Los pares cinemáticos son elementos fundamentales en el mundo de la ingeniería mecánica. Pero, ¿sabes realmente qué son y cuál es su importancia en el diseño y funcionamiento de maquinarias y mecanismos? En este artículo te explicaremos todo lo que necesitas saber sobre los pares cinemáticos: desde su definición hasta su clasificación. ¡Sigue leyendo para descubrir cómo estos elementos esenciales son la clave para lograr un movimiento eficiente y seguro!
El movimiento relativo entre las dos conexiones o elementos de la máquina está completamente limitado a una dirección definida. Entonces el par se llama par cinemático. Analicemos los pares cinemáticos con más detalle con las diversas restricciones y definiciones de conexiones y elementos de la máquina.
De la definición anterior, en primer lugar, queda claro que un par es la combinación de conexiones cinemáticas o elementos de una máquina.
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¿Qué es una conexión cinemática o elemento de máquina?
En una máquina, cualquier pieza que se mueve con respecto a otra se llama enlace o elemento cinemático.
Cada miembro o elemento puede ser un solo cuerpo o estar formado por varios cuerpos unidos entre sí. Entonces los cuerpos no se mueven entre sí.
Estos cuerpos unidos entre sí para formar conexiones cinemáticas se denominan Estructuras.
Este eslabón o elemento debe ser un cuerpo resistente y debe tener movimiento relativo, entonces se le llama eslabón cinemático o elemento de máquina.
Para ser una conexión cinemática, la conexión no debe ser una conexión rígida.
Tipos de conexiones cinemáticas.
Hay tres tipos diferentes de conexiones para transmitir movimiento.
- Enlace rígido: No hay deformación cuando se transmite el movimiento. En realidad no existen. Sin embargo, al resolver modelos matemáticos, debemos considerar las conexiones rígidas.
- Enlace flexible: Cuando se transmite el movimiento, se produce una deformación parcial. No tienen influencia sobre la transferencia de movimiento.
- Enlace fluido: El fluido como medio de transmisión del movimiento. Por ejemplo en prensas hidráulicas, gatos y frenos.
Hemos discutido qué es la conexión, ahora necesitamos comprender las restricciones que se aplican para crear el par cinemático.
Tipos de movimientos restringidos
1. Completamente restringido
Cuando el movimiento entre las dos conexiones cinemáticas o elementos de la máquina está limitado a una determinada dirección. entonces la pareja queda completamente restringida.
Por ejemplo el pistón y el cilindro. El pistón está completamente restringido y sólo puede moverse en una dirección definida.
2. Incompletamente restringido
Si el movimiento entre el par puede ocurrir en más de una dirección, se dice que es una restricción incompleta.
Por ejemplo, el bloque cuadrado anterior se puede mover en dos direcciones en la ranura (traslación a lo largo de la dirección X, dirección Y). Entonces este puede ser un ejemplo de la restricción de incompletitud.
3. Restringido con éxito
Si el movimiento entre los elementos que constituyen el par y el movimiento restringido se completa de otra manera, se dice que el movimiento se ha restringido con éxito.
El movimiento de la válvula se mantiene en posición mediante una presión previa. Estos son los ejemplos de movimientos restringidos con éxito. Como ejemplo de movimientos forzados exitosos se menciona también el movimiento del pistón hacia adelante y hacia atrás en el cilindro.
¿Qué está demasiado restringido?
Cuando dos elementos están conectados y forman un par cinemático, significa que un grado de libertad está libre en una dirección definida. entonces a esto se le llama par cinemático que realiza el movimiento relativo. Si agregamos otra restricción al movimiento relativo del par, se llama sobrerestricción.
Normalmente escuchábamos esta expresión cuando usábamos el software CAD mientras uníamos dos componentes en el ensamblaje. Esto significa que defines más restricciones de las necesarias. Pero, en realidad, no es posible imponer demasiadas restricciones.
Clasificación de pares cinemáticos.
Los pares cinemáticos se clasifican con diferente consideración. Estos dependen del tipo de movimiento relativo entre ellos, del tipo de contacto entre ellos y del tipo de cierre.
Los pares cinemáticos se enumeran a continuación. Tipo de movimiento relativo entre ellos
par deslizante
Cuando dos elementos de un par están conectados de tal manera que un elemento sólo puede moverse con respecto al otro. Un par cinemático de este tipo se denomina par deslizante.
Ejemplos de pares deslizantes
- Pistones y cilindros
- Contrapunto en el torno
- Ram y sus guías en su antiguo
par reversible
Cuando dos elementos de un par están conectados de tal manera que un elemento solo puede girar alrededor de un eje fijo de otro eslabón o elemento, se llama par giratorio.
Ejemplos de pares giratorios
- Cigüeñal con cojinetes lisos montados en la carcasa.
- Bicicleta
- husillo de torno
pareja rodante
Cuando dos elementos de un par están conectados de tal manera que un elemento solo puede rodar sobre una conexión o elemento fijo, se llama par rodante.
Ejemplos de pares rodantes: Rodillos en rodamientos de rodillos.
par de tornillos
Cuando dos elementos de un par están conectados de tal manera que un elemento puede girar alrededor del otro a través de roscas de tornillo, el par se denomina par de tornillos.
Ejemplos de pares de tornillos: Tornillo y tuerca
par de bolas
Cuando dos elementos de un par están conectados de tal manera que un elemento gira o pivota alrededor del otro elemento fijo en forma esférica, el par se denomina par esférico.
Ejemplos de pares de bolas: Rótula
Se trata de diferentes tipos de pares cinemáticos según el tipo de movimiento relativo entre ellos. Ahora discutiremos los pares cinemáticos según Tipo de contacto entre ellos.
par inferior
Cuando dos elementos de un par tienen contacto superficial durante movimientos relativos, la superficie de un elemento se desliza sobre la superficie del otro elemento. El par se conoce como el par inferior.
Entre los pares inferiores se encuentran el par deslizante, el par giratorio y los pares de tornillos.
par superior
Cuando los dos elementos de un par tienen contacto lineal o puntual en movimiento relativo, el movimiento entre los dos elementos es en parte de rotación y en parte de deslizamiento, el par se denomina par superior.
Los pares superiores incluyen discos de fricción, engranajes y transmisiones por correas y cables, levas y seguidores, y rodamientos de rodillos.
Todos estos son diferentes tipos de pares cinemáticos, dependiendo del tipo de contacto entre ellos. Ahora discutiremos los pares cinemáticos según Tipo de cierre.
par autocerrado
Cuando los dos elementos de un par están conectados mecánicamente entre sí de tal manera que sólo se produce el tipo requerido de movimiento relativo, se denomina par autocerrado.
Los pares inferiores son pares de cierre automático.
Forzar par cerrado
Cuando los dos elementos de un par no están conectados mecánicamente, sino que se mantienen en contacto por la acción de fuerzas externas, se denomina par de fricción.
La leva y el seguidor son un ejemplo de un par cerrado por fuerza porque se mantienen en contacto mediante las fuerzas ejercidas por el resorte y la gravedad.
Estos son los diferentes tipos de pares cinemáticos.
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Discutimos qué es una conexión o elemento de máquina, cómo lo restringimos (tipos de restricciones), qué se entiende por par cinemático y los diferentes pares cinemáticos disponibles. Si tiene alguna otra idea sobre este tema, háganoslo saber en la sección de comentarios a continuación.
¿Qué es un par cinemático? Tipos, restricciones y definiciones
Un par cinemático se refiere a la combinación de dos elementos de una máquina que tienen un movimiento relativo entre sí. Este movimiento relativo está completamente restringido en una dirección determinada, lo que hace que se considere como un par cinemático
Definición de un elemento cinemático o una pieza de una máquina
En una máquina, cada parte que se mueve con respecto a otra parte se conoce como un elemento cinemático o una pieza de máquina. Un elemento cinemático puede ser un cuerpo único o estar compuesto por varios cuerpos unidos. Estos cuerpos unidos para formar elementos cinemáticos se llaman estructuras. Un elemento cinemático debe ser un cuerpo resistente y tener un movimiento relativo para considerarse como tal.
Para ser considerada como un elemento cinemático, la pieza no debe ser rígida.
Tipos de elementos cinemáticos
- Enlace rígido: No hay deformación durante la transmisión del movimiento. En realidad, no existen enlaces rígidos, pero se consideran en modelos matemáticos.
- Enlace flexible: Existe una deformación parcial durante la transmisión del movimiento, pero no afecta la transmisión del movimiento.
- Enlace fluido: El fluido actúa como medio de transmisión del movimiento, como en el caso de prensas hidráulicas.
Tipos de restricciones de movimiento
- Completamente restringido: Cuando el movimiento entre los dos elementos cinemáticos está limitado a una dirección específica, se dice que el par está completamente restringido. Por ejemplo, el pistón y el cilindro forman un par completamente restringido, ya que el pistón solo puede moverse en una dirección definida.
- Incompletamente restringido: Cuando el movimiento entre el par puede ser en más de una dirección, se considera que el par es incompletamente restringido. Por ejemplo, un bloque cuadrado en una ranura puede moverse en dos direcciones (en dirección X y en dirección Y), lo que lo convierte en un ejemplo de restricción incompleta.
- Restricción exitosa: Cuando el movimiento entre los elementos del par está completamente restringido por otros medios, se dice que el movimiento es una restricción exitosa. Un ejemplo de esto es cuando la posición de una válvula se mantiene mediante una compresión previa. El pistón que se mueve hacia adelante y hacia atrás en un cilindro también es un ejemplo de restricción exitosa.
¿Qué es un par sobreconstruido?
Un par cinemático se considera sobreconstruido cuando dos elementos se unen para formar el par y permiten un grado de libertad en una dirección definida. Si se agrega una restricción adicional al par para evitar el movimiento relativo, se considera sobreconstruido. En la práctica, no es posible sobreconstruir un par cinemático.
Clasificación de los pares cinemáticos
- Sliding Pair: Cuando dos elementos de un par están conectados de tal manera que uno solo puede deslizarse en relación al otro.
- Turning Pair: Cuando dos elementos de un par están conectados de tal manera que uno puede girar alrededor de un eje fijo del otro elemento.
- Rolling Pair: Cuando dos elementos de un par están conectados de tal manera que uno puede rodar sobre el otro.
- Screw Pair: Cuando dos elementos de un par están conectados de tal manera que uno puede girar alrededor del otro mediante roscas.
- Spherical Pair: Cuando dos elementos de un par están conectados de tal manera que uno element gira o pivota alrededor de otro elemento fijo.
Preguntas frecuentes
- ¿Qué es un elemento cinemático?: Un elemento cinemático es una parte móvil de una máquina que tiene un movimiento relativo con respecto a otra parte.
- ¿Cuáles son los tipos de pares cinemáticos según el tipo de contacto?: Los pares cinemáticos se pueden clasificar en pares inferiores y pares superiores. Los pares inferiores tienen contacto de superficie, mientras que los pares superiores tienen contacto puntual o lineal.
- ¿Qué es un par autónomo?: Un par autónomo es aquel en el que los dos elementos están conectados mecánicamente de tal manera que solo ocurre el tipo de movimiento relativo necesario.
En resumen, hemos discutido qué es un enlace o un elemento de una máquina, cómo los restringimos (tipos de restricciones), qué se entiende por par cinemático y cuáles son los diferentes tipos de pares cinemáticos. Si tienes alguna idea adicional sobre este tema, déjanos un comentario a continuación.