Teoria de Maquinas y Mecanismo - Shigley

CAPtTULO
DIECISEIS
DINÁMICA DE LEVAS
16·1 SISTEMAS DE LEVAS DE CUERPOS RíGIDOS Y ELÁSTICOS
En la figura 16-1a se tiene la vista de una sección transversal en la que se muestra
la disposición de una válvula en la culata en un motor de automóvil. Cuando se
analiza la dinámica de éste, o cualquier otro, sistema de levas, se esperaría determinar
la fuerza de contacto en la superficie de la leva, la fuerza del resorte y el
momento de torsión en el eje de la leva, todo para una rotación completa de la
misma. En un método de análisis, el tren completo de leva y seguidor, compuesto
por la varilla de empuje, el brazo oscilante y el vástago de la válvula junto con el
eje de la leva, se consideran rígidos. Si, en efecto, los elementos son bastante rígidos,
y si la velocidad es moderada, este tipo de análisis por lo común producirá
resultados bastante satisfactorios. En cualquier caso, siempre se debe llevar a cabo
en primer lugar este tipo de análisis de cuerpo rígido.
Hay ocasiones en que las velocidades son tan elevadas, o los elementos tan
elásticos (quizá debido a una longitud extrema), que es preciso aplicar un análisis
de cuerpo elástico. Por lo común, se descubre este hecho cuando se comienzan a
presentar problemas con el sistema de levas. Estos problemas se ponen de manifiesto
casi siempre a través de ruido, traqueteo, desgaste poco usual, calidad deficiente
del producto o quizá falla por fatiga de algunas de las piezas. En otros casos, la investigación
de laboratorio del funcionamiento de un sistema prototipo de la leva
puede revelar diferencias sustanciales entre el rendimiento teórico y el observado.
En la figura 16-1b se da un modelo matemático de un sistema de leva de cuerpo
elástico. En este caso, m3 es la masa de la leva y una porción del eje de la misma.
El movimiento maquinado en la leva es la coordenada y, una función del ángulo
(J del eje de la leva. La rigidez a la flexión del eie de la leva se designa como