Diseño de Levas

Diseño de Levas Diseño de Levas

Definición • Una leva es un elemento mecánico que sirve para impulsar a otro elemento, elemento llamado seguidor para que desarrolle un movimiento especificado por contacto directo

Partes del mecanismo de leva Partes del mecanismo de leva Los mecanismos de leva constan básicamente de  Los mecanismos de leva constan básicamente de tres partes: ‐ Leva ‐ Seguidor ‐ Bancada

Clasificación de las levas Clasificación de las levas Según su geometría, las levas se clasifican en: Según su geometría las levas se clasifican en: ‐ Levas de placa o de disco ‐ Levas de cuña d ñ ‐ Levas cilíndricas ‐ Levas laterales o de cara

Clasificación 1‐ Levas de placa o de disco 1 Levas de placa o de disco

Leva de cuña Leva de cuña

Leva cilíndrica o de tambor Leva cilíndrica o de tambor

Leva lateral o de cara Leva lateral o de cara

Tipos de seguidor Tipos de seguidor Los seguidores se clasifican en: Los seguidores se clasifican en: ‐ Seguidor de cuña ‐ Seguidor de cara plana S id d l ‐ Seguidor de rodillo o carretilla ‐ Seguidor de cara esférica o zapatilla curva

Seguidor de cuña Seguidor de cuña

• Seguidor de cara plana Seguidor de cara plana

• Seguidor de rodillo o carretilla

Seguidor de cara esférica o zapatilla  curva

Clasificación según el movimiento del  seguidor d De acuerdo al movimiento del seguidor, se  clasifican en: ‐ Traslacional o alternativo

Clasificación según el movimiento del  seguidor d • Rotacional u oscilatorio Rotacional u oscilatorio

Clasificación según la línea de  transmisión de movimiento ó d • Radial

Clasificación según la línea de  transmisión de movimiento ó d • Excéntrica

Aplicaciones de las levas Aplicaciones de las levas • Motores de combustión Motores de combustión

Movimiento de válvulas de admisión y escape  d de combustible y gases de combustión b ibl d b ió

Árbol de levas Árbol de levas

Motor de  Motor de combustión

Nomenclatura de las levas Nomenclatura de las levas  • El El desplazamiento del seguidor: desplazamiento del seguidor: en general se  en general se define como la posición del mecanismo  seguidor a partir de un punto especifico seguidor a partir de un punto especifico  denominado cero o reposo, en relación con el  tiempo o con alguna fracción del ciclo de la tiempo o con alguna fracción del ciclo de la  maquinaria (desplazamiento de la leva)  medida en forma angular medida en forma angular.

Nomenclatura de las levas Nomenclatura de las levas  • El El desplazamiento de la leva; desplazamiento de la leva; medido en  medido en grados o milímetros, es el movimiento de la  leva medido desde un punto específico ce o leva medido desde un punto específico, ce o  reposo, en relación con el mecanismo  seguidor definido antes seguidor definido antes. • El perfil de la leva: es el contorno de la  superficie de trabajo de la leva superficie de trabajo de la leva.

Nomenclatura de las levas Nomenclatura de las levas  • Punto Punto trazador: trazador: es la línea de centro del  es la línea de centro del rodillo o su equivalente. Cuando se utiliza un  seguidor plano. • Curva primitiva: es el lugar geométrico de la  sucesión de puntos descritos por el punto  trazador, cuando la leva se desplaza. • El circulo de la base: Es el menor círculo  inscrito en el perfil de la leva.

Nomenclatura de las levas Nomenclatura de las levas  • Circulo Circulo primario: primario: Es el menor círculo inscrito  Es el menor círculo inscrito de la curva primitiva y con centro en el centro  de la leva Es concéntrico con el círculo de de la leva. Es concéntrico con el círculo de  base y separado de este a un radio del rodillo  seguidor. seguidor • Ángulo de presión: Es el ángulo entre la  normal a la curva primitiva y la dirección normal a la curva primitiva y la dirección  instantánea del movimiento del seguidor.

Nomenclatura de las levas Nomenclatura de las levas  • Punto Punto primitivo: primitivo: es el punto de la curva  es el punto de la curva primitiva donde tiene su máximo valor el  ángulo de presión ángulo de presión. • Ci Circulo primitivo: l i ii E él í l Es él círculo que pasa por el  l punto primitivo.

Nomenclatura de las levas Nomenclatura de las levas  • Punto Punto de transición: de transición: Es el punto de máxima  Es el punto de máxima velocidad donde la aceleración cambia de  signo (cambia la dirección de la fuerza en el signo (cambia la dirección de la fuerza en el  seguidor). En las levas cerradas, este punto se  denomina con frecuencia punto de cruce denomina con frecuencia punto de cruce,  donde, debido al cambio de dirección de la  aceleración el seguidor deja un perfil de la aceleración, el seguidor deja un perfil de la  leva para entrar en contacto con el perfil  opuesto (o conjugado) opuesto (o conjugado).

Diagramas de desplazamiento Diagramas de desplazamiento y representa el desplazamiento del seguidor y ѳ representa el desplazamiento del seguidor y ѳ el ángulo de giro de la leva.

Tipos de movimiento del seguidor Tipos de movimiento del seguidor • • • •

Movimiento uniforme M i i t Movimiento uniformemente acelerado if t l d Movimiento armónico Movimiento cicloidal

MOVIMIENTO UNIFORME MOVIMIENTO UNIFORME • Si se pretende que la elevación del seguidor  p q g provocada por el giro α1 de la leva, se efectúe  con movimiento uniforme (velocidad constante),  este tramo de perfil de leva tendrá que venir este tramo de perfil de leva, tendrá que venir  representado en el diagrama por una recta.  El  inconveniente de los choques de la transmisión  entre tramos contiguos se puede subsanar  t t ti d b suavizando dichas uniones por medio de una  línea recta modificada, suavizando el  , desplazamiento por medio de un acuerdo de  radio R. Velocidad de giro de la leva,  aproximadamente 1000 rpm aproximadamente, 1000 rpm.

Movimiento uniforme Movimiento uniforme

MOVIMIENTO UNIFORMEMENTE  ACELERADO • La curva que produce un movimiento parabólico del  seguidor, y que lo caracteriza por su aceleración constante,  se obtiene por el procedimiento geométrico siguiente: se  divide el segmento total de elevación del seguidor en un  número igual de partes igual al que ha dividido el eje de  ú i ld t i l l h di idid l j d abscisas. Si, por ejemplo, el número de divisiones es seis,  en abscisas, el segmento total en ordenadas de elevación  del seguidor se dividirá también en seis segmentos dando del seguidor, se dividirá también en seis segmentos, dando  a cada uno de éstos una longitud proporcional a los  números 1, 3, 5, 5, 3, 1. Por estos puntos se trazarán rectas  horizontales, que cortarán a las correspondientes verticales horizontales, que cortarán a las correspondientes verticales  por 1, 2, 3, 4, 5 en puntos, que unidos darán la curva de  perfil parabólico.  Velocidad de giro de la leva, entre 1000 y  6000 rpm. p

MOVIMIENTO UNIFORMEMENTE  ACELERADO

MOVIMIENTO ARMONICO MOVIMIENTO ARMONICO • Para conseguir un movimiento armónico simple del  seguidor, se hará la siguiente construcción de perfil:  tomando la elevación del seguidor, como diámetro, se  trazará una semicircunferencia, dividiéndola en un  número de partes igual, al que se ha dividido el eje de  abscisas del diagrama, obteniendo así una serie de  p puntos a partir de los que se trazarán rectas  p q horizontales, que cortarán a las correspondientes  verticales trazadas por los puntos del eje de abscisas,  en puntos de la curva del diagrama de  p g desplazamientos.  La velocidad de giro de la leva puede  ser mayor de 1000 rpm.

MOVIMIENTO ARMONICO MOVIMIENTO ARMONICO

MOVIMIENTO CICLOIDAL MOVIMIENTO CICLOIDAL • Se puede conseguir un movimiento cicloidal del  seguidor generando una trayectoria similar a la descrita  por un fasor complejo rodante, de radio r = L/2π ,  donde L es la elevación requerida. Para construir la  q curva de desplazamiento, se divide la ordenada cero en  el mismo número de partes iguales que la abscisa. Sea  P el punto generador, coincidente con el punto O, en el  p g p inicio. Entonces, cuando el círculo generador ruede  verticalmente hacia arriba, a la tangencia con la  ordenada, por ejemplo en el punto 2, se traza una línea  ,p j p p , horizontal por el punto P, en la ordenada  correspondiente al punto 2. Permite una velocidad de  g giro de la leva más que en los casos anteriores. q

MOVIMIENTO CICLOIDAL MOVIMIENTO CICLOIDAL