miércoles, 14 de septiembre de 2011

sábado, 7 de agosto de 2010










LEVAS.

Los mecanismos de levas se emplean

ampliamente en la maquinaria por su

facilidad de diseño para producir

cualquier movimiento deseado. Los

movimientos necesarias en partes de

maquinas, comúnmente son de tal

naturaleza que sería muy difícil obtenerla

por cualquier otro mecanismo de igual

simpleza y accesibilidad. Por esto los

mecanismo de levas comúnmente se

usan para accionar válvulas en las

máquinas de combustión interna, en

maquinaria para impresión, en

maquinaria para fabricar zapatos, en

maquinas automáticas para tornillos,

en maquinaria para bocatear, en relojes,

cerraduras, etc. Es difícil encontrar una

máquina del tipo denominado “automático”

que no emplee uno o más mecanismo de

leva.

Se puede diseñar una leva en dos formas:

(a) suponer el movimiento requerido para

el seguidor y diseñar la Leva que proporcione

este movimiento o (b) suponer la forma de

la leva y determinar las características del

desplazamiento, velocidad y aceleración que

de este contorno.

El primero método es un buen ejemplo

de la síntesis. De hecho, diseñar un

mecanismo de leva a partir del movimiento

deseado es una aplicación de la síntesis

que se puede resolver en todo momento.

Sin embargo, puede ser difícil fabricar la

leva después de haber sido diseñada.

La dificultad de manufactura se elimina

en el segundo método si la leva se hace

simétrica y si para los contornos de la leva

se emplean formas que se puedan generar.

Este es el tipo de leva que se emplea en

aplicación automotrices en que esta debe

ser producida con exactitud y economía.

Solamente se estudia el diseño de levas con

movimiento especificado. Las levas con

movimiento especificado se pueden diseñar

gráficamente y en determinados casos

analíticamente también.

Todos los mecanismos de levas se

componen cuando menos de tres

eslabones: a) la leva, que tiene una

superficie de contacto curva o derecha;

b) la varilla cuyo movimiento se produce

por el contacto de la superficie de la leva;

c) la bancada, que soporta y guía la varilla

y la leva.

Tipos de levas.

Hay mucho tipos de levas; a continuación

sedescriben algunas de las más comunes.

Leva de traslado, el perfil se corta en una

cara de un bloque o una lámina de metal o

de otro material, y la leva tiene un

movimiento reciproco sobre una superficie

como se muestra en la Fig. 7.1

Esta es la forma básica, puesto que todas

las levas se pueden considerar como cuñas

que tienen superficies uniformes o, mas

frecuentemente, con inclinación variables.

La desventaja de este tipo, es que se obtiene

el mismo movimiento en el orden inverso

durante la carrera de retorno. Esto se puede

evitar si envolvemos la cuña alrededor de la

circunferencia de un circulo (fig. 7.2) para la

forma de una leva de disco o plana. Cuando

la acuña se forma en la superficie o punta de

un cilindro, como se muestra en las Fig. 7.3,

resulta una leva cilíndrica.






De igual manera se tiene una leva cónica (Fig 7.4).





Tipos de varillas o seguidores.

Debe tomarse en cuenta que la varilla o

seguidor, puede hacerse mover en una

línea 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 figura7.5.










En el mecanismo ilustrado debemos

notar que la forma de la leva es tal que

no constriñe completamente el movimiento

de la varilla, ya que no se ha indicado el

medio de mantener contacto entre la leva

y la varilla. El contacto continuo se efectúa

usualmente por el empleo de las fuerzas de

gravedad o la presión de un resorte.

El mecanismo de la leva de movimiento

positivo (Fig. 7.6) es aquel en el cual la

varilla es obligada a moverse en una

trayectoria definida por el

constreñimiento de la superficie y sin

la aplicación de fuerzas externas. Si no

efectúa lo anterior se deberá únicamente

a la rotura de alguna parte.






Diseño del perfil.

La forma del perfil de una leva está regida

por los requerimientos relativos al movimiento

de la varilla. Estos requerimientos dependen

de la función que el mecanismo ejecuta en la

máquina en la cual se va a aplicar. El ciclo de

posiciones de la varilla, determinado por tales

consideraciones, pueden o no necesitar ciertos

periodos de “reposo” durante el cual la varilla

no tiene movimiento, y ciertos periodos de

movimiento de una naturaleza especifica.

Generalmente resulta conveniente empezar

con el problema del diseño de la leva haciendo

primeramente una representación gráfica del

movimiento de la varilla a la cual llamaremos

diagrama de desplazamiento. Esta es una

curva lineal, en la cual la abscisas representan

el desplazamiento de la leva y la ordenadas

representan el desplazamiento de la varilla.

Como los dos miembros pueden tener

movimiento lineal o angular, estos

desplazamiento pueden tener movimiento

lineal o angulares, dependiendo únicamente

de la forma peculiar del mecanismo bajo

consideración. El desplazamiento lineal de

la varilla comúnmente se denomina la “alzada”

aunque algunas veces el movimiento no es

en una dirección vertical. Frecuentemente

en aplicación prácticas, las varillas se mueven

exacta o aproximadamente de acuerdo con

una de las siguientes condiciones:

a) Movimiento con velocidad constante

b) Movimiento con aceleración o desaceleración

constante

c) Movimientos armónico simple

d) Cicloidal

Los correspondientes diagrama de

desplazamiento para estos cuatro casos,

junto con algunas modificaciones se

considerarán a continuación. La flecha de

excéntricos, donde la leva tiene movimiento

angular, se considerará que gira a una

velocidad constante. La discusión que sigue

esta basada en esta suposición. De esta manera

la curva de desplazamiento es una en la cual la

base representa tiempo, así como también

desplazamiento de la leva, ya que las dos

cantidades son proporcionales la una a la otra.
Velocidad constante.
En la Fig. 7.7 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.






Cuando un cuerpo se mueve con velocidad

constante se desplazamiento es un proporción

directa al tiempo transcurrido. Si se supone

una velocidad constante para la leva, el

desplazamiento de la varilla es por consiguiente

proporcional al desplazamiento de la leva.

La cuerva AB debe ser, para los primeros 90°,

una línea recta, Durante el segundo periodo

de 90°, una línea recta horizontal BC

representa el periodo de reposo. Durante

el periodo de reposo los siguientes 90°

del movimiento de la leva se indican por

otra línea recta ya que aquí tenemos otra

vez velocidad constante. Se traza DE

horizontalmente para el periodo final.

Para una aplicación práctica probablemente

el diagrama se modificaría en la forma

ilustrada por las líneas punteadas a menos

que la leva girára muy despacio. Esto se

efectúa para evitar cambios bruscos del

movimiento cuando empieza y termina la

alzada y se substituye por un cambio

gradual de velocidad que elimina choque

y ruido. Nos referimos nuevamente a este

asunto más adelante.

Aceleración constante.

Para cualquier cuerpo en movimiento con

aceleración constante, s = ½ at2 donde s es

el desplazamiento a es la aceleración, y t el

intervalo de tiempo. La distancia desplazada

es entonces proporcional al cuadrado del

tiempo. Si tomamos intervalos del

desplazamiento de la leva de 1, 2, 3, 4, etc.

Unidades de tiempo, los desplazamientos de

la varilla al final de estos intervalos serán

proporcionales a las cantidades 12, 22, 32, etc.,

o sea 1, 4, 9, etc. Este principio se aplica en

el diagrama de desplazamiento mostrado en

la fig. 7.8. Aquí los requisitos son que la varilla

se mueva una distancia AC durante el

desplazamiento de la leva AB. La construcción

es como sigue.

El segmento AB se divide en cualquier número

conveniente de espacios iguales; éstos en la

figura son en número de 4. Cada uno de estos

espacios representa un intervalo de tempo

igual,

bajo la suposición de que la leva tiene velocidad

uniforme.







Los desplazamientos de la leva hasta los

finales de estos intervalos son proporcionales

a los números 1, 4, 9, 16.

Pero AC es el desplazamiento al final del

cuarto intervalo. Por tanto, dividimos AC

en diez y seis partes iguales y proyectamos

desde la primera, la cuarta, la novena, y la

dieciseisava, como se ilustra en la figura,

localizando de este modo los puntos sobre la

curva requerida.

Movimiento de aceleración y desaceleración

constante.

Si la aceleración persiste hasta el final del

viaje dela varilla, se obtendría como resultado

una velocidad máxima justo antes de que la

varilla llegara el reposo, y esto causaría un

choque, a menos que la velocidad e la leva

fuera muy lenta. Consecuentemente el

periodo de aceleración deberá durar

solamente una parte del intervalo de

alzada y seguirá por una “desaceleración”

con lo cual se obtendrá que la varilla llegue

gradualmente al reposo. Si damos a estas

cantidades valores constantes, comúnmente

resultara en una acción suave dela leva.

La aceleración constante puede o no ser

igual a la desaceleración consten; el perfil

de la leva se puede diseñar para obtener

cualquier relación deseada de aceleración

desaceleración. El diagrama de desplazamiento

para un caso como el descrito se considerará

enseguida.

Sea a1 la aceleración constante durante la

primera parte del movimiento de la verilla,

y s1 y t1 el desplazamiento y el tiempo.

Sea a2 la desaceleración durante la última

parte del movimiento. Siento s2 y t2 el

desplazamiento y el tiempo para el mismo

intervalo. La relación a1/a2 es la relación de

aceleración – desaceleración. Ahora S= s1+s2,

donde S es el movimiento total de la varilla.

Si v = velocidad al final del periodo de

aceleración, por la ecuación v2 = v0

2+2as v 2 = 2 a1s1 =2 a2s2 o sea a1 = s2
a2 s1
también, según la ecuación v = v0 + at;

para una velocidad inicial cero:
v = a1 t1 = a2 t2 o sea a1 = t2
a2 t1
Estos es, los intervalos de desplazamiento

y tiempo son uno al otro inversamente

proporcional como la relación

aceleración-desaceleración.

Ejemplo. Trace el diagrama de

desplazamiento para el mecanismo

de una leva que tiene un movimiento

de dos pulgadas (5 cm) durante 180°

del desplazamiento de la leva; la aceleración

y desaceleración son constantes y tienen

una relación de 3 a 1

De la discusión anterior es evidente que los

desplazamientos y los tiempos correspondientes

a los dos intervalos son en una relación de 1 a 3.

Para el periodo de aceleración, el desplazamiento

es entonces una cuarta parte del desplazamiento

total, y el periodo dura un cuarto del tiempo total,

finalizando a 45° del desplazamiento de la leva

(fig. 7.9). Esto fija la posición del punto B en la

línea de 45° siendo la ordenada de ½ pulgada

(1.27 cm) la construcción para los otros puntos

en la curva de aceleración es igual a la empleada

en la fig. 7.8

En la curva de desaceleración BC se localiza de

la misma manera trazando desde C hacia la

izquierda.








Modificación prácticas al diagrama de

velocidad constante.

Según lo anotado el diagrama de desplazamiento

para la leva de velocidad constante, se modifica

en cierto grado de la forma teórica para aplicación

prácticas, con el propósito de evitar cambios

bruscos de velocidad al principio y al final de los

periodos de la alzada.

Esta modificación se pude efectuar mejor

mediante el uso de un periodo corto de aceleración

constante al principio de la alzada, el cual dura

hasta que se ha obtenido un velocidad apropiada.

Entonces la leva se mueve con velocidad constante

hasta que se aproxima al final del periodo de

la alzada donde se aplica una desaceleración

constante, y la leva es llevada hasta el reposo sin

choque.

La construcción del diagrama de la alzada se

considerará ahora para un caso como el descrito.

Supóngase que se especifica una lazada para la

varilla durante 150° del movimiento de la leva y

los desplazamientos son 30° durante la aceleración

constante, 90° para la velocidad constante, y

30° para la restante desaceleración constante.

Cuando un cuerpo se acelera uniformemente desde

el reposo hasta la velocidad v, en t unidades

de tiempo es evidente que la velocidad promedio

para los periodos es v/2 y la distancia recorrida

es vt/2. Por otra parte, si el cuerpo tuviera una

velocidad constante v, se movería la misma

distancia vt/2 en el tiempo t/2.

Consecuentemente la verilla en cuestión se

movería la misma distancia durante los primeros

30° donde tienen aceleración constante, que

la que se mueve en intervalos subsecuentes

de 15° con velocidad constante.

Por tanto, el total de la alzada se puede

considerar compuesto de ocho incremento

iguales, el primero se ejecuta en el periodo

de los primeros 30° los siguientes seis en los

subsiguientes intervalos de 15° y el último

en el periodo final de 30°.

Así pues, dividimos la alzada total (fig. 7.10)

en ocho partes iguales, obteniendo los puntos 1,

2,3, etc., y las proyecciones de 1 hasta 1´, 2 hasta 2´,

etc. Conectando 0,1´,2´,3´, por una curva

uniforme se completa el diagrama.

Los puntos intermedios para la curva de aceleración

y desaceleración se pueden localizar como en la

Fig. 7.8.


Movimiento armónico simple.

La construcción del diagrama de desplazamiento

para el movimiento armónico simple de la

varilla es la misma que para el trazo de la curva

Tiempo-desplazamiento para un punto con

movimiento armónico. La fig. 7.11 ilustra un

caso donde la varilla se eleva durante 180° del

movimiento de la leva, reposa por 90° y cae a la

posición inicial en 90°.

Se traza un semicírculo como se indica,

empleando la alzada como diámetro. El ángulo

de la leva para el periodo de la alzada 180°, se

divide en cualquier número conveniente de partes

iguales; cada una de estas representa 30°; el

semicírculo también se divide en el mismo número

de arcos iguales y de esta manera se localizan los

puntos 1, 2, 3, 4, etc.










Construcción del perfil de la leva.
Método general.

Hasta ahora hemos discutidos el método

para dibujar diagrama de desplazamiento

para los movimientos requeridos para la

varilla. El siguiente paso que se considerará,

es encontrar los perfiles de la leva necesarios

para producir estos movimientos. La construcción

se altera en sus detalles con los diferentes tipos

de varillas, pero podemos esbozar un método

general que se puede aplicar para todos los casos,

sin consideración de la forma de la curva de

desplazamiento, o de la variedad de la varilla en

uso. Es aplicable para levas planas o de disco,

levas cilíndricas y levas de traslado y comprende

los siguientes pasos:

(A) la leva se considera como el eslabón fijo en

el mecanismo en vez de la bancada que soporta

la flecha de excéntricos y guié la varilla. Esto es,

tratamos con la inversión del mecanismo actual.

Como quedo anotado, el movimiento relativo de

cualquier parte de los eslabones queda sin alterarse

cuando el mecanismo se invierte, por esto, la leva

y la varilla tendrán el mismo movimiento relativo,

no importando si es la bancada o la leva la que se

considera como miembro fijo.

(B) La parte de la varilla que actúa sobre la leva,

se traza en las varias posiciones que ocupará en

diferentes instantes durante su movimientos cíclico

relativo a la leva estacionaria. La superficie de una

rodaja; un punzón, una cara plana, convexa o cóncava

en deslizamiento; etc. En la fig. 7.14 con las líneas

punteadas se ilustra la posición de la varilla

correspondiente a los desplazamientos angulares

de 30°, 60° y 90° etc., desde un radio

arbitrario cero. La elección de los intervalos

angulares depende del número de puntos

que se desean localizar en el perfil de la leva.

(C) El perfil de la leva se localiza dibujando

una curva uniformemente tangente a las

superficies de contacto de la varilla en sus

diferentes posiciones.

La superficie de contacto de la varilla se localiza

como se requiere en (B) encontrando primero la

posición de algún punto seleccionado sobre la varilla.

El punto elegido que podriamos llamar “punto de

referencia” debe de ser uno que fácilmente se

puede localizar de los datos obtenidos por la curva

de desplazamiento, y también uno a partir del

cual se trazan convenientemente la superficie de

trabajo de la varilla. Por ejemplo, cuando se usa una

rodaja, el centro de la rodaja es el mejor punto para

este propósito; cuando la varilla es un plato, el

punto donde el eje de la varilla intercepta la cara

de contacto es el mas satisfactorio.

Debe notarse que las construcciones descritas en

los siguientes artículos difieren únicamente un de

la otra por las variaciones en la forma de la varilla

empleada y en la manera en que el movimiento

queda restringido con referencia a la bancada y a

la leva.

Leva plana o disco.

Varilla de punzón.

En este mecanismo, la leva tiene contacto

con la varilla sobre una línea representada

por el punto A en la Fig. 7.14 en todas las

posiciones. Este estilo de varilla es apropiado

únicamente para efectuar servicios muy ligeros,

porque la punta no se puede lubricar con efectividad:

La presión en este punto y el desgaste posible será

excesivo.

Suponiendo que se conocen los datos necesarios

para trazar por puntos, según los métodos

descritos anteriormente, el diagrama de

desplazamiento (Fig. 7.14a), procederemos a

discutir el método para dibujar el perfil de la

leva. El diámetro del círculo base se considera

como 2 pulgadas (5cm) y la alzada una pulgada (2.54 cm)

Las distancias x, y, z, etc., en la Fig. 7.14a representan

los desplazamientos de la varilla después de

30°,60°,90° etc., del movimiento de la leva, desde

luego se pueden emplear cualesquiera otros ángulos

convenientes. Primero se traza el círculo base (Fig. 7.14)

y se elige un radian de 0° como la línea de referencia que

representa la posición inicial del eje de la varilla. En la

posición inicial, indicada por las líneas sólidas, la varilla

en forma de punzón toca el círculo base.

De acuerdo con el plan general esbozado en el

método para construir el perfil, consideramos la

leva como el eslabón fijo y movemos la varilla

alrededor de ella. El punto A es el punto de “

referencia” más conveniente y localizamos

primero sus posiciones sucesivas.












Para encontrar la posición de A después de 30°

de movimientos de la leva, marcamos la distancia

x desde A hacia fuera sobre la trayectoria del

movimiento de este punto; de esta forma el punto 1

queda determinado. Luego con centro en O y

radio O1 giramos el arco 1-1´ en el sentido opuesto

al movimiento de la leva, subtendiendo un ángulo

de 30° en el punto O. Entonces 1´ será la nueva

posición de A correspondiente a 30° de movimiento

angular. Empleando y ,z, etc., como desplazamientos,

encontramos los puntos 2´, 3´, etc., en la misma

forma. Como la leva toca siempre la varilla en A,

terminamos la construcción trazando una cuerva

suave pasando por los puntos a 1´,2´,3´, etc.


No siempre se mueve el borde de la varilla en

una trayectoria recta que pasa por el centro del eje

de la leva: la Fig. 7.15 muestra el caso cuando la

varilla esta descentrada; es decir A se mueve

sobre un línea que pasa a un lado del centro de la

leva.

La descripción para obtener la construcción del

perfil de la leva requerida en la Fig. 7.14 puede

aplicarse sin cambios para la Fig. 7.15.




















Varilla con rodaja.

Comúnmente la varilla se guía para que se

mueva con movimiento coplanario o se pivotea

para que gira alrededor de un punto fijo.

El método general se puede aplicar para ambos

casos. El centro de la rodaja se emplea como

punto de referencia y se determina primero su

trayectoria y de esta se localiza en varias

posiciones la superficie de contacto de la varilla

o sea la circunferencia e la rodaja.

(A) varilla con rodaja con movimiento coplanario.
Suponemos que el diagrama de desplazamiento,

Fig. 7.16 especifica las necesidades del movimiento.

Primero se traza el circulo base (Fig. 7.17) y se

localiza la rodaja en su posición inicial tocando este

círculo. Se traza la trayectoria del centro de la rodaja

AA’, después localizamos un radian de 0º, por

conveniencia paralelo a AA’ y se proyectan intervalos

angulares de 30° a partir de éste y con centro en O.

Conservando la leva estacionaria, localizamos entonces

la posición del centro de la rodaja A, después de 30°

de desplazamiento de la varilla.

El diagrama de desplazamientos indica un

desplazamiento x a 30°; esa distancia se traslada a

lo largo de AA´, obteniéndose el punto 1. Con centro

en 0 y con radio 0-1, se describe un arco 1-1´en

sentido opuesto del movimiento de la leva, y de tal

longitud que subtienda un ángulo de 30° en O.

El punto 1 se puede localizar más fácilmente haciendo

la cuerda 1-1’ igual a la cuerda LM o sea 1L igual

a 1’M.











Los puntos 1´,2´,3´,4´, etc., se localizan de la

misma manera. Empleando estos puntos como

centros y con el radio de la rodaja, se dibujan los

perfiles correspondientes de la superficie de

contacto de la varilla. El perfil requerido de la leva

evidentemente es una cuerva trazada tangente

a cada uno de estos círculos. Esta cuerva se dibuja

lo más uniformemente posible.

En la Fig. 7.17 la línea AA´ no pasa por el eje del

excéntrico; por esto se dice que la varilla esta

“descentrada”. Algunas veces se procura el traza

descentrado para reducir el empujé lateral

durante el periodo de la alzada.

La fig. 6.18 ilustra una leva obtenida cuando la

varilla esta centrada, es decir cuando AA’ pasa a

través de 0. Los puntos 1´,2´,3´, caen

respectivamente en los radianes de 30°, 60° y 90°.















(B) Varilla de rodaja pivoteada.

Aquí se considera que el movimiento angular

de la varilla queda detallado siendo su

desplazamiento total f°. Trazamos un diagrama

de desplazamiento para el movimiento angular

de la varilla el cual también nos servirá como el

diagrama de desplazamiento lineal, para el

movimiento del centro de la rodaja A, puesto que

estas dos cantidades están en proporción directa

una a la otra (s = fr). Esta consideración es la base

para la construcción que sigue. Suponemos que el

circulo base, el diámetro de la rodaja, el largo de la

varilla y la posición de pivoteo son datos conocidos.

En la figura 7.20 primero trazamos el mecanismo

con la rodaja tocando el circulo base. Un arco AA´

con centro en B y radio BA y de tal longitud que

subtienda el ángulo f° en B, es la trayectoria del

movimiento del centro de la rodaja.

Luego trazamos el diagrama de desplazamiento,

Fig. 7.19, empleando la distancia AA´ rectificada

para representar el ángulo f. El método para

efectuar esto es exactamente el mismo que

el usando cuando los desplazamientos de la

varilla son lineales o angulares. Desde este punto

en adelante, la construcción es idéntica a la

empleada par la Fig. 7.17. La distancia x

representa el desplazamiento a 30° y se transporta

a lo largo de AA´ obteniéndose el punto 1. Con

centro O y con radio 01 se construye un arco y

se traza una cuerda 1-1´ en él, con una longitud

igual a la cuerda LM (o sea 1L=1´M). Los

puntos 2´,3´, etc., se localizan de la misma manera.

Se trazan los círculos que representan la rodaja

con 1´,2´,3´, como centros y finalmente se forma el

perfil de la leva de modo que toque todos estos

círculos.





















Ángulo de presión de la leva.

Mientras que la leva gira y acciona su varilla,

ejerce una fuerza sobre la varilla a través del punto

de contacto y norma a la superficie de la leva, como

se muestra en la Fig. 7.26. Esta fuerza se descompone

en dos componentes, una normal al movimiento de la

varilla y la otra en dirección al movimiento de ésta.

















La componente perpendicular al movimiento

Fn obviamente no es aconsejable, en vista de

que no solamente no efectúa un trabajo satisfactorio,

sino también tiende a separarse o brincarse del

vástago de la varilla y causa un desgaste excesivo

en las guías y soportes de la misma.

Podemos encontrar una medida de la magnitud

relativa de la componente no deseada mediante el

ángulo de presión de la leva a.

El ángulo de presión tienen un lado en dirección al

movimiento de la leva y el otro normal a la superficie

de la leva en el punto de contacto, como se ilustra

en la Fig. 7.26.

El valor máximo del ángulo debe ser lo menor posible,

y en general no debe exceder los 30°. La magnitud

de la componente no deseable es una función no

solamente del ángulo de presión, sino también

de la fuerza total implicada. Esto a su vez,

depende de la velocidad de la leva, el coeficiente

de fricción, el radio de la leva, la carga o resistencia

del resorte en la varilla, etc. En vista de estos

factores, no es posible calcular un valor máximo

absoluto par el ángulo de presión máxima para

todas las condiciones.

El ángulo de presión es una función del radio

del círculo base más el radio de la rodaja de la

varilla, del descentramiento, de la alzada de la

varilla, del ángulo girado por la leva mientras

ocurre la alzada y del tipo de movimiento

empleado para la varilla.

Diámetro del círculo base.

Al suponer cualquier diámetro del círculo base,

es muy importante tomar en cuanta ciertos

factores. Para una determinada alzada s durante

un desplazamiento angular especifico de la leva,

resultará un círculo base grande en un ángulo de

presión a pequeño. Esto se ilustra en la Fig. 7.27

donde la alzada s se requiere para el ángulo de la

leva . SE emplea una varilla de punzón; y por

simplicidad, se supone que la forma del perfil de

la leva durante el movimiento es una línea reta.

En la parte a) de la figura, la el diámetro del

círculo base es dos veces más grande que en la

parte b), permaneciendo todos los otros actores

constantes. El ángulo de presión en la parte

a) es considerablemente menos que en la parte

b), para las posiciones correspondientes de la leva de

punzón.

Si el diámetro del círculo base es muy pequeño

resultaría una condición en la que sería

imposible que toque toda las posiciones de la varilla.

Entonces para la varilla de cara plana mostrada en

la Fig. 7.22 con un círculo base pequeño resultaría

la situación mostrada en la Fig. 7.28 donde es

imposible dibujar una curva que toque todas las

líneas tales como 1-1´, 2-2´,3-3´etc.










La causa se debe a la muy rápida aceleración

o desaceleración de la varilla, y el remedio

esta en aumentar el diámetro del circulo base.

Cuando se agranda el círculo base, una cierta

cantidad, tres de las líneas coincidirán en un

punto; entonces el perfil presentara un filo,

el cual es posible que se desgaste muy

rápidamente. Si continuamos aumentando

el círculo base se ocasionara que desaparezca

este filo. En general el diámetro del círculo

base debe hacerse lo más grande posible

dentro de las limitaciones del espacio

disponible. También debe ser mayor en

diámetro que el cubo de la leva o la flecha

de la leva para asegurarse que la varilla no

va a trabajar en el cubo de la leva o la flecha

en vez de un el perfil de la leva.

Cuando se tiene una leva de disco y seguidor radial,

con frecuencia es necesario regresar el seguidor

en forma positiva en vez de por medio de la

gravedad o por medio de un resorte. La

figura 7.29 muestra una leva de este tipo en

que la leva controla positivamente el movimiento

del seguidor, no solo durante el movimiento hacia

fuera sino también en la carrera de retorno.

Necesariamente, el movimiento de retorno debe

ser igual que el de salida, pero en direcciones

opuesta. A esta leva también se le conoce como

leva de anchura constante.













Para las levas planas o de disco el control del

movimiento de la varilla mediante el uso de dos

superficies de contacto se efectúa de las siguientes

maneras:

(A) por el uso de un disco ranurado y una varilla

con rodaja, como en la –Fig.7.6

(B) proporcionando dos superficies de contacto en

la varilla localizadas en lados opuestos del eje de

la leva, ambas trabajando en la misma leva

(vea. Fig. 7.29)

(C) Empleando dos superficies de contacto en

la varilla como en el tipo b, pero logrando que

cada una trabaje sobre una leva por separado

(véase Fig.7.30).


















Levas tipo cilíndrica.

Tipos.

Estas levas pueden tener varillas guiadas en tal

forma que se muevan a lo largo de una línea recta

sobre un elemento del cilindro (Fig. 7.31a) o las

varillas pivoteadas de tal forma para que se

muevan alrededor de un eje perpendicular al eje de

la leva (Fig. 7.31b). La rodaja si es cilíndrica,

no puede tener contacto puro en rodadura debido

a las diferencias de las velocidades consecuentemente

se fabrican algunas veces en la forma de un cono

truncado (fig. 7.31c) con el ápice sobre el eje de

revolución de la leva. No obstante que esto promueve

una rotación de rodadura pura, también introduce

un empuje indeseable y que tiende a sacar la rodaja

fuera de la leva.











Levas de arco circular.

Generalidades.

Muchas levas tienen perfiles formados por

arcos circulares. Hay tres razones para emplear

estos tipos de perfiles con preferencia a otras

curvas: (1) las especificaciones del departamento de

dibujo son mas fáciles de hacer para el uso del

taller; (2) el proceso de manufactura es mas

económico; (3) la leva terminada se puede rectificar

con mayor facilidad y mayor presesión. Las

levas de las válvulas empleadas en los automóviles

y en otros motores de combustión interna, así

como muchas otras, con comúnmente de esta clase.

Eligiendo los radios y los centros e los arcos

apropiadamente los requerimientos teóricos de los

movimientos de las varillas pueden aproximarse

muy exactamente. El proceso del diseño se puede

efectuar primeramente dibujando el diagrama de

desplazamiento para un movimiento deseado

tomando una escala grande y trazar la leva a partir

de este. Entonces por experimentación se eligen los

arcos y los radios que se aproximen a la forma real.

Finalmente la leva resultante se rectifica trazando

hacia otras hasta el diagrama de desplazamiento el

cual se compara con el original. Si en la revisión de

la leva se encuentra una alteración de la curva de

desplazamiento a una forma poco satisfactoria, será

necesaria efectuar otra revisión.

Para las levas de alta velocidad es necesario dibujar

una curva de aceleración de la varilla, ya que la

presión del resorte necesario en el tipo negativo

depende en gran parte del peso de la varilla y de

las partes adjuntas y de la aceleración. Comenzando

con el diagrama de desplazamiento y tratándolo

como una curva de tiempo-desplazamiento, según

el método anotado, podemos construir una curva de

velocidad-tiempo y una de aceleración-tiempo; esta

última nos da la información necesaria para calcular

el resorte.


Levas de las válvulas del motor de automóvil.

La fig. 7.32 muestra un ensamble típico de válvula

y leva para una Leva de automóvil con la nomenclatura

de sus varias piezas.



















Varillas primarias y secundarias.

El mecanismo de la Fig. 7.32 tiene una varilla

pivoteada, sobre el otro lado se encuentra una

varilla secundaria que hace contacto con movimiento

rectilíneo. Nos referimos a éstas respectivamente,

como leva “primaria” y “secundaria”. Las ventajas

de un arreglo como éste son:

(A) la leva secundaria se releva de casi todo el

empuje lateral; (B) con una determinada leva se

obtiene una gran relación de aumento de reducción del

desplazamiento primario, y (C) el eje de la leva secundaria

se puede descentrar a una distancia considerable del

eje del excéntrico para el acomodo del mecanismo de

una determinada máquina.

Se puede suponer que el movimiento de la leva

secundaria es definidamente específico, para que

pueda dibujarse un diagrama de desplazamiento

(como el de la Fig. 7.31) también podemos suponer

que se dan suficientes datos para permitir que el

mecanismo se trace en la posición indicada por las

líneas sólidas de la Fig.7.32 con la rodaja haciendo

contacto en el círculo base.














*PUBLICADO POR MELVIN ALVAREZ*