Proyecto de Levas

7/24/2019 Proyecto de Levas

1/14

ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL

LITORAL

Facultad de Ingeniera Mecnica y Cienciasde la Produccin

Mecnica de maquinaria I

Tema:

Diseo de un sistema de leva propuesto del libro gua

Alumno:

Rueda Palacios Jonathan Ricardo

Profesor:

Ing. Federico Camacho B.

Guayaquil Ecuador

Primer termino 2015

Contenido

Objetivos.............................................................................................................................................................. 3

Introduccion ........................................................................................................Error! Marcador no definido.

Clasificacin de las levas................................................................................................................................ 3

Diagrama de desplazamiento.......................................................................................................................... 4

Diagrama de velocidad................................................................................................................................... 5

Movimiento estndar de la levas .................................................................................................................... 6


2/14

Diseo grfico de perfiles de levas ................................................................................................................ 8

Fuerzas en levas .............................................................................................................................................. 9

Problema propuesto........................................................................................................................................... 10

Desarrollo ........................................................................................................................................................... 10

Funciones caractersticas para el diseo de levas ............................................................................................ 12

Dimensionamiento de la leva........................................................................................................................... 13

Conclusiones ...................................................................................................................................................... 14

Bibliografa ......................................................................................................................................................... 14


3/14

Objetivos

Analizar las caractersticas cinemticas relevantes del mecanismo.

Disear un sistema de leva de placa plana con seguidor de rodillo propuesto.

Emplear el software dynamicam 10 para simular el movimiento del sistema.

IntroduccinEl mecanismo de leva y seguidor se emplea para transformar el movimiento circular en un

movimiento rectilneo alternativo con unas caractersticas determinadas que dependen del perfilde la leva. La forma de la leva se disea segn el movimiento que se pretende tener para elseguidor. Para saber las caractersticas del movimiento del seguidor es necesario realizar una

grfica, esta depender del nmero de divisiones que se d, los grados que necesitemos,entonces la altura que recorre el seguidor est en funcin de los grados.Una leva es un cuerpo solido con una forma determinada, tal que su movimiento imparte un

desplazamiento concreto a un segundo cuerpo denominado seguido, que se mantiene en todomomento en contacto con la leva. La forma de la leva y la relacin fsica entre esta y el seguidordefinen la relacin que existir entre la posicin de la leva y al del seguidor.

Clasificacin de las levasLos mecanismos de leva se pueden clasificar teniendo en cuenta como son la "leva" y el

"seguidor".Teniendo en cuenta la leva,

1. Leva de placa, llamada tambin de disco o radial.

2. Leva de cua.3. Leva cilndrica o de tambor.4. Leva lateral o de cara.

Teniendo en cuenta el seguidor:

1. Seguidor de cua.2. Seguidor de cara plana.

3.

Seguidor de rodillo.4. Seguidor de cara esfrica o zapata curva.

Otra clasificacin de las levas se puede hacer teniendo en cuenta el movimiento del seguidor,pudiendo ser ste rectilneo alternativo (traslacin) u oscilante (rotacin). Teniendo en cuenta la

posicin relativa entre el seguidor y la leva, pueden ser de seguidor centrado, cuando el eje delseguidor pasa por el centro de la leva o de seguidor descentrado.

Tipos de levas: 1) de placa, 2) de cua, 3) de tambor y 4) de cara.
http://3.bp.blogspot.com/_TAAhxyUkEYw/TFuBFIbtaUI/AAAAAAAAAJg/VBNWGdZj6L4/s1600/1.bmp


4/14

Tipos de seguidor: 1) de cua, 2) de cara plana, 3) de rodillo y 4) de zapata.

El tipo de leva ms comn es el formado por una leva de placa y un seguidor de rodillo conmovimiento rectilneo alternativo.

Diagrama de desplazamiento

El diagrama de desplazamiento "y = f ()" representa, en el caso ms general,la posicin delseguidor respecto de la posicin de la leva. Por ejemplo en una leva de placa con seguidor de

movimiento rectilneo alternativo, representara la posicin del seguidor respecto del ngulogirado por la leva, pero en otros casos, tanto "y" como "", pueden ser desplazamientos linealeso angulares.

Diagrama de desplazamiento.

Un movimiento muy tpico a conseguir por medio de un mecanismo de leva es el movimientouniforme en el cual la velocidad del seguidor ser constante siempre que sea constante la

velocidad de la leva, (quizs sera mejor llamarlo movimiento proporcional). Este tipo demovimiento queda reflejado en el diagrama de desplazamiento por medio de un segmentorectilneo.

Desplazamientos, velocidades y aceleraciones del seguidor

Si se tuviese una leva con la que se pretende, por ejemplo, realizar: una subida con movimientouniforme, una detencin y finalmente un retorno, y no se tomase ningn tipo de precaucinresultara que podran aparecer aceleraciones del seguidor tendiendo a infinito, tal como se ve

en la figura.Si la aceleracin del seguidor tiende a infinito, tambin lo harn las fuerzas de inercia, con loque llegaran a romperse las piezas que componen la leva. Como esto es inadmisible, se debe

prever un diagrama de desplazamiento que no produzca discontinuidades en el diagrama develocidades.

Para suavizar el inicio o final de un movimiento uniforme se suele utilizar una rama de

parbola, consiguiendo que las pendientes de los tramos de parbola coincidan con la pendientedel movimiento uniforme.
http://1.bp.blogspot.com/_TAAhxyUkEYw/TFuAQw1wyRI/AAAAAAAAAJI/jkhRTxLv5MQ/s1600/4.bmp


5/14

Tramos de parbola. a) Unin de movimiento uniforme y b) dibujo del tramo.

Cuando se desea realizar un desplazamiento del seguidor de subida y bajada sin detenciones, un

movimiento muy adecuado es el armnico, ya que este tipo de movimiento tiene velocidades yaceleraciones que son funciones continuas.

Diagrama de desplazamiento con movimiento armnico simple

Si se desea que el seguidor realice unos desplazamientos de subida y bajada entre detenciones,un movimiento adecuado es el cicloidal puesto que este movimiento tiene aceleraciones nulas alinicio y al final, correspondindose con las aceleraciones nulas de las detenciones.

Diagrama de desplazamiento con movimiento cicloidal

Derivadas del diagrama de desplazamiento

En una leva de placa con seguidor de movimiento rectilneo alternativo, que es la ms comn, eldiagrama de desplazamiento, representa la posicin del seguidor en funcin del ngulo girado

por la leva.

y = f

El diagrama de desplazamiento se puede derivar respecto de "" y respecto de "t".

Derivando respecto de "" se tendr:
http://3.bp.blogspot.com/_TAAhxyUkEYw/TFuAQazgsvI/AAAAAAAAAI4/eZEpWQ3UggA/s1600/6.bmp


6/14

Estas derivadas dependen solamente del perfil de la leva y son independientes de la velocidad

de giro de la leva. La primera derivada (y') representa la pendiente del diagrama dedesplazamiento y sus unidades seran, por ejemplo, milmetros / radian. La (y") representa lapendiente de la (y') y sus unidades seran, por ejemplo, milmetros / radin2.

Derivando respecto de "t" se tendr:

Las derivadas primera y segunda del diagrama de desplazamiento respecto a t representan lavelocidad y la aceleracin del seguidor respectivamente. Entre las derivadas respecto a "" y

respecto a t existen las siguiente relaciones:

Relaciones entre "" y t

Movimiento estndar de la levas

Para conseguir cualquier tipo de movimiento en el seguidor, no siempre resultar suficiente conlos movimientos que se han visto en el apartado anterior, por ello, hay toda una serie de curvas

estndar por medio de las cuales resultar ms sencillo enlazar los movimientos deseados de

forma que resulten funciones continuas tanto el diagrama de desplazamiento como sus dosprimeras derivadas.


7/14

Diagrama de desplazamiento y derivadas para el movimiento armnico simple de subidacompleta

Diagrama de desplazamiento y derivadas para el movimiento cicloidal de subida completa

Diagrama de desplazamiento y derivadas para el movimiento armnico modificado de subidacompleta

A continuacin tres curvas estndar de retorno rpido.

Diagrama de desplazamiento y derivadas para el movimiento armnico simple de retorno

completo

Diagrama de desplazamiento y derivadas para el movimiento cicloidal de retorno completo


8/14

Diagrama de desplazamiento y derivadas para el movimiento armnico modificado de retornocompleto.

Una vez escogidos los movimientos estndar ms apropiados para cada tramo, se debe intentarconseguir que tanto el diagrama de desplazamiento como las velocidades y aceleraciones seanfunciones continuas, para conseguirlo se pueden variar la elevacin y la amplitud de los

movimientos estndar.Diseo grfico de perfiles de levas

Una vez establecido como debe ser el diagrama de desplazamiento, se debe dibujar el perfil dela leva que haga que se cumpla el diagrama previsto. El perfil de la leva ser diferente en

funcin del seguidor sobre el que acte.Para dibujar el perfil de la leva se inicia dibujando el seguidor en la posicin correspondiente alpunto "0" del diagrama de desplazamiento. Se realiza una inversin cinemtica haciendo girar el

seguidor en sentido contrario al del giro de la leva y dibujndolo en varias posiciones deacuerdo con el diagrama de desplazamiento. El perfil de la leva ser la curva envuelta por lasdiferentes posiciones que alcance el seguidor.

Cuanto en mayor de posiciones se dibuje el seguidor, mayor ser la precisin del perfil de la

leva

Diseo del perfil de una leva con seguidorde rodillo centrado. Trazado del perfil de una leva de placa con

seguidor de rodillo descentrado
http://4.bp.blogspot.com/_TAAhxyUkEYw/TFrwoLbvMhI/AAAAAAAAAFI/nPGRvUf0HxQ/s1600/26.bmphttp://2.bp.blogspot.com/_TAAhxyUkEYw/TFrwoSDQheI/AAAAAAAAAFQ/RatDe2VaJpA/s1600/25.bmp


9/14

Trazado del perfil de una leva de placa conseguidor de cara plana

Trazado del perfil de una leva de placa conseguidor de rodillo oscilante

Fuerzas en levasEn las levas se pueden considerar dos tipos de fuerzas:

- Estticas, debidas a las fuerzas exteriores que actan sobre el seguidor y a la fuerza del muelle.-Dinmicas, debidas a la masa del seguidor. Si no se toma ningn tipo de precaucin, la fuerzaentre el seguidor y la leva debe ser positiva, ya que sino se perdera el contacto entre ellos

dejando de ser un mecanismo. En la figura A pueden verse las fuerzas estticas en una leva deplaca y seguidor de rodillo que es una de las levas ms comunes. Se pueden observar las fuerzasdinmicas cuando la aceleracin del seguidor es positiva. Finalmente, se muestran las fuerzas

dinmicas cuando la aceleracin del seguidor es negativa.

Fuerzas estticas en una leva de placa y seguidor de rodillo
http://2.bp.blogspot.com/_TAAhxyUkEYw/TFrunZUMC0I/AAAAAAAAAEo/EKStyLNQGvU/s1600/30.bmphttp://4.bp.blogspot.com/_TAAhxyUkEYw/TFrunh7VP7I/AAAAAAAAAEw/t5XSYUQM5Ds/s1600/29.bmphttp://3.bp.blogspot.com/_TAAhxyUkEYw/TFrwn3BLWvI/AAAAAAAAAFA/s_crv9XARDk/s1600/27.bmp


10/14

Fuerzas dinmicas en una leva de placa y seguidor de rodillo siendo la aceleracin del seguidorpositiva

Problema propuesto

Se requiere un dispositivo para acelerar un vehculo de 3 000 lb contra una barrera convelocidad constante, para probar sus defensas a 5 mph.El vehculo partir del reposo, se mover hacia adelante y tendr velocidad constante en laltima parte de su movimiento antes de chocar con la barrera a la velocidad especificada. Disee

un sistema leva-seguidor para realizar esto.El vehculo perder el contacto con el seguidor justo antes del choque.

Para el diseo no se debe olvidar que el ngulo de presin debe estar entre 30 y -30 grados paraque la fuerza perpendicular al movimiento no cause fallas, las derivas de velocidad aceleracin

deben ser continuas.

Desarrollo

Lo ms importante a considerar era las partes donde se quera que la velocidad fuera constanteen el seguidor, hay que ver cul de las funciones se aproximaba de tal forma que su aceleracin

sea cero cuando llegue a la velocidad especificada.

En el programa Dynacam, se ingresa primero la velocidad angular y luego el nmero de que serequera, este ya estaba dado.

En cada divisin se pone el recorrido en ngulo para despus definir si es constante, bajada o

subida, luego se define el tipo de funcin se va escoger y se debe tener en cuenta que lasfunciones de velocidad y aceleracin sean continuas. (figura1).


11/14

Figura 1

Se observa finalmente que las grficas que nos arroja el programa sean las adecuadas para elrequerimiento del problema planteado. (Figura 2)

Figura 2. Desplazamiento Velocidad Aceleracin Golpeteo

Luego de esto se chequea como seria la leva final, con todos los datos puestos inicialmente

obtenemos un prototipo arrojado por el programa. En el cual se chequea el ngulo de presincrtico, este se puede mejora haciendo que la leva tenga una excentricidad. Tambin se aumento

el dimetro primario de la leva a 6000 mm y el del rodillo a 2500mm para obtener radio decurvatura mayor al dimetro de rodillo con una relacin mayor a dos.


12/14

Figura 3 diseo esquemtico de la leva y el rodillo seguidor

Como dato adicional presentamos las fuerzas y torques en el seguidor. Figura 5

Figura 5

Funciones caractersticas para el diseo de levas

Las funciones utilizadas para nuestro diseo fueron las cicloidales C-1, C-2 C-6 que estas nospermitirn que nuestra funcin de desplazamiento sea continuo en todo el intervalo y con la


13/14

combinacin de nuestro ngulo de presin que vara entre 15,5 (Mximo) y -29 (Mnimo) y conla seleccin del radio del rodillo de 2500mm obtendremos nuestro diseo.

Funciones caractersticas para un diseo de leva de placa plana

= Dnde:

= 1= 1 ()

(22340 )(1 ) (120 180) = 1 ( 120120)

L=2340 mm

Dimensionamiento de la leva

Para disear una leva tambin hay que definir cosas muy importantes, que influirn de formadirecta en las caractersticas del mismo. Una de ellas es el crculo primario, de donde parte todaleva para su dimensionamiento. Otra caracterstica es el tipo de seguidor que se va a seleccionar

que para nuestro diseo ser un seguidor con rodillo.


14/14

Dimetro Circulo Primario 6000(mm)

Dimetro Rodillo 2500 (mm)

Mximo ngulo de Presin 15.5

Mnimo ngulo de Presin -29

Velocidad angular 9.55 RPM

Conclusiones

Se realiz un anlisis de los diferentes elementos necesarios para el diseo, y se

procedi a examinar cada una de las posibles soluciones tomando en cuenta todos losparmetros necesarios para el diseo y principalmente que se cumpla la ley fundamental

del diseo de levas. Tomar en cuenta los requerimientos puntuales del problema nos hizo escoger de

excelente manera las curvas que se necesitaban (Se escogieron las ecuaciones y graficascicloidales C1- C2- C6)

Se omitieron la resoluciones de las ecuaciones ya que se trabaj con el software

Dinacam 10 que agiliz y nos ahorr tiempo al disear la leva

Una vez analizado el problema propuesto, con la ayuda del software se procedi a

disear la leva, la cual fue disea en medidas y proporciones tales que su fabricacinsea econmica y que su ubicacin no requiera de un gran espacio.

Habiendo cumplido con el diseo de la leva sin faltar a la ley fundamental, y

concluyendo que el producto final entregado cumplir de excelente manera el trabajorequerido porque se ha tomado en cuenta los criterios fundamentales.

Escogimos el seguidor de rodillo ya que este nos dar en el sistema menores esfuerzos ymenor desgaste por friccin.

Se tom adecuadamente realizando tres divisiones las cuales se ajustaron

excelentemente para los requerimientos de nuestro proyecto.

ibliografa

http://tecnoloxia.com/mecanismos/mecanismosCAS/texto_fichas/definicion_leva.htm

https://www5.uva.es/guia_docente/uploads/2012/455/42615/1/Documento20.pdf

http://www.portaleso.com/portaleso/trabajos/tecnologia/mecanica/maquinas_y_circuitos

/levas.htm
http://tecnoloxia.com/mecanismos/mecanismosCAS/texto_fichas/definicion_leva.htmhttps://www5.uva.es/guia_docente/uploads/2012/455/42615/1/Documento20.pdfhttp://www.portaleso.com/portaleso/trabajos/tecnologia/mecanica/maquinas_y_circuitos/levas.htmhttp://www.portaleso.com/portaleso/trabajos/tecnologia/mecanica/maquinas_y_circuitos/levas.htmhttp://www.portaleso.com/portaleso/trabajos/tecnologia/mecanica/maquinas_y_circuitos/levas.htmhttp://www.portaleso.com/portaleso/trabajos/tecnologia/mecanica/maquinas_y_circuitos/levas.htmhttp://www.portaleso.com/portaleso/trabajos/tecnologia/mecanica/maquinas_y_circuitos/levas.htmhttp://www.portaleso.com/portaleso/trabajos/tecnologia/mecanica/maquinas_y_circuitos/levas.htmhttps://www5.uva.es/guia_docente/uploads/2012/455/42615/1/Documento20.pdfhttp://tecnoloxia.com/mecanismos/mecanismosCAS/texto_fichas/definicion_leva.htm

Documents

Proyecto de Levas