Capítulo I DISEÑO DE LEVAS

Cap?tulo I

DISE?O DE LEVAS

1.1) Conceptos b?sicos.

Una leva es un elemento mec?nico que sirve para impulsar a otro, llamado seguidor, para que ?ste tenga un movimiento espec?fico. La potencia que se trasmite de la leva al seguidor se produce por contacto puntual o lineal (contacto directo).

El mecanismo leva-seguidor transforma el movimiento inicial de la leva (b?sicamente rotatorio), en uno de traslaci?n, oscilatorio o ambos, del seguidor. ?ste mecanismo est? compuesto de dos elementos m?viles, cada uno de ellos con un grado de libertad, leva (libertad de girar), seguidor (libertad de desplazarse verticalmente); ambos elementos est?n siempre en contacto, lo que permite establecer una ley de dependencia entre sus respectivos movimientos. En la figura 1.1 se puede observar un mecanismo de leva de disco con seguidor de rodillo. Las levas cumplen un papel muy importante en la mec?nica moderna, debido a su tama?o reducido y a su lugar dentro del funcionamiento de la m?quina. El campo de acci?n de las levas va aumentando con el paso del tiempo, con lo que se hace necesario contar con un estudio completo sobre las fallas en este mecanismo.

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Figura 1.1 Mecanismo de leva de disco con seguidor de rodillo.

Como se puede observar en la figura 1.1, un mecanismo leva-seguidor tiene s?lo dos elementos, esto lo hace muy sencillo, de tama?o reducido y poco costoso. Como se mencion? anteriormente, se puede establecer una ley de dependencia entre los movimientos de la leva y el seguidor, llamada ley de desplazamiento del seguidor, esta ley depende directamente del perfil de la leva que, en teor?a podr?a ser de cualquier forma deseada, esto hace que este mecanismo sea muy confiable y flexible a las condiciones de trabajo. Las levas tienen una geometr?a diferente dependiendo de la tarea para la que ha sido fabricada, por este motivo el procedimiento para su dise?o y fabricaci?n var?a con la aplicaci?n. A medida que el trabajo se hace m?s pesado, el margen de error debe ser m?s peque?o y la elecci?n del material de fabricaci?n debe ser m?s exacta debido a los grandes esfuerzos que se generan. Como consecuencia de la gran demanda de calidad y gracias a la tecnolog?a actual, hoy en d?a las levas se pueden obtener por m?quinas de control num?rico, fresadoras, etc. Y si el volumen de producci?n o el material lo justifican, pueden obtenerse por moldeo, sinterizaci?n o fusi?n. Para que el mecanismo leva-seguidor cumpla con la teor?a (mecanismo de un grado de libertad) y para un correcto funcionamiento del mismo, el dise?ador debe asegurar un contacto continuo entre la leva y el seguidor, ya que debido a las grandes velocidades de funcionamiento y a las propiedades f?sicas de los cuerpos, se puede interrumpir el contacto permanente entre estos elementos, que a sus velocidades de funcionamiento tendr?a graves consecuencias para el propio mecanismo y para el sistema al cual pertenece. Estas consecuencias se suelen contrarrestar com?nmente de dos formas: por medio de una fuerza opuesta al "salto" del seguidor (sea el propio peso del seguidor o un resorte acoplado), o a trav?s de una restricci?n mec?nica, seg?n la disposici?n geom?trica de los elementos.

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1.2) Tipos de mecanismo leva-seguidor.

En la actualidad existe una gran variedad de mecanismos leva?seguidor, debido a esto, no es posible hablar de un solo grupo de mecanismo, por lo que es necesario establecer diferentes tipos de mecanismos dependiendo del trabajo que desempe?an. Los m?s comunes son:

Tipos de mecanismos por geometr?a de la leva. Tipos de mecanismos por geometr?a del seguidor. Tipos de mecanismos por movimiento del seguidor. Tipos de mecanismos por tipo de cierre.

1.2.1) Tipos de mecanismos por geometr?a de la leva.

Para poder distinguir la gran variedad de perfiles de las levas, se usa una determinada terminolog?a; seg?n el perfil de las levas, estas se distinguen en:

De disco, de placa o radial (Figura 1.2a); las levas de disco son conocidas tambi?n como radiales debido a que el seguidor tiene un movimiento radial con respecto al centro de giro de la leva. Cil?ndricas (Figura 1.2b); levas con geometr?a cil?ndrica y movimiento axial cuyo seguidor se mueve en traslaci?n, en rotaci?n o en movimiento oscilante. Esf?ricas (Figura 1.2c); levas con geometr?a esf?rica cuyo seguidor se mueve en traslaci?n o en rotaci?n. Globoide (Figura 1.2d); levas con geometr?a globoide y movimiento axial cuyo seguidor puede combinar los movimientos radial y axial. De cu?a (Figura 1.2e); levas con movimiento de traslaci?n cuyo seguidor se mueve en traslaci?n o en rotaci?n. C?nicas (Figura 1.2f); levas de fabricaci?n muy compleja.

(a)

6 (b) (c) (d)

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(e)

(f) Figura 1.2 Tipos de levas. 1.2.2) Tipos de mecanismos por geometr?a del seguidor. Al igual que las levas, los seguidores tambi?n cuentan con una gran variedad de formas, estas pueden ser: De rodillo, en traslaci?n (Figura 1.3a); presenta poca fuerza de rozamiento en la superficie de contacto. De rodillo, en rotaci?n (Figura 1.3b). De cara plana, en traslaci?n (Figura 1.3c); son de fabricaci?n muy sencilla y barata, y tienen una distribuci?n de esfuerzos muy aceptable. De cara esf?rica, en rotaci?n (Figura 1.3d). Puntual (Figura 1.3e); presenta una desfavorable distribuci?n de esfuerzos de contacto, debido a que todo el trabajo se concentra en un solo punto; no son muy usados en la pr?ctica. De cu?a (Figura 1.3f); su funci?n y sus propiedades son similares a las del seguidor de cara plana.

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