ELEMEN MESIN II

BAGIAN VII

PEGAS (Spring)

Pegas adalah suatu benda elastis, yang jika diberi beban

maka akan berubah bentuknya, dan jika beban itu dihilangkan

maka bentuknya akan kembali seperti semula.

Contoh penggunaan pegas :

- untuk menghantarkan gaya, seperti pada rem dan

kopling

- untuk mengukur besar gaya

- untuk menyimpan energi, seperti pada jam

- untuk menyerap getaran dan beban kejut, seperti

pada suspensi kendaraan

Macam-macam pegas berdasarkan arah bebannya :

1. Pegas tekan/kompresi

2. Pegas tarik

3. Pegas puntir

Macam-macam bentuk pegas :

1. pegas ulir (helical spring)

Pegas ulir terbuat dari kawat (baik yang

berpenampang bulat ataupun segi empat) yang

dililitkan membentuk ulir. Ada dua tipe pegas ulir,

yaitu pegas ulir tekan (gambar 7.1), dan pegas ulir

tarik (gambar 7.2).

169

ELEMEN MESIN II

Gambar 7.1 Pegas ulir tekan (compression helical spring)

Gambar 7.2 Pegas ulir tarik (Tension helical spring)

2. pegas kerucut & volut (conical/volute spring)

Pegas ini digunakan untuk aplikasi dimana jika beban

bertambah, maka nilai pegas (spring rate) juga akan

bertambah. Dalam penggunaan pegas ini, jumlah

lilitan yang bekerja akan berkurang jika semakin

mendekati puncak pegas. Pegas kerucut (conical

spring) ditunjukkan pada gambar 7.3.a, sedangkan

pegas volut, ditunjukkan pada gambar 7.3.b.

170

ELEMEN MESIN II

Gambar 7.3 Pegas kerucut & volut

3. pegas torsi (torsion spring)

Pegas torsi ini dapat berupa pegas ulir (seperti pada

gambar 7.4.a), atau bentuk spiral (seperti pada

gambar 7.4.b). Pegas ini digunakan untuk menahan

beban puntiran/torsi.

Gambar 7.4 Pegas torsi

4. pegas daun (laminated/leaf spring)

Pegas jenis ini banyak digunakan pada mobil. Pegas

ini menggunakan lapisan-lapisan plat yang disatukan

171

ELEMEN MESIN II

dengan baut dan klem. Bentuk pegas ini dapat dilihat

pada gambar 7.5.

Gambar 7.5 Pegas daun

5. pegas cakram (disc/bellevile spring)

Pegas ini menggunakan beberapa cakram yang

dijadikan satu dengan baut/silinder di tengahnya.

Ilustrasinya dapat dilihat pada gambar 7.6.

Gambar 7.6 Pegas cakram

172

ELEMEN MESIN II

Istilah-istilah pada pegas tekan :

1. Panjang padat (solid length)

Jika suatu pegas tekan diberi beban sehingga seluruh

lilitannya saling bersentuhan, maka kondisi pegas

seolah-olah menjadi padat, panjang dimana pegas

menjadi padat/solid dinamakan panjang padat/solid.

Untuk menghitung panjang padat suatu pegas

digunakan suatu persamaan :

Panjang padat = n’ x d

Dimana : n’ = jumlah lilitan pegas; d = diameter kawat

2. Panjang bebas (free length)

Panjang bebas adalah panjang pegas dengan kondisi

tanpa beban.

Ilustrasi tentang panjang padat dan panjang bebas

dapat dilihat pada gambar 7.7.

Gambar 7.7 Panjang pegas tekan

3. Index pegas (spring index)

Indeks pegas adalah perbandingan antara diameter

lilitan kawat, dengan diameter kawatnya.

173

ELEMEN MESIN II

Indeks pegas = D/d

Dimana : D = diameter lilitan; d = diameter bahan

4. Nilai pegas (spring rate)

Nilai pegas (atau disebut juga kekakuak pegas atau

konstanta pegas) adalah beban yang bekerja per

satuan panjang defleksi/lendutan. Secara matematis

dapat ditulis :

Nilai pegas = W /

Dimana : W = besar beban; = besar

lendutan/defleksi

5. Jarak bagi (pitch)

Pitch adalah jarak antar lilitan saat pegas tidak diberi

beban (kondisi bebas).

Bahan pegas

Untuk memilih bahan pegas, perlu dipertimbangkan jenis

penggunaannya, apakah untuk kerja berat (perubahan

panjang pegas terjadi secara cepat, dan perbandingan

tegangan maksimum dan minimumnya sebesar 1,5 atau

kurang), kerja sedang, atau kerja ringan (beban statis atau

beban yang tidak bervariasi).

174

ELEMEN MESIN II

Contoh bahan pegas :

Material Tegangan geser ijin (kg/cm2) Modulus

kekakuan

Modulus

elastisitasKerja

Berat

Kerja

sedang

Kerja

ringan

Baja

karbon

diameter <

2,125 mm

4200 5250 6510 8 x 104 2,1 x 106

Kawat

musik

3920 4900 6120 8 x 104 2,1 x 106

Monel 1960 2450 3060 7 x 105 1,96 x 106

Bentuk ujung pegas

Dalam menahan beban, pegas harus dapat menumpu dengan

baik, sehingga bagian ujung pegas dirancang sedemikian rupa

sehingga dapat menumpu dengan beban yang lebih merata.

Contoh bentuk ujung pegas dapat dilihat pada gambar 7.8.

Gambar 7.8. Macam-macam bentuk ujung pegas

175

ELEMEN MESIN II

Perlu diketahui bahwa lilitan pada ujung pegas dianggap tidak

menerima beban, karena fungsinya hanya menjadi tumpuan.

Tegangan-tegangan pada pegas ulir

Misalkan pada suatu pegas ulir tekan seperti gambar 7.9

berikut ini, diberi suatu beban W.

Gambar 7.9 Bagian dari pegas ulir tekan

Dimana :

D = Diameter pegas rata-rata

d = diameter kawat

n = jumlah lilitan aktif/yang bekerja

G = modulus kekakuan dari bahan pegas

W = beban aksial

fs = tegangan geser karena adanya momen pada lilitan

C = indeks pegas = D/d

p = jarak bagi pegas (pitch)

= defleksi pegas karena adanya beban W

Torsi pada lilitan :

176

ELEMEN MESIN II

Tegangan geser pada lilitan :

Tegangan geser maksimum yang terjadi mengikuti persamaan

:

Persamaan tegangan geser maksimum di atas berlaku

dengan asumsi mengabaikan kelengkungan dari lilitan, tetapi

kalau kita ingin memperhitungkannya, maka digunakan suatu

faktor tegangan geser (K) yang ditemukan oleh A.M Wahl,

oleh karena itu biasanya disebut konstanta Wahl, dengan

persamaan sebagai berikut :

Nilai konstanta Wahl untuk beberapa indeks pegas dapat

dilihat pada gambar 7.10

Gambar 7.10 Grafik konstanta Wahl

177

ELEMEN MESIN II

Defleksi pegas ulir

Karena pegas diberi beban, maka pegas tersebut akan

mengalami lendutan/defleksi, yang besarnya dapat dihitung

dengan persamaan :

Konstanta pegas :

Energi yang tersimpan dalam pegas (U)

Pegas kadang-kadang digunakan untuk menyimpan energi

potensial.

Energi yang tersimpan dalam pegas dapat dihitung dengan

persamaan :

Dimana V = volume kawat pegas =

Contoh perencanaan pegas ulir tekan

Suatu pegas ulir dibuat dari kawat yang diameternya 6 mm,

dan diameter lilitannya adalah 7,5 cm. Jika tegangan geser

yang diijinkan sebesar 3500 kg/cm2 dan modulus kekakuan

8,4 x 105 kg/cm2. Hitunglah beban maksimal yang dapat

dikenakan pada pegas tersebut, dan berapa besar defleksi

yang terjadiper lilitan dengan kondisi :

1. tanpa mempertimbangkan kelengkungan lilitan

2. mempertimbangkan kelengkungan lilitan

Penyelesaian :

178

ELEMEN MESIN II

Dari soal diketahui d = 6 mm, dan D0 = 7,5 cm

Maka diameter rata-rata dari pegas = D0 – d = 7,5 – 0,6 = 6,9

cm

1. tanpa mempertimbangkan kelengkungan lilitan

Dengan persamaan torsi yang terjadi pada lilitan,

maka :

Untuk mencari defleksi per lilitan, digunakan

persamaan :

, maka :

2. dengan mempertimbangkan kelengkungan lilitan

Indeks pegas = D/d = 6,9 / 0,6 = 11,5

Faktor tegangan Wahl (K)

Dengan menggunakan persamaan :

, maka :

179

ELEMEN MESIN II

IIustrasi Gambar Lain

180

ELEMEN MESIN II

181

ELEMEN MESIN II

182

ELEMEN MESIN II

183