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
