miniaturadeimagen|Herramienta de prensado con palanca articulada Una palanca articulada o palanca tipo rodilla (en inglés: knee lever), consta de al menos dos elementos conectados por una bisagra. Como en cualquier palanca, según el principio de la palanca, un recorrido grande con baja fuerza de tracción o compresión se convierte en un recorrido pequeño con alta fuerza, o viceversa ( multiplicador de fuerza).
La característica única del principio de la palanca articulada reside en que la relación de transmisión entre la fuerza aplicada y la fuerza resultante cambia continuamente durante el movimiento. De igual manera, la relación entre la carrera primaria y la carrera secundaria cambia, pero de forma inversamente proporcional a la fuerza: en posición plegada, la palanca articulada produce una transmisión de gran desplazamiento con una transmisión de fuerza baja. Cuanto más se acerca la palanca articulada a la posición extendida, más disminuye la velocidad de carrera para una velocidad de accionamiento constante, mientras que la fuerza de presión aumenta. Con la palanca articulada completamente extendida, la fuerza, en teoría, tiende al infinito.
Esta propiedad de la palanca articulada se utiliza, por ejemplo en una prensa de palanca, para primero llevar rápidamente el pistón de la prensa hacia el material que se está prensando, luego para comprimir el material a velocidad media y presión media, y finalmente para completar el proceso de prensado a baja velocidad y presión muy alta.
Palanca articulada vs. palanca compuesta Palanca articulada tipo rodilla (knee lever, toggle lever)Palanca compuesta (compound lever)EstructuraDos o más brazos unidos por una articulación central que forma una “rodilla”.Varias palancas simples conectadas en serie.Principio de funcionamientoLa multiplicación de fuerza aumenta de forma no lineal al acercarse al punto muerto.La multiplicación de fuerza es la suma de las relaciones de cada palanca simple.Transmisión de fuerzaVariable y creciente; tiende a fuerza teórica infinita en la posición totalmente extendida.Relativamente constante y predecible; acumulativa pero no exponencial.Velocidad de movimientoRápida al inicio, lenta y muy potente al final del recorrido.Movimiento más uniforme según la geometría de cada palanca.Ventaja principalPermite bloqueo automático al sobrepasar el punto muerto (efecto de cierre).Permite grandes multiplicaciones de fuerza sin necesidad de geometría de rodilla.Inconveniente principalRequiere una geometría precisa; riesgo de sobrecarga en el punto muerto.Mecanismo más largo, voluminoso y con más piezas.Aplicaciones típicasPrensas, alicates de presión, cierres de palanca, mecanismos de bloqueo, herramientas de sujeción.Cizallas, tijeras de corte pesado, herramientas de gran multiplicación de fuerza, frenos mecánicos.Tipo de movimientoNo lineal, con cambio continuo de la relación de transmisión.Lineal o casi lineal, según la combinación de palancas.Capacidad de bloqueoSí, al sobrepasar el punto muerto.No, salvo diseños específicos.
Inventos miniaturadeimagen|Mecanismo de amartillado de ballesta con palanca articulada en el siglo XVI miniaturadeimagen|Tensión presionando la palanca articulada La invención de la palanca basculante está vinculada a la invención de la prensa de palanca para la acuñación de monedas . Diedrich Uhlhorn figura como el inventor alemán en Grevenbroich en 1817.
En 1811, el ruso I. Nevedomsky presentó la invención de una prensa de palanca. Yendo más atrás en la historia, encontramos en el siglo XVI una palanca articulada unida a la ballesta como ayuda para amartillar la cuerda del fuerte arco de metal. Ya en el siglo XV, los armeros ingeniosos fabricaban la palanca de pie de cabra para amartillar rápidamente las ballestas. Esta primera palanca articulada acoplable conocida consistía en una horquilla de dos puntas con un mango extensible. La garra de tensión para la cuerda del arco se montaba en el tercio inferior.Fig. 43 (Bild des Spannvorganges) The Crossbow Chapter XVII, The Mechanism of the Goat’s-Foot Lever und Fig. 44. (Detail-Bild) – The Mechanism of the Goat’s-Foot Lever. Half Full Size. Aus: Ralph Payne Gal, Sir Ralph Payne Gallwey: Crossbow. Naval and Military Press, 2009, ISBN 1-84342-833-4 Utilizando el mango extensible, la palanca de pie de cabra, que se fijaba a un pasador en la culata de la ballesta mediante las puntas de la horquilla, se tiraba hacia el tirador, y la garra de tensión tiraba así de la cuerda hasta la tuerca de bloqueo. Cuanto más se tensaba la cuerda, más pequeña se volvía la palanca inferior (horquilla). A pesar de aumentar la fuerza de tensión del arco, el efecto de la palanca articulada reducía la fuerza que el tirador tenía que ejercer sobre ella. También se diseñó otra versión para actuar en compresión.Fig. 106 (Bild, Schieben der Bogensehne) Ein hölzerner Ziegenfußhebel spannt durch drücken auf die Bogensehne. (The Crossbow, Seite 167)
Estructura y aplicaciones Su estructura es comparable a la de la articulación de la rodilla humana. Consta de tres puntos de apoyo y al menos dos extremidades. En la articulación de la rodilla humana, estas son la articulación de la cadera, la articulación de la rodilla y la articulación del tobillo, que se conectan a través de la parte inferior y superior de la pierna.
Para la amplificación de la presión, se utiliza, por ejemplo, en prensas de palanca en la impresión tipográfica (el modelo más conocido es la prensa de platina original de Heidelberg ) y en prensas para frutas. También se utiliza como gato de tijera para movimientos de elevación.
Se puede encontrar algún tipo de palanca articulada en una amplia variedad de herramientas, como tijeras de mano, alicates de bloqueo, alicates perforadores y muchos más.
Para sujetar se suele utilizar una palanca articulada, que se extiende demasiado para bloquearla en su lugar :
Accesorios para moldes desmontables, cajas, paneles de capó de motor, laterales de camiones. Cierres en botas de esquí y de patinaje en línea, así como en correas de relojes de pulsera. Cierres tipo swing-top en botellas de bebidas.
Referencias
Bibliografía
Kniehebel. In: Meyers Großes Konversations-Lexikon. 6. Auflage. Band 11: Kimpolung–Kyzĭkos. Bibliographisches Institut, Leipzig / Wien 1907, S. 172–173 (Digitalisat. zeno.org). Kniehebel. In: Brockhaus’ Kleines Konversations-Lexikon. 5. Auflage. Band 1. Brockhaus, Leipzig 1911, S. 979 (Digitalisat. zeno.org). Karlheinz Roth: Konstruieren mit Konstruktionskatalogen. Band 2: Sammlung von Konstruktionskatalogen. ISBN 978-3-540-67026-1, Kapitel 11, S. 97 ff.; books.google.de
Enlaces externos
Palanca de rodilla : Fuerzas y punto muerto. Lehrerfreund.de
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