Teoria de Maquinas y Mecanismo - Shigley

556 TEORtA DE MÁQUINAS Y MECANISMOS
figura, F23 es la fuerza de contacto de la leva y Fs es la fuerza del resorte. En
general, F23 y Fs no tienen la misma linea de acción y, por tanto, un par de fuerzas
del armazón, FJ3,A y F\3,B actúan en los cojinetes A y B.
Antes de escribir la ecuación del movimiento, investiguemos la fuerza del
resorte con más detalle. La expresión rigidez del resorte k, llamada también
coeficiente del resorte, se refiere a la magnitud de la fuerza necesaria para deformar
el resorte en una unidad de longitud. Por consiguiente, las unidades de k por
lo común serán newtons por metro o libras por pulgada. El propósito del resorte es
mantener o retener al seguidor en contacto con la leva. Así pues, el resorte debe
ejercer cierta fuerza, incluso en el punto inferior de la carrera, en donde se extiende
al máximo. Esta fuerza, llamada precarga P, es la fuerza que ejerce el resorte
cuando y = O. Por lo tanto, P ka, en donde a es la distancia que se debe comprimir
el resorte para ensamblarlo.
Al sumar las fuerzas sobre la masa del seguidor en la dirección y, da
2: FY F23 - k(y + i) my = O
(a)
Nótese en particular que F23 sólo puede tener valores positivos. Al resolver la (a)
para la fuerza de contacto y sustituyendo la primera y tercera de las ecuaciones
(16-1), da
F23 (ke + P) + (mw2 k)e cos wt (16-2)
En la figura 16-2c se tiene un diagrama de cuerpo libre de la leva. El momento
de torsión T, aplicado por el eje a la leva, es
T = F23e sen wt
[(ke + P) + (mw2 - k)e cos wtJe sen wt
e2
e(ke + P) senwt + 2" (mw2 - k) sen2wt (16-3)
FS
23 m
A
(a)
B
F13,A
(b)
F13•B
(e)
Figura 16-2 a) Leva de placa excéntrica
y seguidor de cara plana; b)
diagrama de cuerpo libre del seguidor;
e) diagrama de cuerpo libre
de la leva.