REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIN UNIVERSITARIAUPTP JUAN DE JESS MONTILLAACARIGUA EDO. PORTUGUESA

participantes:

Colmenares Mara YsabelSequera Jorge LuisTorrelles Mara Paola

SECCION: 629PNF iNG. MECANICALEVAS

Una leva es un elemento mecnico que sirve para impulsar a otro elemento, llamado seguidor para que desarrolle un movimiento especificado por contacto directo.Las levas desempean un papel muy importante dentro de la maquinaria moderna y se emplean extensamente en los motores de combustin interna, maquinas herramienta, etc.Estos mecanismos por su facilidad de diseo para producir cualquier movimiento deseado se emplean mucho actualmente, por lo que se usan para maquinaria de impresin, de fabricar zapatos, tornos automticos, tortilla doras siendo difcil encintrar maquinas denominadas automticas sin un sistema de levas.Todos los mecanismos de levas se componen de cuando menos tres eslabones:1. La leva que tiene una superficie de contacto curva o derecha.2. Seguidor o palpador que a travs de una varilla realiza el movimiento producido por el contacto con el perfil de la leva.3. Bancada, la cual sirve de soporte y gua a la varilla y a la leva

CLASIFICACIN DE LAS LEVAS Y LOS SEGUIDORES La versatilidad y flexibilidad en el diseo de los sistemas de levas se encuentran entre sus caractersticas ms atractivas. Con todo, esto da origen tambin a una gran variedad de perles y formas y a la necesidad de usar cierta terminologa para distinguir unas de otras.

En general, las levas se clasifican segn sus formas bsicas:Levas cilndricasSe trata de un cilindro que gira alrededor de un eje y en el que la varilla se apoya en una de las caras no planas. El punto P se ve as obligado a seguir la trayectoria condicionado por la distinta longitud de las generatrices. Levas de traslacinEl contorno o forma de la leva de traslacin se determina por el movimiento especifico del seguidor. Este tipo de leva es la forma bsica, puesto que todas las superficies uniformes o, ms frecuentemente, con inclinaciones variables. La desventaja de estas levas, es que se obtiene el mismo movimiento en el orden inverso durante el movimiento de retorno; esto se puede evitar si envolvemos la cua alrededor del crculo para formas una leva de disco.Levas de rodilloEn sta, la leva roza contra un rodillo, que gira disminuyendo el rozamiento contra la levaLevas de ranuraEl perfil (o ranura) que define el movimiento est tallado en un disco giratorio. El pulsador o elemento guiado termina en un rodillo que se mueve de arriba hacia abajo siguiendo el perfil de la ranura practicada en el disco. En las figuras se observa que el movimiento del pulsador se puede modificar con facilidad para obtener una secuencia deseada cambiando la forma del perfil de la levaLevas de glbicasAquellas 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. Levas de tamborLa leva cilndrica o de tambor en la que el palpador es un rodillo que se desplaza a lo largo de una ranura tallada en un cilindro concntrico con el eje de la leva cilndrica.

Caractersticas de las levasa) Crculo base: Crculo ms pequeo tangente a la superficie de la leva.b) Punto trazador: Centro del seguidor que genera la curva de paso o pitch curve.c) Punto de paso: Localizacin del mximo ngulo de presin en la curva.d) Crculo de paso: tiene un radio desde el centro del eje de la leva al punto de paso.e) Crculo primo: Crculo ms pequeo desde el centro del eje de la leva tangente a la curva de paso (trayectoria generada por el punto trazador relativa a la leva).f) ngulo de presin: El ngulo en cualquier punto entre la normal a la curva de paso y la direccin instantnea del movimiento del seguidor. Representa la inclinacin de la leva.

Definicin de seguidores

Un seguidor de levas, es un rodamiento compacto con alta rigidez que tiene leva y se congregan los rodillos y la jaula en un anillo exterior espeso.Un caso a resaltar es que todos los seguidores de levas de JNS tienen una serie de tipos de acero inoxidable. TIPO:CF, CF..M, CF..V, CF..VM, CF..A, CF..B, CF..MA, CF..MB, CFH, CFH..M, CFT, CFT..M, CFS.. A, CFS..VA, CFS.. MA, CFS.. VMA

Clasificacin de seguidores

Seguidores planos Seguidores de rodillos Seguidores de punto

DISEO CINEMTICA DE LA LEVA La leva y el seguidor realizan un movimiento cclico (360 grados). Durante un ciclo de movimiento el seguidor se encuentra en una de tres fases: Subida (Rise). Durante esta fase el seguidor asciende. Reposo (Dwell). Durante esta fase el seguidor se mantiene a una misma altura. Regreso (Return). Durante esta fase el seguidor desciende a su posicin inicial.Dependiendo del comportamiento que se le quiera dar al movimiento del seguidor dentro de estas fases (duracin, velocidad, aceleracin), es la forma en la que se construir la leva. y proporcionar un movimiento lineal.LEY FUNDAMENTAL DEL DISEO DE LEVAS Las ecuaciones que definen el contorno de la leva y por lo tanto el movimiento del seguidor deben cumplir los siguientes requisitos, lo que es llamado la ley fundamental del diseo de levas: La ecuacin de posicin del seguidor debe ser continua durante todo el ciclo. La primera y segunda derivadas de la ecuacin de posicin (velocidad y aceleracin) deben ser continuas. La tercera derivada de la ecuacin (sobreaceleracin o jerk) no necesariamente debe ser continua, pero sus discontinuidades deben ser finitas.Las condiciones anteriores deben cumplirse para evitar choques o agitaciones innecesarias del seguidor y la leva, lo cual sera perjudicial para la estructura y el sistema en general.Diagrama de desplazamientoLa representacin matemtica de la funcin que relaciona el desplazamiento del seguidor con la posicin angular de la leva, se denomina diagrama cine mtico, 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.Durante un ciclo completo de la leva se distinguen cuatro diferentes fases:

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

Expresndolo de forma matemtica:

Pueden darse casos, como el mostrado en la figura, en los que el reposo es nulo, haciendo coincidir los puntos A1 y A2.

Tanto la funcin de accionamiento, como la de retorno, representan el movimiento fsico del seguidor, por lo tanto deben ser continuas y derivables; adems para lograr una transicin continua a los reposos adyacentes sus derivadas deben ser cero al final de sus respectivos intervalos.

Si denotamos por H(A) la posicin del seguidor:

La velocidad del seguidor se obtendr derivando respecto al tiempo:

Derivando de nuevo se obtendr la aceleracin:

Diagrama de desplazamiento

Como puede apreciarse del estudio de la ecuacin (3), valores grandes de f (A) supondrn grandes valores de la aceleracin del seguidor. Por otra parte, si la funcin f(A) es discontinua, tambin lo ser , lo que supondr que la fuerza de contacto entre la leva y el seguidor ser discontinua, ocasionndose una situacin de impacto (lo que puede provocar dao en las superficies de la leva y el seguidor as como vibraciones que excitan al sistema mecnico). Por lo tanto para la eleccin de la funcin de desplazamiento es necesario tener en cuenta tanto la funcin en s como sus derivadas primera y segunda.

Construccin de una funcin de accionamien

En resumen, se puede decir que la funcin desplazamiento especifica por completo el movimiento requerido para el seguidor y proporciona toda la informacin cinemtica requerida para disear una leva; adems, como se ver a continuacin, se utiliza directamente en tcnicas del diseo grfico de levas.

Diseo de Levas

Slo se har una breve introduccin al diseo grfico de levas, pues es un mtodo que est quedando en desuso pero, por otra parte, es muy intuitivo y sirve para ver de forma clara la relacin existente entre la funcin de desplazamiento y el perfil de leva.Antes de acometer el diseo de levas utilizando tcnicas grficas se definirn una serie de conceptos que sern de uso comn en el mismo

Perfil de leva: Es la parte de la superficie de la leva que hace contacto con el seguidorCrculo base: Es el crculo ms pequeo que, estando centrado en el eje de rotacin de la leva, es tangente al perfil de la misma.Curva primitiva: Es la curva cerrada descrita por el punto de trazo. Dicho punto se considerar el eje de rotacin del rodillo si el seguidor es de rodillo.Crculo primitivo: Es el crculo ms pequeo que estando centrado en el eje de rotacin de la leva es tangente a la curva primitiva.

Leva con seguidor de traslacin de cara plana.

Como se coment anteriormente el diagrama de desplazamiento, y su representacin grfica, es la base para el diseo de levas con mtodos grficos.

Para acometer el diseo de la leva se divide, en el diagrama de desplazamiento, el ciclo de la leva en tantos intervalos como sea posible (cuantos ms intervalos, ms precisin se lograr al generar el perfil de la leva). A continuacin, con centro en el eje de rotacin de la leva, se dibujan radios con el mismo incremento angular que el utilizado en la divisin del ciclo de la leva.

Se supondr a priori conocido el radio del crculo base, por tanto la mnima distancia desde la cara del seguidor al perfil de la leva ser dicho radio, que se corresponder con el reposo en el punto muerto inferior. Para las dems posiciones, el seguidor se habr desplazado una longitud adicional que puede ser extrada del diagrama cinemtico y llevada a cada uno de los radios correspondientes trazados por el centro de giro de la leva. Si se supone que la leva no gira, pero si lo hace el seguidor alrededor de la misma, el movimiento relativo entre la leva y el seguidor no habr variado (mtodo de inversin cinemtica), por lo tanto si por el extremo de las distancias marcadas sobre los radios se trazan perpendiculares a los mismos, estos representarn las diferentes posiciones de la cara del seguidor en su rotacin alrededor de la leva y por este motivo la curva tangente a las diferentes posiciones de la cara del seguidor ser el perfil de leva buscado.

DISEO ANALITICO DE LEVAS:

Cuando se habla de diseo analtico de levas, se hace referencia a un proceso analtico por medio del cual se determinar el perfil de una leva suponiendo conocida su funcin de desplazamiento. Este apartado tratar el diseo de levas con varios tipos de seguidores utilizando mtodos analticos.

Diseo de levas con seguidor de traslacin de cara plana.Se supondr una leva como la mostrada en la siguiente figura; el eje de rotacin de la misma es el punto O, y el ngulo de rotacin de la leva A medido desde una lnea que permanece estacionaria (y paralela a la direccin de traslacin del seguidor) a la lnea OM. La lnea OM se denomina lnea de referencia del cuerpo (la leva en el presente caso) y se mueve con la leva.

El desplazamiento del seguidor vendr dado por la expresin

f(A): es la funcin de desplazamiento elegida.Ro: es el radio del crculo base.

Teniendo en cuenta que C y A difieren en una constante (dC/dA=1 ):

Sustituyendo en la segunda ecuacin planteada de posicin:

La ecuacin anterior proporciona una expresin para evaluar el radio de curvatura en cualquier punto del perfil, una vez conocido el radio base.

Podemos seguir relacionando en forma anloga las ecuaciones con los cuales obtenemos:

Radio de curvatura.

La ecuacin (10) proporciona una expresin para evaluar el radio de curvatura en cualquierpunto del perfil, una vez conocido el radio base

Radio del crculo baseLa ecuacin (10) puede ser utilizada para calcular el radio base Ro una vez determinado el radio de curvatura, para ello se utilizar la ecuacin de las tensiones de contacto. Una vez determinado , se calcular el radio base mnimo mediante

Diseo de levas con seguidor de traslacin de rodilloPara mantener la respuesta del seguidor del apartado anterior, pero reducir el rozamiento y el desgaste, pueden utilizarse levas con seguidor de rodillo en vez de seguidor de cara plana.

Angulo de presin

el valor del ngulo de presin en funcin del ngulo girado por la leva es

El ngulo de presin es una medida de la componente lateral de la fuerza que ejerce la leva sobre el seguidor, dicha fuerza tender a acuar y flexionar al seguidor haciendo que aumente el rozamiento y el desgaste. La prctica indica que, para un rendimiento satisfactorio, el ngulo de presin no debe exceder los /6 radianes. Atendiendo a la ecuacin (13) es evidente que un aumento del radio de la circunferencia primitiva se traduce en una disminucin del ngulo de presin.

Perfil de leva

A medida que el ngulo A vara de 0 a 2, por medio de las expresiones (15) y (16) se van calculando los puntos del perfil de la leva.

Radio de curvatura

El valor del radio de curvatura de la curva primitiva se calcular por medio de la expresin (18), mientras que para calcular el radio de curvatura del perfil de la leva se utilizar (19).

Radio del crculo primitivo

Una de las decisiones iniciales de diseo es la eleccin del radio del crculo primitivo. Este valor controla el tamao de la leva, y por lo tanto, es razonable elegirlo pequeo para ahorrar material y reducir el espacio requerido por la leva. Pero, por otra parte, un valor demasiado pequeo de Rpo puede tener dos efectos negativos:

1.- El ngulo de presin puede ser muy grande.

2.- Las tensiones de contacto pueden alcanzar valores inadmisibles, ya que el estado de tensiones depende del radio del rodillo del seguidor y del radio de curvatura del perfil de la leva, y este ltimo depende del radio de curvatura de la curva primitiva y del rodillo.

Radio del rodillo del seguidor

Hay dos consideraciones que restringen el radio del rodillo.1.- Su efecto sobre las tensiones de contacto.

2.- La respuesta cinemtica en el punto del perfil de la leva de mnimo radio de curvatura.

La primera consideracin hace deseable incrementar el radio para as disminuir los valores de las tensiones de Hertz. La segunda consideracin limita el valor mximo en relacin al mnimo radio de curvatura del perfil de la leva.

Una vez elegido un valor para el radio del crculo primitivo y conocida la funcin de desplazamiento, la curva primitiva est completamente definida (se deja su demostracin como ejercicio para el alumno). El perfil de leva puede definirse entonces como la curva interna a la curva primitiva sobre la que desliza el rodillo con su centro (el punto de trazo) movindose a lo largo de la curva primitiva, tal y como se muestra en la figura siguiente en la que se han representado tres diferentes valores para el radio del rodillo del seguidor.

El menor valor de Rs (Rs