ÍNDICE Introducción Objetivo Resumen CAPITULO I: Mrco Teórico !"!" De#inición de $evs !"%" C$si#icción de $evs 1.2.1. Levas de disco 1.2.2. Levas cilíndricas 1.2.3. 1.2.3. Levas de traslac traslación ión 1.2.4. 1.2.4. Levas de rodillo rodillo 1.2.5. 1.2.5. Levas de ranura ranura 1.2.6. 1.2.6. Levas de globic globicas as 1.2.7. 1.2.7. Levas de tambo tambor r
!"&" Crcter'stics de $s $evs !"(" De#inición de se)uidores !"*" C$si#icción de se)uidores 1.6.1. Seguidores planos 1.6.2. Seguidores de rodillos 1.6.3. Seguidores de punto
!"+" ,rbo$ de $evs 1.7.1. Descripción del rbol de levas
CAPITULO II: Dise-o . /bricción %"! Dise-o cinem0tic de $ $ev %"% Le. #undment$ de$ dise-o de $evs %"& Di)rms estndri1dos 23A4 2.4
2o#t5re 6r dise-o de $evs
CAPITULO III: APLICACIONE2 INDU2TRIALE2
&"! APLICACIONE2 CON3ENCIONALE2 DE LE3A2 3.1.1. Disco de levas 3.1.2. La tarea de accionamiento! Disco de levas 3.1.3. "tras #plicaciones $ecnicas %radicionales
&"% INNO3ACIONE2 TECNOL78ICA2 DE LE3A2 &"% !" A6$icciones De ,rbo$ De Levs De Motor De Combustión Intern 3.2.1.1. Sistema de distribución 3.2.1.2. &rbol de levas del motor de combustión interna
&"%"%" A6$icciones en bombs de in.ección 3.2.2.1 Sistema de distribución 3.2.2.2. &rbol de levas del motor de combustión interna
&"%"&" 'eneración de presión de las bombas de in(ección rotativas Conc$usiones 9ib$io)r#'
INTRODUCCI7N )l proceso de traba*o de muc+as m,uinas conduce a la necesidad de tener entre sus componentes mecanismos en los cuales el movimiento de sus eslabones -inales deba ser e*ecutado rigurosamente por una le( dada ( coordinadamente con el movimiento de otros mecanismos. ara cumplir esta tarea los mecanismos ms sencillos/ seguros ( compactos resultan los de levas/ el cual es el mecanismo ,ue ser nuestro ob*eto de estudio.
)l presente in-orme tiene como -inalidad brindar un panorama ms en-ocado a las aplicaciones ( a las nuevas tendencias de dispositivos de levas ,ue se encuentran +o( en día en el mercado de ma,uinaria/ automotri0 ( otros.
O94ETI3O brindar un panorama completo acerca de las levas/ sus características/ su diseo/ -abricación/ adems/ ( centrando ms el traba*o +acia/ las aplicaciones ( las nuevas tendencias de los dispositivos de levas ,ue se encuentran +o( en día en el mercado de ma,uinaria/ automotri0 ( otros.
CAPITULO I: MARCO TE7RICO !"!"De#inición de $evs Dispositivo para trans-ormar un tipo de movimiento a otro. na leva es un elemento mecnico +ec+o de algn material madera/ metal/ plstico/ etc. ,ue va su*eto a un e*e ( tiene un contorno con -orma especial. De este modo/ el giro del e*e +ace ,ue el per-il o contorno de la leva to,ue/ mueva/ empu*e o conecte una pie0a conocida como seguidor.
)l de
movimiento la
leva
normalmente rotación
se
trans-orma
en
oscilación/ traslación o ambas del seguidor. #n cuando una leva se puede disear para generación de movimiento/ tra(ectoria o de -unción/ la ma(oría de las aplicaciones utili0an la leva ( el seguidor para generación de -unción.
!"%" C$si#icción de $evs !"%"!" Levs de disco )n este tipo de leva/ el per-il est tallado en un disco montado sobre un e*e giratorio rbol de levas. )l pulsador puede ser un vstago ,ue se despla0a verticalmente en línea recta ( ,ue termina en un disco ,ue est en contacto con la leva.
)l pulsador suele estar comprimido por un muelle para
mantener el contacto con la leva .
!"%"%" Levs ci$'ndrics Se trata de un cilindro ,ue gira alrededor de un e*e ( en el ,ue la varilla se apo(a en una de las caras no planas. )l punto se ve así obligado a seguir la tra(ectoria condicionado por la distinta longitud de las generatrices.
!"%"&" Levs de trs$ción )l contorno o -orma de la leva de traslación se determina por el movimiento especi-ico del seguidor. )ste tipo de leva es la -orma bsica/ puesto ,ue todas las super-icies uni-ormes o/ ms -recuentemente/ con inclinaciones variables. La desventa*a de estas levas/ es ,ue se obtiene el mismo movimiento en el orden inverso durante el movimiento de retorno esto se puede evitar si envolvemos la cua alrededor del círculo para -ormas una leva de disco.
!"%"(" Levs de rodi$$o )n 7sta/ la leva ro0a contra un rodillo/ ,ue gira disminu(endo el ro0amiento contra la leva
!"%"*" Levs de rnur )l per-il o ranura ,ue de-ine el movimiento est tallado en un disco giratorio. )l pulsador o elemento guiado termina en un
rodillo ,ue se mueve de arriba +acia aba*o siguiendo el per-il de la ranura practicada en el disco. )n las -iguras se observa ,ue el
movimiento del pulsador se puede modi-icar con -acilidad para obtener una secuencia deseada cambiando la -orma del per-il de la leva
!"%"+" Levs de )$óbics #,uellas ,ue/ con una -orma teórica/ giran alrededor de un e*e ( sobre cu(a super-icie se +an practicado unas ranuras ,ue sirven de guías al otro miembro. )l contacto entre la leva ( la varilla puede asegurarse mediante cierres de -orma o de -uer0a.
!"%"" Levs de tmbor La leva cilíndrica o de tambor en la ,ue el palpador es un rodillo ,ue se despla0a a lo largo de una ranura tallada en un cilindro conc7ntrico con el e*e de la leva
cilíndrica.
Dise-o de Levs Sólo se +ar una breve introducción al diseo gr-ico de levas/ pues es un mtodo ,ue est ,uedando en desuso pero/ por otra parte/ es mu( intuitivo ( sirve para ver de -orma clara la relación e8istente entre la -unción de despla0amiento ( el per-il de leva. #ntes de acometer el diseo de levas utili0ando tcnicas gr-icas se de-inirn una serie de conceptos ,ue sern de uso comn en el mismo
Per#i$ de $ev! )s la parte de la super-icie de la leva ,ue +ace contacto con el seguidor
C'rcu$o bse: )s el círculo ms pe,ueo ,ue/ estando centrado en el e*e de rotación de
la leva/ es tangente al per-il de la misma.
Curv 6rimitiv: )s la curva cerrada descrita por el punto de tra0o. Dic+o punto se considerar el e*e de rotación del rodillo si el seguidor es de rodillo.
C'rcu$o 6rimitivo: )s el círculo ms pe,ueo ,ue estando centrado en el e*e de rotación de la leva es tangente a la curva primitiva "
f (A ) diagrama de desplazamiento linea primiti$a
11 12
11 12 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1
Reposo Reposo Retorno Accionamiento
2
10 9
A
3 #osicion del seg!idor
4
8 5
7 6 de trs$ción de cr 6$n" Lev con se)uidor irc!lo "ase
irc!lo primiti$o
de le$a 9omo se comentó #er%l anteriormente el diagrama de despla0amiento/ ( su
representación gr-ica/ es la base para el diseo de levas con mtodos gr-icos. f (A) diagrama de desplazamiento #er%l de le$a
11 12
11 12 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 2
10 9
A
Accionamiento Reposo Retorno Reposo
3 4
8 7
6
ara del seg!idor
5
irc!lo "ase
ara acometer el diseo de la leva se divide/ en el diagrama de despla0amiento/ el ciclo de la leva en tantos intervalos como sea posible
cuantos ms intervalos/ ms precisión se lograr al generar el per-il de la leva. # continuación/ con centro en el e*e de rotación de la leva/ se dibu*an radios con el mismo incremento angular ,ue el utili0ado en la división del ciclo de la leva. Se supondr a priori conocido el radio del círculo base/ por tanto la mínima distancia desde la cara del seguidor al per-il de la leva ser dic+o radio/ ,ue se corresponder con el reposo en el punto muerto in-erior. ara las dems posiciones/ el seguidor se +abr despla0ado una longitud adicional ,ue puede ser e8traída del diagrama cinemtico ( llevada a cada uno de los radios correspondientes tra0ados por el centro de giro de la leva. Si se supone ,ue la leva no gira/ pero si lo +ace el seguidor alrededor de la misma/ el movimiento relativo entre la leva ( el seguidor no +abr variado mtodo de inversión cinemtica/ por lo tanto si por el e8tremo de las distancias marcadas sobre los radios se tra0an perpendiculares a los mismos/ estos representarn las di-erentes posiciones de la cara del seguidor en su rotación alrededor de la leva ( por este motivo la curva tangente a las di-erentes posiciones de la cara del seguidor ser el per-il de leva buscado.
%"(" DI2E;O ANALITICO DE LE3A2:
9uando se +abla de diseo analítico de levas/ se +ace re-erencia a un proceso analítico por medio del cual se determinar el per-il de una leva suponiendo conocida su -unción de despla0amiento. )ste apartado tratar el diseo de levas con varios tipos de seguidores utili0ando mtodos analíticos.
Dise-o de $evs con se)uidor de trs$ción de cr 6$n" Se supondr una leva como la mostrada en la siguiente -igura el e*e de rotación de la misma es el punto O/ ( el ngulo de rotación de la leva A medido desde una línea ,ue permanece estacionaria ( paralela a la dirección de traslación del seguidor a la línea OM . La línea OM se denomina $'ne de
re#erenci de$ cuer6o la leva en el presente caso ( se mueve con la leva.
)l despla0amiento del seguidor vendr dado por la e8presión H A RO f A
f(A)! es la -unción de despla0amiento elegida. Ro! es el radio del círculo base.
,inea de con '
f(A) Ro
R *
(A)
-
*
A &
A+0 '
%eniendo en cuenta ,ue C ( A di-ieren en una constante dC/dA=1 ! dD A dA dD A dA
RC f A
dC dA
cos C
RC cos C f A
Sustitu(endo en la segunda ecuación planteada de posición! RO f A f A RO
f A f A
(10)
La ecuación anterior proporciona una e8presión para evaluar el radio de curvatura en cual,uier punto del per-il/ una ve0 conocido el radio base. ,inea de conta '
A Rc
.
odemos seguir relacionando en -orma anloga las ecuaciones con los cuales obtenemos!
Rdio de curvtur" La ecuación 1: proporciona una e8presión para evaluar el radio de curvatura en cual,uier punto del per-il/ una ve0 conocido el radio base
Rdio de$ c'rcu$o bse La ecuación 1: puede ser utili0ada para calcular el radio base Ro una ve0 determinado el radio de curvatura/ para ello se utili0ar la ecuación de las tensiones de contacto. na ve0 determinado ;/ se calcular el radio base mínimo mediante
Dise-o de $evs con se)uidor de trs$ción de rodi$$o ara mantener la respuesta del seguidor del apartado anterior/ pero reducir el ro0amiento ( el desgaste/ pueden utili0arse levas con seguidor de rodillo en ve0 de seguidor de cara plana. / / Ap (ang!lo de pr ' f(A)
R (A)
Rpo
o
* A
'
A+0 (#osicion inicial de reposo)
An)u$o de 6resión
-
,inea de contacto
el valor del ngulo de presión en -unción del ngulo girado por la leva es
)l ngulo de presión es una medida de la componente lateral de la -uer0a ,ue e*erce la leva sobre el seguidor/ dic+a -uer0a tender a acuar ( -le8ionar al seguidor +aciendo ,ue aumente el ro0amiento ( el desgaste. La prctica indica ,ue/ para un rendimiento satis-actorio/ el ngulo de presión no debe e8ceder los <=6 radianes. #tendiendo a la ecuación 13 es evidente ,ue un aumento del radio de la circun-erencia primitiva se traduce en una disminución del ngulo de presión.
Per#i$ de $ev
# medida ,ue el ngulo # varía de : a 2
Rdio de curvtur
)l valor del radio de curvatura de la curva primitiva se calcular por medio de la e8presión 1>/ mientras ,ue para calcular el radio de curvatura del per-il de la leva se utili0ar 1?.
Rdio de$ c'rcu$o 6rimitivo na de las decisiones iniciales de diseo es la elección del radio del círculo primitivo. )ste valor controla el tamao de la leva/ ( por lo tanto/ es ra0onable
elegirlo pe,ueo para a+orrar material ( reducir el espacio re,uerido por la leva. ero/ por otra parte/ un valor demasiado pe,ueo de @po puede tener dos e-ectos negativos! 1.A )l ngulo de presión puede ser mu( grande. 2.A Las tensiones de contacto pueden alcan0ar valores inadmisibles/ (a ,ue el estado de tensiones depende del radio del rodillo del seguidor ( del radio de curvatura del per-il de la leva/ ( este ltimo depende del radio de curvatura de la curva primitiva ( del rodillo.
Rdio de$ rodi$$o de$ se)uidor Ba( dos consideraciones ,ue restringen el radio del rodillo. 1.A Su e-ecto sobre las tensiones de contacto. 2.A La respuesta cinemtica en el punto del per-il de la leva de mínimo radio de curvatura. La primera consideración +ace deseable incrementar el radio para así disminuir los valores de las tensiones de Bert0. La segunda consideración limita el valor m8imo en relación al mínimo radio de curvatura del per-il de la leva. na ve0 elegido un valor para el radio del círculo primitivo ( conocida la -unción de despla0amiento/ la curva primitiva est completamente de-inida se de*a su demostración como e*ercicio para el alumno. )l per-il de leva puede de-inirse entonces como la curva interna a la curva primitiva sobre la ,ue desli0a el rodillo con su centro el punto de tra0o movindose a lo largo de la curva primitiva/ tal ( como se muestra en la -igura siguiente en la ,ue se +an representado tres di-erentes valores para el radio del rodillo del seguidor.
)l menor valor de @s @sC;pmín. es aceptable (a ,ue el per-il obtenido es suave (/ aparentemente/ cinemticamente aceptable. 9onsiderando a+ora el ma(or radio/ para soportar el rodillo del seguidor a medida ,ue el punto de tra0o se apro8ima al punto D centro de curvatura del mínimo radio de curvatura es necesaria la super-icie #. na ve0 ,ue este punto +a sido pasado/ el rodillo debe apo(arse en la super-icie 9#. )sto supone una contradicción/ (a ,ue -ísicamente no puede obtenerse una leva con este tipo de per-il. )l valor límite del radio del rodillo del seguidor est representado tambin en la -igura17/ en la ,ue se ve ,ue e8iste un valor de este radio @s E ;pmín. para el cual es posible construir el per-il de leva pero obteniendo un punto anguloso. De la discusión anterior se deduce ,ue para ,ue el per-il de leva sea continuo ( derivable continuidad en la tangente el radio del rodillo del seguidor debe ser siempre menor ,ue el radio de curvatura mínimo de la curva primitiva!
CONCLU2IONE2 La leva es un dispositivo mu( importante ( su conocimiento se remonta desde la antigFedad. )s uno de los mecanismos ms antiguos conocidos (a por Beron de #le*andría siglo G a.9. ( constitu(e uno de los dispositivos bsicos de la mecnica. %rans-orma un movimiento lineal alternativo o giratorio en otro lineal o giratorio/ ambos alternativos. )l movimiento motri0/ normalmente giratorio/ lo e-ecta la leva/ ,ue posee un determinado per-il/ ( el seguidor/ en contacto permanente con sta/ reproduce linealmente el contorno de la leva. #provec+ando estas características de las levas se +a estudiado ( diseado/ posteriormente -abricado diversas aplicaciones industriales. %al estudio ( surgimiento de nuevas aplicaciones de levas no cesa/ actualmente se pueden observar su aplicación en los -renos de levas entre otros con control automati0ado.
9I9LIO8RA/ÍA
Horton/ @obert L./ Diseño de maquinaria/ $c'raIABill/ $8ico/ 2::5.
http://.geo!ities.!om/re"me!ani!os/ingenierama/disenos.htm
ginas de internet variadas.
