Unidad 3 Levas

 UNIDAD 3 LEVAS 

3.1 NOMENCLATURA, CLASIFICACION, CLASIFICACION, Y APLICACIONES DE LOS DIFERENTES TIPOS DE LEVAS Una leva es un dispositivo adecuado para transformar un movimiento en otro. Este elemento de maquina tiene una superficie curva o ranurada que casa con un seguidor y le imprime movimiento. La leva es un elemento mecanico sumamente versátil. Aunque la leva y seguidor  puede diseñarse para la generación de movimiento, trayectoria o función, la mayoría de las aplicaciones usan leva y seguidor para la generación de función. Las levas desempeñan un papel muy importante dentro de la maquinaria moderna y se emplean extensamente en los motores de combustión interna, máquinasherramienta, computadoras mecánicas, instrumentos y en muchas otras aplicaciones.

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

El desplazamiento de la leva: medido en grados o milímetros, es el movimiento de la leva medido desde un punto específico, ce o reposo, en relación con el mecanismo seguidor definido antes.

El perfil de la leva : es el contorno de la superficie de trabajo de la leva. Punto trazador : 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 circulo inscrito en el perfil de la leva. Circulo primario: Es el menor circulo inscrito de la curva primitiva y con centro en el centro de la leva. Es concéntrico con el circulo de base y separado de este a un radio del rodillo seguidor.

Ángulo de presión: Es el ángulo entre la normal a la curva primitiva y la dirección instantánea del movimiento del seguidor.

Punto primitivo: es el punto de la curva primitiva donde tiene su máximo valor el ángulo de presión.

Circulo primitivo: Es él circulo que pasa por el punto primitivo.

TIPOS DE LEVAS

Leva cilíndrica ranurada: Leva de tipo axial con forma cilíndrica y una o más ranuras labradas sobre el cilindro que, al girar la leva, provocan el desplazamiento del seguidor o seguidores en dirección paralela al eje de giro de la leva.

Leva cilíndrica de cara: Leva de tipo axial con forma de un cilindro al que se le ha practicado una sección oblicua respecto a su eje, sección sobre la que apoya el seguidor, que se mueve en dirección paralela al eje de giro de la leva.

Leva de traslado o traslación: El contorno o forma de la leva de traslación se determina por el movimiento específico del seguidor. Este tipo de leva es la forma básica, puesto que todas las superficies uniformes o, más frecuentemente, con inclinaciones variables. La desventaja de estas levas, es que se obtiene el mismo movimiento en el orden inverso durante el movimiento de retorno; esto se puede evitar si envolvemos la cuña alrededor del círculo para formas una leva de disco.

Leva de disco: En el caso de las levas de disco, el cuerpo de estas tienen la forma de un disco con el contorno de la leva formando sobre la circunferencia, en estas levas por lo general la línea de acción del seguidor es perpendicular al eje de la leva y hace contacto con la leva con ayuda de un resorte.

CLASIFICACIONES DE LOS SEGUIDORES Por la manera de hacer contacto con la leva. De cuchilla (varilla de punzón) De carretilla o rodaja (varilla de rodaja) De cara plana De cara esférica Por posición con respecto al eje de la leva Centrado Descentrado Para leva cerrada

DIAGRAMA DE DESPLAZAMIENTO El diagrama de desplazamiento "y = f (q)", en el caso más general, la posición del seguidor respecto de la posición de la leva. Por  ejemplo en una leva de placa con seguidor de movimiento rectilíneo alternativo, representaría la posición del seguidor respecto del ángulo girado por la leva, pero en otros casos, tanto "y" como "q", pueden ser desplazamientos lineales o angulares. Un movimiento muy típico a conseguir por medio de un mecanismo de leva es el movimiento uniforme en el cual la velocidad del seguidor será constante siempre que sea constante la velocidad de la leva, (quizás sería mejor llamarlo movimiento proporcional). Este tipo de movimiento queda reflejado en el diagrama de desplazamiento por medio de un segmento rectilíneo.

Si se tuviese una leva con la que se pretende, por ejemplo, realizar: una subida con movimiento uniforme, una detención y finalmente un retorno, y no se tomase ningún tipo de precaución resultaría que podrían aparecer aceleraciones del seguidor tendiendo a infinito.

Si la aceleración del seguidor tiende a infinito, también lo harán las fuerzas de inercia, con lo que llegarían a romperse las piezas que componen la leva. Como esto es inadmisible, se debe prever un diagrama de desplazamiento que no produzca discontinuidades en el diagrama de velocidades.

Para suavizar el inicio o final de un movimiento uniforme se suele utilizar una rama de parábola, consiguiendo que las pendientes de los tramos de parábola coincidan con la pendiente del movimiento uniforme.

Cuando se desea realizar un desplazamiento del seguidor de subida y bajada sin detenciones, un movimiento muy adecuado es el armónico, ya que este tipo de movimiento tiene velocidades y aceleraciones que son funciones continuas.

DISEÑO ANALÍTICO Y GRAFICO DE LEVAS DE DISCO O DE PLACA. Diseño analítico de levas Cuando se habla de diseño analítico de levas, se hace referencia a un proceso analítico por medio del cual se determinará el perfil de una leva suponiendo conocida su función de desplazamiento. Este apartado tratará el diseño de levas con varios tipos de seguidores utilizando métodos analíticos.

Leva de placa, llamada también de disco o radial: El cuerpo de estas tienen la forma de un disco con el contorno de la leva formando sobre la circunferencia, en estas levas por lo general la línea de acción del seguidor es perpendicular al eje de la leva y hace contacto con la leva con ayuda de un resorte.

DISEÑO GRÁFICO DE PERFILES DE LEVAS Una vez establecido como debe ser el diagrama de desplazamiento, se debe dibujar el perfil de la leva que haga que se cumpla el diagrama previsto. El perfil de la leva será diferente en función del seguidor sobre el que actúe. Para dibujar el perfil de la leva se inicia dibujando el seguidor en la posición correspondiente al punto "0" del diagrama de desplazamiento. Se realiza una inversión cinemática haciendo girar el seguidor en sentido contrario al del giro de la leva y dibujándolo en varias posiciones de acuerdo con el diagrama de desplazamiento. El perfil de la leva será la curva envuelta por las diferentes posiciones que alcance el seguidor.

Cuanto en mayor número de posiciones se dibuje el seguidor, mayor será la precisión del perfil de la leva.

Diseño del perfil de una leva con seguidor de rodillo centrado. Superficie de la leva desarrollada manteniéndola estacionaria y haciendo girar al seguidor en sentido contrario al del giro de la leva.

Trazado del perfil de una leva de placa con seguidor de rodillo descentrado. Trazado del perfil de una leva de placa con seguidor de cara plana.

Trazado del perfil de una leva de placa con seguidor de rodillo oscilante

FUERZAS EN LEVAS.

En las levas se pueden considerar dos tipos de fuerzas: Estáticas, debidas a las fuerzas exteriores que actúan sobre el seguidor y a la fuerza del muelle.

Dinámicas, debidas a la masa del seguidor.

Si no se toma ningún tipo de precaución, la fuerza entre el seguidor y la leva debe ser positiva, ya que si no se perdería el contacto entre ellos dejando de ser un mecanismo. Las fuerzas estáticas en una leva de placa y seguidor de rodillo que es una de las levas más comunes. Se pueden observar las fuerzas dinámicas cuando la aceleración del seguidor es positiva. Finalmente, las fuerzas dinámicas cuando la aceleración del seguidor es negativa. Fuerzas estáticas en una leva de placa y seguidor de rodillo. Fuerzas dinámicas en una leva de placa y seguidor de rodillo siendo la aceleración del seguidor positiva.