Mecanismo de levas

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MECANISMOS DE LEVAS

1. Estudio del mecanismo de apertura y cierre de válvulas del Motor “Mercedes Benz”.

a) Dibujar el esquema cinemático del mecanismo del árbol de levas:

b) Determinar los grados de libertad por aplicación del criterio de Grübler.

GL= 3(n-1) – 2(i) – s

n=4; i=3; s=1 :

GL = 3· (4-1) – 2· 3 – 1= 2

c) Explicar la función del balancín situado entrela leva y el seguidor:

El balancín se usa para anular las fuerzas en la dirección “x” que hace la leva, dado que estas fuerzas son altamente peligrosas, pueden producir vibraciones o en casos extremos rotura del algún componente del sistema. El balancín absorbe estas fuerzas y las traslada total o parcialmente a la bancada permitiendo que las fuerzas en la dirección “y” se transmitanperfectamente.

2. Diseñar el perfil de una leva radial y determinar la velocidad angular límite (velocidad angular crítica) de la leva para que el mecanismo funcione correctamente.

Características para el diseño del mecanismo de leva:

- Seguidor: de Rodillo rectilíneo.

- Cierre: por gravedad

- Diámetro del rodillo: 20mm.

- Diámetro de la circunferencia base:65mm.

- Excentricidad del seguidor: 0.

- Características del movimiento deseado: Durante los primeros 90 grados de vuelta la leva, el seguidor asciende 10mm, se mantiene en esta posición durante los 90 grados siguientes, y desciende a la posición inicial en los 90 grados siguientes, manteniéndose en ella hasta reiniciar el ciclo.

- Característica de la Curva de Desplazamiento:Garantizar que los cambios de las aceleraciones sean lo menor posible, tal que se cumpla que el comportamiento de la rapidez de las aceleración no sea brusco.

Para la construcción de la leva he usado la formula polinomial que aparece en el libro : DISSEÑO DE MAQUINARIA de Robert L. Norton, he escogido esta porque cumple que los cambios de las aceleraciones sean lo menos posible, tal y como nospide en enunciado. La fórmula elegida y los cálculos para la leva son los siguientes:

[pic]

• Cálculos para la ecuación de subida:

[pic]

De modo que la ecuación para la subida queda de la siguiente forma:

[pic]

• Cálculos para la ecuación de bajada:

[pic]

De modo que la ecuación para la bajada queda de la siguiente forma:

[pic]

Para la determinación de laforma de la leva usaremos el programa Microsoft Excel para realizar el cálculo de cada aumento o disminución de raido cada 5 grados, a continuación haremos un grafico en el que se puede ver perfectamente la forma que tendrá la leva al finalizar. Tal y como nos indica el enunciado h valdrá 10 (20/2) el ángulo limite será 90 y el radio de la circunferencia base 32.5 (65/2).

|Ángulos (º)|Ángulos (rad) |s (mm) |Distancia real (mm) |
|0 |0,000 |0,000 |32,500 |
|5 |0,087 |0,016 |32,516 |
|10 |0,175 |0,115 |32,615 |
|15 |0,262 |0,355 |32,855 |
|20|0,349 |0,764 |33,264 |
|25 |0,436 |1,350 |33,850 |
|30 |0,524 |2,099 |34,599 |
|35 |0,611 |2,984 |35,484 |
|40 |0,698 |3,967 |36,467|
|45 |0,785 |5,000 |37,500 |
|50 |0,873 |6,033 |38,533 |
|55 |0,960 |7,016 |39,516 |
|60 |1,047 |7,901 |40,401 |
|65 |1,134 |8,650...
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