Qué son las Levas, cuál es su función y cómo se diseñan?

Leva: Es un mecanismo que genera movimiento deseado en un seguidor por medio de contacto directo. Por lo general las Levas van montados en ejes (arboles) rotatorios aunque pueden ser empleadas inmóviles y el seguidor sea el que se mueve el rededor de ellas. Cambien pueden producir movimiento oscilatorio o pueden convertir movimientos de diferentes maneras

La forma de la leva es determinada por el movimiento del seguidor. En la ingeniería las Levas tienen muchos beneficios al emplearse a diferencia de los mecanismos articulados de cuatro barras de cinemática

Comencemos por ver los tipos de seguidores:

Gráficas de movimiento de levas

DIAGRAMA DE DESPLAZAMIENTO
El diagrama de desplazamiento “y = f (θ)” representa, en el caso más general, la posición del seguidor respecto de la posición de la leva. Por ejemplo en una leva de placa con seguidor de movimiento rectilíneo alternativo, representaría la posición del seguidor respecto del ángulo girado por la leva, pero en otros casos, tanto “y” como “θ”, pueden ser desplazamientos lineales o angulares.

Diagrama de desplazamiento.

Un movimiento muy típico a conseguir por medio de un mecanismo de leva es el movimiento uniforme en el cual la velocidad del seguidor será constante siempre que sea constante la velocidad de la leva, (quizás sería mejor llamarlo movimiento proporcional). Este tipo de movimiento queda reflejado en el diagrama de desplazamiento por medio de un segmento rectilíneo.

Desplazamientos, velocidades y aceleraciones del seguidor
Si se tuviese una leva con la que se pretende, por ejemplo, realizar: una subida con movimiento uniforme, una detención y finalmente un retorno, y no se tomase ningún tipo de precaución resultaría que podrían aparecer aceleraciones del seguidor tendiendo a infinito, tal como se ve en la figura
Si la aceleración del seguidor tiende a infinito, también lo harán las fuerzas de inercia, con lo que llegarían 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 de velocidades.
Para suavizar el inicio o final de un movimiento uniforme se suele utilizar una rama de parábola, consiguiendo que las pendientes de los tramos de parábola coincidan con la pendiente del movimiento uniforme.

Tramos de parábola. a) Unión 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 armónico. ya que este tipo de movimiento tiene velocidades y aceleraciones que son funciones continuas.

Diagrama de desplazamiento con movimiento armónico

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 al inicio y al final, correspondiéndose con las aceleraciones nulas de las detenciones.

Diagrama de desplazamiento con movimiento cicloidal

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