Engineering
Mecanismo de retorno rápido
La manivela gira de manera uniforme, pero el carnero corta despacio y vuelve deprisa. Cambie el radio de la manivela y observe la relación de tiempos de las carreras; aplique una fuerza de corte y vea cómo sube el par del motor en la carrera lenta mientras la rueda, con su inercia, lleva el carnero a lo largo del retorno rápido.
Qué ocurre
El accionamiento de una limadora. Un motor hace girar la gran rueda dentada; su pasador de manivela, a una distancia r del centro, desliza en la ranura de una palanca que oscila en torno a un pivote situado d = 0,45 m por debajo del centro de la rueda. La palanca, de 1 m de largo, mueve el carnero mediante un pasador que encaja en una ranura del carnero. La palanca invierte su movimiento donde toca la circunferencia que describe el pasador de manivela, sin α = r/d: en el lado de la rueda alejado del pivote, π + 2α de cada vuelta, el pasador de manivela está lejos del pivote y el carnero avanza despacio, cortando; en el lado cercano, π − 2α, retrocede deprisa. Con r = 0,25 m, las duraciones de las carreras están en la proporción 2,2 a 1 y el carnero recorre 2·L·r/d = 1,11 m; con r = 0,30 m, 2,7 a 1 y 1,33 m.
Mientras la herramienta está sobre la pieza en la carrera de corte, el carnero soporta la fuerza de corte: el par del motor aumenta en la carrera lenta —con el pasador de manivela arriba vale F·L·r/(d + r), es decir, 71 N·m para 200 N— y, con 300 N, cada carrera realiza 180 J de trabajo de corte a lo largo de la pieza de 0,6 m. La pesada rueda, con su inercia, lleva el carnero durante todo el retorno.
Modelo: rueda, palanca y carnero rígidos; los pasadores deslizan en las ranuras sin rozamiento; un motor con par limitado mantiene la velocidad de la manivela. Se desprecian los pesos.
Qué probar
Observe el cronómetro: la carrera lenta y el retorno. Acorte la manivela y compare la relación; aumente la fuerza de corte y vigile el par del motor.
Ecuaciones del módulo
Ecuaciones sin α = r/d t_cut = (π + 2α)/ω, t_return = (π − 2α)/ω stroke = 2·L·r/d v_max = L·r·ω/(d ± r) τ = F·L·r/(d + r) (pin at the top)
