Biela manivela

SISTEMA BIELA MANIVELA
Se trata de un mecanismo capaz de transformar el movimiento circular en
movimiento alternativo Dicho sistema está formado por un elemento giratorio
denominado manivela que va conectado con una barra rígida llamada biela, de
tal forma que al girar la manivela la biela se ve obligada a retroceder y avanzar,
produciendo un movimiento alternativo.
Es un sistema reversible mediante el cual girando la manivela se puede hacer
desplazar la biela, y viceversa. Si la biela produce el movimiento de entrada
(como en el caso de un "pistón" en el motor de un automóvil), la manivela se ve
obligada a girar
El recorrido de desplazamiento de la biela (carrera) depende de la longitud de la
manivela, de tal forma que cada vez que ésta da una vuelta completa la biela se
desplaza una distancia igual al doble de la longitud de la manivela; es decir:

l (carrera) = 2 * r
donde "l" es la longitud de desplazamiento de la biela y "r" es la longitud de la
manivela.
Entre sus numerosas aplicaciones detallan sobre todo las utilizadas en el mundo
del automóvil.

MECANISMO BIELA MANIVELA
En este mecanismo, el movimiento de rotación de una manivela o cigüeñal
provoca el movimiento rectilíneo, alternativo, de un pistón o émbolo. Una biela
sirve para unir las dos piezas. Con la ayuda de un empujón inicial o un volante de
inercia, el movimiento alternativo del pistón se convierte en movimiento circular de
la manivela. El movimiento rectilíneo es posible gracias a una guía o un cilindro,
en el cual se mueve. Este mecanismo se usa en los motores de muchos
vehículos.
El recorrido máximo que efectúa el pistón se llama carrera del pistón. Los puntos
extremos del recorrido corresponden a dos posiciones diametralmente opuestas
de la manivela. Por lo tanto, el brazo de la manivela (distancia del eje al punto de
unión con la biela) equivale a la mitad de la carrera del pistón.
El pistón completa dos carreras por cada vuelta de la manivela, de manera que la
relación entre velocidades es
V R /
donde
Vm : velocidad media del pistón
: velocidad de giro de la manivela
R : brazo de la manivela
El cálculo de la velocidad máxima que adquiere el pistón es más complicado, y
depende básicamente de la longitud de la biela. Cuando la biela es bastante
mayor que el brazo de la manivela, la máxima velocidad se produce
aproximadamente a medio recorrido, y toma por valor
V R
donde
VM : velocidad máxima del pistón

PROBLEMA CINÉMATICO.
El problema cinématico consiste en conocer las posiciones, velocidades y
aceleraciones de todas las barras, esto lo voy a hacer mediante tres pasos,
primero resolveré el problema de posición para pasar después al problema de
velocidad y por ultimo resolveré el problema de aceleración. Representaré
gráficamente la evolución frente al tiempo de posición, velocidad y aceleración
de la barra de salida en mi caso la corredera del mecanismo biela manivela.
a) Problema de posición:
El problema de posición lo resuelvo empleando las ecuaciones de lazos, así el
lazo que uso es:
Tomando las cotas en centímetros, las pasamos a metros.
j
sen
i
AB 3
3 5
cos
5 
 

Con lo que tengo un sistemas de dos ecuaciones con dos incógnitas,
resolviéndolo obtengo, s y 3
 ,
3
2 cos
5
cos
3 
 

s
3
2 5
3
0 
 sen
sen 

Del que obtengo: )
5
3
( 2
3 
 sen
arcsen 

j
sen
i
OA 2
2 3
cos
3 
 

AB
OA
s 


))
5
3
(
cos(
5
cos
3 2
2 
 sen
arcsen
s 


En los datos de la practica se dicen que la barra de entrada evoluciona con
velocidad constante durante el recorrido considerado, por tanto
,
0 vt
p
p 
  
f
p
p
p ,
0

Dando valores numéricos, de lo que sacamos que:
 



2
,
0
2
0
2
2


 t



f
t
t 0
0
Representando gráficamente la posición del barra de salida; s frente t.
Problema de velocidad
Derivando las ecuaciones de lazo del problema de posición obtenemos la
solución del problema de velocidad, aunque también podríamos obtener las
velocidades derivando las expresiones (1) y (2) directamente, pero he usado
la primera opción:
0
cos
5
cos
3
5
3
3
3
2
2
3
3
2
2

















 s
sen
sen

Valores numéricos:
t
2
2
2
2




 )
5
3
( 2
3 
 sen
arcsen 

0
cos
5
cos
6
5
6
3
3
2
3
3
2













 s
sen
sen
Resolviendo llegamos:
3
2
3
cos
5
cos
6






(3)
)))
2
(
5
3
(
(
)
2
cos(
6
)
2
(
6 t
sen
arcsen
tg
t
t
sen
s 





(4)
Representando gráficamente

s frente a t
-6sin(2x)+6cos(2x)*tan(asen(-0.6sin(2x)))
Problema de aceleración.
Derivando las ecuaciones del problema de velocidad obtenemos la solución
del problema de aceleración, aunque también podríamos obtener las
aceleraciones derivando las expresiones (3) y (4) directamente, pero otra vez
he usado la primera opción:
3
3
3
3
2
2
3
3
3
2
3
2
2
cos
5
5
6
5
cos
5
6





























sen
sen
sen
sen s

APLICACIONES DE UN CONJUNTO BIELA MANIVELA
Las aplicaciones del conjunto biela manivela es variado a continuación daremos a
conocer algunas aplicaciones
Staker
El accionamiento eléctrico del mecanismo puede ser mediante motovariador o
controlado con inversor. El movimiento de empuje es completamente mecánico y
está generado por un mecanismo biela-manivela que actúa sobre la rotación del
cuadrilátero articulado que soporta la varilla de empuje, produciendo un avance
de tipo sinusoidal con arranque y detención lentos y sin choques, ideal para no
perjudicar la estabilidad de los recipientes.
Un cilindro neumático, accionado por un muelle neumático, que cumple la función
de amortiguador durante la bajada del vástago, levanta la cabeza de la carrera de
retorno. El stacker tiene un sistema de regulación en altura para un mejor uso de
acuerdo con el artículo que se ha de cargar. La modificación de la carrera se
realiza cambiando la longitud de la biela de empuje.
VERIFICACION DE AMORTIGUADORES
Dos tipos de máquinas diferente, según el sistema de arrastre del vástago del
amortiguador. El movimiento se realiza mediante un mecanismo biela-manivela
movido por un motor eléctrico o el movimiento lo transmite un servocilindro
hidráulico con una válvula proporcional, trabajando en lazo cerrado un PID

En ambos casos, el cuerpo del amortiguador descansa en un soporte donde se
transmite la fuerza a una célula de carga extensométrica. La señal de
desplazamiento proporcional a la carrera del vástago del amortiguador, la emite
un captador de desplazamiento asociado al cilindro hidráulico o un encoger
asociado al giro del mecanismo biela-manivela.
Ambas máquinas pueden utilizarse para verificación en línea de producción,
comparando los valores leídos de fuerza-desplazamiento con valores previamente
prefijados. Además es posible llevar una estadística de la producción con los
valores de aceptados, rechazados, medias, recorridas, etc
EMPUJADOR DE BOTELLAS
Funcionamiento mecánico, asistido por un sistema electrónico, permitiendo
cadencias hasta 18 ciclos/minuto.
Movimientos de avance y de deslizamiento lateral suaves, efectuados por
sistema biela-manivela combinad con un sistema de variación de velocidad
electrónico, permitiendo la alteración de la velocidad de los diferentes segmentos
durante el ciclo.
Deslizamiento de los movimientos sobre guías y rodamientos lineales.
Altura de elevación: hasta 500mm.
Anchura del rodillo de empujar: hasta 5500mm.
Potencia instalada: 9.5 kW, 380 V ... 500 VAC, 50-60 Hz.

MAQUINA ENVASADORA
La maquina envasadora MH3, es una maquina horizontal tubular,
confeccionadora de bolsas de tres costuras tipo almohada y fondo fuelle, tanto en
polietileno como en materiales laminados este tipo de maquinas horizontales son
recomendadas para productos frágiles o que deban ir acomodados en la bolsa,
también permite trabajar con gran variedad de productos. Consta de los
siguientes elementos.
- Tracción del material de envoltura por medio de las mordazas de sellado, dicho
movimiento se recibe a través de una biela manivela y las mordazas se
encuentran montadas sobre rodamientos lineales.
- Sistema de fotocentrado por medio de fibra óptica.
- En caso de materiales laminados, mordazas construidas en acero indeformable,
con temperatura constante controladas electrónicamente.
- En caso de polietileno, mordazas de sellado por pulso controladas
electrónicamente y refrigeradas por agua.
- Todos los elementos que se encuentran en contacto con el producto realizados
en acero inoxidable.
- Comando de la envasadora por intermedio de un PLC, marca Allen Bradley.
- Movimiento principal de la envasadora realizado por un motorreductor libre de
mantenimiento.
- Corte neumático por cuchilla dentada.
- Cubierta de acrílico de seguridad.
La maquina admite la incorporación de todo tipo de dosificadores para diferentes
clases de productos.
Velocidad máxima de envasadora: 30 golpes/min.
Medidas máx. de la bolsa almohada: 220 mm x 350 mm
Medidas máx. en fondo cuadrado/fuelle: Fondo 140mm x 70mm de altura
Potencia eléctrica instalada: 3,5 kw
Consumo de aire: 50 litros/min.

INTRODUCCION
En este informe se dará conocer el conjunto de la biela manivela como
introducción se denotara que este tipo de mecanismo trata de transformar
movimientos y así por medio de este método poder llegara transformar en trabajo,
además se tomara en consideración los problemas sinematicos de este método y
algunas aplicaciones que tiene el mecanismo biela manivela en diferente rubros a
nivel industrial

CONCLUSION
Como a quedado demostrado el movimiento de rotación de una manivela provoca
el movimiento rectilíneo, alternativo, de un pistón o émbolo. Una biela sirve para
unir las dos piezas. Con la ayuda de un empujón inicial o un volante de inercia, el
movimiento alternativo del pistón se convierte en movimiento circular de la
manivela. El movimiento rectilíneo es posible gracias a una guía o un cilindro, en
el cual se mueve. Además se a dado a conocer las aplicaciones que utilizan este
método el cual es tan importante como lo es el mecanismo biela manivela