BAB IITEORI DASAR

Pegas adalah elemen mesin fleksibel yang digunakan untuk memberikan gaya, torsi, dan juga untuk menyimpan atau melepaskan energi. Energi disimpan pada benda padat dalam bentuk twist, stretch, atau kompresi. Energi di-recover dari sifat elastis material yang telah terdistorsi. Pegas haruslah memiliki kemampuan untuk mengalami defleksi elastis yang besar. Beban yang bekerja pada pegas dapat berbentuk gaya tarik, gaya tekan, atau torsi (twist force). Pegas umumnya beroperasi dengan high working stresses dan beban yang bervariasi secara terus menerus. Beberapa contoh spesifik aplikasi pegas adalah :1. Untuk menyimpan dan mengembalikan energi potensial, seperti misalnya pada gun rekoil mechanism.2. Untuk memberikan gaya dengan nilai tertentu, seperti misalnya pada relief valve.3. Untuk meredam getaran dan beban kejut, seperti pada auto mobil.4. Untuk indikator/kontrol beban, contohnya pada timbangan.5. Untuk mengembalikan komponen pada posisi semula, contonya pada brake pedal.

Pegas dapat diklasifikasikan berdasarkan jenis fungsi dan beban yang bekerja yaitu pegas tarik, pegas tekan, pegas torsi, dan pegas penyimpan energi. Tetapi klasifikasi yang lebih umum adalah diberdasarkan bentuk fisiknya. Klasifikasi berdasarkan bentuk fisik adalah :1. Wire form spring (helical compression, helical tension, helical torsion, custom form).2. Spring washers (curved, wave, finger, belleville).3. Flat spring (cantilever, simply supported beam).4. Flat wound spring (motor spring, volute, constant force spring).

Pegas heliks torsional. Pegas heliks bisa dibebani secara tosrional, baik tekan maupun tarik. Ujungnya diperpanjang pada arah tangensial untuk menahan beban momen. Ujung pegas jenis ini mempunyai berbagai macam bentuk, tergantung penggunaannya. Kebanyakan koilnya rapat seperti pegas tarik, tanpa adanya initial tension, tetapi kadang juga renggang seperti pegas tekan untuk menghindari adanya gesekan. Momen yang bekerja menyebabkan kawat menderita beban bending. Untuk menggunakan pegas jenis ini, momen yang bekerja harus disusun sedemikan hingga menyebabkan merapatnya koil, karena tegangan sisa pada koil lebih baik dalam menerima momen yang menyebabkan merapatnya koil. Beban dinamik harus fluctuating atau repeated dengan rasio tegangannya R 0. Diperlukan tiga titik atau lebih sebagai dudukan radial. Sebagai dudukan, biasanya digunakan batang yang dimasukkan di dalam koil. Diameter batang harus lebih kecil dari diameter terdalam koil. Untuk mencegah terjadinya binding, diameter batang harus lebih kecil dari 90% diameter dalam terkecil dari koil. Sepesifikasi pembuatan pegas heliks torsional adalah diameter kawat, diameter luar koil, jumlah lilitan dan spring rate, serta variabel yang terdapat pada gambar 10.14. Untuk menahan beban bending, lebih efesien digunakan kawat dengan penampang segi empat (nilai I lebih besar untuk dimensi yang sama). Tetapi, karena harganya lebih murah dan variasi ukuran dan material lebih baik, kawat dengan penampang bulat lebih sering digunakan.

Jumlah Lilitan Aktif

Jumlah lilitan aktifnya adalah jumlah lilitan bodi (Nb) ditambah dengan jumlah lilitan pada ujung pegas (Ne).

Untuk ujung lurus,

Defleksi Pegas Torsional

Defleksi sudut ujung koil dinyatakan dalam radian atau putaran.

dengan M adalah momen bending atau momen torsi, lw panjang kawat, E modulus Young atau modulus elastisitas material, dan I momen inersia penampang. Untuk kawat yang memiliki penampang lingkaran, maka

Faktor 10.2, berdasar pengalaman, biasanya dinaikkan menjadi 10.8 karena adanya gesekan antar koil sehingga persamaan di atas menjadi :

Spring Rate Torsional Pegas Torsional

Tegangan Koil

Tegangan tekan maksimum terjadi pada bagian dalam koil (pada saat dibebani menyebabkan koil merapat) :

dengan

Pada pegas torsional, kegagalan statik (yield) terjadi pada bagian dalam karena tegangan tekan maksimum. Akan tetapi, kegagalan fatigue atau kegagalan lelah (fenomena tegangan tarik) terjadi karena tegangan tarik maksimum pada bagian luar koil.

iv

iv

Parameter Material untuk Pegas Torsional

Tabel 10.8 menunjukkan kekuatan yield yang direkomendasikan untuk beberapa material kawat (persentase dari kekuatan ultimate tarik). Adanya tegangan sisa pada pegas, memungkinkan kekuatan ultimate tarik material digunakan pada kriteria yield. Tabel 10.9 menunjukkan persentase kekuatan fatigue bending untuk digunakan sebagai kriteria yield untuk beberapa material kawat pada 105 dan 106 siklus, pada keadaan peened atau unpeened.

Data torsional endurance limit pegas heliks tekan pada persamaan 10.27 dan 10.28 bisa diadaptasi untuk bending dengan kriteria von Misses antara beban torsional dan tarik

Yang menghasilkan,Seb = 45,0/0.577 ksi = 78 ksi (537 Mpa) untuk unpeened spring Seb = 67,5/0.577 ksi = 117 (806 Mpa) untuk peened spring

Faktor Keamanan untuk Pegas Torsional

Kegagalan yield terjadi pada bagian dalam koil, faktor keamanannya adalah

Data fatigue dan endurance yang tersedia adalah untuk tegangan repeated (komponen rata-rata dan alternating sama besar), faktor keamanan fatigue