Hispanopedia WikiEl acoplamiento cinemático describe fijaciones diseñadas para restringir con precisión la pieza en cuestión, proporcionando exactitud y certeza en su posición. Un ejemplo clásico de acoplamiento cinemático consiste en tres ranuras en V radiales en una pieza que encajan con tres hemisferios en otra. Cada hemisferio tiene dos puntos de contacto, para un total de seis, suficientes para restringir los seis grados de libertad de la pieza . Un diseño alternativo consiste en tres hemisferios en una pieza que encajan respectivamente en una hendidura tetraédrica, una ranura en V y una superficie plana. [ 1 ]
Fondo
Los acoplamientos cinemáticos surgieron de la necesidad de un acoplamiento preciso entre interfaces estructurales que debían desmontarse y volverse a montar de forma rutinaria.
Acoplamiento Kelvin
El acoplamiento de Kelvin recibe su nombre de William Thompson (Lord Kelvin), quien publicó el diseño entre 1868 y 1871. [ 2 ] Consiste en tres superficies esféricas que descansan respectivamente sobre tres orificios con las siguientes formas: un tetraedro cóncavo , una ranura en V (valle en forma de V) que apunta hacia el tetraedro y una placa plana. El tetraedro proporciona tres puntos de contacto, la ranura en V dos y la placa plana uno, por lo que los seis puntos de contacto en total restringen el movimiento del objeto que posee las tres superficies esféricas. La ventaja de este diseño es que el centro de rotación se encuentra en el tetraedro; sin embargo, presenta problemas de tensión de contacto en aplicaciones de alta carga. [ 1 ]
Acoplamiento de Maxwell
Los principios de este sistema de acoplamiento fueron publicados originalmente por James Clerk Maxwell en 1871. [ 2 ] El sistema cinemático de Maxwell consta de tres ranuras en forma de V orientadas hacia el centro de la pieza, mientras que la pieza de acoplamiento tiene tres superficies curvas que se asientan en las tres ranuras. [ 1 ] Cada una de las tres ranuras en V proporciona dos puntos de contacto, para un total de seis. Este diseño se beneficia de la simetría y, por lo tanto, facilita las técnicas de fabricación. Además, el acoplamiento de Maxwell es térmicamente estable debido a esta simetría, ya que las superficies curvas pueden expandirse o contraerse al unísono en las ranuras en V. [ 2 ]
Teoría
La reproducibilidad y la precisión de un acoplamiento cinemático provienen de la idea del diseño de restricciones exactas . El principio del diseño de restricciones exactas es que el número de puntos de restricción debe ser igual al número de grados de libertad que se van a restringir. [ 1 ] En un sistema mecánico hay seis grados de libertad potenciales. Hay tres grados de libertad lineales (también conocidos como traslación ) a lo largo de los ejes "x", "y" y "z", y tres grados de libertad rotacionales alrededor de cada eje, comúnmente llamados balanceo , cabeceo y guiñada . [ 2 ] Si un sistema está subrestringido, entonces las partes son libres de moverse entre sí. Si el sistema está sobrerestringido, puede deformarse indeseablemente bajo las influencias de, por ejemplo, la expansión térmica . Los diseños de acoplamiento cinemático solo hacen contacto con el número de puntos igual al número de grados de libertad que se van a restringir y, por lo tanto, son predecibles.
Véase también
Referencias
Enlaces externos
- http://pergatory.mit.edu/kinematiccouplings/
- http://kinematiccouplings.org/
- http://precisionballs.com/Kinematic_cook_book.php
- Mecanismos de enlace (mecánicos)