Levas 4ex2t

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE VALPARAÍSO FACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA

INFORME DINAMICA DE MAQUINAS “Diseño Leva” ICM 544-1

Integrantes: Oscar Ancaten G. Rodrigo Quiroz B. Yuri Santibáñez C. Profesor: Daniel Milovic S. Fecha: 27 / 06 / 2014

Introducción Se diseña una leva con seguidor de rodillo con 4 detenciones. Con estos resultados se obtienen los gráficos de S V A J, el dimensionamiento de la leva y sus respectivas fuerzas y torque del mecanismo. Para el diseño de la leva se utilizan monogramas y el software Dynacam.

Presentación del problema Diseñe una leva con cuatro detenimientos para mover un rodillo seguidor de 2 pulgadas de diámetro y masa 1,25 lb -De 0 a 2,5 pulgadas en 40°, paro de 100°, bajada de 1,5 pulgadas en 90°, paro de 20°, bajada de 0,5 en 30°, paro de 40°, bajada de 0,5 pulgadas en 30° y paro en el movimiento restante. -El ciclo total debe realizarse en 15 segundos. Elija programas adecuados para la subida y bajada con el fin de minimizar fuerzas dinámicas y pares de torsión. -Determine radio mínimo. -Dibuje leva -Use cálculo analítico manual con usos de monogramas y mediante programas. -Dimensione un resorte de retorno y especifique su precarga para mantener o entre leva y seguidor. Calcule y trace la fuerza dinámica y el par de torsión. Suponga un amortiguamiento de 0,18 veces el crítico. -Repita el cálculo para una leva con cierre de forma. -Compare la fuerza dinámica, par de torsión y frecuencia natural para el diseño con cierre de forma y con cierre de fuerza cerrada.

1.) Tabla de Movimientos de la leva Segmento Movimiento Teta inicial 1 Subida 0 2 Detencion 40 3 Bajada 140 4 Detencion 230 5 Bajada 250 6 Detencion 280 7 Bajada 320 8 Detencion 350

Teta final 40 140 230 250 280 320 350 360

Beta 40 100 90 20 30 40 30 10

Si 0 2,5 2,5 1 1 0,5 0,5 0

Sf 2,5 2,5 1 1 0,5 0,5 0 0

Tabla de ingreso de datos Dynacam

1.1 ) Datos del problema Masa seguidor(m): 1,25 (lb) Velocidad Angular Leva (W): 1 rev / 15 seg = 0,0667 rev/seg = 0,4188 rad / seg Rr (radio del rodillo): 1 (in) S máx. : 2,5 (in)

L 2,5 0 1,5 0 0,5 0 0,5 0

2) Diagrama S V A J Se pueden obtener de una forma analítica a través de graficas tabuladas o la ayuda del programa Dynacam. 2.1) Análisis analítico Para el movimiento deseado de nuestra leva seleccionamos el movimiento cicloidal. Se utilizan las gráficas de movimiento cicloidal debido a que el movimiento de nuestra leva es con detenimiento, para esto necesitamos curvas cicloidales de velocidad y aceleración donde su punto inicial y final sean cero. En nuestro caso tenemos una primera subida y 3 bajadas. Para el caso de las subidas se selecciona la siguiente curva cicloidal:

Para el caso de las bajadas se selecciona curva cicloidal:

2.2 ) Utilizando el programa Dynacam

Valores máximos de desplazamiento, velocidad, aceleración y golpeteo.

2) Dimensionamiento de la leva 2.1) Método analítico Para seleccionar el radio de la leva (Ro) se utilizaran los monogramas y se realizaran planillas Excel para la selección del radio de curvatura mínimo (Rho mínimo). Se comienza seleccionando el ángulo beta o el movimiento de la leva y se intersectan con los monogramas de movimiento cicloidal. Con esto se obtienen las relaciones de (L / Ro) (ejemplo L/ Ro = 0,1), con este valor se puede obtener el valor de Ro. También con la intersección de trazar una recta vertical al ángulo beta (b) paralela a las ordenadas y la curva (L/ Ro) , se puede encontrar una relación de (Rho min /Ro)(Ejemplo : Rho min /Ro = 0,2). Ya como es conocido el valor de Ro se puede obtener el valor de Rho min. Siempre se debe tener en consideración que Rho min >> Rr.

Para el cálculo utilizamos la subida de beta (b) = 30 ° y el valor de Lmax = 2,5 (in) Se muestra la tabla Excel respectiva donde se introdujeron los cálculos y la respectiva selección del Ro y Rho min, según lo expuesto anteriormente.

L 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 Beta

Rr

L/Ro 0,01 0,02 0,03 0,04 0,06 0,08 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,25 1,5 1,75 2

Ro 250 125 83,3333333 62,5 41,6666667 31,25 25 12,5 6,25 4,16666667 3,125 2,5 2 1,66666667 1,42857143 1,25

Rho/R0 Rho 0,87 217,5 0,8 100 0,72 60 0,66 41,25 0,6 25 0,53 16,5625 0,48 12 0,36 4,5 0,32 2 0,31 1,29166667 0,305 0,953125 0,31 0,775 0,35 0,7 0,38 0,63333333 0,405 0,57857143 0,43 0,5375

40

1

Radio Rodilo

Se adjunta monograma respectivo

Angulo de presión máximo (alfa) Se utilizan monogramas y los valores calculados anteriormente:

Angulo de presión máximo: 45 °

2.2) Método utilizando Dynacam Para la utilización del programa Dynacam se debe conocer el Ro de la leva, por consiguiente utilizamos el valor calculado anteriormente (Ro = 6, 25 in).En esta imagen se puede observar que el programa nos indica el Rho mínimo de 2,06 in y el valor del ángulo máximo de presión de 44 °.

Tabla resumen del dimensionamiento de la leva a través del programa Dynacam

3) Dibujo de la leva Para el dibujo de la leva se utiliza el programa Dynacam. Se adjunta la imagen que nos entrega el programa.

4)Análisis para una leva con cierre de forma y cierre de fuerza. 4.1) Análisis de fuerzas cinetostáticas del sistema seguidor leva con cierre de fuerza La idea es no obtener valores negativos en la gráfica de fuerza, estos valores negativos nos indican saltos del seguidor.

En la gráfica se puede observar que no existen valores negativos de la fuerza, por lo tanto no existe saltos del seguidor. Datos del problema m = 1,25 (lb) (masa efectiva) k = 2 (lb/in) (Constante resorte) Fpl= 3 (lb) (Fuerza de pretensión) E = 0,18 ( C /Cc ) (Amortiguamiento real / Amortiguamiento critico) Wn= 1,3 (rad /seg) = (k/m)^(1/2) C = 0,6 (lb *s / in)

Cc=3,2 (lb *s / in)= 2m*(k/m)^(1/2) Wd = 1,2 (rad/seg) =((k/m)-(C/m)^2)^(1/2) Valores máximos Fmax = 11,6 (lb) Fmin = 1,1 (lb) Tmax = 76,1 (lb *in) 4.2) Análisis de fuerzas cinetostáticas del sistema seguidor leva con cierre de forma Con cierre de forma siempre que quiere conseguir altas velocidades y se evita la flotación de válvulas. También llamado sistema desmodrómico. En este caso se quita la constante del resorte y el amortiguamiento, se vuelven cero.

Datos del problema m = 1,25 (lb) (masa efectiva) k = 0 (lb/in) (Constante resorte) Fpl= 0 (lb) (Fuerza de pretensión) E = 0 ( C /Cc ) (Amortiguamiento real / Amortiguamiento critico) Wn= 0(rad /seg) = (k/m)^(1/2) C = 0 (lb *s / in) Cc=0 (lb *s / in)= 2m*(k/m)^(1/2) Wd =0= ((k/m)-(C/m)^2)^(1/2) Valores máximos Fmax = 7,1 (lb) Fmin = -7,1(lb) Tmax = 38,2 (lb *in)