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Biela-manivela y Leva
Descripción breve
La manivela y la leva son eslabones mecánicos esenciales utilizados para transformar el movimiento, típicamente convirtiendo el movimiento rotativo en movimiento lineal alternativo o viceversa. Son componentes fundamentales en maquinaria compleja, desde los antiguos molinos de agua hasta los modernos motores de combustión interna.
Uso / Función
- Transformación de movimiento: Convertir la rotación (de una rueda o eje) en un movimiento de vaivén (para una sierra, bomba o pistón).
- Control de temporización: Las levas permiten una temporización precisa de los movimientos (como abrir y cerrar válvulas).
- Transmisión de potencia: Las manivelas permiten que los humanos o los motores apliquen par motor a un eje rotatorio a través de una fuerza lineal.
Principio de funcionamiento
- Manivela: Consiste en un brazo unido en ángulo recto a un eje giratorio. Cuando se conecta una biela al brazo, la trayectoria circular de la manivela tira y empuja la biela en un movimiento alternativo.
- Leva: Una pieza giratoria o deslizante (la leva) con un perfil no circular que golpea a un seguidor en uno o más puntos de su movimiento. La forma de la leva determina el perfil de movimiento específico del seguidor.
Cómo crearlo
Manivela de madera simple
- Eje: Un eje de madera resistente.
- Brazo: Una pieza perpendicular de madera firmemente unida al extremo del eje.
- Mango/Biela: Un pasador o mango en el extremo exterior del brazo para proporcionar palanca o conectarse a una biela.
Leva simple
- Disco: Un disco circular de madera o metal.
- Descentrado: Montar el disco descentrado en un eje, o tallarlo en forma de óvalo o pera.
- Seguidor: Una varilla que se apoya contra el borde de la leva, guiada para que solo pueda moverse linealmente.
Materiales necesarios
- Estructurales: Madera (madera dura), Hierro o Acero para mayor durabilidad.
- Lubricante: Grasa animal o grasa para reducir la fricción entre la leva y el seguidor.
Variantes y mejoras
- Cigüeñal: Un eje con múltiples manivelas integradas, utilizado en motores de varios cilindros.
- Excéntrica: Una variación de la manivela donde un disco circular se monta descentrado en un eje, a menudo utilizado para accionar válvulas.
- Árbol de levas: Un eje con múltiples levas, utilizado para sincronizar múltiples acciones (como la temporización de las válvulas).
Límites y riesgos
- Fricción y desgaste: Las levas, especialmente, están sujetas a una alta fricción en el punto de contacto con el seguidor. Se requiere lubricación constante.
- Estrés: La unión entre el brazo de la manivela y el eje es un punto común de falla mecánica bajo un par elevado.
- Equilibrio: Las manivelas y levas de alta velocidad pueden causar vibraciones significativas si no se contrapesan adecuadamente.