Pegas kompresi menyimpan energi mekanik ketika dikompresi dan melepaskan energi mekanik ketika beban dihilangkan. Meskipun pegas kompresi umumnya terbuat dari baja pegas, pegas tersebut juga mengandung karbon, magnesium, nikel, kromium, timah, tembaga, tungsten, dan aluminium.
Bahan yang berbeda menciptakan tingkat elastisitas dan kapasitas penyimpanan energi yang berbeda-beda untuk pegas kompresi.
Robert Hooke mengusulkan rumus pada awal tahun 1676 untuk menghitung gaya yang diberikan oleh pegas, yang sebanding dengan perpanjangannya.
Pegas kompresi adalah perangkat mekanis yang dirancang khusus untuk merasakan beban tekan aksial. Mereka biasanya juga dapat meregang dan memutar ke suatu titik. Secara umum pegas kompresi dapat menyimpan energi mekanik ketika terkena beban tekan. Setelah beban dihilangkan, mereka akan kembali ke bentuk dan ukuran aslinya – mengalami deformasi elastis.
Kemampuan unik untuk menyimpan energi potensial, dikombinasikan dengan kesederhanaan dan keterjangkauannya, menjadikan pegas kompresi berharga dalam berbagai aplikasi. Mulai dari tombol keyboard mekanis, kasur dan pulpen, hingga senjata api dan peredam kejut suspensi mobil. Sejak abad ke-15, kami telah menggunakan pegas kompresi, dan pegas kompresi pertama digunakan pada perangkat jam.
Jenis pegas kompresi
Pegas kompresi dapat memiliki banyak bentuk geometris yang berbeda. Yang paling umum adalah kumparan atau pegas spiral. Bentuk ini lebih populer dibandingkan bentuk lainnya karena memungkinkan kompresi tinggi dan perluasan tanpa batas ke suatu titik. Selain itu juga lebih ringan karena menggunakan bahan yang lebih sedikit untuk memenuhi kebutuhan penyerapan beban tekan. Terakhir, bentuk pegas koil memberikan konstanta pegas jenis ini yang relatif besar (yang akan dijelaskan secara rinci nanti).
Kategori ini dibagi lagi menjadi beberapa subkategori, antara lain:
Bahan pegas kompresi
Pegas kompresi biasanya terbuat dari baja pegas, yaitu jenis baja dengan kekuatan luluh yang tinggi. Hal ini memungkinkan mereka untuk mempertahankan bentuk, ukuran, dan bentuk aslinya bahkan ketika mengalami deformasi yang ekstrim. Oleh karena itu, baja ini memiliki ruang deformasi elastis yang besar di bawah tekanan. Hal ini terjadi pada tingkat molekuler, sehingga komposisi baja tersebut mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap elastisitasnya.
Secara umum, baja pegas mengandung karbon dan mangan, serta nikel, kromium, molibdenum, timah, vanadium, tembaga, besi, tungsten, dan aluminium. Baja pegas diklasifikasikan oleh ASTM resmi berdasarkan kekuatan luluh dan kekerasannya, sehingga komposisi material yang berbeda dapat disesuaikan untuk aplikasi yang berbeda. Misalnya ASTM A228 digunakan untuk senar piano, mengandung 0.7% -1% karbon dan 0.2% -0.6% mangan, dengan hasil yang maksimal kekuatan 530 megapascal dan kekuatan tarik 400 megapascal.
Karakteristik pegas kompresi
Pada bagian ini, saya akan fokus memperkenalkan pegas koil yang tidak digulung, karena pegas ini adalah pegas kompresi yang paling banyak digunakan. Mata air ini memiliki karakteristik tertentu yang sangat penting bagi kinerjanya. Diameter luar (D) mengacu pada diameter silinder yang dibentuk oleh pegas jika dilihat dari atas. Diameter kumparan mengacu pada ketebalan (d) kawat pegas, yang juga berbentuk silinder. Panjang bebas (L) mengacu pada panjang total pegas tanpa kompresi apa pun, sedangkan heliks efektif (na) dan heliks total (n) adalah jumlah kumparan yang menyimpan dan melepaskan energi mekanik, dan jumlah kumparan bus ( setidaknya dua didedikasikan untuk ujung/pangkal pegas). Ciri morfologi penting lainnya adalah arah putaran, yang bisa ke kiri atau ke kanan.
Gaya yang diberikan oleh pegas sebanding dengan perpanjangannya, sebuah hukum yang diusulkan oleh Robert Hooke pada tahun 1676, dalam beberapa tahun setelah penerapan pegas pertama. Hooke memperkenalkan formula ini kepada dunia. "F=- kx", dengan F adalah gaya pegas, x adalah jarak regangan, dan k adalah konstanta pegas. Setiap pegas berbeda dan ditentukan oleh produsen melalui eksperimen atau oleh pengguna melalui formula. K=Hari ke-4/[83 hari]. Seperti disebutkan sebelumnya, kumparan barel dan kerucut adalah pegas nonlinier, sehingga hukum Hooke tidak berlaku untuk pegas tersebut. Hukum Hooke tidak berlaku untuk pegas yang telah mengalami deformasi atau melebihi batas elastis umum.
Kekuatan pegas yang terkompresi penuh
Untuk menghitung gaya pegas yang terkompresi penuh, kita dapat menggunakan rumus berikut. Fmaks=Ed4 (L-nd)/[16 (1)+ ν) (Hh) 3n]. E adalah modulus Young, d adalah diameter kawat baja, L adalah panjang bebas, dan n adalah jumlah heliks/kumparan efektif, ν adalah rasio Poisson, dan D adalah diameter luar. Jelas, beberapa di antaranya ditentukan oleh baja yang dipilih oleh perancang, sementara yang lain ditentukan oleh bentuk, bentuk, dan ukuran pegas.
Pertimbangan desain
Saat merancang pegas kompresi, hal pertama yang harus diputuskan adalah bahan apa yang ingin Anda gunakan. Kemudian cari modulus geser (G) dan kuat tarik (TS) dari tabel data. Kedua faktor ini sangat penting untuk menentukan persentase tegangan, misalnya saat menghitung kebutuhan beban (100* σ/ Hitung derajat kompresi pegas ketika beban tertentu diinduksi, berdasarkan kekuatan tarik.
Pertimbangan penting lainnya adalah diameter pegas ketika dikompresi hingga titik maksimumnya. Pegas kompresi spiral cenderung bertambah diameternya selama kompresi. Jadi penting untuk menghitung pemuaian ini menggunakan rumus "muai={sz [(Dd) 2+(p2-d2/π 2)+d] - D}".
Indeks pegas penting, dan perancang berupaya mempertahankannya dalam kisaran 4 hingga 10. Metode perhitungannya adalah "C=(Dd/d)", yang memberikan konsep yang baik tentang rasio kawat ketebalan terhadap diameter pegas. Ini akan menentukan kekuatan pegas secara keseluruhan (lebih kecil lebih kuat, tetapi lebih besar lebih mudah untuk dikompres).
