Pegas Torsi Kumparan Heliks (Helical Coil Torsion Springs)

Pada dasarnya, pegas torsi heliks adalah perangkat yang umum digunakan. Komponen ini membantu untuk mengirimkan torsi ke komponen tertentu ke mesin atau mekanisme. Konstruksi pegas torsi heliks mirip dengan pegas kompresi. Pegas torsi memiliki jenis ujung koil khusus yang dibentuk dengan cara khusus. Didesain sedemikian rupa sehingga pegas dibebani oleh torsi terhadap sumbu kumparan.

Pegas jenis ini biasanya close-wound tetapi dapat memiliki pitch untuk mengurangi gesekan antara kumparan. Pegas ini memiliki menawarkan ketahanan terhadap putaran atau gaya yang diterapkan secara rotasi. Tergantung pada aplikasinya, pegas torsi dapat dirancang untuk bekerja dalam putaran searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam, sehingga menentukan arah lilitan.

Pegas torsi biasanya digunakan pada peniti pakaian, papan klip, engsel pintu belakang dan pintu garasi. Jenis aplikasi lainnya adalah engsel, penyeimbang dan tuas pengembalian. Ukuran berkisar dari miniatur, yang digunakan dalam perangkat elektronik, hingga pegas torsi besar yang digunakan di kursi unit kontrol. Beban harus diterapkan ke arah lilitan; tidak melilit dari posisi bebas tidak dianjurkan. Saat mereka berputar, pegas torsi akan berkurang diameternya dan panjang tubuhnya menjadi lebih panjang. Hal ini harus dipertimbangkan ketika ruang desain terbatas. Pegas torsi bekerja paling baik bila didukung oleh batang, yang juga disebut sebagai mandrel. Insinyur atau perancang harus mempertimbangkan efek gesekan dan defleksi lengan pada torsi saat bekerja dengan pegas torsi.

Ada tipe pegas bertubuh tunggal dan bertubuh ganda seperti yang digambarkan pada Gambar 1. Seperti pada gambar, pegas torsi memiliki ujung yang dikonfigurasi untuk menerapkan torsi ke koil tubuh dengan cara yang nyaman, dengan kait pendek, offset lurus berengsel, torsi lurus, dan tujuan khusus. Ujung-ujungnya menghubungkan gaya pada jarak dari sumbu kumparan untuk menerapkan torsi. Ujung yang paling sering ditemui (dan paling murah) adalah ujung torsi lurus. Jika gesekan antar kumparan harus dihindari sepenuhnya, pegas dapat dililit dengan pitch yang hanya memisahkan gulungan tubuh.

Lokasi Ujung

Dalam menentukan pegas torsi, ujung-ujungnya harus ditempatkan relatif satu sama lain. Skema paling sederhana untuk menyatakan lokasi awal yang diturunkan dari satu ujung sehubungan dengan yang lain adalah dengan istilah dari sudut yang mendefinisikan belokan parsial yang ada di badan kumparan sebagai N_p = β/360 °, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3. Untuk tujuan analisis nomenklatur Gambar 3 dapat digunakan.

Jumlah putaran tubuh N_b adalah jumlah putaran pada tubuh pegas bebas terhitung. Hitungan putaran tubuh terkait dengan sudut posisi awal β adalah

N_b = (bilangan bulat) + β/360 ° = (bilangan bulat) + N_p

Tegangan Bending

Tegangan bending dapat diperoleh dari teori curve-beam yang dinyatakan dalam rumus

σ = K Mc/I

K adalah faktor koreksi tegangan, M adalah momen bending, c adalah jarak terjauh dari sumbu netral ke ujung pegas, I adalah momen inersia

Defleksi dan Laju Pegas

Untuk pegas puntir, defleksi sudut dapat dinyatakan dalam radian atau putaran (berputar). Laju pegas k’ dinyatakan dalam satuan torsi/putaran (lbf · in/putaran atau N · mm/rev) dan momen sebanding dengan sudut yang dinyatakan dalam putaran daripada radian. Laju pegas, jika linier, dapat dinyatakan sebagai

k’ = M₁/θ₁‘ = M₂/θ₂‘

Sudut yang dibentuk oleh defleksi ujung kantilever adalah y/l rad.

θ_c = y/l = Fl²/3EI = Fl²/3E(πd⁴/64) = 64Ml/(3πd⁴E)

Energi regangan dalam bending adalah

U = ∫M²dx/2EI

>>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL TENTANG ELEMEN MESIN LAINNYA!

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Budynas, Richard G dan J. Keith Nisbett. 2011. Shigley’s Mechanical Engineering Design: Ninth Edition. Amerika Serikat: The McGraw-Hill Companies, Inc.

Author: admin