DIKTAT 5ELEMEN MESIN(POROS)OLEH:DR.-ING.IR. PUTU M. SANTIKAJURUSAN TEKNIK INDUSTRIFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI INDONESIAJULI, 2007

DAFTAR ISIUMUMPERHITUNGAN MOMEN TORSI DAN LENGKUNGPERHITUNGAN POROSPOROS DUKUNG (MOMEN LENGKUNG)POROS TRANSMISI (BEBAN TORSI)POROS TRANSMISI (BEBAN LENGKUNG DAN TORSICONTOH SOAL

UMUMPOROS DIBEDAKAN:Poros dukungMomen lengkung / tegangan lengkungPoros daya /transmisiMomen torsiMoemen torsi & lengkungPoros dukung tetap (gb.1a)Poros dukung berputar (gb.1b)Poros daya (gb.1c)Gambar 1: jenis-jenis poros

POROS TRANSMISIUntuk merancang suatu poros dapat ditempuh dua cara, yaitu:Ruang tempat poros telah ditetapkan terlebih dahuluRuang tempat poros ditentukan setelah poros dengan kelengkapannya dihitungGb.2a kotak transmisi sudah tertentuGb.2b kotak transmisi tergantung dimensi rd. gigi Gambar 2: proses disain poros

PERHITUNGAN MOMEN TORSI DAN LENGKUNGUntuk dapat menghitung dimensi poros, maka terlebih dahulu harus dihitung momen torsi dan momen lengkung yang diterima porosMomen TorsiMt = 9550 P/n (Nm)Bila :P = daya yang dipindahkan oleh poros (kW)n = putaran poros (rpm)

Gambar 3: poros dengan beban torsi dan lengkung

Momen LengkungPerhitungan Reaksi Tumpuan (gb.3).MA = 0FB . la = F.l: dari sini diperoleh FB = (F.l)/la (N)Fy = 0: diperoleh F FA FB = 0, jadi FA = F FB (N)Mmax = momen yang terjadi pada poros

Mmax = FA. l1 (Nmm) = FB. l2 (Nmm)

Bila puli berada diluar tumpuan (grs. Putus-putus):FB . la = F . (la + l3); FB = F . (la + l3)/laF FA FB = 0: diperoleh FA = FB-F Jadi momen lengkung max (Mbmax) adalah:

(Mbmax) = F. l3 = FA . la (Nmm)

PERHITUNGAN KEKUATAN POROSPOROS DUKUNG (Gb.1b)Poros dukung hanya menerima beban lengkung atau momen lengkung saja (Mb), jadi pada poros terjadi tegangan lengkung (b), yang besarnya:(b) = Mb/W

Mb = momen lengkung yang terjadi pada poros (Nmm)W = momen tahanan axial dari penampang poros (mm3) = 0,1 d3 (untuk poros pejal) = 0,1 (da2-di2)/dada dan di = masing-masing diameter luar dan dalam poros (mm)

Poros kuat bila :b = Mb/W bijin (N/mm2) Mb/ (0,1.d3) bijin (N/mm2)

d 3 (Mb/ (0,1. bijin ) mm

PERHITUNGAN KEKUATAN POROSGambar 4: poros dengan beban torsi dan lengkung

POROS TRANSMISIYANG HANYA MENERIMA MOMEN TORSI (Mt), Gb.5Tegangan torsi pada poros (t), besarnya

(t) = Mt/Wp

Mt = momen torsi yang terjadi pada poros (Nmm)W = momen tahanan polar dari penampang poros (mm3) = 0,2d3 (untuk poros pejal) = 0,2 (da2-di2)/dada dan di = masing-masing diameter luar dan dalam poros (mm)

Poros kuat bila :t = Mt/Wp tijin (N/mm2) Mt/ (0,2.d3) tijin (N/mm2)

d 3 (Mt/ (0,2. tijin ) mm

Gambar 5: Poros yang hanya menerima momen torsi saja

POROS TRANSMISI DENGAN BEBAN GABUNGAN (TORSI DAN LENGKUNG):Bila kedua tegangan diketahui, maka pada poros terjadi tegangan ekivalen v, besarnya:v = (b2 + 3.(0.t)2 bijin (N/mm2)0 = faktor beban dinamis ( 0,7 1,0)

Bila yang diketahui momennya, maka momen gabungan dihitung dari:

Mv = (Mb2 + 0,75.(0.Mt)2 (Nmm)

Jadi diameter poros dihitung dari persamaan berikut:

d 3 (Mv/ (0,1. bijin ) mm

Contoh soal

CONTOH SOALDiketahui suatu elevator pabrik gelas seperti gambar dibawah. Elevator digerakkan motor listrik dengan daya P = 7,5 kW, putaran n = 80 rpm. Diameter puli penggerak Ds = 800 mm, jarak bearing la = 580 mm, gaya tarik pada tali angkat F1 = 6,1 kN, sedangkan pada daerah turun F2 = 4,5 kN, bahan poros St.50.Tentukanlah diameter poros agar kuat menerima beban.

PENYELESAIANPoros menerima beban torsi dan lengkung secara bersamaan, maka momen eqivalen yang terjadi pada poros adalah: Mv=(Mb2+0,75.(0Mt)2 Gaya lengkung total yang membebani poros:F = F1 + F2 = 6,1 kN + 4,5 kN = 10,6 kNMomen lengkung yang terjadi pada penampang A-B:Mb = FA.(la/2) = FB.(la/2), dimanaFA = FB = F/2 = 10,6 kN/2 = 5,3 kNAnalisa gaya - gaya

Jadi Mb = 5,3 kN . 290mm = 1537 kNmm = 154 kNcmMomen torsi:Mt = 9550P/n = 9550 (7,5/80)Nm = 895,3Nm = 89,53 kNcmMelihat kondisi momen lengkung dan torsi yang terjadi, maka diambil 0 = 0,7, dengan demikian, maka:Mv=(154kNcm2 + 0,75.(0,7.89,53)2 = (26670.(kNcm)2 = 163 kNcm = 1630.103 NmmDiameter poros dihitung menurut persamaan:d = 3Mv/(0,1.bijin)

Poros menerima beban dinamis, oleh karena itu tegangan ijin adalah:bijin = D. b1 . b2 / (k.sf)

3

Baja St.50 mempunyai D = 260 N/mm2, kemudian faktor b1 diambil = 0,9 dan b2 = 0,78 , k = 1,7 dan sf= 1,5Dengan demikian tegangan lengkung ijin menjadi:bijin = 260N/mm2.0,9.0,78 / (1,7.1,5) = 70N/mm2 Diamter poros:

d = 31630.103 Nmm/(0,1. 70N/mm2) = 0 3233 mm3 = 62 mmDiambil d = 70 mm