LEVAS

LEVAS
En ingeniería mecánica, una leva es un elemento mecánico hecho
de algún material (madera, metal, plástico, 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. Existen dos
tipos de seguidores, de traslación y de rotación.
La unión de una leva se conoce como unión de punto en caso de un
plano o unión de línea en caso del espacio. De ser necesario
pueden agregarse dientes a la leva para aumentar el contacto.
El diseño de una leva depende del tipo de movimiento que se desea
imprimir en el seguidor. Como ejemplos se tienen el árbol de levas
del motor de combustión interna, el programador de lavadoras, etc.
También se puede realizar una clasificación de las levas en cuanto
a su naturaleza. Así, las hay de revolución, de translación,
desmodrómicas (éstas son aquellas que realizan una acción de
doble efecto), etc.
La máquina que se usa para fabricar levas se le conoce como
generadora.
DISEÑO CINEMATICO DE LA LEVA
La leva y el seguidor realizan un movimiento cíclico (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 posición inicial.
Dependiendo del comportamiento que se le quiera dar al
movimiento del seguidor dentro de estas fases (duración, velocidad,
aceleración), es la forma en la que se construirá la leva. y
proporcionar un movimiento lineal
LEY FUNDAMENTAL DE DISEÑO 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 diseño de levas:



La ecuación de posición del seguidor debe ser continua
durante todo el ciclo.
La primera y segunda derivadas de la ecuación de posición
(velocidad y aceleración) deben ser continuas.
La tercera derivada de la ecuación (sobreaceleración 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 sería
perjudicial para la estructura y el sistema en general.
SISTEMA DE LEVAS
Permite obtener un movimiento lineal alternativo, o uno oscilante,
a partir de uno giratorio; pero no nos permite obtener el giratorio a
partir de uno lineal alternativo (o de uno oscilante). Es un
mecanismo no reversible.
Este mecanismo se emplea en: motores de automóviles (para la
apertura y cierre de las válvulas), programadores de lavadoras
(para la apertura y cierre de los circuitos que gobiernan su
funcionamiento), carretes de pesca (mecanismo de avanceretroceso del carrete), cortapelos, depiladoras, cerraduras...
Para su correcto funcionamiento, este mecanismo necesita, al
menos: árbol, soporte, leva y seguidor de leva (palpador)
acompañado de un sistema de recuperación (muelle, resorte...).
El árbol es el eje de giro de la leva y el encargado de
transmitirle su movimiento giratorio.
El soporte es el encargado de mantener unido todo el
conjunto y, normalmente, guíar el movimiento del seguidor
La leva es siempre la que recibe el movimiento giratorio a
través del eje o del árbol en el que está montada. Su perfil
hace que el seguidor ejecute un ciclo de movimientos muy
preciso.
El seguidor (palpador) apoya directamente sobre el perfil de la
leva y se mueve a medida que ella gira. Para conseguir que el
seguidor esté permanentemente en contacto con la leva es
necesario dotarlo de un sistema de recuperación
(normalmente un muelle o un resorte)
La leva va solidaria con un eje (árbol) que le transmite el
movimiento giratorio; en muchas aplicaciones se recurre a montar
varias levas sobre un mismo eje o árbol (árbol de levas), lo que
permite la sincronización del movimiento de varios seguidores a la
vez.
SEGUIDOR DE LEVA
Según el tipo de movimiento que queramos obtener a la salida, se
puede recurrir a dos tipos de seguidores: émbolo y palanca
Émbolo, si queremos que el movimiento de salida sea lineal
alternativo.
En el ejemplo vemos el sistema simplificado de distribución del
motor de un coche. La válvula actúa como émbolo y se combina
con un empujador, que es el que está en contacto directo con la
leva gracias a al acción del muelle.
Palanca, si queremos que el movimiento de salida sea oscilante.
En este caso emplearemos la palanca de primer o tercer grado para
amplificar el movimiento y la de primero o segundo para atenuarlo.
El mecanismo suele complementarse con un muelle de
recuperación que permite que el palpador (seguidor de leva) se
mantenga en contacto con el perfil de la biela en todo momento.
CARACTERISTICAS
En los mecanismos de levas, el diseño del perfil de leva siempre
estará en función del movimiento que queramos que realice el
seguidor de leva. Dicho de otro modo: la leva es el resultado del
movimiento que deseemos obtener en el seguidor, por tanto, antes
de construir la leva tenemos que saber cuál es el movimiento que
queremos obtener.