Leva (mecnica)De Wikipedia, la enciclopedia libre Saltar a: navegacin, bsqueda

rbol de levas en un motor.

Movimiento de una leva. En ingeniera mecnica, una leva es un elemento mecnico hecho de algn material (madera, metal, plstico, etc.) que va sujeto a un eje y tiene un contorno con forma especial. De este modo, el giro del eje hace que el perfil o contorno de la leva toque, mueva, empuje o conecte una pieza conocida como seguidor. Existen dos tipos de seguidores, de traslacin y de rotacin. La unin de una leva se conoce como unin de punto en caso de un plano o unin de lnea en caso del espacio. De ser necesario pueden agregarse dientes a la leva para aumentar el contacto. El diseo de una leva depende del tipo de movimiento que se desea imprimir en el seguidor. Como ejemplos se tienen el rbol de levas del motor de combustin interna, el programador de lavadoras, etc.

Tambin se puede realizar una clasificacin de las levas en cuanto a su naturaleza. As, las hay de revolucin, de translacin, desmodrmicas (stas son aquellas que realizan una accin de doble efecto), etc. La mquina que se usa para fabricar levas se le conoce como generadora.

Contenido[ocultar]

1 Diseo cinemtico de la leva 2 Ley fundamental del diseo de levas 3 Diagramas SVAJ 4 Software para diseo de levas 5 Vase tambin

[editar] Diseo cinemtico de la levaLa leva y el seguidor realizan un movimiento cclico (360 grados). Durante un ciclo de movimiento el seguidor se encuentra en una de tres fases. Cada fase dispone de otros cuatro sinusoidales que en el coseno de "fi" se admiten como levas espectatrices.

[editar] Ley fundamental del diseo de levasLas ecuaciones que definen el contorno de la leva y por lo tanto el movimiento del seguidor deben cumplir los siguientes requisitos, lo que es llamado la ley fundamental del diseo de levas:

La ecuacin de posicin del seguidor debe ser continua durante todo el ciclo. La primera y segunda derivadas de la ecuacin de posicin (velocidad y aceleracin) deben ser continuas. La tercera derivada de la ecuacin (sobreaceleracin o jerk) no necesariamente debe ser continua, pero sus discontinuidades deben ser finitas.

Las condiciones anteriores deben cumplirse para evitar choques o agitaciones innecesarias del seguidor y la leva, lo cual sera perjudicial para la estructura y el sistema en general.

[editar] Diagramas SVAJSon grficas que muestran la posicin, velocidad, aceleracin y sobreaceleracin del seguidor en un ciclo de rotacin de la leva. Se utilizan para comprobar que el diseo propuesto cumple con la ley fundamental del diseo de levas.

[editar] Software para diseo de levasActualmente, existe un software desarrollado por Robert L. Norton llamado Dynacam, que de acuerdo a los datos de subida, detenimiento y bajada permite seleccionar las ecuaciones de movimiento y hace el dibujo de la leva junto a los diagramas SVAJ, adems de calcular las fuerzas dinmicas que actan sobre la leva.

Teora de levasLeva se define como un elemento que impulsa, por contacto directo a otro elemento seguidor el cual realiza un movimiento lineal concreto o cualquier dispositivo que en una maquina transforma un movimiento rotatorio en un movimiento repetitivo lineal a una segunda pieza llamada pulsador, comnmente las levas se emplean para abrir y cerrar las vlvulas de un motor siguiendo una secuencia determinada relacionada con el giro del eje llamado por ello rbol de levas.

Clasificacin de las levas Se denomina cadena cinemtica de orden superior aquella en las que uno de los pares es de orden superior, es decir, de contacto lineal. El contacto de dos elementos del par superior puede ser permanente las cuales son de tipo excntricas o sucederse a intervalos las cuales son de tipo trinquetes.

Tipos de levasLeva de rodillo: la leva roza contra un rodillo que gira disminuyendo el rozamiento contra la leva.

Leva de ranura: define el movimiento esta tallado en un disco giratorio. El pulsador o elemento guiado termina en un rodillo que se mueve de arriba hacia abajo siguiendo el perfil de la ranura practicada en el disco.

Levas de tambor: es en la que el palpadores un rodillo que se desplaza a lo largo de una ranura tallada en un cilindro concntrico con el eje de la leva cilndrica.

Levas de disco: en este tipo de leva el perfil esta tallado en un disco montado sobre un eje giratorio rbol de levas. El pulsador puede ser un vstago que se desplaza verticalmente en lnea recta y que termina en un disco que est en contacto con la leva el pulsador puede estar comprimido por un muelle para mantener el contacto con la leva.

Levas globicas: aquellas que, con una forma torica , giran alrededor de un eje y sobre cuya superficie se han practicado unas ranuras que sirven de guas al otro miembro. El contacto entre la leva y la varilla puede asegurarse mediante cierres de forma o de fuerza.

Levas cnicas: basadas en un principio similar anterior

Levas cilndricas: es un cilindro que jira alrededor de un eje y en el que la varilla se apoya en una de las caras no planas. El punto p se ve as obligado a seguir la trayectoria condicionado por la distinta longitud de las generatrices.

los grillos juan david hernandez anthony florez andres vargasbibliografia Teora de mquinas -Autor Salvador Cardona Foix www.elprisma.com/apuntes/curso.asp?id=11670

Publicado por JuAn DaVid HeRnAnDeZ en 19:25 0 comentarios:

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LEVAS Las levas son unos mecanismos compuestos generalmente por un eslabn impulsor llamado "leva" y otro eslabn de salida llamado "seguidor" entre los que se transmite el movimiento por contacto directo. Son mecanismos sencillos, poco costosos, tienen pocas piezas mviles y ocupan espacios reducidos. Adems su principal ventaja reside en que se pueden disear de forma que se obtenga casi cualquier movimiento deseado del seguidor.

CLASIFICACIN DE LAS LEVAS Los mecanismos de leva se pueden clasificar teniendo en cuenta como son la "leva" y el "seguidor". Teniendo en cuenta la leva, (Fig. 6-1): a) Leva de placa, llamada tambin de disco o radial. b) Leva de cua. c) Leva cilndrica o de tambor. d) Leva lateral o de cara. Teniendo en cuenta el seguidor: a) Seguidor de cua. b) Seguidor de cara plana. c) Seguidor de rodillo. d) Seguidor de cara esfrica o zapata curva. Otra clasificacin de las levas se puede hacer teniendo en cuenta el movimiento del seguidor, pudiendo ser ste rectilneo alternativo (traslacin) u oscilante (rotacin). Teniendo en cuenta la posicin relativa entre el seguidor y la leva, pueden ser de seguidor centrado, cuando el eje del seguidor pasa por el centro de la leva o de seguidor descentrado.

Tipos de levas: a) de placa, b) de cua, c) de tambor y d) de cara.

Tipos de seguidor: a) de cua, b) de cara plana, c) de rodillo y d) de zapata.

El tipo de leva ms comn es el formado por una leva de placa y un seguidor de rodillo con movimiento rectilneo alternativo.

DIAGRAMA DE DESPLAZAMIENTO El diagrama de desplazamiento "y = f ()" (Fig. 6-3) representa, en el caso ms general, la posicin del seguidor respecto de la posicin de la leva. Por ejemplo en una leva de placa con seguidor de movimiento rectilneo alternativo, representara la posicin del seguidor respecto del ngulo girado por la leva, pero en otros casos, tanto "y" como "", pueden ser desplazamientos lineales o angulares.

Diagrama de desplazamiento. Un movimiento muy tpico a conseguir por medio de un mecanismo de leva es el movimiento uniforme en el cual la velocidad del seguidor ser constante siempre que sea constante la velocidad de la leva, (quizs sera mejor llamarlo movimiento proporcional). Este tipo de movimiento queda reflejado en el diagrama de desplazamiento por medio de un segmento rectilneo.

Desplazamientos, velocidades y aceleraciones del seguidor Si se tuviese una leva con la que se pretende, por ejemplo, realizar: una subida con movimiento uniforme, una detencin y finalmente un retorno, y no se tomase ningn tipo de precaucin resultara que podran aparecer aceleraciones del seguidor tendiendo a infinito, tal como se ve en la figura Si la aceleracin del seguidor tiende a infinito, tambin lo harn las fuerzas de inercia, con lo que llegaran 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 parbola, consiguiendo que las pendientes de los tramos de parbola coincidan con la pendiente del movimiento uniforme.

Tramos de parbola. a) Unin de movimiento uniforme y b) dibujo del tramo. Cuando se desea realizar un desplazamiento del seguidor de subida y bajada sin detenciones, un movimiento muy adecuado es el armnico (Fig. 6-6), ya que este tipo de movimiento tiene velocidades y aceleraciones que son funciones continuas.

Diagrama de desplazamiento con movimiento armnico

Si se desea que el seguidor realice unos desplazamientos de subida y bajada entre detenciones, un movimiento adecuado es el cicloidal (Fig. 6-7), puesto que este movimiento tiene aceleraciones nulas al inicio y al final, correspondindose con las aceleraciones nulas de las detenciones.

Fig. Diagrama de desplazamiento con movimiento cicloidal DERIVADAS DEL DIAGRAMA DE DESPLAZAMIENTO En una leva de placa con seguidor de movimiento rectilneo alternativo, que es la ms comn, el diagrama de desplazamiento, ecuacin (6-1), representa la posicin del seguidor en funcin del ngulo girado por la leva. y = f() (6-1) El diagrama de desplazamiento (6-1) se puede derivar respecto de "" y respecto de "t". Derivando (6-1) respecto de "" se tendr:

Estas derivadas dependen solamente del perfil de la leva y son independientes de la velocidad de giro de la leva. La primera derivada (y') representa la pendiente del diagrama de desplazamiento y sus unidades seran, por ejemplo, milmetros / radian. La (y") representa la pendiente de la (y') y sus unidades seran, por ejemplo, milmetros / radin2. Derivando (6-1) respecto de "t" se tendr:

Las derivadas primera y segunda del diagrama de desplazamiento respecto de "t" representan la velocidad y aceleracin del seguidor respectivamente. Entre las derivadas de (6-1) respecto de "" y respecto de "t" existen las siguientes relaciones:

to que es muy comn en las mquinas, la aceleracin sera: A = 2y" 6.5 - MOVIMIENTOS ESTNDAR DE LAS LEVAS Para conseguir cualquier tipo de movimiento en el seguidor, no siempre resultar suficiente con los movimientos que se han visto en el apartado anterior, por ello, hay toda una serie de curvas estndar por medio de las cuales resultar ms sencillo enlazar los movimientos deseados de forma que resulten funciones continuas tanto el diagrama de desplazamiento como sus dos primeras derivadas. Este tipo de curvas estn basados en curvas armnicas y cicloidales y son las que se acompaan a continuacin, primero las de subida completa.

Diagrama de desplazamiento y derivadas para el movimiento armnico simple de subida completa

Diagrama de desplazamiento y derivadas para el movimiento cicloidal de subida completa

Diagrama de desplazamiento y derivadas para el movimiento armnico modificado de subida completa A continuacin las tres curvas estndar de retorno completo.

Diagrama de desplazamiento y derivadas para el movimiento armnico simple de retorno completo

Diagrama de desplazamiento y derivadas para el movimiento cicloidal de retorno completo

Diagrama de desplazamiento y derivadas para el movimiento armnico modificado de retorno completo

Cuando no se tiene que realizar una subida o bajada completa, por ejemplo desde una detencin hasta un tramo de movimiento uniforme, se utilizan trozos de movimiento armnico o cicloidal, tanto de subida como de bajada y son los que se exponen a continuacin.

Diagrama de desplazamiento y derivadas para el movimiento semiarmnico de subida, parte baja,

Diagrama de desplazamiento y derivadas para el movimiento semiarmnico de subida, parte alta

Diagrama de desplazamiento y derivadas para el movimiento semicicloidal de subida, parte baja

Diagrama de de splaza miento y derivada s para el movimie nto se mici cloidal de subi da, parte alta

Diagrama de y derivadas para el movimiento semicicloidal de bajada, parte alta

Diagrama de desplazamiento y derivadas para el movimiento semicicloidal de bajada, parte baja

Una vez escogidos los movimientos estndar ms apropiados para cada tramo, se debe intentar conseguir que tanto el diagrama de desplazamiento como las velocidades y aceleraciones sean funciones continuas, para conseguirlo se pueden variar la elevacin y la amplitud de los movimientos estndar. La continuidad es imprescindible en los diagramas de desplazamiento y de velocidades cuando son levas que giran a gran velocidad, aunque es recomendable siempre. DISEO GRFICO 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 ser diferente en funcin del seguidor sobre el que acte. Para dibujar el perfil de la leva se inicia dibujando el seguidor en la posicin correspondiente al punto "0" del diagrama de desplazamiento. Se realiza una inversin cinemtica haciendo girar el seguidor en sentido contrario al del giro de la leva y dibujndolo en varias posiciones de acuerdo con el diagrama de desplazamiento. El perfil de la leva ser la curva envuelta por las diferentes posiciones que alcance el seguidor. Cuanto en mayor nmero de posiciones se dibuje el seguidor, mayor ser la precisin del perfil de la leva.

Fig. Diseo del perfil de una leva con seguidor de rodillo centrado. Superficie de la leva desarrollada mantenindola 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

Fig. 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: - Estticas, debidas a las fuerzas exteriores que actan sobre el seguidor y a la fuerza del muelle. - Dinmicas, debidas a la masa del seguidor. Si no se toma ningn tipo de precaucin, la fuerza entre el seguidor y la leva debe ser positiva, ya que sino se perdera el contacto entre ellos dejando de ser un mecanismo. En la figura A pueden verse las fuerzas estticas en una leva de placa y seguidor de rodillo que es una de las levas ms comunes. En la figura B se pueden observar las fuerzas dinmicas cuando la aceleracin del seguidor es positiva. Finalmente, en la figura C se muestran las fuerzas dinmicas cuando la aceleracin del seguidor es negativa.

Fig. A: Fuerzas estticas en una leva de placa y seguidor de rodillo

Fig. B: Fuerzas dinmicas en una leva de placa y seguidor de rodillo siendo la aceleracin del seguidor positiva

Fig. C: Fuerzas di nmi cas en una leva de pla ca y seguidor de rodillo sien do la acelera cin del segui dor negativa