Diseño de Levas

Diseño de LevasDiseño de Levas

DefiniciónDefinición

• Una leva es un elementoUna leva es un elementomecánico que sirve para impulsara otro elemento llamado seguidora otro elemento, llamado seguidorpara que desarrolle unmovimiento especificado pormovimiento especificado porcontacto directo

Partes del mecanismo de levaPartes del mecanismo de leva

Los mecanismos de leva constan básicamente deLos mecanismos de leva constan básicamente de tres partes:

Leva‐ Leva

‐ Seguidor

‐ Bancada

Clasificación de las levasClasificación 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

d ñ‐ Levas de cuña

‐ Levas cilíndricas

‐ Levas laterales o de cara

ClasificaciónClasificación

1‐ Levas de placa o de disco1 Levas de placa o de disco

Leva de cuñaLeva de cuña

Leva cilíndrica o de tamborLeva cilíndrica o de tambor

Leva lateral o de caraLeva lateral o de cara

Tipos de seguidor

Los seguidores se clasifican en:

Tipos de seguidor

Los seguidores se clasifican en:

‐ Seguidor de cuña

S id d l‐ Seguidor de cara plana

‐ Seguidor de rodillo o carretilla

‐ Seguidor de cara esférica o zapatilla curva

Seguidor de cuñaSeguidor de cuña

• Seguidor de cara planaSeguidor de cara plana

• Seguidor de rodillo o carretilla

Seguidor de cara esférica o zapatilla curva

Clasificación según el movimiento del dseguidor

De acuerdo al movimiento del seguidor, se clasifican en:

‐ Traslacional o alternativo

Clasificación según el movimiento del d

• Rotacional u oscilatorio

seguidorRotacional u oscilatorio

Clasificación según la línea de ó dtransmisión de movimiento

• RadialRadial

Clasificación según la línea de ó dtransmisión de movimiento

• ExcéntricaExcéntrica

Aplicaciones de las levasAplicaciones de las levas

• Motores de combustiónMotores de combustión

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

Árbol de levasÁrbol de levas

Motor deMotor de combustión

Nomenclatura de las levasNomenclatura de las levas 

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

Nomenclatura de las levasNomenclatura de las levas 

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

• El perfil de la leva: es el contorno de la superficie de trabajo de la levasuperficie de trabajo de la leva.

Nomenclatura de las levasNomenclatura de las levas 

• Punto trazador: es la línea de centro delPunto 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 círculo inscrito en el perfil de la leva.

Nomenclatura de las levasNomenclatura de las levas 

• Circulo primario: Es el menor círculo inscritoCirculo primario: Es el menor círculo inscrito de la curva primitiva y con centro en el centro de la leva Es concéntrico con el círculo dede la leva. Es concéntrico con el círculo de base y separado de este a un radio del rodillo seguidorseguidor.

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

Nomenclatura de las levasNomenclatura de las levas 

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

Ci l i i i E él í l l• Circulo primitivo: Es él círculo que pasa por el punto primitivo.

Nomenclatura de las levasNomenclatura de las levas 

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

Diagramas de desplazamientoDiagramas de desplazamiento

y representa el desplazamiento del seguidor y ѳy representa el desplazamiento del seguidor y ѳel ángulo de giro de la leva.

Tipos de movimiento del seguidorTipos de movimiento del seguidor

• Movimiento uniforme

M i i t if t l d• Movimiento uniformemente acelerado

• Movimiento armónico

• Movimiento cicloidal

MOVIMIENTO UNIFORMEMOVIMIENTO UNIFORME

• Si se pretende que la elevación del seguidor p q gprovocada por el giro α1 de la leva, se efectúe con movimiento uniforme (velocidad constante), este tramo de perfil de leva tendrá que venireste tramo de perfil de leva, tendrá que venir representado en el diagrama por una recta.  El inconveniente de los choques de la transmisión 

t t ti d bentre tramos contiguos se puede subsanar 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 rpmaproximadamente, 1000 rpm.

Movimiento uniformeMovimiento 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 ú i l d t i l l h di idid l j dnúmero igual de partes igual al que ha dividido el eje de 

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 dandodel 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 verticaleshorizontales, 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 ARMONICOMOVIMIENTO 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 puntos a partir de los que se trazarán rectas p p qhorizontales, que cortarán a las correspondientes verticales trazadas por los puntos del eje de abscisas, en puntos de la curva del diagrama de p gdesplazamientos.  La velocidad de giro de la leva puede ser mayor de 1000 rpm.

MOVIMIENTO ARMONICOMOVIMIENTO ARMONICO

MOVIMIENTO CICLOIDALMOVIMIENTO 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 qcurva 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 pinicio. 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 giro de la leva más que en los casos anteriores.g q

MOVIMIENTO CICLOIDALMOVIMIENTO CICLOIDAL