23.1 PendahuluanSebuah pegas didefinisikan sebagai badan elastis, yang fungsinyaadalah untuk mendistorsi ketika dimuat dan untuk memulihkan bentuk aslinyaketika beban akan dihapus. Berbagai pentingaplikasi dari mata air adalah sebagai berikut:1. Untuk bantal, menyerap atau mengontrol energi karena baikshock atau getaran seperti pada mata air mobil, kereta apibuffer, gigi udara-kapal pendarat, peredam kejutdan peredam getaran.2. Untuk menerapkan kekuatan, seperti di rem, kopling dan springloadedkatup.3. Untuk mengontrol gerakan dengan mempertahankan kontak antaradua elemen seperti di Cams dan pengikut.4. Untuk mengukur kekuatan, seperti di musim semi dan saldoindikator mesin.5. Untuk menyimpan energi, seperti pada jam tangan, mainan, dll23.2 Jenis SpringsMeskipun ada banyak jenis mata air, namunberikut, menurut bentuknya, yang penting dariTitik subjek pandang.1. mata Helical. Mata air heliks terbuat dari kawat melingkar dalam bentuk helix danterutama ditujukan untuk beban tekan atau tarik. Penampang kawat dari manamusim semi dibuat mungkin melingkar, persegi atau persegi panjang. Dua bentuk mata heliks adalah kompresisemi heliks seperti ditunjukkan pada Gambar. 23.1 (a) dan ketegangan pegas heliks seperti ditunjukkan pada Gambar. 23.1 (b).Mata air heliks dikatakan digulung erat ketika kawat pegas melingkar begitu dekat bahwaPesawat yang mengandung tiap giliran hampir di sudut kanan terhadap sumbu helix dan kawat dikenakantorsi. Dengan kata lain, di musim semi heliks erat melingkar, sudut helix sangat kecil, biasanya kurangdari 10 . Tekanan utama yang dihasilkan di mata heliks adalah tegangan geser karena memutar. Bebanditerapkan sejajar dengan atau sepanjang sumbu musim semi.Di buka mata heliks melingkar, kawat musim semi melingkar sedemikian rupa bahwa ada kesenjangan antaradua putaran berturut-turut, sebagai akibat dari yang sudut helix besar. Sejak penerapan terbukamata air heliks melingkar yang terbatas, oleh karena itu diskusi kita akan membatasi erat melingkar heliksmata air saja.Mata air heliks memiliki keuntungan sebagai berikut:(a) ini mudah untuk memproduksi.(b) ini tersedia dalam berbagai.(c) ini dapat diandalkan.(d) ini memiliki tingkat konstanta pegas.(e) kinerja mereka dapat diprediksi lebih akurat.(f) karakteristik mereka dapat bervariasi dengan mengubah dimensi.2. Conical dan volute mata air. The kerucut dan volute mata air, seperti ditunjukkan pada Gambar. 23.2, digunakandalam aplikasi khusus di mana musim semi telescoping atau mata air dengan tingkat semi yang meningkatkan denganbeban yang diinginkan. Musim semi kerucut, seperti ditunjukkan pada Gambar. 23.2 (a), adalah luka dengan lapangan seragam sedangkanmata air volute, seperti ditunjukkan pada Gambar. 23.2 (b), yang luka dalam bentuk paraboloid dengan lapangan konstan822? ????????? ???????????????dan memimpin sudut. Mata air dapat dilakukan baik sebagian atau seluruhnya telescoping. Dalam kedua kasus,jumlah kumparan aktif secara bertahap menurun. Jumlah penurunan hasil kumparan dalam meningkatkantingkat musim semi. Karakteristik ini kadang-kadang digunakan dalam masalah getaran di mana mata air yang digunakan untukmendukung tubuh yang memiliki massa yang berbeda-beda.Tekanan utama yang dihasilkan di kerucut dan volute mata air juga tegangan geser karena memutar.3. Torsi mata air. Mata air ini mungkin dari jenis heliks atau spiral seperti ditunjukkan pada Gambar. 23,3. TheJenis heliks hanya dapat digunakan dalam aplikasi di mana beban cenderung angin musim semi dan digunakandalam berbagai mekanisme listrik. Jenis spiral juga digunakan di mana beban cenderung meningkatkanjumlah gulungan dan ketika terbuat dari datar jalur yang digunakan dalam jam tangan dan jam.Tekanan utama yang dihasilkan di torsi pegas tarik dan tekan karena lentur.4. Laminated atau pegas daun. The dilaminasi atau pegas daun (juga dikenal sebagai musim semi datar atau keretamusim semi) terdiri dari sejumlah plat datar (dikenal sebagai daun) dari berbagai panjang diselenggarakan bersama olehberarti klem dan baut, seperti ditunjukkan pada Gambar. 23,4. Ini sebagian besar digunakan dalam mobil.Tekanan utama yang dihasilkan di daun pegas tegangan tarik dan tekan.5. Disc atau bellevile mata air. Mata air ini terdiri dari sejumlah cakram kerucut diselenggarakan bersamaterhadap tergelincir oleh baut pusat atau tabung seperti ditunjukkan pada Gambar. 23,5. Mata air ini digunakan dalam aplikasidi mana tingkat semi tinggi dan unit semi kompak diperlukan.Tekanan utama yang dihasilkan di disc atau bellevile pegas tegangan tarik dan tekan.6. khusus mata air tujuan. Mata air ini adalah udara atau cairan mata air, mata air karet, mata air cincindll cairan (udara atau cair) dapat berperilaku sebagai pegas kompresi. Mata air ini digunakan untuk khusus23.3 Bahan untuk Helical SpringsBahan pegas harus memiliki kekuatan tinggi kelelahan, daktilitas tinggi, ketahanan tinggi danitu harus merayap tahan. Ini sangat tergantung pada layanan yang mereka digunakan yaitu beratlayanan, rata-rata layanan atau layanan cahaya.Layanan parah berarti pemuatan terus menerus cepat di mana rasio minimum ke maksimumbeban (atau stres) adalah salah satu-setengah atau kurang, seperti pada pegas katup otomotif.Rata-rata layanan mencakup rentang stres yang sama seperti pada layanan parah tetapi dengan hanya berselangoperasi, seperti dalam mesin air gubernur dan mata air suspensi mobil.Layanan cahaya termasuk mata air mengalami beban yang statis atau sangat jarang bervariasi, seperti dalammata air katup pengaman.Mata air yang sebagian besar terbuat dari kawat baja karbon-marah minyak yang mengandung 0,60-0,70 perpersen karbon dan 0,60-1,0 persen mangan. Kawat musik digunakan untuk pegas kecil. Non-ferrousbahan-bahan seperti fosfor perunggu, tembaga berilium, logam monel, kuningan dll, dapat digunakan dalam khususkasus untuk meningkatkan ketahanan lelah, ketahanan suhu dan ketahanan korosi.Tabel 23.1 menunjukkan nilai-nilai dari tegangan geser yang diijinkan, modulus kekakuan dan moduluselastisitas untuk berbagai bahan yang digunakan untuk pegas.Mata air heliks yang baik dingin atau panas membentuk terbentuk tergantung pada ukuran kawat.Kabel ukuran kecil (kurang dari 10 mm diameter) biasanya luka dingin sedangkan ukuran kabel yang lebih besarluka panas. Kekuatan kabel bervariasi dengan ukuran, kabel ukuran yang lebih kecil memiliki kekuatan yang lebih besar dan kurangdaktilitas, karena tingkat yang lebih besar dari pengerjaan dingin.23,5 Persyaratan digunakan dalam Kompresi SpringsBerikut istilah yang digunakan dalam kaitannya dengan kompresi mata air yang penting dari subjeksudut pandang.1. panjang Padat. Ketika musim semi kompresi dikompresi sampai kumparan bersentuhansatu sama lain, maka pegas dikatakan padat. Panjang solid pegas adalah produk totaljumlah kumparan dan diameter kawat. Secara matematis,Panjang solid musim semi,LS = n'.ddi mana n '= Total jumlah gulungan, dand = Diameter kawat.2. panjang gratis. Panjang bebas dari pegas kompresi, seperti ditunjukkan pada Gambar. 23.6, adalah panjangmusim semi dalam kondisi bebas atau dibongkar. Hal ini sama dengan panjang yang solid ditambah defleksi maksimumatau kompresi musim semi dan clearance antara kumparan yang berdekatan (ketika penuh terkompresi).Secara matematis,Panjang bebas pegas,LF = panjang Padat + kompresi maksimum + * Jarak antarakumparan yang berdekatan (atau tunjangan bentrokan)= N'.d + max + 0,15 maxHubungan berikut juga dapat digunakan untuk menemukan panjang bebas pegas, yaituLF = n'.d + max + (n '- 1) 1 mmDalam ungkapan ini, jarak antara dua kumparan yang berdekatan diambil sebagai 1 mm.3. Indeks Spring. Indeks semi didefinisikan sebagai rasio dari diameter rata-rata kumparan kediameter kawat. Secara matematis,Indeks musim semi, C = D / ddi mana D = Berarti diameter kumparan, dand = Diameter kawat.4. Tingkat Spring. Tingkat musim semi (atau kekakuan atau konstanta pegas) didefinisikan sebagai beban yang dibutuhkanper unit defleksi pegas. Secara matematis,Tingkat semi, k = W / dimana W = beban, dan = Lendutan dari musim semi.*Dalam praktek yang sebenarnya, mata air kompresi jarang dirancang untuk menutup bawah kerja maksimumbeban dan untuk tujuan ini clearance (atau tunjangan bentrokan) disediakan antara kumparan yang berdekatan untuk mencegahpenutupan kumparan selama layanan. Ini dapat diambil sebagai 15 persen dari defleksi maksimum.826? ????????? ???????????????5. pitch. Lapangan kumparan didefinisikan sebagai jarak aksial antara kumparan yang berdekatan dinegara terkompresi. Secara matematis,Pitch kumparan, p =Panjang gratisn '- 1Lapangan kumparan juga dapat diperoleh dengan menggunakan hubungan berikut, yaituPitch kumparan, p = F S L - Ldn+'di mana LF = panjang Bebas dari musim semi,LS = panjang padat dari musim semi,n '= Total jumlah gulungan, dand = Diameter kawat.Dalam memilih nada kumparan, hal-hal berikut harus diperhatikan:(a) pitch kumparan harus sedemikian rupa sehingga jika musim semi adalah sengaja atau sembarangan dikompresi,stres tidak meningkatkan stres titik yield di torsi.(b) musim semi tidak harus menutup sebelum beban layanan maksimum tercapai.Catatan: Dalam merancang tegangan pegas (Lihat Contoh 23.8), kesenjangan minimum antara dua kumparan ketika musim semiadalah dalam keadaan bebas diambil sebagai 1 mm. Sehingga panjang bebas pegas,LF = n.d + (n - 1)dan lapangan kumparan, p = F- 1Ln23,6 Koneksi End untuk Kompresi Helical SpringsKoneksi end untuk kompresi mata air heliks yang sesuai dibentuk untuk menerapkan beban. Berbagai bentuk koneksi end ditunjukkan pada Gambar. 23.7.Dalam semua mata air, kumparan akhir menghasilkan aplikasi eksentrik beban, meningkatkan stres padasalah satu sisi musim semi. Dalam kondisi tertentu, terutama di mana jumlah kumparan kecil, iniEfek harus diperhitungkan. Pendekatan terdekat beban aksial dijamin dengan kuadrat dantanah berakhir, di mana ternyata akhir dikuadratkan dan kemudian tanah tegak lurus dengan sumbu heliks. mungkindicatat bahwa bagian dari kumparan yang bersentuhan dengan kursi tidak memberikan kontribusi untuk musim semi tindakan dankarenanya disebut sebagai kumparan aktif. Belokan yang menyampaikan tindakan semi dikenal sebagai bergantian aktif.Dengan meningkatnya beban, jumlah kumparan aktif juga meningkat karena tempat duduk kumparan akhir danjumlah kenaikan bervariasi 0,5-1 gilirannya pada beban kerja biasa. Berikut ini menunjukkan tabeljumlah putaran, panjang padat dan panjang gratis untuk berbagai jenis koneksi end.di mana n = Jumlah belitan aktif,p = pitch kumparan, dand = Diameter kawat pegas23,7 Koneksi End untuk Ketegangan HelicalSpringsTarik mata air disediakan dengan kait atau loopseperti ditunjukkan pada Gambar. 23,8. Loop ini dapat dilakukan dengan memutarSeluruh coil atau setengah dari kumparan. Dalam musim semi ketegangan, besarkonsentrasi tegangan diproduksi di loop atau lainnyamelampirkan perangkat ketegangan musim semi.Kerugian utama ketegangan pegas adalah kegagalandari musim semi ketika istirahat kawat. Sebuah pegas kompresidigunakan untuk membawa beban tarik ditunjukkan pada Gambar. 23,9.828? ????????? ???????????????Catatan: Total jumlah putaran dari ketegangan pegas helical harus sama dengan jumlah putaran (n) antaramenunjukkan di mana loop mulai ditambah setara berubah untuk loop. Telah ditemukan eksperimen setengahgilirannya harus ditambahkan untuk setiap loop. Jadi untuk musim semi memiliki loop di kedua ujungnya, jumlah total aktifternyata,n '= n + 123,8 Menekankan di Helical Springs Edaran KawatPertimbangkan sebuah pegas kompresi heliks terbuat dari kawat melingkar dan mengalami beban W aksial, sebagaiditunjukkan pada Gambar. 23.10 (a).Biarkan D = Berarti diameter coil spring,d = Diameter kawat musim semi,n = Jumlah kumparan aktif,G = Modulus kekakuan untuk bahan semi,W = Axial beban pada musim semi, = tegangan geser maksimum diinduksi dalam kawat,C Indeks = Musim Semi = D / d,p = pitch kumparan, dan = Lendutan dari musim semi, sebagai akibat dari beban aksial W.Sekarang perhatikan bagian dari musim semi kompresi seperti ditunjukkan pada Gambar. 23.10 (b). Beban W cenderungmemutar kawat karena saat memutar (T) didirikan di kawat. Dengan demikian tegangan geser torsional adalahdiinduksi dalam kawat.Pertimbangan kecil akan menunjukkan bahwa bagian dari musim semi, seperti ditunjukkan pada Gambar. 23.10 (b), berada dalam kesetimbangandi bawah tindakan dua kekuatan W dan T. saat memutar Kita tahu bahwa saat memutar,T = 31 2 16DW d = 1 = 38W.D d... (i)The torsi geser diagram stres ditunjukkan pada Gambar. 23.11 (a).Selain tegangan geser torsional (1) diinduksi dalam kawat, tekanan berikut juga bertindakpada kawat:1. tegangan geser langsung karena beban W, dan2. Stres karena kelengkungan kawat.Kita tahu bahwa tegangan geser langsung karena beban W,2 =bebanLuas penampang kawat= 2 244 = W Wd d... (ii)The langsung diagram tegangan geser ditunjukkan pada Gambar. 23.11 (b) dan diagram resultan torsitegangan geser dan tegangan geser langsung ditunjukkan pada Gambar. 23,11 (c).Kita tahu bahwa tegangan geser yang dihasilkan diinduksi dalam kawat, = 1 2 3 28W.D 4Wd d = Tanda positif digunakan untuk tepi bagian dalam kawat dan tanda negatif digunakan untuk bagian luartepi kawat. Karena stres adalah maksimum pada tepi bagian dari kawat, oleh karena ituTegangan geser maksimum diinduksi dalam kawat,= Torsional tegangan geser + tegangan geser Langsungdi mana KS = Shear stres faktor = 112C+Dari persamaan di atas, dapat diamati bahwa efek geser langsung 38 12WDd C aku scukup untuk pegas kecil indeks semi C. Juga kita telah mengabaikan efek kawat kelengkungandalam persamaan (iii). Dapat dicatat bahwa ketika mata air dikenakan beban statis, efek dari kawatkelengkungan dapat diabaikan, karena menghasilkan bahan akan meringankan tekanan.Untuk mempertimbangkan efek dari kedua geser langsung serta kelengkungan kawat, sebuah WahlFaktor stres (K) diperkenalkan oleh A.M. Wahl dapat digunakan. Diagram yang dihasilkan dari geser torsional,geser langsung dan stres kelengkungan geser ditunjukkan pada Gambar. 23,11 (d). tegangan geser maksimum diinduksi dalam kawat, = 3 28 W.D 8 W.CK Kd d = ... (iv)dimana K =4 -1 0,6154 -4CC C+Nilai-nilai K untuk indeks yang diberikan semi (C) dapat diperoleh dari grafik seperti yang ditunjukkan padaGambar. 23,12. Wahl yang stres faktor untuk pegas helical.Kita melihat dari Gambar. 23,12 yang faktor stres meningkat Wahl ini sangat pesat sebagai indeks semimenurun. Musim semi banyak digunakan dalam mesin memiliki indeks musim semi di atas 3.Catatan: Wahl ini stres faktor (K) dapat dianggap sebagai terdiri dari dua sub-faktor, KS dan KC, sehinggaK = KS KCdi mana KS = Stres faktor karena geser, danKC = Stres faktor konsentrasi karena kelengkungan.23,9 Lendutan spiral Springs Edaran KawatDalam artikel sebelumnya, kita telah membahas tegangan geser maksimum dikembangkan di kawat. kitatahu bahwaTotal panjang aktif kawat,l = Panjang satu kumparan No. kumparan aktif = D nBiarkan = defleksi sudut dari kawat ketika ditindaklanjuti oleh T. torsi Axial defleksi pegas, = D / 2 ... (i)Kita juga tahu bahwaTJ=./ 2GD l = =..T lJ G.... Mempertimbangkan = T GJ ldi mana J = momen inersia Polar kawat pegas= 432d , d menjadi diameter kawat pegas.dan G = Modulus kekakuan untuk bahan kawat pegas.Sekarang mengganti nilai-nilai l dan J dalam persamaan di atas, kita memiliki =244.. 2 16. .. .32DW DnT l W D nJ G d G G d = = ... (ii)Mengganti nilai ini dari dalam persamaan (i), kita memiliki =2 3 34 416. . 8. . 8. .. 2. .W D n D W D n WC nG d G d G d = = ... ( C = D / d)dan kekakuan musim semi atau musim semi tingkat,W=43 3. .konstan8. 8.G d G dD n C n= =23.10 Eksentrik Memuat dari SpringsKadang-kadang, beban pada pegas tidak bertepatan dengan sumbu musim semi, yaitu musim semidikenakan beban eksentrik. Dalam kasus tersebut, tidak hanya beban yang aman untuk musim semi mengurangi, yangkekakuan pegas juga dipengaruhi. Beban eksentrik pada musim semi meningkatkan stres pada satu sisidari musim semi dan menurun di sisi lain. Ketika beban diimbangi dengan jarak e dari musim semiaxis, maka beban aman di musim semi dapat diperoleh dengan mengalikan beban aksial oleh faktor2De + D, Di mana D adalah diameter rata-rata musim semi.23.11 Tekuk Kompresi SpringsTelah ditemukan secara eksperimen bahwa ketika panjang bebas pegas (LF) lebih dari empatkali mean atau lapangan diameter (D), maka musim semi berperilaku seperti kolom dan mungkin gagal oleh tekukpada beban relatif rendah seperti ditunjukkan pada Gambar. 23.13. Beban aksial kritis (WCR) yang menyebabkan tekukdapat dihitung dengan menggunakan hubungan berikut, yaituWCR = k KB LFdi mana k = tingkat semi atau kekakuan pegas = W / ,LF = panjang Bebas dari musim semi, danKB = Tekuk faktor tergantung pada rasio LF / D.Tekuk faktor (KB) untuk akhir berengsel dan built-in akhir mata air dapat diambil daritabel berikut.Dapat dicatat bahwa akhir musim semi berengsel adalah salah satu yang didukung pada pivot di kedua ujungnya seperti padakasus mata air yang memiliki dataran berakhir di mana sebagai built-in akhir musim semi adalah salah satu di mana kuadrat dan tanahakhir musim semi dikompresi antara dua kaku dan paralel piring datar.Hal memesan untuk menghindari tekuk musim semi, itu adalah baik dipasang pada batang pusat atau terletak di tabung.Ketika musim semi ini terletak di tabung, jarak antara dinding tabung dan musim semi harusterus sekecil mungkin, tetapi harus cukup untuk memungkinkan peningkatan diameter musim semi selamakompresi.23,12 Surge di SpringsKetika salah satu ujung pegas helical sedang beristirahat pada dukungan kaku dan ujung lainnya adalah dimuattiba-tiba, maka semua kumparan pegas tidak akan tiba-tiba membelokkan sama, karena beberapa waktudiperlukan untuk penyebaran stres sepanjang kawat pegas. Pertimbangan kecil akan menunjukkan bahwa dimulai, kumparan akhir musim semi kontak dengan beban yang diterapkan memakan seluruh lendutandan kemudian mengirimkan sebagian besar dari defleksi untuk kumparan yang berdekatan. Dengan cara ini, gelombang kompresimenyebar melalui kumparan ke ujung didukung dari mana ia dipantulkan kembali ke akhir dibelokkan.Gelombang kompresi perjalanan sepanjang musim semi tanpa batas. Jika beban yang diterapkan adalah berfluktuasiketik seperti dalam kasus katup pegas di mesin pembakaran internal dan jika interval waktu antaraaplikasi beban adalah sama dengan waktu yang dibutuhkan untuk gelombang untuk perjalanan dari satu ujung ke ujung yang lain,maka resonansi akan terjadi. Hal ini menyebabkan lendutan yang sangat besar dari kumparan dan Sejalan sangattekanan tinggi. Dengan kondisi tersebut, itu hanya mungkin bahwa musim semi mungkin gagal. Fenomena inidisebut gelombang.Telah ditemukan bahwa frekuensi alami dari musim semi harus minimal dua puluh kali frekuensipenerapan beban periodik untuk menghindari resonansi dengan semua frekuensi harmonik uptoAgar kedua puluh. Frekuensi alami untuk mata dijepit di antara dua pelat diberikan olehdimana d = Diameter kawat,D = Berarti diameter musim semi,n = Jumlah putaran aktif,G = Modulus kekakuan,g = Percepatan gravitasi, dan = Densitas dari bahan pegas.Lonjakan mata air dapat dihilangkan dengan menggunakan metode berikut:1. Dengan menggunakan peredam gesekan pada kumparan pusat sehingga perambatan gelombang padam.2. Dengan menggunakan mata air dari frekuensi alami tinggi.3. Dengan menggunakan mata memiliki pitch kumparan di dekat ujung berbeda dari di pusat untuk memilikifrekuensi alami yang berbeda.Contoh 23.1. Sebuah pegas kompresi kumparan terbuat dari baja paduan adalah memiliki berikutspesifikasi:Berarti diameter coil = 50 mm; Diameter kawat = 5 mm; Jumlah kumparan aktif = 20.Jika musim semi ini dikenakan beban aksial 500 N; menghitung tegangan geser maksimum(mengabaikan efek kelengkungan) yang bahan semi dikenakan.Solusi. Mengingat: D = 50 mm; d = 5 mm; * n = 20; W = 500 NKita tahu bahwa indeks musim semi, geser faktor stresdan tegangan geser maksimum (mengabaikan efek kawat kelengkungan),* Data Berlebihan.834? ????????? ???????????????Contoh 23.2. Sebuah pegas helical terbuat dari kawat dari 6 mm diameter dan memiliki diameter luardari 75 mm. Jika tegangan geser yang diijinkan adalah 350 MPa dan modulus kekakuan 84 kN / mm2, menemukanbeban aksial yang musim semi dapat membawa dan defleksi per giliran aktif.Solusi. Mengingat: d = 6 mm; Apakah = 75 mm; = 350 MPa = 350 N / mm2; G = 84 kN / mm2= 84 103 N / mm2Kita tahu bahwa berarti diameter musim semi,D = Apakah - d = 75-6 = 69 mm Indeks Spring,Biarkan W = Axial beban, dan / n = Lendutan per giliran aktif.1. Mengabaikan pengaruh kelengkunganKita tahu bahwa faktor tegangan geser,KS =1 11 1 1,0432C 2 11.5+ = + =dan tegangan geser maksimum diinduksi dalam kawat (),350 = S 3 38. 8 691,043 0,8486W D WK Wd = = W = 350 / 0,848 = 412,7 N Ans.Kita tahu bahwa defleksi pegas, =348. ..W D nG d Lendutan per giliran aktif,n=3 34 3 48. 8 412,7 (69). 84 10 6W DG d= = 9,96 mm Ans.2. Mengingat efek kelengkunganKita tahu bahwa faktor stres Wahl ini,K =4-1 0,615 4 11,5-1 0,6151,12304-04 April 11,5-4 11,5CC C+ = + =Kita juga tahu bahwa tegangan geser maksimum diinduksi dalam kawat (),350 = 2 28. 8 11,51,123 0,9136W C WK Wd = = W = 350 / 0,913 = 383,4 N Ans.dan defleksi pegas, =348. ..W D nG d Lendutan per giliran aktif,n=3 34 3 48. 8 383,4 (69)9.26 mm. 84 10 6W DG d= = Ans.Contoh 23.3. Desain semi untuk keseimbangan untuk mengukur 0-1000 N lebih skala panjang80 mm. Musim semi itu harus tertutup dalam casing dari 25 mm diameter. Perkiraan jumlah putaranadalah 30. Modulus kekakuan adalah 85 kN / mm2. Juga menghitung tegangan geser maksimum diinduksi.Solusi. Mengingat: W = 1000 N; = 80 mm; n = 30; G = 85 kN / mm2 = 85 103 N / mm2Desain musim semiBiarkan D = Berarti diameter coil spring,d = Diameter kawat musim semi, danC Indeks = Musim Semi = D / d.Sejak musim semi harus tertutup dalam casing dari 25 mm diameter, sehingga diameter luaryang coil spring (Apakah = D + d) harus kurang dari 25 mm.Kita tahu bahwa defleksi pegas (),80 =3 3 338. . 8 1000 30 240. 85 10 85W C n C CG d d d= = C3d=80 8528.3240 =Mari kita berasumsi bahwa d = 4 mm. Oleh karena ituC3 = 28,3 d = 28,3 4 = 113,2 atau C = 4.84dan D = C.d = 4.84 4 = 19,36 mm Ans.Kita tahu bahwa diameter luar dari coil spring,Do = D + d = 19,36 + 4 = 23,36 mm Ans.Karena nilai Do = 23,36 mm kurang dari diameter casing dari 25 mm, oleh karena itudimensi diasumsikan, d = 4 mm benar.Tegangan geser maksimum diinduksiKita tahu bahwa faktor stres Wahl ini,K =4-1 0,615 4 4,84-1 0,6151,32204-04 April 4,84-4 4.84CC C+ = + = geser maksimum stres diinduksi, = 2 28. 8 1000 4.841,3224TOILETKd = = 1018,2 N / mm2 = 1018,2 MPa Ans.Contoh 23.4. Mekanisme yang digunakan dalammesin cetak terdiri dari ketegangansemi dirakit dengan preload dari 30 N.diameter kawat musim semi adalah 2 mm dengan pegasindeks 6. musim semi ini memiliki 18 kumparan aktif. Thekawat pegas keras ditarik dan minyak marahmemiliki berikut sifat material:Desain tegangan geser = 680 MPaModulus kekakuan = 80 kN / mm2Tentukan: 1. torsi awaltegangan geser di kawat; 2. tingkat musim semi; dan3. gaya menyebabkan tubuh pegaskekuatan yield-nya.Solusi. Mengingat: Wi = 30 N;d = 2 mm; C = D / d = 6; n = 18; = 680 MPa = 680 N / mm2; G = 80 kN / mm2= 80 103 N / mm2836? ????????? ???????????????1. Awal tegangan geser torsional di kawatKita tahu bahwa faktor stres Wahl ini,K =4-1 0,615 06-01 April 0,6151,25254 -4 4 Juni 6-4CC C+ = + = awal tegangan geser torsional di kawat,i = 22 28 8 30 61,2525 143,5 N / mm2Wi CKd = = = 143,5 MPa Ans.Tingkat 2. Musim SemiKita tahu bahwa tingkat musim semi (atau kekakuan pegas),=33 3. 80 10 25,144 N / mm8. 8 6 18= = G dC nAns.3. Angkatan menyebabkan tubuh musim semi untuk kekuatan luluh yangBiarkan W = Angkatan menyebabkan tubuh musim semi untuk kekuatan luluh nya.Kita tahu bahwa desain atau tegangan geser maksimum (),680 = 2 28. 8 61,2525 4.782W C WK Wd = = W = 680 / 4.78 = 142,25 N Ans.Contoh 23.5. Desain pegas kompresi heliks untuk beban maksimum 1000 N untukdefleksi 25 mm menggunakan nilai indeks musim semi sebagai 5.Tegangan geser maksimum yang diizinkan untuk kawat pegas adalah 420 MPa dan modulus kekakuan adalah84 kN / mm2.Mengambil faktor Wahl ini, K =--4C 1 0,6154C 4 C+, Di mana C = Indeks Spring.Solusi. Mengingat: W = 1000 N; = 25 mm; C = D / d = 5; = 420 MPa = 420 N / mm2; G= 84 kN / mm2 = 84 103 N / mm21. diameter Berarti dari coil springBiarkan D = Berarti diameter coil spring, dand = Diameter kawat pegas.Kita tahu bahwa faktor stres Wahl ini,K =4-1 0,615 5-1 April 0,6151,314 - 4 4 Mei - 4 MeiCC C+ = + =dan tegangan geser maksimum (),420 = 2 2 28. 8 1000 5 16 6771,31 = = TOILETKd d d d 2 = 16 677/420 = 39,7 atau d = 6,3 mmDari Tabel 23.2, kita akan mengambil kawat standar ukuran SWG 3 memiliki diameter (d) = 6,401 mm. Berarti diameter coil spring,D = C.d = 5 d = 5 6,401 = 32,005 mm Ans. ... ( C = D / d = 5)dan diameter luar dari coil spring,Do = D + d = 32,005 + 6,401 = 38,406 mm Ans.2. Jumlah putaran kumparanBiarkan n = Jumlah belitan aktif dari kumparan.Kita tahu bahwa kompresi musim semi (),25 =3 338. . 8 1000 (5)1.86. 84 10 6,401W C n nnG d= = n = 25 / 1,86 = 13,44 mengatakan 14 Ans.Untuk kuadrat dan tanah ujung, jumlah putaran,n '= n + 2 = 14 + 2 = 16 Ans.3. panjang gratis pegasKita tahu bahwa panjang bebas pegas= N'.d + + 0,15 = 16 6,401 + 25 + 0,15 25= 131,2 mm Ans.4. pitch kumparanKita tahu bahwa pitch kumparan=Panjang gratis 131,28.75 mmn - 16-01 Januari= ='Ans.Contoh 23.6. Desain dekat melingkar pegas kompresi heliks untuk beban layanan mulaidari 2250 N untuk 2750 N. defleksi aksial musim semi untuk berbagai beban 6 mm. AsumsikanIndeks semi 5. intensitas tegangan geser yang diijinkan adalah 420 MPa dan modulus kekakuan,G = 84 kN / mm2.Mengabaikan pengaruh konsentrasi tegangan. Menggambar sketsa penuh dimensioned dari musim semi, menunjukkanrincian akhir dari kumparan akhir.Solusi. Mengingat: W1 = 2250 N; W2 = 2750 N; = 6 mm; C = D / d = 5; = 420 MPa= 420 N / mm2; G = 84 kN / mm2 = 84 103 N / mm21. diameter Berarti dari coil springBiarkan D = Berarti diameter coil spring untuk beban maksimumW2 = 2750 N, dand = Diameter kawat pegas.Kita tahu bahwa saat memutar di musim semi,T = 252750 68752 2D dW = = d ... 5 = = DCdKita juga tahu bahwa memutar saat (T),6875 d = 3 420 3 82,48 316 16d d d = = d2 = 6875 / 82,48 = 83,35 atau d = 9,13 mmDari Tabel 23.2, kita akan mengambil kawat standar ukuran SWG 3/0 memiliki diameter (d) = 9,49 mm. Berarti diameter coil spring,D = 5d = 5 9,49 = 47,45 mm Ans.Kita tahu bahwa diameter luar dari coil spring,Do = D + d = 47,45 + 9,49 = 56,94 mm Ans.dan diameter bagian dalam coil spring,Di = D - d = 47,45-9,49 = 37,96 mm Ans.2. Jumlah bergantian dari coil springBiarkan n = Jumlah putaran aktif.Hal ini mengingat bahwa defleksi aksial () untuk rentang beban dari 2.250 N ke 2750 N (yaitu untuk W = 500 N)adalah 6 mm.838? ????????? ???????????????Kita tahu bahwa defleksi pegas (),6 =338. . 8 500 (5)0.63. 84 10 9.49W C n nnG d 3 = = n = 6 / 0.63 = 9,5 katakan 10 Ans.Untuk kuadrat dan tanah ujung, jumlah putaran,n '= 10 + 2 = 12 Ans.3. panjang gratis pegasKarena kompresi diproduksi di bawah 500 N adalah 6 mm, oleh karena itukompresi maksimum diproduksi di bawah beban maksimum 2750 N adalahmax =62750 33 mm500 =Kita tahu bahwa panjang bebas pegas,LF = n'.d + max + 0,15 max= 12 9,49 + 33 + 0,15 33= 151,83 mengatakan 152 mm Ans.4. pitch kumparanKita tahu bahwa pitch kumparan=Panjang gratis 15213,73 mengatakan 13,8 mmn - 12-01 Januari= ='Ans.Musim semi ditunjukkan pada Gambar. 23,14.Contoh 23.7. Desain dan menggambar katup pegas dari mesin bensin untuk operasi berikutkondisi:Beban musim semi ketika katup terbuka = 400 NBeban musim semi ketika katup ditutup = 250 NMaksimum diameter dalam musim semi = 25 mmPanjang musim semi ketika katup terbuka= 40 mmPanjang musim semi ketika katup ditutup= 50 mmMaksimum tegangan geser yang diijinkan = 400 MPaSolusi. Mengingat: W1 = 400 N; W2 = 250 N;Di = 25 mm; l1 = 40 mm; l2 = 50 mm; = 400 MPa= 400 N / mm21. diameter Berarti dari coil springBiarkan d = Diameter kawat musim semi di mm,danD = Berarti diameter coil spring= Di dalam dia. musim semi + Dia. musim semikawat = (25 + d) mmKarena diameter kawat pegas diperolehuntuk beban semi maksimum (W1), oleh karena itu maksimummemutar saat di musim semi,DDiMelakukand152 mm13,8 mmFiT = 125400 (5000 200) N-mm2 2D dW d = + = + Kita tahu bahwa saat memutar maksimum (T),(5000 + 200 d) = 3 400 3 78,55 316 16d d d = =Memecahkan persamaan ini dengan memukul dan metode percobaan, kami menemukan bahwa d = 4,2 mm.Dari Tabel 23.2, kita menemukan bahwa ukuran standar kawat adalah SWG 7 memiliki d = 4,47 mm.Sekarang biarkan kami menemukan diameter kawat pegas dengan mengambil Wahl ini stres faktor (K) dalampertimbangan.Kita tahu bahwa indeks musim semi,C =25 4.476.64,47Dd= + = ... ( D = 25 + d) Wahl yang stres faktor,K =4-1 0,615 4 6,6-1 0,6151,2274 -4 4 6,6-4 6.6CC C+ = + =Kita tahu bahwa geser maksimum stres (),400 = 12 2 28. 8 400 6.6 82481,227TOILETKd d d = = d 2 = 8248/400 = 20,62 atau d = 4,54 mmMengambil lebih besar dari dua nilai, kita memilikid = 4,54 mmDari Tabel 23.2, kita akan mengambil kawat standar ukuran SWG 6 memiliki diameter (d) = 4,877 mm. Berarti diameter coil springD = 25 + d = 25 + 4,877 = 29,877 mm Ans.dan diameter luar dari coil spring,Do = D + d = 29,877 + 4,877 = 34,754 mm Ans.2. Jumlah putaran kumparanBiarkan n = Jumlah belitan aktif kumparan.Kita mengingat bahwa kompresi musim semi disebabkan oleh beban (W1 - W2), yaitu 400-250= 150 N adalah l2 - l1, yaitu 50-40 = 10 mm. Dengan kata lain, defleksi () dari musim semi adalah 10 mm untukbeban (W) 150 NKita tahu bahwa defleksi pegas (),10 =3 34 3 48. . 8 150 (29,877)0,707. 80 10 (4,877)W D n nnG d= =... (Mengambil G = 80 103 N / mm2) n = 10 / 0,707 = 14,2 mengatakan 15 Ans.Mengambil ujung mata air sebagai kuadrat dan tanah, jumlah putaran dari musim semi,n '= 15 + 2 = 17 Ans.3. panjang gratis pegasKarena defleksi untuk 150 N beban adalah 10 mm, oleh karena defleksi maksimum untukbeban maksimum 400 N adalahmax =10400 26,67 mm panjang Bebas dari musim semi,LF = n'.d + max + 0,15 max= 17 4,877 + 26,67 + 0,15 26,67 = 113,58 mm Ans.4. pitch kumparanKita tahu bahwa pitch kumparan=Panjang gratis 113,587.1 mmn - 17-01 Januari= ='Ans.Contoh 23.8. Desain semi heliks untuk musim semi dimuat katup pengaman (safety Ramsbottomkatup) untuk kondisi berikut:Diameter katup kursi = 65 mm; Tekanan operasi = 0,7N / mm2; Tekanan maksimum ketika katup pukulan off bebas = 0,75N / mm2; Angkat maksimum katup ketika tekanan naik dari 0,7 ke0,75 N / mm2 = 3,5 mm; Stres maksimum = 550 MPa;Modulus kekakuan = 84 kN / mm2; Indeks musim semi = 6.Menggambar sketsa rapi musim semi bebas menunjukkan utamadimensi.Solusi. Mengingat: D1 = 65 mm; p1 = 0,7 N / mm2; p2 = 0,75N / mm2; = 3,5 mm; = 550 MPa = 550 N / mm2; G = 84 kN / mm2= 84 103 N / mm2; C = 61. diameter Berarti dari coil springBiarkan D = Berarti diameter coil spring, dand = Diameter kawat pegas.Karena katup pengaman adalah katup pengaman Ramsbottom, oleh karena itumusim semi akan berada di bawah ketegangan. Kita tahu bahwa gaya tarik awal aktingpada musim semi (yaitu sebelum lift valve),W1 = 2 2(1) 1 (65) 0,7 2323 Ndan gaya tarik maksimum yang bekerja pada musim semi (yaitu ketika katup pukulan off bebas),W2 = 2 2(1) 2 (65) 0.75 2489 N4 4D p = = Angkatan yang menghasilkan defleksi 3,5 mm,W = W2 - W1 = 2489-2323 = 166 NKarena diameter kawat pegas diperoleh untuk beban semi maksimum (W2), oleh karena itusaat memutar maksimum pada musim semi,T = 262489 74672 2D dW = = d ... ( C = D / d = 6)Kita tahu bahwa saat memutar maksimum (T),7467 d = 3 550 3 108 316 16d d d = = d 2 = 7467/108 = 69,14 atau d = 8,3 mmDari Tabel 23.2, kita akan mengambil kawat standar ukuran SWG 2/0 memiliki diameter (d)= 8,839 mm Ans. Berarti diameter kumparan,D = 6 d = 6 8,839 = 53,034 mm Ans.Diameter luar kumparan,Do = D + d = 53,034 + 8,839 = 61,873 mm Ans.dan diameter dalam kumparan,Di = D - d = 53,034-8,839 = 44,195 mm Ans.2. Jumlah putaran kumparanBiarkan n = Jumlah belitan aktif kumparan.Kita tahu bahwa defleksi pegas (),3,5 =3 338. . 8 166 60.386. 84 10 8,839W C n nnG d= = n = 3,5 / 0,386 = 9,06 mengatakan 10 Ans.Untuk musim semi memiliki lingkaran di kedua ujungnya, jumlah putaran,n '= n + 1 = 10 + 1 = 11 Ans.3. panjang gratis pegasMengambil kesenjangan setidaknya antara kumparan yang berdekatan sebagai 1 mm saat musim semi dalam keadaan bebas, bebaspanjang musim semi ketegangan,LF = nd + (n - 1) 1 = 10 8,839 + (10 - 1) 1 = 97,39 mm Ans.4. pitch kumparanKita tahu bahwa pitch kumparan=Panjang gratis 97,3910.82 mmn - 10-01 Januari= = Ans.Ketegangan pegas ditunjukkan pada Gambar. 23,15.Contoh 23.9. Sebuah katup pengaman dari 60 mm diameter adalah untuk meledak pada tekanan 1,2 N / mm2. inidiadakan di kursi yang oleh pegas helical melingkar dekat. Lift maksimum katup adalah 10 mm. Desainsemi kompresi cocok indeks musim semi 5 dan memberikan kompresi awal 35 mm. Thetegangan geser maksimum dalam bahan kawat terbatas untuk 500 MPa. Modulus kekakuan untukbahan semi adalah 80 kN / mm2. Hitung: 1. Diameter kawat musim semi, 2. Berarti diameter coil,3. Jumlah bergantian aktif, dan 4. pitch kumparan.842? ????????? ???????????????Mengambil faktor Wahl ini, -.-4C 1 0,615K4C 4 C= + Di mana C adalah indeks musim semi.Solusi. Mengingat: Valve dia. = 60 mm; Max. Tekanan = 1,2 N / mm2; 2 = 10 mm; C = 5;1 = 35 mm; = 500 MPa = 500 N / mm2; G = 80 kN / mm2 = 80 103 N / mm21. Diameter kawat pegasBiarkan d = Diameter kawat pegas.Kita tahu bahwa beban maksimum yang bekerja pada katup ketika itu hanya mulai meniup off,W1 = Luas katup Max. tekanan= (60) 2 1,2 3394 N4 =dan kompresi maksimum musim semi,max = 1 + 2 = 35 + 10 = 45 mmSejak beban 3394 N terus katup di kursi dengan memberikan kompresi awal 35 mm,Oleh karena itu beban maksimum pada musim semi ketika katup oepn (yaitu untuk kompresi maksimum45 mm),W =339445 4364 N35 =Kita tahu bahwa faktor stres Wahl ini,K =4-1 0,615 5-1 April 0,6151,314 - 4 4 Mei - 4 MeiCC C+ = + =Kita juga tahu bahwa geser maksimum stres (),500 = 2 2 28. 8 4364 5 72 7801,31TOILETKd d d = = d 2 = 72 780/500 = 145,6 atau d = 12,06 mmDari Tabel 23.2, kita akan mengambil kawat standar ukuran SWG 7/0 berdiameter(d) = 12,7 mm. Ans.2. Berarti diameter coilBiarkan D = Berarti diameter coil.Kita tahu bahwa indeks musim semi,C = D / d atau D = C.d = 5 12,7 = 63,5 mm Ans.3. Jumlah bergantian aktifBiarkan n = Jumlah putaran aktif.Kita tahu bahwa kompresi maksimum musim semi (),45 =3 338. . 8 4364 54.3. 80 10 12,7W C n nnG d= = n = 45 / 4.3 = 10.5 mengatakan 11 Ans.Mengambil ujung kumparan sebagai kuadrat dan tanah, jumlah putaran,n '= n + 2 = 11 + 2 = 13 Ans.Catatan: katup n juga dapat dihitung dengan menggunakan1 =38 1. ..W C nG d35 =338 3394 53.3480 10 12,7 = nn atau n = 35 / 3,34 = 10,5 mengatakan 114. pitch kumparanKita tahu bahwa panjang bebas pegas,LF = n'.d + max + 0,15 max = 13 12,7 + 45 + 0,15 45= 216,85 mm Ans pitch kumparanPanjang gratis 16,8518,1 mmn - 13-01 Januari= = 2 ='Ans.Contoh 23.10. Dalam musim semi dimuat gubernur seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 23,16, bola yang melekatke lengan vertikal tuas lonceng engkol, lengan horizontal yang mengangkat lengan terhadaptekanan yang diberikan oleh pegas. Massa setiap bola 2.97 kg dan panjang dari vertikal danlengan horizontal tuas lonceng engkol 150 mm dan 112,5 mm masing-masing. Jari-jari yang ekstrimrotasi bola adalah 100 mm dan 150 mm dan lengan gubernur mulai mengangkat pada 240 rpmdan mencapai posisi tertinggi dengan kenaikan 7,5 persen dari kecepatan ketika efek gesekan yangdiabaikan. Desain dekat melingkar putaran bagian semi cocok untuk gubernur.Asumsikan stres diperbolehkan di musim semi baja sebagai 420 MPa, modulus kekakuan 84 kN / mm2 danIndeks semi 8. Penyisihan harus dibuat untuk konsentrasi tegangan, faktor yang diberikan oleh-.-4C 1 0 615.4C 4 C+ Mana C adalah indeks musim semi.Solusi. Mengingat: m = 2,97 kg; x = 150 mm = 0,15 m; y = 112,5 mm = 0,1125 m; r2 = 100 mm= 0,1 m; r1 = 150 mm = 0,15 m; N2 = 240 r.p.m. ; = 420 MPa = 420 N / mm2; G = 84 kN / mm2 = 84 103 N / mm2; C = 8Musim semi dimuat gubernur, seperti ditunjukkan pada Gambar. 23,16, adalah jenis gubernur Hartnell *. Pertama-tama, mari kitakami menemukan kompresi musim semiKita tahu bahwa kecepatan sudut minimum di mana lengan gubernur mulai mengangkat,2 = 2 2 2 24025,14 rad / s60 60 = = NSejak peningkatan kecepatan 7,5%, kecepatan maksimum karena itu,1 = 2 27.5100 + = 7.525,14 25,14 27 rad / s100+ =Posisi bola dan lengan tuas di maksimum dan minimum kecepatan ditunjukkan padaGambar. 23,17 (a) dan (b) masing-masing.Biarkan FC1 = Centrifugal berlaku pada kecepatan maksimum, danFC2 = Centrifugal berlaku pada kecepatan minimum.Kita tahu bahwa gaya pegas pada kecepatan maksimum (1),S1 = 2 2C1 1 10,152 2 () 2 2,97 (27) 0,15 866 N0,1125x xF m rY y = = =Demikian pula, gaya pegas di 2 kecepatan minimum,S2 = 2 2C2 2 20,152 2 () 2 2,97 (25,14) 0,1 500 N0,1125 = = = x xF m rY yKarena kompresi musim semi akan sama dengan lift dari lengan, oleh karena itu kompresidari musim semi, = 1 2 (1 -) (- 2) (1 - 2)y y yr r r r r rx x x + = + ==0,1125(0,15-0,1) 0,0375 m 37,5 mm0,15= =Ini kompresi musim semi adalah karena gaya semi (S1 - S2) yaitu (866 - 500) = 366 N.1. Diameter kawat pegasBiarkan d = Diameter kawat musim semi di mm.Kita tahu bahwa faktor stres Wahl ini,K =4-1 0,615 08-01 April 0,6151,1844 -4 4 08-04 AgustusKita juga tahu bahwa geser maksimum stres (),420 = 2 2 28. 8 866 8 20 8851,184TOILETKd d d = = ... (Mengganti W = S1, gaya pegas maksimum) d2 = 20 885/420 = 49,7 atau d = 7,05 mmDari Tabel 23.2, kita akan mengambil kawat standar ukuran SWG 1 memiliki diameter (d)= 7.62 mm Ans.2. diameter Berarti dari coil springBiarkan D = Berarti diameter coil spring.Kita tahu bahwa indeks musim semi,C = D / d atau D = C.d = 8 7,62 = 60,96 mm Ans.3. Jumlah putaran kumparanBiarkan n = Jumlah belitan aktif kumparan.Kita tahu bahwa kompresi musim semi (),37,5 =3 338. . 8 366 82,34. 84 10 7.62W C n nnG d= = ... (Mengganti W = S1 - S2) n = 37,5 / 2,34 = 16 Ans.dan jumlah putaran menggunakan kuadrat dan tanah ujung,n '= n + 2 = 16 + 2 = 184. panjang Bebas dari kumparanKarena kompresi diproduksi di bawah kekuatan 366 N adalah 37,5 mm, oleh karena itu maksimumkompresi diproduksi di bawah beban maksimum 866 N adalah,max =37,5866 88,73 mm366 =Kita tahu bahwa panjang bebas dari kumparan,LF = n'.d + max + 0,15 max= 18 7,62 + 88,73 + 0,15 88,73 = 239,2 mm Ans.5. pitch kumparanKita tahu bahwa pitch kumparan=Panjang gratis 239,214,07 mmn - 18-01 Januari= ='Ans.Contoh 23.11. Sebuah plat kopling tunggal harus dirancang untuk kendaraan. Kedua sisi piring yanguntuk menjadi efektif. Kopling mengirimkan 30 kW pada kecepatan 3000 rpm dan harus memenuhi beban lebihdari 20%. Intensitas tekanan pada permukaan gesekan tidak boleh melebihi 0,085 N / mm2 dankecepatan permukaan pada radius rata-rata harus dibatasi untuk 2.300 m / min. Diameter luarpermukaan dapat diasumsikan 1,3 kali diameter dalam dan koefisien gesekan untukpermukaan dapat diambil sebagai 0,3. Jika dorong aksial harus disediakan oleh enam mata dari sekitar 25 mm berarticoil diameter, merancang mata air memilih kawat dari alat pengukur berikut:SWG 4 5 6 7 8 9 10 11 12Dia. (mm) 5,893 5,385 4,877 4,470 4,064 3,658 3,251 2,946 2,642Tegangan geser Aman terbatas pada 420 MPa dan modulus kekakuan adalah 84 kN / mm2.Solusi. Mengingat: P = 30 kW = 30 103 W; N = 3000 r.p.m. ; p = 0,085 N / mm2;v = 2.300 m / min; d1 = d2 1.3 atau r1 = 1,3 r2; = 0,3; Jumlah mata air = 6; D = 25 mm; = 420 MPa= 420 N / mm2; G = 84 kN / mm2 = 84 103 N / mm2846? ????????? ???????????????Pertama-tama, mari kita menemukan beban maksimum pada setiap musim semi. Kita tahu bahwa torsi rata-rata ditransmisikanoleh kopling,Tmean =60 30 103 6095,5 N-m2 2 3000PN = = Sejak kelebihan 20% diperbolehkan, karena itu torsi maksimum yang kopling harusdirancang diberikan olehTmax = 1,2 Tmean = 1,2 95,5 = 114,6 Nm = 114 600 N-mm ... (i)Biarkan r1 dan r2 menjadi luar dan di dalam jari-jari dari permukaan gesekan. Sejak intensitas maksimumtekanan pada jari-jari bagian dalam, karena itu untuk pakaian seragam,* p r2 = C (konstan) atau C = 0,085 r2Kita tahu bahwa dorong aksial ditransmisikan,W = C 2 (r1 - r2) ... (ii)Sejak kedua sisi piring yang efektif, torsi maksimum karena itu menular,Tmax = 12 W (r1 + r2) 2 = 2 .C [(r1) 2 - (r2) 2] ... [Dari persamaan (ii)]114 600 = 2 0,3 0,085 r2 [(1,3 r2) 2 - (r2) 2] = 0,11 (r2) 3 (r2) 3 = 114 600 / 0.11 = 1.04 106 atau r2 = 101,4 mengatakan 102 mmdan r1 = 1,3 r2 = 1,3 102 = 132,6 mengatakan 133 mm Berarti radius,r = 1 2 133 102117,5 mm 0,1175 m2 2r + r = + = =Kita tahu bahwa kecepatan permukaan pada jari-jari rata-rata,v = 2 r N = 2 0,1175 3000 = 2215 m / minKarena kecepatan permukaan seperti yang diperoleh di atas adalah kurang dari nilai yang diizinkan 2300 m / min,Oleh karena itu jari-jari dari permukaan gesekan aman.Kita tahu bahwa dorong aksial,W = C 2 (r1 - r2) = 0,085 r2 2 (r1 - r2) ... ( C = 0,085 r2)= 0,085 102 2 (133-102) = 1689 NSejak dorong aksial ini harus disediakan oleh enam mata air, karena itu beban maksimum pada setiap musim semi,W1 =1689281,5 N6=1. Diameter kawat pegasBiarkan d = Diameter kawat pegas.Kita tahu bahwa torsi maksimum ditransmisikan,T = 125281,5 3.518,75 N-mm2 2DW = =Kita juga tahu bahwa torsi maksimum ditransmisikan (T),3.518,75 = 3 420 3 82,48 316 16d d d = = d3 = 3.518,75 / 82,48 = 42,66 atau d = 3,494 mmMari sekarang kita cari tahu diameter kawat pegas dengan mengambil faktor stres (K) menjadi pertimbangan.Kita tahu bahwa indeks musim semi,C =257,1553,494Dd= =* Silakan lihat Bab 24 pada Kopling.kumparan,n '= n + 2 = 8 + 2 = 10Kita tahu bahwa panjang bebas pegas,LF = n'.d + + 0,15 = 10 4,064 + 12,285 + 0,15 12,285 mm= 54,77 mm Ans.3. pitch kumparanKita tahu bahwa pitch kumparan=Panjang gratis 54,776.08 mmn - 10-01 Januari= ='Ans.23,13 Energi Disimpan dalam spiral Springs Edaran KawatKita tahu bahwa mata air yang digunakan untuk menyimpan energi yang sama dengan kerja yang dilakukan pada denganbeberapa beban eksternal.Biarkan W = Beban diterapkan pada musim semi, dan = Lendutan diproduksi di musim semi karena W. bebanDengan asumsi bahwa beban diterapkan secara bertahap, energi yang tersimpan di musim semi adalah,U =1.2W ... (i)Kita telah membahas bahwa tegangan geser maksimum diinduksi dalam kawat musim semi, =338. .atau8.W D dK Wd K D = Kita tahu bahwa defleksi pegas, =3 3 3 24 48. . 8. . . .. 8. . . .W D n d D n D nG d K D G d K d G= = 848? ????????? ???????????????Menggantikan nilai-nilai W dan dalam persamaan (i), kita memilikiU =1 3. . 2.2 8. . .d D nK D K d G =2 222 2 (.)4 4. 4.D n d VK G K G = di mana V = Volume kawat pegas= Panjang kawat pegas daerah penampang kawat pegas= 2 (.)4D n d Catatan: Bila beban (P mengatakan) jatuh pada musim semi melalui ketinggian h, maka energi yang diserap di musim semi yang diberikan olehU = P (h + ) = 12W.dimana W = beban statis Setara yaitu beban secara bertahap diterapkan yang akan menghasilkanefek yang sama seperti dengan jatuh beban P, dan = Lendutan diproduksi di musim semi.pandangan lainMisalnya 23,12. Cari tegangan geser maksimum dan lendutan diinduksi dalam musim semi heliksspesifikasi sebagai berikut, jika memiliki menyerap 1.000 Nm energi.Berarti diameter musim semi = 100 mm; Diameter kawat baja, digunakan untuk membuat musim semi =20 mm; Jumlah kumparan = 30; Modulus kekakuan baja = 85 kN / mm2.Solusi. Mengingat: U = 1000 N-m; D = 100 mm = 0,1 m; d = 20 mm = 0,02 m; n = 30;G = 85 kN / mm2 = 85 109 N / m2Tegangan geser maksimum diinduksiBiarkan = tegangan geser maksimum diinduksi.Kita tahu bahwa indeks musim semi,C =0,150.02Dd= = Wahl yang stres faktor,K =4-1 0,615 5-1 April 0,6151,314 - 4 4 Mei - 4 MeiCC C+ = + =Volume kawat musim semi,V = (.) 2 (0,1 30) (0.02) 2 m34 4D nd = = 0,002 m3 96Kita tahu bahwa energi yang diserap pada musim semi (U),1000 =2 2 22 2 9 1550,002964. 4 (1,31) 85 10 10VKG = = 2 = 1000 1015/5 = 200 1015atau = 447,2 106 N / m2 = 447,2 MPa Ans.Defleksi diproduksi di musim semiKita tahu bahwa defleksi diproduksi di musim semi, =2 6 29. 447,2 10 (0,1) 300,1893 m. . 1,31 0,02 85 10D nK d G = = = 189,3 mm Ans.Misalnya 23,13. Sebuah pegas helical melingkar erat terbuat dari 10 mm diameter kawat baja, kumparanyang terdiri dari 10 lengkap ternyata dengan diameter rata-rata 120 mm. Musim semi membawa sebuah tarik aksial200 N. Tentukan tegangan geser diinduksi pada musim semi mengabaikan pengaruh konsentrasi tegangan.Tentukan juga defleksi di musim semi, kekakuan dan ketegangan energi disimpan oleh itu jika moduluskekakuan material adalah 80 kN / mm2.Solusi. Mengingat: d = 10 mm; n = 10; D = 120 mm; W = 200 N; G = 80 kN / mm2 = 80 103 N / mm2Tegangan geser diinduksi di musim semi mengabaikan pengaruh konsentrasi teganganKita tahu bahwa tegangan geser diinduksi pada musim semi mengabaikan pengaruh konsentrasi tegangan adalah, = 23 38. 8 200 120 101 1 N / mm2 (10) 2 120W D dd D + = + = 61,1 1,04 = 63,54 N / mm2 = 63,54 MPa Ans.Defleksi di musim semiKita tahu bahwa lendutan di musim semi, =3 34 3 48. 8 200 (120) 1034,56 mm. 80 10 (10)W D nG d= =Ans.Kekakuan pegasKita tahu bahwa kekakuan pegas=2005,8 N / mm34.56W = =Energi regangan yang tersimpan di musim semiKita tahu bahwa energi regangan yang tersimpan di musim semi,U =12W. =12 200 34,56 = 3456 N-mm = 3,456 N-m Ans.Misalnya 23,14. Di bagian bawah poros tambang, sekelompok 10 identik dekat heliks melingkarmata air diatur secara paralel untuk menyerap guncangan yang disebabkan oleh Jatuhnya kandang dalam kasus kegagalan.Kandang dimuat beratnya 75 kN, sedangkan berat kontra memiliki berat 15 kN. Jika kandang dimuatjatuh melalui ketinggian 50 meter dari sisa, menemukan tegangan maksimum diinduksi di setiap musim semi jikaterbuat dari 50 mm diameter batang baja. Indeks semi adalah 6 dan jumlah putaran aktif dalam setiapmusim semi adalah 20. Modulus kekakuan, G = 80 kN / mm2.850? ????????? ???????????????Solusi. Mengingat: Jumlah mata air = 10; W1 = 75 kN = 75 000 N; W2 = 15 kN = 15 000 N;h = 50 m = 50 000 mm; d = 50 mm; C = 6; n = 20; G = 80 kN / mm2 = 80 103 N / mm2Kita tahu bahwa berat bersih dari beban jatuh,P = W1 - W2 = 75 000 - 15 000 = 60 000 NMari W = Setara statis (atau secara bertahap diterapkan) beban pada setiap musim semiyang dapat menghasilkan efek yang sama seperti dengan beban jatuh P.Kita tahu bahwa kompresi diproduksi di setiap musim semi, =3 338. . 8 6 200,008 64 mm. 80 10 50W C n WWG d= = Karena kerja yang dilakukan oleh beban jatuh adalah sama dengan energi yang tersimpan di mata air heliks yang10 jumlahnya, oleh karena itu,P (h + ) =1102W 60 000 (50 000 + 0,008 64 W) =10,008 64 102W W 3 109 + 518,4 W = 0,0432 W 2atau W 2-12 000 W - 69,4 109 = 0 W =12 000 (12 000) 2 4 1 69,4 109 12 000 5270002 2 + == 269 500 N ... (Taking ve tanda)Kita tahu bahwa faktor stres Wahl ini,K =4-1 0,615 06-01 April 0,6151,254 -4 4 Juni 6-4CC C+ = + =dan tegangan maksimum diinduksi di setiap musim semi, = 22 28. 8 269 500 61,25 2.058,6 N / mm(50)TOILETKd = = = 2058,6 MPa Ans.Misalnya 23,15. Sebuah gerobak relmassa 20 ton bergerak dengankecepatan 2 m / s. Hal ini dibawa ke beristirahatoleh dua buffer dengan mata air dari 300 mmdiameter. Defleksi maksimummata air adalah 250 mm. Diijinkan Thetegangan geser dalam bahan semi adalah600 MPa. Desain musim semi untukbuffer.Solusi. Mengingat: m = 20t = 20 000 kg; v = 2 m / s; D = 300 mm; = 250 mm; = 600 MPa= 600 N / mm21. Diameter kawat pegasBiarkan d = Diameter darikawat musim semi.Kita tahu bahwa energi kinetik dari gerobak= 1 2 1 220 000 (2) 40 000 N-m2 2m v = = = 40 106 N-mmMisalkan W beban setara yang bila diterapkan secara bertahap pada setiap musim semi menyebabkan defleksi250 mm. Karena ada dua mata air, oleh karena ituEnergi yang tersimpan dalam mata air=1. 2. 250 250 N-mm2 W = W = W = W ... (ii)Dari persamaan (i) dan (ii), kita memiliki W = 40 106/250 = 160 103 NKita tahu bahwa torsi ditularkan oleh musim semi,T = 3 300 6160 10 24 10 N-mm2 2DW = = Kita juga tahu bahwa torsi ditularkan oleh musim semi (T),24 106 = 3 600 3 117,8 316 16d d d = = d3 = 24 106 / 117,8 = 203,7 103 atau d = 58,8 mengatakan 60 mm Ans.2. Jumlah bergantian dari coil springBiarkan n = Jumlah belitan aktif dari coil spring.Kita tahu bahwa defleksi pegas (),250 =3 3 34 3 48. . 8 160 10 (300)31,7. 84 10 (60)W D n nnG d= =... (Mengambil G = 84 MPa = 84 103 N / mm2) n = 250 / 31.7 = 7.88 mengatakan 8 Ans.Dengan asumsi persegi dan tanah ujung, jumlah putaran,n '= n + 2 = 8 + 2 = 10 Ans.3. panjang gratis pegasKita tahu bahwa panjang bebas pegas,LF = n'.d + + 0,15 = 10 60 + 250 + 0,15 250 = 887,5 mm Ans.852? ????????? ???????????????4. pitch kumparanKita tahu bahwa pitch kumparan=Panjang gratis 887,598,6 mmn - 10-01 Januari= ='Ans.23,14 Stres dan Lendutan di Helical Springs Wire Non-melingkarMata air heliks dapat dibuat dari kawat non-melingkar seperti kawat empat persegi panjang atau persegi, dimemesan untuk memberikan ketahanan yang lebih besar dalam ruang yang diberikan. Namun mata air ini memiliki utama berikutkelemahan:1. Kualitas bahan yang digunakan untuk pegas tidak begitu baik.2. Bentuk kawat tidak tetap persegi atau persegi panjang sementaramembentuk helix, sehingga trapesium lintas-bagian. Ini mengurangimenyerap energi kapasitas musim semi.3. distribusi tegangan ini tidak menguntungkan seperti untuk kabel melingkar.Tetapi efek ini diabaikan mana loading alam statis.Untuk mata air yang terbuat dari kawat persegi panjang, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 23,18, maksimumtegangan geser diberikan oleh = 2 2. (1,5 0,9).W D t bKb t +Ungkapan ini berlaku ketika sisi lagi (yaitu t> b) sejajardengan sumbu musim semi. Tapi ketika sisi lebih pendek (yaitu t