ELEMEN MESIN II ELEMEN MESIN II

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "ELEMEN MESIN II ELEMEN MESIN II"

Liana Kusuma
6 tahun lalu
Tontonan:

1 ELEMEN MESIN II PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT BANJARBARU

2 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. 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). 170

pegas (spring rate) juga akan bertambah.

3 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..a, sedangkan pegas volut, ditunjukkan pada gambar 7..b. 171

Gambar 7. Pegas kerucut & volut. 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).

4 Gambar 7. Pegas kerucut & volut. 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 172

5 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 17

6 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. Index pegas (spring index) Indeks pegas adalah perbandingan antara diameter lilitan kawat, dengan diameter kawatnya. 174

7 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) Bahan pegas Pitch adalah jarak antar lilitan saat pegas tidak diberi beban (kondisi bebas). panjang bebas pitch n'-1 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). 175

Contoh bahan pegas : Material Tegangan geser ijin (kg/cm 2 ) Modulus Modulus Kerja Berat Kerja sedang Kerja ringan kekakuan elastisitas Baja 4200 5250 6510 8 x 10 4 2,1 x 10 6 karbon diameter < 2,125

8 Contoh bahan pegas : Material Tegangan geser ijin (kg/cm 2 ) Modulus Modulus Kerja Berat Kerja sedang Kerja ringan kekakuan elastisitas Baja x ,1 x 10 6 karbon diameter < 2,125 mm Kawat x ,1 x 10 6 musik Monel x ,96 x 10 6 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 176

9 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 : D T W fs d

Tegangan geser pada lilitan : 8WD fs d Tegangan geser maksimum yang terjadi mengikuti persamaan : 8WD 1 fs maksimum 1 d 2C Persamaan tegangan geser maksimum di atas berlaku dengan asumsi mengabaikan

10 Tegangan geser pada lilitan : 8WD fs d Tegangan geser maksimum yang terjadi mengikuti persamaan : 8WD 1 fs maksimum 1 d 2C 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 : fs maksimum K 8WD K 8WC 2 d d 4C 1 0,615 K 4C 4 C Nilai konstanta Wahl untuk beberapa indeks pegas dapat dilihat pada gambar 7.10 Gambar 7.10 Grafik konstanta Wahl 178

11 Defleksi pegas ulir Karena pegas diberi beban, maka pegas tersebut akan mengalami lendutan/defleksi, yang besarnya dapat dihitung dengan persamaan : Konstanta pegas : 8WC n dg 8WD n 4 d G 4 W GD Gd 8D n 8C n Energi yang tersimpan dalam pegas (U) Pegas kadang-kadang digunakan untuk menyimpan energi potensial. Energi yang tersimpan dalam pegas dapat dihitung dengan persamaan : U 2 1 fs W V 2 4K G 2 2 Dimana V = volume kawat pegas = Dn 4 d 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 500 kg/cm 2 dan modulus kekakuan 8,4 x 10 5 kg/cm 2. 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 179

12 Penyelesaian : 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 : D W fs d fs d W 16D ,6 16 6,9 4 kg Untuk mencari defleksi per lilitan, digunakan persamaan : 8WC n 8WD n, maka : 4 dg d G 8W D 4 n d G 8 4 6,9 4 0,6 8, ,08 cm 2. dengan mempertimbangkan kelengkungan lilitan Indeks pegas = D/d = 6,9 / 0,6 = 11,5 Faktor tegangan Wahl (K) 4C 1 0,615 K 4C 4 C 411,5 1 0,615 1,12 411,5 4 11,5 Dengan menggunakan persamaan : fs maksimum fs d W 8KC K 8WD K 8WC, maka : 2 d d ,6 8, kg 81,1211,5 180

13 8W D 4 n d G 88, 6,9 4 0,6 8, ,9245 cm IIustrasi Gambar Lain 181

14 182

15 18

dokumen-dokumen yang mirip

BAB II LANDASAN TEORI

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Pengertian Pegas Pegas diartikan sebagai benda elastis, yang berfungsi dapat mengkerut memanjang, menyimpan kerja (energi mekanis) saat dibebani dan kembali kebentuk semula dengan