Transmisiones mecánicas
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Transmisiones entre ejes paralelos
La transmisión de movimiento y esfuerzos entre ejes paralelos se hace utilizando engranajes[1] rectos, poleas o cadenas. LEGO ofrece los tres sistemas aunque la cadena no se encuentra en los kits destinados a montar robots.
Ruedas dentadas
LEGO MINDSTORMS y LEGO TECHNIC utilizan dos sistemas de engranajes para ejes paralelos.
El primero está compuesto de cuatro ruedas dentadas de 8, 16, 24 y 40 dientes.
Archivo:3647.gifArchivo:4019.gifArchivo:Gear3 02.gifArchivo:3649.gif
Si las combinamos de dos en dos se pueden conseguir las relaciones de transmisión que se recogen en la tabla (Los valores de la fila superior son el número de dientes de la rueda conductora, y los de la columna izquierda los de la conducida)
| 8
| 16
| 24
| 40
| |
| 8
| 1
| 2
| 3
| 5
|
| 16
| 0.5
| 1
| 1.5
| 2.5
|
| 24
| 0.33
| 0.67
| 1
| 1.67
|
| 40
| 0.2
| 0.4
| 0.6
| 1
|
Puedes ver ejemplo de las combinaciones en las Imágenes de engranajes entre ejes paralelos
El sistema más moderno de los dos está compuesto por tres ruedas dentadas de 12, 20 y 36 dientes. Este sistema ofrece mayor rigidez en las transmisiones que el anterior y menores holguras. Además es posible utilizarlos entre ejes que se cortan.
Archivo:Gear1.jpg Archivo:Gear2.jpg Archivo:Gear3.jpg
Poleas
La segunda opción que se ofrece para transmitir movimiento y fuerza entre ejes paralelos es utilizar poleas. Este sistema permite aumentar la distancia entre ejes. Además, el sentido de giro de los dos ejes será el mismo. Sin embargo, la transmisión de movimiento y esfuerzos por medio de engranajes ofrece mayor precisión y capacidad, las gomas tienen a deslizar.
Las tres poleas que contiene LEGO MINDSTORMS tienen los siguientes diámetros: 8.6, 21.9 y 34.2.
Archivo:Pulley2.gif Archivo:4185.gif Archivo:Pulley1.gif
En la siguiente tabla se recogen las relaciones de transmisión teóricas que se pueden conseguir con estas poleas (en el caso en que no se produzca deslizamiento entre polea y goma).
Los valores de la fila superior son el diámetro de la rueda conductora, y los de la columna izquierda, los de la conducida..
| 8.6
| 21.9
| 34.2
| |
| 8.6
| 1
| 2.5
| 4
|
| 21.9
| 0.4
| 1
| 1.6
|
| 34.2
| 0.25
| 0.6
| 1
|
Mecanismo Piñon-Cadena
Este mecanismo es un método de transmisión muy utilizado porque permite transmitir un movimiento giratorio entre dos ejes paralelos, que estén bastante separados sin que se produzca deslizamiento.
Transmisiones entre ejes que se cortan
Cuando hay que transmitir movimiento y esfuerzos entre ejes que se cortan se utilizan los engranajes cónicos. LEGO ofrece engranajes cónicos de 12 dientes. Hay algunos ejemplos en Imágenes de transmisiones entre ejes que se cortan.
Otros engranajes que pueden utilizarse son los rectos del segundo grupo que se ven más arriba, que de hecho son más eficientes que los engranajes cónicos.
El siguiente engranaje de 24 dientes (ver la figura) que combinado con engranajes rectos permite transmitir movimiento entre ejes que se cortan.
El último que puede cumplir esta función es el de la figura siguiente. Tiene 4 dientes.
Transmisiones entre ejes que se cruzan
Cuando dos ejes se cruzan se utiliza la combinación tornillo sinfÃn - corona (en nuestro caso la corona será un engranaje recto). Por medio de estas combinaciones se consiguen grandes relaciones de transmisión. En este engranaje el tornillo sinfÃn siempre será el conductor y la corona la conducida, la transmisión no es reversible. El tornillo sinfÃn que suministra LEGO es de una entrada (puedes ver un ejemplo en Imágenes de ejes que se cruzan), por lo que las relaciones de transmisión serán las siguientes:
| Número de dientes de la corona | 8 | 16 | 24 | 40 |
| Relación de transmisión | 0.125 | 0.0625 | 0.042 | 0.025 |
Transformación del movimiento
Mecanismo piñon / cremallera
El mecanismo piñón cremallera se utiliza para transformar un movimiento de rotación en un movimiento rectilÃneo. El módulo de la cremallera que LEGO comercializa tiene un módulo de 3.175 mm, sà que, si utilizamos como piñón una rueda dentada de 8 dientes conseguiremos un desplazamiento por vuelta de 25.4 mm (1"). Puedes ver un ejemplo en Imágenes Piñon-cremallera.
Mecanismo biela-manivela
El mecanismo biela/manivela[2] se utiliza para transformar el movimiento rectilÃneo en circular, o viceversa. Al contrario de los dos mecanismos anteriores, en este caso el movimiento rectilÃneo es de vaivén.
Un ejemplo de la transformación de movimiento rectilÃneo en circular se encuentra en el motor de un automóvil (pistón - biela - cigüeñal) o en las viejas locomotoras a vapor. En el caso contrario se encuentran los compresores de aire alternativos. En Imágenes de Mecanismo biela-manivela puedes ver algunos ejemplos de su aplicación.
El elemento de la figura se utiliza como manivela, aunque hay otros elementos que se pueden utilizar con el mismo fin .
Mecanismo leva / seguidor
Una leva convierte un movimiento de rotación en un movimiento alternativo. En un motor de explosión el árbol de levas[3] abre y cierra las válvulas de los cilindros.
La forma de las levas es variable dependiendo de la utilidad a la que se destinan. El elemento LEGO de la figura puede utilizarse como leva.
Engranajes que limitan el par
Este engranaje se utiliza para limitar el par[4]. Con él se pueden proteger ciertos mecanismos, por ejemplo, para que cuando lleguen a un lÃmite no sufran daños.
Diferencial
Cuando un vehÃculo gira, las ruedas de un lado describen un recorrido de mayor longitud que las del otro, asà que si no se desea que se produzca un deslizamiento las velocidades de las ruedas no podrán ser iguales (Ver Imágenes de diferencial).
Cuando se monta un robot móvil con las ruedas de los dos lados movidas por un solo motor conviene utilizar un mecanismo diferencial[5]. Para ello combinaremos el elemento de la figura con tres engranajes cónicos.
El diferencial puede ser útil en otros casos, por ejemplo, cuando se controlan dos movimientos con un solo motor. Si uno de los movimientos llega a un tope el otro podrá continuar sin problemas.
Junta cardan
La junta Cardan[6] permite unir dos ejes que se cortan para que giren solidariamente. Su objetivo es transmitir el movimiento de rotación de un eje al otro a pesar de ese ángulo. En los vehÃculos de LEGO(r) se suele utilizar como parte del árbol de transmisión y/o cuando queremos hacer una direción en ángulo. Aún asÃ, presenta un problema debido a su configuración,no permite ángulos cercanos a 90 grados, y a partir de los 45 grados presenta problemas.
Archivo:1289.jpg Actualmente sólo existe la anteriormente mencionada, de longitud 4 studs, pero pronto habrá de 3 studs permitiendo un mayor juego con los liftarms.
