Mecanismos Leva-Seguidor: Definición, Tipos y Aplicaciones

En ingeniería mecánica, un mecanismo de par superior se conoce como mecanismo leva-seguidor. La leva y el seguidor son elementos mecanizados tipo rodillo o aguja diseñados para trabajar conjuntamente. Existen en una gran variedad de configuraciones y funcionan según su aplicación y resultado final.

Hoy conocerás la definición, funciones, aplicaciones, componentes, diagrama, tipos y funcionamiento de la leva y el seguidor. Recuerda que el mecanismo también puede denominarse leva-seguidor.

Definición de Leva-Seguidor

¿Qué es una leva?

Una leva es un elemento giratorio que imprime un movimiento alternativo u oscilante a un seguidor —elemento de la máquina— por contacto directo. También puede definirse como un miembro mecánico que transmite el movimiento deseado al seguidor por contacto directo.

Estos mecanismos transforman movimiento rotatorio en lineal hacia otra parte. Por eso pueden actuar como rueda giratoria, rueda excéntrica o eje que golpea un brazo en distintos puntos de su trayectoria circular.

Una leva puede usarse en un martillo de vapor como un diente simple para impulsar golpes de potencia.

¿Qué es un seguidor?

El seguidor es una pieza giratoria u oscilante que se mueve por el movimiento de la leva debido al contacto directo entre ambas. El seguidor se mueve verticalmente al eje de la leva cuando esta se mueve en movimiento alternativo.

El seguidor es la parte de la máquina que sigue a la leva, ya sea en movimiento oscilante o alternativo.

En resumen, el miembro conductor es la leva, mientras que el miembro conducido es el seguidor. Siempre hay un bastidor que soporta la leva y guía al seguidor.

Funciones del mecanismo leva-seguidor

Funciones en sus diversas aplicaciones:

Ayuda a lograr una distribución uniforme de fuerzas en un solo componente de máquina.

Con un rodillo cilíndrico en un componente, se obtiene movimiento espontáneo. El mecanismo leva-seguidor permite obtener variedad de movimientos lineales al aplicarse a una máquina.

Debido a que el espesor del leva-seguidor es mayor que el de los rodamientos, tienden a absorber mayor cantidad de choque, aumentando la eficiencia mecánica del componente.

Además, el sistema funciona bien en máquinas expendedoras y aplicaciones aeronáuticas por su versatilidad. También rinde bien en cintas transportadoras.

Aplicaciones del mecanismo leva-seguidor

Principales aplicaciones:

• En motores de combustión interna para abrir y cerrar válvulas de admisión y escape mediante el árbol de levas.
• En sistemas hidráulicos.
• Maquinaria automatizada.
• Máquinas de impresión.
• Equipos textiles y agrícolas.
• Maquinaria de tallado de engranajes.
• Tornos automáticos.
• Relojes de pared.

Además, los ingenieros usan mecanismos leva-seguidor para garantizar un grado de error mínimo o nulo. En la industria automotriz, impulsan bombas de combustible y controlan válvulas.

Partes del mecanismo leva-seguidor

Las partes pueden variar por la diversidad de tipos. Más abajo se explican los tipos con sus respectivas partes.

No obstante, un mecanismo leva-seguidor se compone de tres miembros: miembro conductor (leva), bastidor que soporta leva y seguidor, y miembro conducido (seguidor).

Terminología del mecanismo leva-seguidor

Perfil de la leva – Superficie de contacto entre leva y seguidor.

Círculo base – Círculo más pequeño del perfil de la leva trazado desde el centro de rotación.

Punto de trazado – Punto que permite trazar el perfil de la leva.

Curva de paso – Curva generada suponiendo la leva fija y el punto de trazado del seguidor moviéndose alrededor de la leva.

Ángulo de presión – Formado entre la normal a la curva de paso y la línea de movimiento del seguidor.

Punto de paso – Punto donde el ángulo de presión es máximo.

Círculo de paso – Círculo que pasa por el punto de paso.

Círculo primo – Círculo tangente a la curva de paso y concéntrico al círculo base.

Diagrama de una leva y un seguidor:

Tipos de mecanismo leva-seguidor

A continuación, los diversos tipos:

Tipos de levas:

Leva de disco o plato:

No tiene contorno regular para transmitir un movimiento específico al seguidor.

Leva cilíndrica:

Tiene una ranura en su superficie cilíndrica; el seguidor recorre la superficie paralela al eje del cilindro.

Leva de traslación:

Tiene una placa ranurada o con contorno; el seguidor oscila sobre la cara de la placa. El movimiento del seguidor viene dado por la ranura o el contorno.

Leva de cuña:

Tiene un contorno plano inclinado para impartir un movimiento específico al seguidor.

Leva espiral:

Tiene un contorno ranurado semicircular o espiral, permitiendo movimiento alternativo. El seguidor se mueve verticalmente al eje de la leva.

Leva en forma de corazón:

Asimétrica, semejante a un corazón; de ahí su nombre. Se usa para devolver ejes a una posición fija mediante la presión de un rodillo.

Tipos de seguidores

Diversos tipos según el movimiento de la leva:

Seguidor de filo de cuchillo (knife-edge):

Diseñado con zona de contacto afilada que contacta directamente con la leva. Es el diseño más simple, pero solo sirve para aplicaciones lentas, no para altas velocidades, por su filo.

Seguidor de rodillo (roller follower):

Usado en aplicaciones de alta velocidad por su contacto suave con la leva. Menor desgaste que el anterior.

Seguidor de cara plana (flat-faced follower):

Superficie plana con leva irregular. Usado cuando el espacio es limitado y para resistir empujes laterales. También en aplicaciones que requieren precisión.

Seguidor esférico (spherical follower):

Tiene superficie curva; es una modificación del seguidor de cara plana.

Seguidor radial (radial follower):

Similar al esférico, su línea de movimiento pasa por el eje de la leva. El seguidor en movimiento alternativo se mueve en línea recta. Comparte diagrama con el esférico.

Seguidor descentrado (offset follower):

El eje de movimiento del seguidor no es colineal con el eje de la leva.

Principio de funcionamiento de la leva y el seguidor

El funcionamiento es sencillo y fácil de entender. El mecanismo depende mutuamente: donde hay leva debe haber seguidor y viceversa, si no son inútiles.

La leva es un componente mecánico que gira en círculo o elipse alrededor del eje menor del seguidor. Transmite movimiento oscilante, alternativo o lineal al seguidor.

Las levas suelen ser ovaladas, círculos imperfectos o elipses. Si un ingeniero considera una leva ovalada, el movimiento requerido es un saliente externo periódico respecto a su locus.

Este saliente externo es esencial para trabajos periódicos mecánicos. La leva puede ser de cabeza simple o múltiple.

En cuanto al seguidor, es la pieza que recibe el empuje o tracción de la leva y transfiere el movimiento a la parte requerida. Gira en arco oscilante o circular.

Mira el vídeo para aprender más sobre el funcionamiento del mecanismo leva-seguidor:

Conclusión

En este artículo hemos visto la definición, funciones, aplicaciones, componentes, tipos y funcionamiento del mecanismo leva-seguidor.

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