Una manivela es un brazo unido en ángulo recto a un eje giratorio mediante el cual se imparte o recibe movimiento circular desde el eje. Cuando se combina con una biela, se puede utilizar para convertir el movimiento circular en movimiento alternativo, o viceversa. El brazo puede ser una porción doblada del eje o un brazo o disco separado unido al mismo. Unida al extremo de la manivela mediante un pivote hay una varilla, generalmente llamada biela .
El término a menudo se refiere a una manivela accionada por humanos que se utiliza para girar manualmente un eje, como en un juego de bielas de bicicleta o un taladro de punta y broca. En este caso, el brazo o la pierna de una persona sirve como biela, aplicando fuerza alternativa a la manivela. Por lo general, hay una barra perpendicular al otro extremo del brazo, a menudo con un mango o pedal que gira libremente.
Ejemplos familiares incluyen:
Casi todos los motores alternativos utilizan manivelas (con bielas ) para transformar el movimiento de vaivén de los pistones en movimiento giratorio. Las manivelas están incorporadas a un cigüeñal .
Se pensaba que la evidencia de la manivela verdadera más antigua se encontró en un modelo de tumba de barro vidriado de la era Han de un ventilador agrícola que data no más tarde del año 200 d.C., [3] [4] pero desde entonces se han encontrado una serie de modelos de cerámica similares con Se desenterraron ventiladores para aventar accionados por manivela, uno de los cuales data de la dinastía Han Occidental (202 a. C. - 9 d. C.). [5] [6] La historiadora Lynn White afirmó que a la manivela china "no se le dio el impulso de cambiar de movimiento alternativo a circular en otros dispositivos", citando una referencia a una manivela y biela china que data de 1462. [4] Sin embargo, publicaciones posteriores revelan que los chinos usaban no solo la manivela, sino también la manivela y la biela para operar los molinillos ya en la dinastía Han Occidental (202 a. C. - 9 d. C.). Con el tiempo, las bielas y manivelas se utilizaron en el movimiento de interconversión o giratorio y alternativo para otras aplicaciones, como tamizar harina, ruedas giratorias de pedal, fuelles de hornos accionados por agua y máquinas devanadoras de seda. [7] [6]
El mango del molino giratorio que apareció en la España celtíbera del siglo V a.C. y finalmente llegó a Grecia en el siglo I a.C. [9] [1] [2] [10] En Augusta Raurica , Suiza , se excavó un cigüeñal de hierro romano de propósito aún desconocido que data del siglo II d.C. La pieza de 82,5 cm (32,5 pulgadas) de largo tiene en un extremo un mango de bronce de 15 cm (5,91 pulgadas) de largo, perdiéndose el otro mango. [11] [8]
Un ca. Se excavó una verdadera manivela de hierro de 40 cm (15,7 pulgadas) de largo, junto con un par de piedras de molino rotas de 50 a 65 cm (19,7 a 25,6 pulgadas) de diámetro y diversos objetos de hierro, en Aschheim , cerca de Munich . El molino romano de manivela data de finales del siglo II d.C. [12] Una reconstrucción moderna citada a menudo de una bomba de cadena de cubo impulsada por volantes de manivela de los barcos Nemi ha sido descartada como "fantasía arqueológica". [13]
La evidencia más antigua de la manivela combinada con una biela en una máquina aparece en el aserradero romano de Hierápolis en Asia Menor del siglo III d. C. y en dos aserraderos de piedra romanos en Gerasa , Siria romana y Éfeso , Asia Menor (ambos del siglo VI d. C.) . [14] En el frontón del molino de Hierápolis, se muestra una rueda hidráulica alimentada por una carrera de molino que acciona, a través de un tren de engranajes, dos sierras de marco que cortan bloques rectangulares por medio de una especie de bielas y, por necesidad mecánica, manivelas. La inscripción adjunta está en griego . [15]
Los mecanismos de manivela y biela de los otros dos aserraderos documentados arqueológicamente funcionaban sin engranaje. [16] [17] En la literatura antigua, hay una referencia al funcionamiento de sierras de mármol accionadas por agua cerca de Tréveris , ahora Alemania , por el poeta Ausonius de finales del siglo IV ; [14] Casi al mismo tiempo, estos tipos de molinos también parecen ser indicados por el santo cristiano Gregorio de Nisa de Anatolia , lo que demuestra un uso diversificado de la energía hidráulica en muchas partes del Imperio Romano. [18] Los tres hallazgos hacen retroceder la fecha de la invención de la manivela y la biela por un milenio completo: [14]
Junto con el sistema de manivela y biela, todos los elementos para la construcción de una máquina de vapor (inventada en 1712): la eolipila de Hero (que genera energía de vapor), el cilindro y el pistón (en las bombas de fuerza metálicas), las válvulas de retención (en las bombas de agua) ), engranajes (en molinos de agua y relojes) - eran conocidos en la época romana. [19]
.jpeg/1280px-Skizze_Kurbelwagen_(Vigevano).jpeg)
En el manuscrito carolingio Salterio de Utrecht se muestra una muela giratoria , su representación más antigua, [20] accionada por una manivela ; el dibujo a pluma de alrededor del año 830 se remonta a un original antiguo tardío. [21] Un tratado musical atribuido al abad Odón de Cluny ( c. 878-942 ) describe un instrumento de cuerda con trastes que hacía sonar mediante una rueda de resina girada con una manivela; El dispositivo aparece más tarde en dos manuscritos iluminados del siglo XII. [20] También hay dos fotografías de Fortuna haciendo girar la rueda del destino de este siglo y del siguiente. [20]
El uso de manivelas en taladros de trepanación se describió en la edición de 1887 del Dictionnaire des Antiquités Grecques et Romaines en honor del cirujano musulmán español Abu al-Qasim al-Zahrawi ; sin embargo, las iluminaciones originales no pueden confirmar la existencia de tal dispositivo y, por lo tanto, debe descartarse. [22] El monje benedictino Theophilus Presbyter (c. 1070-1125) describió las manivelas "utilizadas para girar núcleos de fundición". [23]
El médico italiano Guido da Vigevano (c. 1280-1349), al planificar una nueva cruzada, hizo ilustraciones para un bote de remos y carros de guerra propulsados por manivelas compuestas y ruedas dentadas que se giraban manualmente (centro de la imagen). [24] El Salterio de Luttrell , que data alrededor de 1340, describe una piedra de moler que giraba mediante dos manivelas, una en cada extremo de su eje; el molino manual de engranajes, accionado con una o dos manivelas, apareció más tarde en el siglo XV; [25]
En ocasiones, las grúas medievales funcionaban con manivelas, aunque más a menudo con molinetes . [26]
La manivela se volvió común en Europa a principios del siglo XV, y se ve a menudo en las obras de personas como el ingeniero militar alemán Konrad Kyeser . [25] Los dispositivos representados en Bellifortis de Kyeser incluyen molinetes de manivela (en lugar de ruedas de radios) para atravesar ballestas de asedio, cadenas de cubos de manivela para levantar agua y manivelas montadas en una rueda de campanas. [25] Kyeser también equipó los tornillos de Arquímedes para elevar el agua con una manivela, una innovación que posteriormente reemplazó la antigua práctica de trabajar la tubería pisándola. [27] La evidencia más antigua de la instalación de un elevador de pozo con manivelas se encuentra en una miniatura de c. 1425 en el Hausbuch alemán de la Fundación Mendel . [28]
.jpg/1280px-Altarpiece_of_St_Sebastian_(detail).jpg)
Las primeras representaciones de la manivela compuesta en el soporte de carpintero aparecen entre 1420 y 1430 en varias obras de arte del norte de Europa. [29] La rápida adopción de la manivela compuesta se puede rastrear en las obras del Anónimo de las Guerras Husitas, un ingeniero alemán desconocido que escribe sobre el estado de la tecnología militar de su época: primero, la biela, aplicada a las manivelas. , reapareció, en segundo lugar, las bielas de doble compuesto también comenzaron a estar equipadas con bielas y, en tercer lugar, se empleó el volante para estas bielas para llevarlas por encima del 'punto muerto'.
Uno de los dibujos del Anónimo de las Guerras Husitas muestra un barco con un par de ruedas de paletas en cada extremo giradas por hombres que accionan manivelas compuestas (ver arriba). El concepto fue mejorado mucho por el ingeniero y escritor italiano Roberto Valturio en 1463, quien ideó un barco con cinco juegos, donde las manivelas paralelas están unidas a una única fuente de energía mediante una biela, idea que también retomó su compatriota. Francisco di Giorgio . [30]
En la Italia del Renacimiento , la evidencia más temprana de una manivela y biela compuestas se encuentra en los cuadernos de bocetos de Taccola , pero el dispositivo aún no se comprende bien desde el punto de vista mecánico. [31] Un poco más tarde, Pisanello demostró una buena comprensión del movimiento de la manivela , quien pintó una bomba de pistón impulsada por una rueda hidráulica y operada por dos simples manivelas y dos bielas. [31]
El siglo XV también vio la introducción de dispositivos de piñón y cremallera acodados, llamados cranequins, que se colocaban en la culata de la ballesta como medio para ejercer aún más fuerza mientras se extendía el arma de proyectiles (ver a la derecha). [32] En la industria textil, se introdujeron carretes acodados para enrollar ovillos de hilo. [25]
Alrededor de 1480, la muela giratoria de la Alta Edad Media se mejoró con un mecanismo de pedal y manivela. Las manivelas montadas en carritos aparecen por primera vez en un grabado alemán de 1589. [33]
A partir del siglo XVI, la evidencia de manivelas y bielas integradas en el diseño de máquinas se vuelve abundante en los tratados tecnológicos de la época: sólo Las máquinas diversas y artifacticias de Agostino Ramelli de 1588 describe dieciocho ejemplos, un número que aumenta en el Theatrum Machinarum. Novum de Georg Andreas Böckler en 45 máquinas diferentes, un tercio del total. [34]
La manivela aparece a mediados del siglo IX en varios de los dispositivos hidráulicos descritos por los hermanos Banū Mūsā en su Libro de los ingeniosos dispositivos . [35] Estos dispositivos, sin embargo, solo hacían rotaciones parciales y no podían transmitir mucha potencia, [36] aunque solo se habría requerido una pequeña modificación para convertirlo en un cigüeñal. [37]
Al-Jazari (1136-1206) describió un sistema de manivela y biela en una máquina giratoria en dos de sus máquinas elevadoras de agua. [38] Su bomba de dos cilindros incorporaba un cigüeñal. [39] Después de al-Jazari, los chiflados de la tecnología islámica no son rastreables hasta una copia de principios del siglo XV de la Mecánica del antiguo ingeniero griego Héroe de Alejandría . [22]
Las manivelas eran comunes en algunas máquinas a principios del siglo XX; por ejemplo, casi todos los fonógrafos anteriores a la década de 1930 funcionaban con motores mecánicos accionados por manivelas. Los motores de pistones alternativos utilizan manivelas para convertir el movimiento lineal del pistón en movimiento de rotación. Los motores de combustión interna de los automóviles de principios del siglo XX generalmente se arrancaban con manivelas (conocidas como manijas de arranque en el Reino Unido ), antes de que los arrancadores eléctricos se generalizaran. El último modelo de coche que incorporó manivela fue el Citroën 2CV 1948-1990.
El manual del propietario del Reo de 1918 describe cómo hacer girar el automóvil manualmente:
Un eje de manivela es un cigüeñal que también sirve como eje . Se utiliza en locomotoras de vapor con cilindros interiores.
A causa de los hallazgos de Éfeso y Gerasa, la invención del sistema de manivela y biela tuvo que ser fechada entre los siglos XIII y VI; ahora el relieve de Hierápolis lo remonta otros tres siglos, lo que confirma que efectivamente se utilizaban aserraderos de piedra accionados por agua cuando Ausonio escribió su Mosella.
{{citation}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace ){{citation}}: CS1 maint: location missing publisher (link){{citation}}: CS1 maint: location missing publisher (link)