Diseño cinemático de la leva

LEVAS

Una leva es una placa, cilindro o cualquier sólido que tenga un contorno curvo o ranura curvada que, debido a movimientos de oscilación o rotación, dé un movimiento predeterminado a otra pieza, denominado seguidor, con la cual está en contacto, 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).La máquina que se usa para fabricar levas se le conoce como generadora.

Diseño cinemático 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. Cada fase dispone de otros cuatro sinusoidales que en el coseno de "fi" se admiten como levas espectatrizes.

Ley fundamental del 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.

Árboles de levas y Taquetes

Estas dos tienen la importante función de sincronizar la apertura y cierre de las válvulas de admisión y de escape, y hacer girar tanto a la bomba de aceite como al eje del distribuidor del sistema de ignición.

El árbol de levas está constituido por aleaciones de hierro fundido a presión, pudiendo estar alojado en el bloque o en las cámaras, como en los motores más recientes. Los más modernos motores pueden tener hasta dos árboles de levas, utilizando uno de ellos para las válvulas de admisión y el otro para las de escape.

De esta forma, los manuales y los catálogos utilizan las abreviaturas SOHC que significa árbol de levas sencillo y DOHC que denota al doble árbol de levas en la cámara.

La función principal del árbol de levas es la de convertir el movimiento rotatorio en movimiento lineal de los taquetes y las válvulas. En algunos motores el movimiento lineal se transmite mediante la varilla de empuje y, en otros, directamente al taquete o a la válvula. Todo ello depende del diseño del motor. Otro aspecto importante a tomar en cuenta es que durante su trabajo debe girar a altas revoluciones y someterse a grandes cargas de fuerza, las cuales originan desgastes en sus lóbulos y en los taquetes por efecto de la fricción entre sus cuerpos. Estos desgastes varían la sincronización de los tiempos de apertura de las válvulas de admisión y escape, produciendo de esta forma combustiones imperfectas que afectan directamente la potencia del motor, y generan contaminación ambiental.

Los Taquetes pueden ser de varios tipos tales como los mecánicos de una pieza sólida, los hidráulicos que trabajan con presión de aceite y los hidráulicos con rodillos que tienen este último componente para ayudar a disminuir la fricción. Todos ellos tienen la única función de transmitir el movimiento del árbol de levas hacia las válvulas.

Por lo antes expuesto, al reparar un motor se debe observar la presencia de desgastes en los lóbulos y en caso que lo haya, proceder a verificar las medidas de los mismos, los puntos de apoyos y los cojinetes (bocinas) del árbol de levas así como también el desgaste que pueden haber sufrido los taquetes, las varillas de empuje y los balancines. Hay que cambiar todas las partes que sean necesarias, pero se debe tener presente que al reemplazar el árbol de levas también deben montarse los taquetes y los cojinetes (bocinas) nuevos, para garantizar la vida útil de éste componente.

Otras recomendaciones importantes son las que siguen. Al colocar los cojinetes en los puntos de apoyo del árbol de levas, el orificio de lubricación del cojinete debe quedar alineado con el orificio del punto de apoyo del árbol de levas para asegurar la lubricación necesaria y evitar que éste último sufra algún daño. Adopte como norma el uso de aceite en los puntos de apoyo, cojinetes y lóbulos. Al instalar el árbol de levas debe hacerlo con sumo cuidado, girándolo para evitar producir daños en los lóbulos y en los cojinetes.

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