ELEMENTOS DE MAQUINASVI. DISEO DE LEVAS*

Levas Es uno de los mecanismos ms antiguos conocidos ya por Hern de Alejandra (siglo I a.C.) y constituye uno de los dispositivos bsicos de la mecnica. *Transforma un movimiento lineal alternativo o giratorio en otro lineal o giratorio, ambos alternativos.El movimiento motriz, normalmente giratorio, lo efecta la leva, que posee un determinado perfil, y el seguidor, en contacto permanente con sta, reproduce linealmente el contorno de la leva.

DEFINICIONDispositivo para transformar un tipo de movimiento a otro. 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.

El movimiento de la leva (normalmente rotacin) se transforma en oscilacin, traslacin o ambas del seguidor.An cuando una leva se puede disear para generacin de movimiento, trayectoria o de funcin, la mayora de las aplicaciones utilizan la leva y el seguidor para generacin de funcin.

Funcionamiento de la levaPara su correcto funcionamiento, este mecanismo necesita, al menos: rbol, soporte,levayseguidor de leva(palpador) acompaado de unsistema de recuperacin(muelle, resorte...).Elrboles el eje de giro de la leva y el encargado de transmitirle su movimiento giratorio.Elsoportees el encargado de mantener unido todo el conjunto y, normalmente, guiar el movimiento delseguidor

Lalevaes siempre la que recibe elmovimiento giratorioa travs del eje o del rbol en el que est montada. Su perfil hace que elseguidorejecute un ciclo de movimientos muy preciso.

Elseguidor(palpador) apoya directamente sobre el perfil de la leva y se mueve a medida que ella gira. Para conseguir que el seguidor est permanentemente en contacto con la leva es necesario dotarlo de un sistema de recuperacin (normalmente un muelle o un rsorte)

Los mecanismos de levas se emplean ampliamente en la maquinaria por su facilidad de diseo para producir cualquier movimiento deseado. *

Los movimientos necesarios en partes de mquinas, comnmente son de tal naturaleza que sera muy difcil obtenerla por cualquier otro mecanismo de igual simpleza y accesibilidad.

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Por esto los mecanismos de levas comnmente se usan para accionar vlvulas en las mquinas de combustin interna, en maquinaria para impresin, en maquinaria para fabricar zapatos, en mquinas automticas para tornillos, en maquinaria para bocatear, en relojes, cerraduras, etc. *

Es difcil encontrar una mquina del tipo denominado automtico que no emplee uno o ms mecanismo de levas. *

Se puede disear una leva en dos formas: *suponer el movimiento requerido para el seguidor y disear la Leva que proporcione este movimiento o suponer la forma de la leva y determinar las caractersticas del desplazamiento, velocidad y aceleracin que de este contorno.

TIPOS DE LEVAS Hay mucho tipos de levas; a continuacin se describen algunas de las ms comunes.*

Leva de discoEn 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 lnea de accin del seguidor es perpendicular al eje de la leva y hace contacto con la leva con ayuda de un resorte.

1. Leva cilndrica

1.1 Leva cilndrica ranurada Leva de tipo axial con forma cilndrica y una o ms ranuras labradas sobre el cilindro que, al girar la leva, provocan el desplazamiento delseguidor o seguidores en direccin paralela al eje de giro de la leva. En la figura se aprecia una leva cilndrica ranurada y su aplicacin una caja de cambio de una motocicleta

1.2 Leva cilndrica de cara

Levade tipo axial con forma de un cilindro al que se le ha practicado una seccin oblicua respecto a su eje, seccin sobre la que apoya el seguidor, que se mueve en direccin paralela al eje de giro de la leva.

Leva de traslado:el perfil se corta en una cara de un bloque o una lmina de metal o de otro material, y la leva tiene un movimiento reciproco sobre una superficie como se muestra en la figura.

*La desventaja de este tipo, es que se obtiene el mismo movimiento en el orden inverso durante la carrera de retorno.

Levas de glbicas.Aquellas que, con una forma terica, 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).

TIPOS DE VARILLAS O SEGUIDORESDebe tomarse en cuenta que la varilla o seguidor, puede hacerse mover en una lnea recta o se puede pivotear para obtener un movimiento oscilatorio en cualquiera de los tipos de leva mencionados. Los diferentes tipos de varillas o seguidores se muestran en la figura.

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Clasificaciones de los seguidores1. Por la manera de hacer contacto con la leva.De cuchilla (varilla de punzn)De carretilla o rodaja (varilla de rodaja)De cara planaDe cara esfrica

2. Por posicin con respecto al eje de la leva.CentradoDescentrado Para leva cerrada

En consecuencia, un rbol de levas es un mecanismo formado por un eje en el que se colocan distintas levas, que pueden tener distintas formas y tamaos y estar orientadas de diferente manera, siendo un programador mecnico. Los usos de los rboles de levas son muy variados, aunque su aplicacin ms desarrollada es la relacionada con los motores de combustin interna.ARBOL DE LEVAS

Consiste en una barra cilndrica que recorre la longitud del flanco de los cilindros con una serie de levas sobresaliendo de l, una por cada vlvula de motor. Las levas fuerzan a las vlvulas a abrirse por una presin ejercida por la leva mientras el rbol rota. Este giro es producido porque el rbol de levas est conectado con el cigeal, que es el eje motriz que sale del motor. La conexin entre cigeal y rbol de levas se puede realizar directamente mediante un mecanismo de engranajes o indirectamente mediante una correa o cadena, conocida como correa de distribucin.Cmo funciona el motor de combustin interna?

Desplazamiento del seguidor vs ngulo de giro de leva

*DIAGRAMA DE DESPLAZAMIENTO GRAFICO

DIAGRAMAS DE DESPLAZAMIENTOLa representacin matemtica de la funcin que relaciona el desplazamiento del seguidor con la posicin angular de la leva, se denomina diagrama cinemtico, y la funcin recibe el nombre de funcin de desplazamiento. Por otra parte, el desplazamiento del seguidor, como se coment con anterioridad, puede ser tanto lineal como angular.

Accionamiento: El desplazamiento del seguidor vara desde cero a un valor mximo.Reposo: Periodo en el que es mantenido el mximo desplazamiento.Retorno: El desplazamiento del seguidor disminuye del mximo valor alcanzado durante el accionamiento (y mantenido en reposo) a cero.Reposo: Es un segundo reposo en el que el valor del desplazamiento se mantiene nulo.

Durante un ciclo completo de la leva se distinguen cuatro diferentes fases:

DISEO DEL PERFILLa forma del perfil de una leva est regida por los requerimientos relativos al movimiento de la varilla. Estos requerimientos dependen de la funcin que el mecanismo ejecuta en la mquina en la cual se va a aplicar. *

Frecuentemente en aplicacin prcticas, las varillas se mueven exacta o aproximadamente de acuerdo con una de las siguientes condiciones: a) Movimiento con velocidad constante b) Movimiento con aceleracin o desaceleracin constante c) Movimientos armnico simple d) Cicloidal *

Velocidad constanteEn la figura se muestra el diagrama de desplazamiento para el mecanismo de una leva, en el cual la varilla se eleva con velocidad constante durante 90 regresa con velocidad constante durante 90 y reposa durante el resto del ciclo.

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*DESPLAZAMIENTOVELOCIDADACELERACION