndel mecanismo plano de cuatro barras, se muestran en la a o figura 2. La figura 2(a) muestra el valor de la orientaci´n de la biela, θ3 , mientras la figura 2(b) o muestra la carrera del pist´n s como funci´n del angulo de la manivela. o o ´ Como era de esperarse, la figura 2(b) muestra que los valores m´ximos y m´ a ınimos de la carrera u del pist´n, ocurren cuando θ2 = 0◦ y θ2 = 180θ . Mas a´ n, susvalores son respectivamente 8 m y 4 m o respectivamente. Los resultados del an´lisis de velocidad del mecanismo plano de cuatro barras, se muestran en la a figura 3. La figura 3(a) muestra el valor de la velocidad angular de la biela, ω3 , mientras la figura 3(b) muestra la velocidad del pist´n s como funci´n del angulo de la manivela, θ2 . Debe tenerse en o ˙ o ´ cuenta que este an´lisis se harealizado bajo el supuesto que la velocidad angular del eslab´n motriz a o es igual a ω2 = 200 rad/s. Si esta velocidad angular cambia, los resultados del an´lisis de velocidad a cambiaran necesariamente. Finalmente, los resultados del an´lisis de aceleraci´n del mecanismo plano de cuatro barras, se a o muestran en la figura 4. La figura 4(a) muestra el valor de la aceleraci´n angular de la biela, α3 ,o mientras la figura 4(b) muestra la aceleraci´n del pist´n s como funci´n del angulo de la manivela, o o ¨ o ´ a θ2 . Debe tenerse en cuenta que este an´lisis se ha realizado bajo el supuesto que la velocidad angular del eslab´n motriz es constante e igual a ω2 = 200 rad/s, por lo tanto α2 = 0. Si esta velocidad o angular cambia o bien la aceleraci´n angular no es igual a 0, los resultados delan´lisis de aceleraci´n o a o cambiaran necesariamente. 2

Partial Velocity Analysis of Slider Crank Linkage 80 500

Partial Velocity Analysis of Slider Crank Linkage

60

400

300 40 200 Output Variable, ω , rad/s 20 Output Variable, sd, u.l./s 100 150 200 250 300 Input Angle, θ , degrees
2

100

3

0

0

−20

−100

−200 −40 −300 −60

−400

−80 50

350

400

450...