Post on 24-Oct-2015
description
Mengenal Elemen Mesin
1. Poros Poros dalam sebuah mesin berfungsi untuk meneruskan tenaga melalui
putaran mesin. Setiap elemen mesin yang berputar, seperti cakra tali, puli
sabuk mesin, piringan kabel, tromol kabel, roda jalan, dan roda gigi, dipasang
berputar terhadap poros dukung yang tetap atau dipasang tetap pada
poros dukung yang berputar. Contoh sebuah poros dukung yang
berputar, yaitu poros roda kereta api, as gardan, dan lain-lain. Gambar 1.21 Konstruksi poros kereta api
Untuk merencanakan sebuah poros, maka perlu diperhitungkan gaya yang bekerja pada poros di atas
antara lain: Gaya dalam akibat beratnya (W) yang selalu berpusat pada titik gravitasinya. Gaya (F)
merupakan gaya luar arahnya dapat sejajar dengan permukaan benda ataupun membentuk sudut dengan
permukanan benda. Gaya F dapat menimbulkan tegangan pada poros, karena tegangan dapat rimbul
pada benda yang mengalami gaya-gaya. Gaya yang timbul pada benda dapat berasal dari gaya dalam akibat
berat benda sendiri atau gaya luar yang mengenai benda tersebut.
a. Macam-Macam Poros
Poros sebagai penerus daya diklasifikasikan menurut pembebanannya sebagai berikut.
1) Gandar
Gandar merupakan poros yang tidak mendapatkan beban puntir, fungsinya hanya sebagai penahan beban,
biasanya tidak berputar. Contohnya seperti yang dipasang pada roda-roda kereta barang, atau pada as truk
bagian depan.
2) Spindle
Poros transmisi yang relatif pendek,
seperti poros utama mesin perkakas, di
mana beban utamanya berupa puntiran,
disebut spindle. Syarat yang harus dipenuhi
poros ini adalah deformasinya harus kecil
dan bentuk serta ukurannya harus teliti.
Gambar 1.22 Spindle mesin bubut
3) Poros transmisi
Poros transmisi berfungsi untuk memindahkan tenaga mekanik
salah satu elemen mesin ke elemen mesin yang lain. Poros
transmisi mendapat beban puntir murni atau puntir dan lentur
yang akan meneruskan daya ke poros melalui kopling, roda
gigi, puli sabuk atau sproket rantau, dan lain-lain.
Gambar 1.23 Konstruksi poros transmisi
b. Beban pada Poros
1) Poros dengan beban puntir
Daya dan perputaran, momen puntir yang akan dipindahkan oleh poros dapat
ditentukan dengan mengetahui garis tengah pada poros.
Gambar 1.24 Poros transmisi dengan beban puntir
2) Poros dengan beban lentur murni
Poros dengan beban lentur murni biasanya terjadi pada gandar dari kereta
tambang dan lengan robot yang tidak dibebani dengan puntiran, melainkan
diasumsikan mendapat pembebanan lentur saja. Meskipun pada kenyataannya
gandar ini tidak hanya mendapat beban statis, tetapi juga mendapat beban dinamis.
gambar 1.25 Beban lentur murni pada lengan robot
3) Poros dengan beban puntir dan lentur
Poros dengan beban puntir dan lentur dapat terjadi pada puli atau roda gigi pada
mesin untuk meneruskan daya melalui sabuk, atau rantai. Dengan demikian poros
tersebut mendapat beban puntir dan lentur akibat adanya beban. Beban yang
bekerja pada poros pada umumnya adalah beban berulang. Jika poros tersebut
mempunyai roda gigi untuk meneruskan daya besar, maka kejutan berat akan terjadi
pada saat mulai atau sedang berputar. Selain itu, beban puntir dan lentur juga
terjadi pada lengan arbor mesin frais, terutama pada saat pemakanan.
Gambar 1.26 Beban puntir dan lentur pada arbor saat pemakanan
Agar mampu menahan beban puntir dan lentur, maka bahan poros harus bersifat liat dan ulet agar
mampu menahan tegangan geser maksimum
2. Bantalan
Bearing atau bantalan adalah elemen mesin yang digunakan untuk menahan poros berbeban, beban
tersebut dapat berupa beban aksial atau beban radial. tipe bearing yang digunakan untuk bantalan
disesuaikan dengan fungsi dan kegunaannya.
Bantalan diperlukan untuk menumpu poros berbeban, agar dapat berputar
atau bergerak bolak-balik secara kontinyu serta tidak berisik akibat adaya
gesekan. Posisi bantalan harus kuat, hal ini agar elemen mesin dan poros
dapat bekerja dengan baik.
Bantalan poros dapat dibedakan menjadi dua, antara lain:
a. Bantalan luncur, di mana terjadi gerakan luncur antara poros dan
bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan
dengan lapisan pelumas.
Gambar 1.27 Bantalan luncur dilengkapi alur pelumas
b. Bantalan gelinding, di mana terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan yang
diam melalui elemen gelinding seperti rol atau rol jarum.
Berdasarkan arah beban terhadap poros, maka bantalan
dibedakan menjadi tiga hal berikut.
a. Bantalan radial, di mana arah beban yang ditumpu bantalan tegak
lurus sumbu poros.
Gambar 1.28 Bantalan radial
b. Bantalan aksial, di mana arah beban bantalan ini sejajar dengan sumbu
poros.
Gambar 1.29 Bantalan aksial
c. Bantalan gelinding khusus, di mana bantalan ini menumpu beban yang
arahnya sejajar dan tegak lurus sumbu poros.
Gambar 1.30 Bantalan gelinding khusus
Roda gigi Dua roda gigi yang bersinggungan mentransmisikan gerakan rotasi. Roda
gigi yang lebih kecil bergerak lebih cepat, namun memiliki torsi yang lebih
rendah. Roda gigi yang besar berputar lebih rendah, namun memiliki torsi
yang lebih tinggi. Besar kecepatan putar dan torsi keduanya proporsional
Roda gigi adalah bagian dari mesin yang berputar yang berguna untuk
mentransmisikan daya. Roda gigi memiliki gigi-gigi yang saling
bersinggungan dengan gigi dari roda gigi yang lain. Dua atau lebih roda gigi yang bersinggungan dan
bekerja bersama-sama disebut sebagai transmisi roda gigi, dan bisa menghasilkan keuntungan mekanis
melalui rasio jumlah gigi. Roda gigi mampu mengubah kecepatan putar, torsi, dan arah daya terhadap
sumber daya. Tidak semua roda gigi berhubungan dengan roda gigi yang lain; salah satu kasusnya adalah
pasangan roda gigi dan pinion yang bersumber dari atau menghasilkan gaya translasi, bukan gaya rotasi.
Transmisi roda gigi analog dengan transmisi sabuk dan puli. Keuntungan transmisi roda gigi terhadap
sabuk dan puli adalah keberadaan gigi yang mampu mencegah slip, dan daya yang ditransmisikan lebih
besar. Namun, roda gigi tidak bisa mentransmisikan daya sejauh yang bisa dilakukan sistem transmisi
roda dan puli kecuali ada banyak roda gigi yang terlibat di dalamnya.
Ketika dua roda gigi dengan jumlah gigi yang tidak sama dikombinasikan, keuntungan mekanis bisa
didapatkan, baik itu kecepatan putar maupun torsi, yang bisa dihitung dengan persamaan yang
sederhana. Roda gigi dengan jumlah gigi yang lebih besar berperan dalam mengurangi kecepatan putar
namun meningkatkan torsi.
Rasio kecepatan yang teliti berdasarkan jumlah giginya merupakan keistimewaan dari roda gigi yang
mengalahan mekanisme transmisi yang lain (misal sabuk dan puli). Mesin yang presisi seperti jam tangan
mengambil banyak manfaat dari rasio kecepatan putar yang tepat ini. Dalam kasus di mana sumber daya
dan beban berdekatan, roda gigi memiliki kelebihan karena mampu didesain dalam ukuran kecil.
Kekurangan dari roda gigi adalah biaya pembuatannya yang lebih mahal dan dibutuhkan pelumasan
yang menjadikan biaya operasi lebih tinggi.
Macam-macam Roda Gigi
Macam-macam roda gigi adalah sebagai berikut:
a. Roda gigi lurus
Roda gigi paling dasar dengan jalur gigi yang sejajar poros. Contohnya
pada gear box pada mesin.
Gambar Roda Gigi Lurus
b. Roda gigi miring
Mempunyai jalur gigi yang membentuk ulir pada
silinder jarak bagi. Contohnya pada sistem transmisi persneling pada kendaraan
beroda empat, roda gigi penggerak katup-katup pada mesin motor.
Gambar Roda Gigi Miring
c. Roda gigi miring ganda
Gaya aksial yang timbul pada gigi yang mempunyai alur berbentuk V tersebut,
akan saling meniadakan. Contoh penggunaanya yaitu pada roda gigi reduksi
turbin pada kapal dan generator, roda gigi penggerak rol pada steel mills.
d. Roda gigi dalam
Dipakai jika diingini alat transmisi dengan ukuran
kecil dengan perbandingan reduksi besar, karena
pinyon terletak di dalam roda gigi. Contoh
penerapannya antara
lain pada lift.
Gambar Roda Gigi Dalam
e. Pinyon dan batang gigi
Merupakan dasar profil pahat pembuat gigi. Contoh pemakaian gigi reck
terdapat pada mesin bor tegak, mesin bubut, dll.
Gambar Pinyon dan Batang Gigi
f. Roda gigi kerucut lurus
Roda gigi yang paling mudah dibuat
dan paling sering dipakai. Contoh penggunaannya pada grab winch,
hand winch, kerekan.
Gambar Roda Gigi Kerucut Lurus
g. Roda gigi kerucut spiral
Karena mempunyai perbandingan kontak yang lebih besar, dapat meneruskan tinggi dan beban besar.
Contoh penggunaannya pada grab winch, hand winch, kerekan.
Gambar Roda Gigi Kerucut Spiral
h. Roda gigi permukaan
Contoh penggunaannya pada grab winch, hand winch, kerekan.
Gambar Roda Gigi Permukaan
i. Roda gigi miring silang
Contoh pemakaiannya seperti yang dipakai pada gearbox.
Gambar Roda Gigi Miring Silang
j. Roda gigi cacing silindris
Mempunyai cacing berbentuk silinder dan lebih umum dipakai.
Contoh pemakaiannya seperti yang dipakai pada roda gigi difrensial
otomobil.
Gambar Roda Gigi Cacing Silindris
k. Roda gigi cacing globoid
Mempunyai perbandingan kontak yang lebih besar, dipakai
untuk beban yang lebih besar. Contoh pemakaiannya seperti
yang dipakai pada roda gigi difrensial otomobil.
Gambar Roda Gigi Cacing Globoid
l. Roda gigi hipoid
Mempunyai jalur gigi berbentuk spiral pada bidang kerucut yang
sumbunya bersilang. Dan pemindahan gaya pada permukaan gigi
berlangsung secara meluncur dan menggelinding. Contoh
pemakaiannya seperti yang dipakai pada roda gigi difrensial otomobil.
Gambar Roda Gigi Hipoid
Pemeriksaan roda gigi
1. Roda gigi belakang yang jelek bentuk giginya lancip/ runcing.
2. Roda gigi belakang yang baik, bentuk giginya tumpul atau
sudah aus
3. Roda gigi depan yang baik, bentuk giginya agak
panjang dan tumpul
Gambar Roda Gigi Miring Ganda
Transmisi sabuk-puli (belt and pulley)
Jarak yang jauh antara dua buah poros sering
tidak memungkinkan transmisi langsung. Dalam
hal demikian, cara transmisi putaran atau daya
yang lain dapat diterapkan, di mana sebuah
sabuk luwes dibelitkan sekeliling puli pada
poros.
Sebagian besar transmisi sabuk menggunakan sabuk-V karena mudah penanganan�nya dan
harganyapun murah. Kecepatan sabuk direncanakan untuk 10 sampai 20 (m/s) pada
umumnya, dan maksimum sampai 25 (m/s). Daya maksimum yang dapat ditransmisikan
kurang lebih sampai 500 (kW).
Sabuk-V terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapesium. Tenunan tetoron atau
semacamnya dipergunakan sebagai inti sabuk untuk membawa tarikan yang besar (Gambar
5.1). Sabuk-V dibelitkan di keliling alur puli yang berbentuk V pula. Bagian sabuk yang sedang
membelit pada puli ini mengalami lengkungan sehingga lebar bagian dalamnya akan
bertambah besar. Gaya gesekan juga akan bertambah karena pengaruh bentuk baji, yang akan
menghasilkan transmisi daya yang besar pada tegangan yang relatif rendah. Bebrapa tipe
sabuk V disajikan pada Gambar 5.2
Sistem Puli, Puli adalah sebuah mekanisme yang terdiri dari roda
pada sebuah poros atau batang yang memiliki alur
diantara dua pi nggiran di sekelilingnya. Sebuah tali,
kabel, atau sabuk biasanya digunakan pada alur puli
untuk memindahkan daya. Puli digunakan untuk
mengubah arah gaya yang digunakan, meneruskan
gerak rotasi, atau memindahkan beban yang berat. Puli
merupakan salah satu dari enam mesin sederhana.
Sistem puli dengan sabuk terdiri dua atau lebih puli
yang dihubungkan dengan menggunakan sabuk.
Sistem ini memungkinkan untuk memindahkan daya,
torsi, dan kecepatan, bahkan jika puli memiliki
diameter yang berbeda dapat meringankan pekerjaan untuk memindahkan beban yang berat.
Sistem Puli dengan Menggunakan Sabuk
Selain menggunakan sabuk puli juga dapat dihubungkan dengan menggunakan tali atau kabel. Sistem ini
terdiri dari sebuah tali atau kabel yang memindahkan gaya linier pada suatu beban melalui sebuah puli
atau lebih yang bertujuan untuk menarik beban (melawan gravitasi). Sistem ini sering digolongkan pada
mesin sederhana.
Sistem Puli dengan Menggunakan Tali atau Kabel
1.2 Tipe Puli
Terdapat beberapa macam tipe puli yang sering digunakan dalam
aktivitas sehari-hari, baik dalam dunia industri besar maupun
kecil, yaitu:
A. Puli Tetap
Puli tetap atau puli kelas 1 memiliki poros yang tetap, yang berarti
porosnya diam atau dipasang pada suatu tempat. Puli tetap
digunkan untuk merubah arah gaya pada tali (kabel). Pada puli
jenis ini tidak ada penggandaan gaya atau dengan kata lain gaya
pada kedua sisi memiliki besar yang sama.
Puli Tetap
B. Puli Bergerak
Puli bergerak atau puli kelas 2 memilik poros yang bebas, yang berarti
porosnya bebas bergerak pada suatu titik tertentu. Puli bergerak digunakan
untuk melipat gandakan gaya. Pada puli jenis ini jika ujung tali diikat pada
suatu tempat maka ujung tali yang lain akan melipat gandakan gaya beban
yang dipasang pada puli.
Puli Bergerak
C. Puli Gabungan
Puli gabungan adalah gabungan dari puli tetap dan puli bergerak. Jenis puli ini
terdiri dari minimal satu buah puli yang terpasang pada suatu tempat dan satu puli
lainnya yang dapat bergerak.
Puli Gabungan
Pemilihan puli V-belt sebagai elemen transmisi didasarkan atas pertimbangan-
pertimbangan sebagai berikut :
1) Dibandingkan roda gigi atau rantai, penggunaan sabuk lebih halus, tidak
bersuara, sehingga akan mengurangi kebisingan.
2) Kecepatan putar pada transmisi sabuk lebih tinggi jika dibandingkan dengan belt.
3) Karenan sifat penggunaan belt yang dapat selip, maka jika terjadi kemacetan atau gangguan pada
salah satu elemen tidak akan menyebabkan kerusakan pada elemen lain.
Gambar 2.3. Puli
Puli Tetap