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Mecanismo de 4 barras

Mecanismo de 4 barras

La cadena cinemática de 4 barras (figura siguiente) es una secuencia cerrada de eslabones (o barras) conectados por articulaciones. De esta cadena cinemática se pueden obtener (de manera inmediata) 4 diferentes mecanismos (o inversiones cinemáticas) según cual sea la barra que se fija a tierra (barra que permanecerá inmóvil en el mecanismo).





Uno de los usos habituales del mecanismo de 4 barras es el de generador de trayectorias. El acoplador del mecanismo tiene asociado un plano que se mueve con el mismo. Cada punto de este plano genera una trayectoria distinta. Así, se puede seleccionar una determinada trayectoria y utilizar el punto trazador para guiar otros eslabones.

En la figura siguiente se muestran las trayectorias de 9 puntos del acoplador. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que, para cada mecanismo de 4 barras, el plano del acoplador posee infinitos puntos y que, por tanto, el mecanismo es capaz de generar infinitas trayectorias distintas.




Mecanismo de 4 barras de Grashof


La condición necesaria para que al menos una barra del mecanismo de 4 barras pueda realizar giros completos se conoce como condición de Grashof y se enuncia como sigue:

"Si s + l es menor que p + q entonces, al menos una barra del mecanismo podrá realizar giros completos"


Mecanismo Manivela-Balancín

A partir de la cadena cinemática de 4 barras se obtiene este mecanismo cuando la barra más corta (s) es una manivela. En este mecanismo, dicha barra más corta realiza giros completos mientras que la otra barra articulada a tierra posee un movimiento de rotación alternativo (balancín). Todo mecanismo de 4 barras se puede montar según dos configuraciones distintas (sin cambiar las longitudes de las barras). Estas dos configuraciones proporcionan mecanismos simétricos siendo la línea de barra fija el eje de simetría. Así, en la siguiente figura existe un botón "Configuración" que permite cambiar de una configuración a otra.





Mecanismo de Doble Manivela

A partir de la cadena cinemática de 4 barras se obtiene este mecanismo cuando la barra más corta (s) es la barra fija. En este caso, las dos barras articuladas a la barra fija pueden realizar giros completos (manivelas).




Mecanismo de Doble Balancín (de Grashof)


A partir de la cadena cinemática de 4 barras se obtiene este mecanismo cuando la barra más corta (s) es el acoplador. Este mecanismo está formado por dos balancines articulados a la barra fija y un acoplador que puede dar vueltas completas.



Mecanismo biela manivela



La cadena cinemática de 4 barras incluyendo una deslizadera proporciona mecanismos muy utilizados industrialmente. El más importante es el mecanismo biela manivela ya que es uno de los mecanismos de los que se han construido más ejemplares en toda la historia. Este mecanismo es habitualmente utilizado en motores de combustión y bombas y compresores de desplazamiento positivo. Consta de una manivela y una biela (o acoplador) que la enlaza con la deslizadera. La rotación continua de la manivela (en rojo) proporciona un movimiento alternativo de la deslizadera. Por eso este mecanismo se emplea habitualmente como sistema mecánico de transformación de un movimiento de rotación en uno de traslación.






Sin embargo, la cadena cinemática proporciona, mediante inversión cinemática (es decir, cambiando el eslabón que hace de barra fija), otros mecanismos interesantes. Uno de ellos es el siguiente mecanismo manivela balancín con deslizadera. En éste, el eslabón de entrada es la manivela, mientras que el de salida es el balancín, que posee un movimiento de rotación alternativo.