Semua Tentang Mesin Cuci Pegas: Jenis, Desain, dan Aplikasi

Pengenalan Mesin Cuci Musim Semi

Dalam industri pengikat, ring pegas, yang juga dikenal sebagai "ring elastis" atau "ring pengunci pegas", memainkan peran penting dalam menjaga integritas sambungan. Komponen ini terutama dibuat dari baja tahan karat austenitik (seperti kelas 304 atau 316) atau baja karbon sedang (biasanya SAE 1060 hingga 1075), dengan yang terakhir sering kali menerima lapisan pelindung seperti pelapisan seng untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi.

Ukuran metrik yang paling umum digunakan untuk mesin cuci pegas meliputi M3, M4, M5, M6, M8, M10, M12, M14, dan M16. Dimensi ini diadopsi secara luas di berbagai aplikasi industri karena kompatibilitasnya dengan ukuran baut dan sekrup standar. Standar nasional Cina GB/T 94.1-87 mengatur spesifikasi untuk mesin cuci pegas, yang mencakup berbagai ukuran yang komprehensif dari diameter internal 2mm hingga 48mm.

Washer pegas dirancang untuk menyediakan permukaan penahan beban untuk kepala baut atau mur sekaligus menawarkan fungsionalitas tambahan. Desain cincin terbelahnya menciptakan ketegangan saat dikompresi, yang membantu:

1. Mempertahankan gaya penjepitan dalam kondisi beban dinamis
2. Mengimbangi ekspansi atau kontraksi termal kecil
3. Mencegah pelonggaran karena getaran atau pemuatan siklik

Penting untuk dicatat bahwa meskipun washer pegas banyak digunakan, efektivitasnya dalam mencegah pelonggaran sendiri telah diperdebatkan dalam studi teknik baru-baru ini. Untuk aplikasi yang kritis, para insinyur sering mempertimbangkan metode penguncian alternatif seperti mesin cuci Nord-Lock atau perekat pengunci ulir.

Bahan Utama Pencuci Musim Semi

Washer pegas terutama diproduksi menggunakan paduan berkinerja tinggi yang dirancang untuk memberikan elastisitas dan daya tahan yang optimal. Bahan yang paling umum meliputi:

1. Baja Pegas: 65Mn (AISI 1566) banyak digunakan karena keseimbangan yang sangat baik antara kekuatan, fleksibilitas, dan ketahanan lelah. Paduan mangan-silikon ini menawarkan sifat elastis yang unggul dan mempertahankan kinerjanya di bawah kondisi pembebanan siklik.
2. Baja Karbon: Baja karbon tinggi 70# (AISI 1070) disukai karena kekuatan tariknya yang tinggi dan ketahanan aus yang baik. Baja ini memberikan kinerja yang andal dalam berbagai aplikasi industri di mana ketahanan korosi sedang dapat diterima.
3. Baja Tahan Karat: Grade seperti AISI 304 (18Cr-8Ni) dan AISI 316 (16Cr-10Ni-2Mo) digunakan di lingkungan yang korosif atau di mana kebersihan sangat penting. Baja tahan karat austenitik ini menawarkan ketahanan korosi yang sangat baik, sifat non-magnetik, dan karakteristik mekanis yang baik.
4. Baja Tahan Karat Martensitik: 3Cr13 (AISI 420) memadukan ketahanan korosi sedang dengan kekuatan dan kekerasan tinggi, sehingga cocok untuk aplikasi yang membutuhkan daya tahan dan tingkat perlindungan terhadap korosi.
5. Perunggu Fosfor: Paduan tembaga-timah ini, sering kali dengan sedikit tambahan fosfor, digunakan dalam aplikasi khusus yang memerlukan konduktivitas listrik, permeabilitas magnetik rendah, dan ketahanan terhadap korosi, seperti di lingkungan kelautan atau kelistrikan.

Pemilihan material tergantung pada persyaratan aplikasi spesifik, termasuk suhu pengoperasian, kondisi beban, kebutuhan ketahanan korosi, dan pertimbangan biaya. Setiap bahan menawarkan sifat unik yang dapat dimanfaatkan untuk mengoptimalkan kinerja mesin cuci pegas dalam pengaturan industri yang beragam.

Aplikasi Utama Pencuci Pegas

Washer pegas terutama digunakan untuk mencegah mur kendor, seperti yang ditentukan dalam standar nasional. Aplikasinya sangat penting dalam berbagai rakitan mekanis, terutama yang mengalami beban dinamis.

Mur berlubang segi enam secara khusus dirancang untuk digunakan dengan baut yang memiliki lubang ujung. Desain ini memungkinkan penyisipan cotter pin melalui slot mur ke dalam lubang baut, yang secara efektif mencegah pelonggaran otomatis. Mur semacam ini umumnya digunakan di lingkungan yang ditandai dengan getaran atau beban bolak-balik, sehingga memastikan pengikatan yang aman dalam kondisi yang menantang.

Dalam desain dan manufaktur mekanis, ada beberapa metode yang digunakan untuk mencegah melonggarnya mur atau baut secara otomatis:

1. Memadukan mesin cuci pegas (sederhana dan hemat biaya)
2. Memanfaatkan mur berlubang segi enam dengan pin cotter (memerlukan pemrosesan tambahan)
3. Menerapkan mesin cuci anti-kendur (melibatkan langkah-langkah manufaktur ekstra)
4. Memasukkan kawat baja ke dalam kepala segi enam baut (memerlukan pemrosesan tambahan)

Washer pegas diadopsi secara luas karena efektivitas dan kemudahan pemasangannya. Misalnya, baut yang menghubungkan motor ke dasar mesin biasanya membutuhkan washer pegas untuk menangkal pelonggaran yang disebabkan oleh getaran motor. Aplikasi ini menyoroti kemampuan mesin cuci untuk menjaga integritas pengikat di lingkungan dengan getaran tinggi.

Umumnya, pengencang pada peralatan yang terkena getaran dilengkapi dengan ring pegas. Namun, penggunaannya pada flensa lebih selektif. Keputusan untuk menggunakan washer pegas pada flensa bergantung pada media fluida dan kondisi pengoperasian tertentu. Washer pegas direkomendasikan untuk koneksi flensa ketika:

• Ada risiko denyut dalam sistem
• Fluida mengalir dengan kecepatan tinggi
• Sering terjadi perubahan diameter pipa

Penting untuk dicatat bahwa pedoman ini mungkin tidak berlaku secara universal. Beberapa komponen khusus, seperti katup tertentu dan flensa penutup tekanan kotak pengisi, mungkin memerlukan ring pegas terlepas dari rekomendasi umum.

Untuk pemilihan mesin cuci pegas yang sesuai secara efisien, insinyur dan teknisi dapat memanfaatkan sistem otomatis Fastener Expert. Alat ini menyederhanakan proses pemilihan washer yang tepat berdasarkan persyaratan aplikasi tertentu, memastikan kinerja dan keandalan yang optimal dalam rakitan mekanis.

Perbedaan Utama

Washer pegas dan washer pipih memiliki tujuan yang berbeda dalam aplikasi pengikatan, masing-masing dengan keunggulan dan keterbatasannya sendiri. Washer pegas, yang dirancang dengan cincin terbelah atau struktur seperti gelombang, terutama berfungsi untuk mencegah pelonggaran dan mempertahankan gaya preload di lingkungan yang dinamis. Hal ini dicapai melalui kemampuannya untuk menyimpan dan melepaskan energi di bawah kompresi, yang secara efektif menangkal pelonggaran yang disebabkan oleh getaran. Sebaliknya, mesin cuci datar tidak memiliki kemampuan anti-pelonggaran ini.

Mesin cuci pipih, yang dicirikan oleh bentuk cakramnya yang sederhana, memiliki beberapa fungsi penting:

1. Mereka mendistribusikan beban pada area permukaan yang lebih luas, mengurangi konsentrasi tegangan pada komponen yang diikat.
2. Mereka menyediakan permukaan bantalan yang halus untuk kepala baut atau mur, memfasilitasi aplikasi torsi yang lebih konsisten selama pengencangan.
3. Mereka melindungi permukaan bahan yang disambung dari kerusakan yang disebabkan oleh rotasi pengikat selama pemasangan.
4. Mereka membantu menjembatani lubang yang agak besar atau tidak beraturan, meningkatkan integritas keseluruhan sambungan.

Pada sambungan penahan beban kritis di mana kekakuan sambungan sangat penting, seperti pada kerangka baja struktural atau mesin berkinerja tinggi, ring pegas sering dihindari. Sifatnya yang dapat dimampatkan dapat memperkenalkan elastisitas ke dalam sambungan, yang berpotensi mengurangi kekakuan keseluruhan dan kapasitas angkut beban. Dalam skenario ini, washer datar atau pengencang bergelang lebih disukai untuk memaksimalkan area kontak dan menjaga kekakuan sambungan.

Namun, dalam aplikasi yang mengalami getaran yang signifikan, pembebanan siklik, atau ekspansi dan kontraksi termal, ring pegas menjadi sangat diperlukan. Kemampuannya untuk mempertahankan tegangan pada pengikat dalam kondisi dinamis membantu mencegah kegagalan akibat kelelahan dan memastikan umur sambungan yang panjang. Contoh umum termasuk suspensi otomotif, pengikat rel kereta api, dan mesin industri.

Sangat penting untuk dicatat bahwa pemilihan antara washer pegas dan washer datar harus didasarkan pada analisis menyeluruh tentang persyaratan aplikasi, termasuk karakteristik beban, faktor lingkungan, dan pertimbangan keselamatan. Dalam beberapa kasus, kombinasi kedua jenis washer dapat digunakan untuk mencapai kinerja dan keandalan yang optimal pada sambungan yang diikat.

Penyebab Patahnya Mesin Cuci Pegas

"Pembengkakan" pada pegas washer umumnya bukan merupakan cacat yang melekat pada washer itu sendiri, melainkan hasil dari kekuatan eksternal dan kondisi perakitan.

Fenomena pembengkakan pegas mesin cuci terjadi ketika mesin cuci mengalami gaya radial ke luar yang berlebihan. Gaya-gaya ini terutama berasal dari gaya penjepitan aksial yang dihasilkan oleh torsi pengencangan yang diterapkan selama perakitan. Besarnya gaya ini sangat penting dalam menentukan kemungkinan dan tingkat pembengkakan.

Faktor kunci yang berkontribusi terhadap pembengkakan washer pegas adalah geometri komponen perkawinan, terutama permukaan penyangga mur. Talang luar pada permukaan bantalan mur menghasilkan gaya pembelahan radial, yang dapat menyebabkan bukaan mesin cuci pegas membesar. Hubungan antara diameter talang dan kecenderungan pembengkakan adalah terbalik; diameter talang yang lebih kecil memusatkan gaya pada area yang lebih kecil, meningkatkan kemungkinan dan tingkat keparahan pembengkakan.

Untuk mengurangi pembengkakan, para insinyur sering menggunakan mesin cuci datar di antara mur dan mesin cuci pegas. Komponen tambahan ini membantu mendistribusikan beban secara lebih merata, sehingga mengurangi gaya radial yang terkonsentrasi. Namun, keefektifan solusi ini tergantung pada sifat flat washer. Jika washer pipih terlalu tipis atau terbuat dari bahan dengan kekerasan yang tidak mencukupi, washer pipih dapat berubah bentuk saat dibebani, sehingga gagal mencegah pembengkakan washer pegas secara efektif.

Masalah kritis lain yang memengaruhi washer pegas adalah fraktur penggetasan hidrogen. Jenis kegagalan ini biasanya disebabkan oleh dua faktor utama dalam proses manufaktur:

1. Perlakuan panas yang tidak memadai: Proses perlakuan panas yang tidak dirancang atau dilaksanakan dengan benar dapat membuat material rentan terhadap penggetasan hidrogen.
2. Penghilangan hidrogen yang tidak memadai setelah pelapisan: Apabila pelapisan seng diterapkan pada washer pegas, hidrogen dapat dimasukkan ke dalam material. Kegagalan dalam melakukan perawatan penghilangan hidrogen secara menyeluruh setelah pelapisan dapat meninggalkan sisa hidrogen di dalam logam, yang menyebabkan penggetasan seiring waktu.

Kesimpulan ini tidak hanya bersifat teoritis tetapi telah dibuktikan melalui pengujian laboratorium yang ekstensif dan dikuatkan oleh pengalaman praktis jangka panjang dalam berbagai aplikasi industri. Interaksi antara sifat material, proses manufaktur, dan kondisi perakitan menggarisbawahi kompleksitas untuk memastikan kinerja mesin cuci pegas yang andal dalam aplikasi pengencangan yang kritis.

Klasifikasi Mesin Cuci Pegas

Mesin cuci elastis bergigi internal, mesin cuci elastis bergigi eksternal

Terdapat banyak gigi elastis yang tajam pada bagian lingkar, yang menembus permukaan penyangga dan mencegah pengikat kendor. Mesin cuci elastis bergigi internal digunakan di bawah ukuran kepala baut yang lebih kecil; mesin cuci elastis bergigi eksternal sebagian besar digunakan di bawah kepala baut dan mur.

Mesin cuci elastis bergigi memiliki volume yang lebih kecil daripada mesin cuci pegas biasa, dan pengikatnya memiliki gaya yang seragam, yang dapat mencegah pelonggaran secara andal, tetapi tidak cocok untuk sering dibongkar.

Mesin cuci pegas gelombang

Standar Nasional: GB / T 7246-1987

Washer pegas gelombang dibagi menjadi tipe WG, WL, dan WN.

Mesin cuci pegas gelombang tipe WG

Mesin cuci pegas gelombang tipe WG adalah mesin cuci elastis tipe terbuka, yang biasanya dapat dipasang di ruang kecil, seperti menerapkan preload ke bantalan, mengurangi kebisingan operasi bantalan, meningkatkan akurasi pengoperasian dan stabilitas bantalan. Selain itu, ini banyak digunakan dalam peralatan elektronik dan listrik, dengan bahan seperti baja karbon, baja tahan karat, dan paduan tembaga.

Mesin cuci pegas gelombang tipe WL

Mesin cuci pegas gelombang tipe WL adalah mesin cuci elastis sambungan pangkuan, yang biasanya dapat dipasang di ruang kecil, seperti menerapkan preload ke bantalan, mengurangi kebisingan operasi bantalan, meningkatkan akurasi pengoperasian dan stabilitas bantalan. Selain itu, ini banyak digunakan dalam peralatan elektronik dan listrik, dengan bahan seperti baja karbon, baja tahan karat, dan paduan tembaga.

Mesin cuci pegas gelombang tipe WN

Mesin cuci pegas gelombang tipe WN adalah mesin cuci elastis yang tumpang tindih dengan puncak gelombang multi-lapis. Dibandingkan dengan tipe WL, seri ini terdiri dari beberapa lapisan material, sehingga kurva nilai K di bawah langkah kompresi yang sama lebih datar daripada tipe WL, yang cocok untuk situasi di mana elastisitasnya lebih besar, dan seluruh langkah kerja membutuhkan pelepasan elastisitas yang seragam. Bahan yang digunakan termasuk baja karbon, baja tahan karat, dan paduan tembaga.

Mesin cuci pegas cakram

Mesin cuci pegas cakram, juga dikenal sebagai mesin cuci pegas Belleville, ditemukan oleh orang Prancis, Belleville. Mesin cuci pegas cakram DIN6796 (seri HDS) dirancang untuk mesin cuci anti-pelonggaran untuk sambungan baut dan sekrup.

Ini dirancang dan diproduksi sesuai dengan DIN 6796 dan digunakan untuk menyambungkan baut dan sekrup berkekuatan sedang atau tinggi. Beban pendukung yang besar dan pemulihan elastis membuat seri HDS sangat efektif. Ketegangan baut dapat menahan relaksasi yang disebabkan oleh keausan pada bagian yang rentan, mulur, relaksasi, ekspansi termal, penyusutan, atau pengencangan bagian penyegelan.

Seri HDS meningkatkan efek elastisitas baut beberapa kali, dan secara efektif dapat menggantikan washer pegas biasa, tetapi tidak cocok untuk digunakan sebagai washer pengunci atau kombinasi washer datar.

Karena seri HDS adalah pegas cakram yang dapat dicocokkan atau tumpang tindih, pencocokan dapat meningkatkan deformasi kelompok pegas cakram, dan tumpang tindih dapat meningkatkan gaya pegas kelompok pegas cakram.

Metode pemasangan yang ideal adalah menekannya serata mungkin. Semakin dekat ke kondisi rata, semakin cepat torsi pengencangan akan meningkat. Ketegangan baut yang sesuai dapat diperoleh tanpa kunci torsi.