5 Hal Baru Tentang Pegas Ulir Mobil (Bagian 2)

Teknisimobil.com – Pada pembahasan kali ini kita akan mecoba membahas perhitungan pegas ulir yang perhitungan ini menjadi penting ketika seorang hendak mencoba melakukan perhitungan kekuatan pegas. Perhitungan tentang pegas ulis ini juga penting untuk teman-teman yang ingin mempelajari lebih dalam tentang kekuatan pegas yang dimiliki sistem suspensi sebuah kendaraan. Bukan lagi hal baru, karena perkembangan teknologi memang sudah dimulai sejak lama seperti dihabas pada artikel bagian 1.

Pegas ulir pada Mitsubishi Pajero©pocuk

Gambar 3 Pegas ulir pada Mitsubishi Pajero©pocuk

1. Perhitungan Pegas Ulir

Hal penting pertama adalah perhitungan pegas ulir (coil springs). Untuk mengetahui perhitungan pegas ulir, secara umum dapat digunakan persamaan yang ditetapkan dalam German DIN standard 2089. Standar ini dapat digunakan untuk estimasi awal dimensi dan tekanan pada sebuah pegas ulir secara silindris dengan diameter ulir konstan atau dengan kata lain tekanan dilakukan dari atas atau bawah pada saat posisi pegas vertikal. Pada Gambar  4 menunjukkan definisi nilai perhitungan untuk deformasi satu ulir (n=1).

Perhitungan nilai tekanan pegas ulir(EAE)

Gambar 4 Perhitungan nilai tekanan pegas ulir(EAE)

Kerja yang dilakukan oleh sebuah gaya pada sistem pegas adalah perubahan tenaga sistem akibat gaya tersebut. Definisi ini dapat direduksi menjadi definisi yang lebih sederhana yakni dengan mengungkapkan kerja sepanjang lintasan tertentu untuk satu pegas. Secara matematis dapat dinyatakan sebagai,

gambar-2a_01

dengan  adalah pergeseran pegas. Sesungguhnya persamaan dasar kerja sepanjang lintasan tertentu tanpa melibatkan konstanta 1/2 , tetapi karena gaya yang dikerjakan pada pegas berasal dari atas dan bawah (lihat Gambar 2), maka konstanta tersebut muncul.

Gaya pegas dapat dihitung sebagai berikut, andaikan  kita anggap sebagai modulus geser:

gambar-2a_02

Kenkenyalan (stiffness) pegas diberikan oleh persamaan

gambar-2a_03

Tegangan geser (shear) dapat dihitung menggunakan persamaan berikut

gambar-2a_04

Kebanyakan persamaan tekanan hanya cocok untuk sebuah kawat lurus dan tegangan puntir. Pada pegas ulir, kawat dalam keadaan melengkung dan tekanan pada sisi dalam lebih tinggi dari sisi luar  ulir. Gaya puntir dan geser harus ditambahkan. Lagi pula, gaya yang sama dikerjakan pada luasan yang lebih kecil yakni pada sisi dalam pegas (Gambar 5).

Tegangan meningkat pada sisi dalam sebuah ulir (c)EAE

Gambar 5 Tegangan meningkat pada sisi dalam sebuah ulir (c)EAE

Oleh karena itu, tegangan harus evaluasi atau dikoreksi dengan factor , bergantung pada , nisbah (ratio) pada diameter ulir ke diameter kawat,

gambar-2a_05

gambar-2a_06

Tetangan setelah dilakukan koreksi dapat dihitung seperti berikut

gambar-2a_07

Ketika mendesain sebuah pegas, tegangan maksimum  adalah hal paling penting untuk meminimalisasi berat pegas tersebut. Asumsikan sebuah pembengkokan seragam tanpa berbagai gaya-gaya pengganggu lain, massa sebuah ulir silindris tidak dapat lebih rendah dari massa minimum  yang ditentukan. Massa minimum ini dihitung berdasarkan persamaan (1) dengan  sebagai rapat bahan kawat pegas dan  sebagai modulus gesernya. Gaya maksimum  adalah beban pada saat tinggi pantulan maksimum. Massa pegas ulir dihubungkan secara berlawanan dengan tekanan geser maksimum ,

gambar-2a_08

Secara umum, terdapat cara untuk mereduksi berat pegas ulir;

  1. Mengoptimalisasi bentuk untuk menurunkan tekanan beban sepanjang kawat pegas ulir.
  2. Meningkatkan tekanan maksimum yang diizinkan.

Sampai saat ini, hal tersebut cara paling umum untuk menurunkan berat pegas dengan meningkatkan tingkat tekanan pada pegas suspensi (lihat pada artikel sebelumnya) dan menjaga kekuatan dengan ukuran-ukuran tertentu yakni menganggap optimalisasi bahan dan proses.

Pada kenyataanya, tekanan-tekanan beban terdistribusi secara tidak normal sepanjang ulir pegas. Oleh karena itu, penting untuk menghitung pegas-pegas menggunakan analisis penggal terbatas (finite element analysis /FEA).

[Baca juga: Tesla Model X 2017]

Untuk saat ini memperlihatkan progress yang hebat dalam metode perhitungan dan kesesuaian teknologi produksi, optimalisasi bentuk sekarang memungkinkan untuk meningkatkan penggunaan bahan dengan kehomogenan tegangan.[]