ELEMEN MESIN; PEGAS (SPRING)

Pegas adalah sebuah alat mekanis yang dirancang untuk menyimpan energy ketika terjadi defleksi dan untuk mengembalikan jumlah energy tersebut dengan jumlah yang setara saat energy itu dilepaskan. Banyak pegas digunakan dalam berbagai macam aplikasi sejak pegas memungkinkan untuk mengontrol kekuatan, yakni selain dapat menyimpan energy juga dapat melepaskan energy kembali.

Pegas

Fungsi atau penggunaan pegas, antara lain;

1. Meredam kejutan/tumbukan.
2. Membuat suatu kedudukan suatu bagian tetap pada tempanya.
3. Memberikan usaha sesuai gaya pegas.
4. Memberikan gaya.

Secara umum, pegas dapat di klasifikasikan sebagai; pegas kawat, pegas plat, dan pegas berbentuk khusus.

Pegas mempunyai bermacam-macam bentuk, seperti; pegas ulir, pegas piring, pegas spiral, pegas daun dsb. Gambar pegas pada gambar teknik dibuat dengan gambar sederhana karena merupakan elemen yang berulang-ulang.

Macam-macam pegas;

1. Pegas Spiral / Helik

Pegas spiral adalah pegas yang berbentuk heliks yang digunakan untuk menahan tegangan, menahan kompresi maupun torsi. Pegas spiral dibuat dengan berbahan stok kawat gulungan yang sangat panjang kemudian ujung kawat dimasukkan di bawah mesin yang bertekanan yang kemudian dilanjutkan ke proses pelilitan pada silinder yang berputar. Pegas ini diproses dengan metode pembentukkan panas atau dingin tergantung ukuran dari kawat dan pegas yang akan dibuat. Pada umumnya, pegas dibuat dengan bahan kawat baja yang khusus yang biasanya disebuat dengan Spring Steel Wires, yakni baja keras yang ditarik ataupun kawat kabel yang distemper dengan minyak. Ada juga bahan lain yang digunakan untuk membuat pegas, antara lain; stainless steel, alloy steel, dan kawat aluminium.

1.1. Pegas Helik kompresi / compression springs

Parameter utama yang digunakan untuk mendefinisikan geometri pegas kompresi adalah seperti pada gambar berikut, 

Compression Springs

Dari gambar diatas dapat dimengerti bahwa;

D = Diameter Pegas

d = Diameter Kawat

P = Pitch

L = Panjang Pegas

Dan juga, sangat umum untuk menunjukkan panjang pegas dengan menentukan jumlah putaran helik, biasa disebut dengan symbol “N”. panjang pegas tentu saja akan berubah ketika ada perubahan gaya tekan pada pegas tersebut.

Solid Length

Ketika terjadi tekanan penuh maka lilitan pegas akan menyentuh satu sama lain, ketika panjang pegas menjadi sangat minimum maka disebut dengan panjang solid/solid length.

Buckle

1.2. Pegas Helik Conical / Conical Springs

Pegas Conical

Pegas conical juga sering disebut dengan istilah pegas taper (Tapered springs) atau pegas kerucut (cone springs). Pegas conical adalah pegas helik yang dalam tiap tingkat lilitannya selalu dikurangi diameter luarnya sehingga membentuk kerucut atau meruncing. 

Efek Tekuk / Buckling

Salah satu keuntungan dengan menggunakan pegas conical adalah menghindari efek tekuk / buckling yang terjadi pada pegas helik non conical. Buckling ini terjadi dikarenakan rasio tinggi pegas terhadap diameter luarnya yang terlalu besar. Standar rasio adalah 4:1, artinya ideal tinggi pegas adalah 4x dari diameter luarnya. 

Full Compression

Selain itu, pegas conical ini dapat menahan beban dengan hanya membutuhkan ruang yang relative lebih kecil, karena diameter yang berbeda-beda tiap tingkatannya. Ketika terjadi kompresi maka diameter terkecil yang terkena kompresi akan menekan lilitan dibawahnya yang lebih besar dan seterusnya seperti itu sampai titik maksimal.

1.3. Pegas Ekstensi / Ekstensi Springs

Pegas Ekstensi

Pegas ekstensi digunakan untuk membawa beban Tarik, pegas ini dibuat sedemikian rupa sehingga tiap lilitan saling bersentuhan antar kawat dan memiliki tegangan awal.

Macam Ujung Pangkal Pegas Ekstensi

1.4. Pegas Torsi / Torsion Springs

Dalam pegas kompresi dan ekstensi, pegas terbawa oleh gaya yang menghasilkan perpindahan. Namun, kerja pegas torsi adalah berrotasi pada sudut 90 derajat daripada pegas yang lain. Beban langsung yang diterapkan pada pegas torsi ini adalah torsi/torque yang menyebabkan pegas berputar pada porosnya.

Pada pegas ini biasanya ada batang yang dimasukkan dalam pegas untuk menahan pegas pada tempatnya. Ada beberapa tipe dari pegas torsi berdasar dari tipe ujung pegasnya, lihat gambar dibawah.

Macam Torsion Springs

2. Pegas Daun / Leaf Springs

Pegas Daun

Pegas daun adalah pegas flat yang sederhana, umumnya digunakan untuk system suspensi roda pada kendaraan (truk). Pegas daun biasanya dibuat dengan menggunakan plat strip dari jenis baja pegas yang berpenampang persegi panjang. Beberapa plat baja pegas ditumpuk dengan ukuran yang berbeda setiap tingkatannya, semakin kebawah semakin kecil ukurannya. Pusat busur disediakan untuk lokasi gandar yang terdapat lubang, lubang tersebut disediakan untuk menjadi pengikat pada bodi kendaraan.

Aplikasi Pegas Daun

Pegas daun merupakan salah satu komponen otomotif yang bahan dasarnya adalah baja karbon tinggi (C > 0,5 %). Dalam fungsinya pegas daun menerima beban dinamis (yang berulang–ulang) yang cukup besar dan akan mengalami kerusakan akibat lelah yang muncul setelah komponen tersebut menjalani fungsinya.

3. Pegas Udara / Air Springs

Pegas Udara

Pegas udara telah digunakan dalam system suspensi pada kendaraan dengan muatan berat/ kendaraan berat selama hamper satu abad. Pegas ini mampu memanfaatkan udara tekan yang dibutuhkan untuk system pengereman pada kendaraan berat. Satu keuntungan dengan suspensi udara adalah kenyamanan ekstra yang diberikan karena dapat memvariasikan tekanan udara di dalam pegas.

4. Pegas Berbentuk Khusus

4.1. Belleville Springs / Pegas Ring / Spring Washers

Pegas Ring / Spring Washer

Pegas Belleville adalah pegas yang berbentuk piringan kerucut yang ditengahnya berlubang seperti yang ditunjukkan gambar di bawah. Karakteristik pegas ini mampu menahan gaya tekan yang besar tetapi memiliki defleksi terbatas. Contoh penggunaannya adalah pada baut yang terpasang pada mesin yang memiliki getaran yang besar, getaran tersebut menyebabkan kendornya baut tersebut. Dengan menambahkan pegas Belleville ini maka akan menekan baut dan terhindar dari lepasnya ikatannya pada mesin tersebut. 

Pemilihan pegas Belleville untuk aplikasi tertentu diperlukan pertimbangan-pertimbangan, yaitu diameter dan rasio serta jenis bahan yang akan digunakan. Karena setiap bahan dan ukuran mempunyai karakteristik gaya lendutan yang berbeda. (SAE, 1988)

Aplikasi Spring Washer

Ada beberapa cara pemasangan pegas Belleville, seperti pada gambar dibawah; 

(A). dipasang secara seri, 

(B). dipasang secara Paralel, dan 

(C). dipasang secara kombinasi.

Pemasangan Belleville Springs

4.2. Pegas Pilin / Volute Springs

Volute Springs digunakan dalam aplikasi di mana gaya tekan besar diberikan pada jarak jarak yang pendek. Volute springs ini diproduksi dengan bentuk mengerucut (juga dikenal sebagai volute). Pada saat pegas volute dikompresi, maka kumparan yang lebih kecil dapat meluncur di dalam kumparan yang lebih besar, dengan demikian memungkinkan pegas untuk dikompresi dengan panjang yang jauh lebih pendek daripada yang mungkin dengan pegas kompresi heliks. Dikarenakan kumparan tidak saling tertumpuk maka ketinggian solid pegas adalah lebar dari plat tersebut. Volute Springs memiliki tingkat pegas yang lebih tinggi dan dapat menahan beban yang lebih besar daripada pegas kompresi berbentuk tradisional dengan ukuran yang sama, dengan demikian maka membuat pegas volute ini menjadi lebih  ideal dalam situasi penyerapan goncangan.

Bentuk dan Gambar Penampang Volute Springs

Salah satu kelebihan yang dimiliki Volute springs adalah dapat digunakan untuk bagian yang mengalami beban yang besar namun berada di tempat yang relatif kecil, dan gesekan antar pelat yang terjadi akibat beban dapat digunakan untuk meredam getaran.

4.3. Pegas Spiral

Pegas Spiral juga dikenal sebagai pegas puntir-spiral, terbuat dari baja pegas bersegi empat yang lunak. Setelah terbentuk spiral kemudian pegas spiral dipanaskan untuk mencapai fungsi pegas yang tepat. Seperti pegas torsi, pegas spiral menghasilkan torsi linier. Pegas spiral digunakan sebagai pegas penyeimbang untuk sudut rotasi yang lebih kecil. Energi yang disimpan digunakan sebagai penyeimbang atau torsi penyejajaran diri. Pegas ini tidak memiliki ukuran yang standar, tetapi merupakan barang khusus yang memiliki banyak aplikasi.

Dalam kebanyakan kasus, pegas spiral paling cocok untuk aplikasi yang membutuhkan kurang dari 360 derajat rotasi sudut. Namun, pegas spiral khusus yang dirancang dengan benar dapat melebihi batas asalkan tidak ada ikatan kumparan, yang akan menyebabkan lonjakan torsi dan tegangan yang tidak diinginkan.

Pegas Spiral

Pegas pegas spiral yang kecil digunakan pada jam tangan, galvanometer, dan tempat-tempat di mana listrik harus dibawa ke perangkat yang berputar sebagian seperti roda kemudi tanpa menghalangi rotasi.

Bahan: Baja karbon, baja pegas tahan korosi dan bahan khusus dengan sifat khusus seperti paduan tembaga

SELANJUTNYA : CARA MENGGAMBAR PEGAS DALAM GAMBAR MESIN 

Berbagi :