MAKALAH DESIGN ELEMEN MESIN

AKSESORIS POROS

OLEH:

FATIYA

0807132395

Jurusan Teknik Mesin S1 Fakultas Teknik

Universitas Riau

2010

Sambungan Dari Poros Dan Naf

Sambungan berdasarkan gesekan: force fit, press fit, conical fit

Sambungan berdasarkan bentuk: pin transversal, pasak paralel,profil gigi takikan, profil –K.

Sambungan berdasarkan bentuk-pre stressed : flat taper key, grooved taper key, pasak berputar,pasak

tangensial, profil K dengan tekanan tetap, tapered fit dengan pasak paralel

-pasak paralel dan sambungan pasak runcing yang kebanyakan digunakan dalam konstruksi mesin

- sambungan pin transversal memiliki torsi yang kecil

-splined, Profil-K , dan gigi takikan ( serrated tooth), digunakan untuk torsi besar dan kejut

-press fit lebih extensive setelah hubungan imbal balik antara produksi, pemilihan dari kecocokan,

kemempuan menstransmisikan gaya dan kemampuan untuk dilepas yang cukup diklarifikasikan dengan

test.

1. untuk torsi kecil : pin transversal dan dudukangaya jepit ( clamped force fits), woodruff keys, dan

saddle keys.

2. untuk torsi tidak berarah : pins transversal, pasak paralel

3. untuk torsi berganti-ganti (alternating torques) : tapered keys,clamped, force fit, dan press fit

4. untuk torsi berganti-ganti /kejut yang besar: dudukan press transversal, pasak tangensial, splines, dan

profil-K dengan press fit

5. untuk naf pendek dengan torsi besar: shrink fits dengan carborndum powder, splined serrated tooth,

profil-K

6. untuk naf luncur / poros : sliding feather key, splines

7. untuk naf yang mudah di lepas: clamped force fits, conical fits,pasak paralel,gib headed taper keys,

splines,serrated tooth, dan profil –K

Torsi tanpa arah : ulir dengan letak secara aksial dari naf pada bahu poros bersudut

Naf yang benar-benar pas pada poros secara smooth : saddle key, clamped, force fit, conical bushes

Naf dalam arah perputaran : saddle key, conical fits,conical bushes, serrated tooth profile

Naf berdinding tipis : serrated tooth profiles( profil gigi takikan) ,dalam bagian torsi yang tidak terarah

juga ulir dengan letak axial naf pada dudukan poros

Kekuatan: setiap perputaran pada sambungan poros dan naf mempunyai kelemahan pada kekuatan

design porosnya. Sehingga untuk mengatasinya ,diameter poros pada dudukan naf perlu di perbesar

(sekitar 1,3 d) atau untuk memperkuat poros dengan hardening dan penekanan pada permukaan

A. Sambungan Berdasarkan Gesekan

Keterangan:

a.Dudukan jepit dengan naf dibelah (force fit with slit hub)

b.dengan naf berputar( with split hub)

c.dengan saddle key

d.dengan dudukan poros

e.dudukan kerucut dengan bus kerucut ( taper fit with taper bush)

f. dudukan kerucut

g.gaya-gaya pada dudukan kerucut

h. elemen penegang pegas cincin

i.piringan bintang penengang cincin

j.cincin toleransi-star

k.balut press minyak

l.balut press minyak dengan taper bush

m.piringan susut

n.soket penegang.

Dudukan jepit ( force fit)

Dudukan jepit dengan gaya miring (Pk), syaratnya untuk penguncian sendiri harus memenuhi rumus

Dimana merupakan combinasi dari rumus :

B. Sambungan Berdasarkan Bentuk

1.pin aksial dan radial

- Pin ini sangat murah dan cocok untuk torsi tinggi

2. Pasak paralel

-kebanyakan untuk torsi unilateral contoh : flange couplings

-Pada pasak paralel ,distorsi nafnya tidak eksentris dan pemasangan naf memerlukan gaya yang kecil(

penting untuk memasang bantalan gelinding di dalamnya)

-pasak tembereng (woodruff key) digunakan untuk torsi kecil seperti yang terdapat pada mesin perkakas

dan kendaraan

-transmisi torsi: gaya tangensial (U) ditransmisikan melalui permukaan lateral dari pasak paralel

Keterangan:

a. pin transversal

b.woodruff key

c.laid in feather key (paralel key)

d.sliding feather key

e.splined profiled

f.serrated tooth profile (profil gigi takikan)

g. profil-K

3. splined( profil alur banyak)

- cocok untuk torsi besar dan secara tiba-tiba(impact) , dan cocok juga untuk naf yang dapat bergeser.

4. profil gigi takikan ( serrated tooth profile)

Dibandingkan dengan splined profile, poros dan naf memiliki kelemahan yang lebih sedikit. Tekanan

permukaannya lebih kecil. Naf juga dapat digeser dengan baik dalam arah perputaran ( pada satu

bagian gigi) .

- Profil gigi takikan dapat digunakan untuk tap poros kerucut.

- Dalam beberapa kasus , gaya radial tidak menguntungkan jika naf nya diperlebar

5. Profil K

Keuntungan: pembuatan mudah , yang mana profil K dari poros dan naf dapat diputar dan

keseluruhannya dapat dihaluskan

- Gaya radial komponen dan tekanan permukaan lebih besar daripada splined atau profil gigi

takikan ( serrated gear profiles)

C.Sambungan berdasarkan bentuk Pre-stressed

- sambungan ini memiliki keuntungan dari kombinasi antara bentuk dan penegangan

- Gaya ditransmisikan diperoleh dari masing-masing sambungan berdasarkan bentuk/berdasarkan

gesekan

Keterangan: a. round taper key (pasak jarum) , b. taper woodruff key (pasak tembereng) , c. sunk taper

key (pasak terpasang masuk), d. driven taper key dengan atau tanpa gib-head ( pada dua pasak terpisah

120°) , e. pasak tangensial(pasak singgung, f-f = posisi sambungan,kalau naf terbelah)

Sambungan pasak berdasarkan bentuk : dengan pemasangan pasak atau gaya pada naf , maka pasak,naf

dan poros di press sau sama lain, sehingga torsi dapat di transmisikan melalui gesekan ( gaya pada

saddle key). Torsi dapat ditransmisikan berdasarkan bentuk antara pasak dan alur (gaya pada feather

key).

1. pasak tembereng ( tapered woodruff key)

- ditempatkan pada slope

-Momen putar tidak terlalu beasr

- sambungan pasak yang murah dan pengerjaan akhir yang sedikit

2. pasak rata (flat key)

- kelemahan pada poros karena perataan tidak sebesar kelemahan karena alur

-torsi yang di transmisikan lebih besar daripada saddle key

3. pasak alur (grooved taper key)

-torsi yang ditransmisikan lebih besar daripada pasak rata.

Torsi yang arahnya bolak balik dan tiba-tiba dapat diatur dengan dua pasak alur terpisah 120° ( dengan 3

titik pendukung)

-Kita membedakan antara pasak yang terpasang masuk ( naf yang di gerakkan masuk) dengan pasak

gerak ( pasak yang digerakkan masuk).

-pasak yang terpasang masuk mudah dilepaskan dan dilengkapi dengan pasak kepala.

SAMBUNGAN POROS DENGAN POROS (KOPLING, ENGSEL)

Kopling tetap

-elemen yang berfungsi sebagai penerus putaran

-daya dari poros penggerak ke poros digerakkan secara pasti( tanpa slip)

-sumbu kedua poros pada satu garis lurus/sedikit berbeda pada sumbunya.

Berbeda dengan kopling tak tetap yang dapat dilepaskan dan dihubungkan bila diperlukan, maka

kopling selalu dalam keadaan terhubung.

Macam-macam kopling tetap :

1. Kopling Kaku ( harus lurus pada kedua sumbu poros)

a) kopling bus, b) kopling flens kaku, c) kopling flens tempa

2. Kopling luwes/ fleksibel ( mengizinkan sedikit ketidaklurusan sumbu poros)

a) kopling flens luwes, b) kopling karet bintang, c) kopling karet ban, d)kopling gigi , e) kopling

rantai

3. Kopling Universal

a) kopling universal Hook, b) kopling universal kecepatan tetap

Hal-hal penting dalam perencanaan kopling tetap

a. pemasangan yang mudah dan cepat

b. ringkas dan ringan

c. aman pada putaran tinggi, getaran dan tumbukan kecil

d. tidak ada atau sesedikit mungkin bagian yang menjorok (menonjol)

e. Dapat mencegah pembebanan lebih

f. terdapat sedikit kkemungkinan gerakan aksial pada poros sekiranya terjadi pemuaian karena panas,dll

1. Kopling Kaku

-Kopling kaku digunakan bila kedua poros harus dihubungkan dengan sumbu segaris.

- kopling flens kaku terdiri dari naf dengan flens yang terbuat dari besi cor atau besi cor, dipasang pada

ujung poros dengan diberi pasak serta diikat dengan baut pada flensnya

-kopling flens tidak mengizinkan ketidaklurusan sumbu kedua poros, tidak dapat mengurangi tumbukan

dan getaran transmisi.

-umur mesin pendek dan menimbulkan bunyi berisik

2. Kopling Karet Ban

- kekurangan kopling flens kaku ( ketidaklurusan kedua sumbu prors, pengurangan tumbukan dan

getaran transmisi) dapat dihindari dengan kopling karet ban.

-kedua sumbu poros yang dihubungkan tidak benar-benar lurus,tapi lebih dapat bekerja dengan baik.

Kopling ini dapat meredam tumbukan dan getaran.

Daerah kesalahan yang tidak diperbolehkan pada kopling karet ban

3. Kopling Fluida

-cocok untuk mentransmisikan putaran tinggi dan daya besar

- Keuntungan : getaran dari sisi penggerak dan tumbukan dari sisi beban tidak saling diteruskan

-umur mesin lebih panjang disbanding kopling tetap biasa

-start dilakukan lebih mudah dan percepatan dapat berlangsung halus, karena kopling dapat diatur

-kopling fluida dipakai untuk menghubungkan penggerak mula secara serentak ,distribusi beban merata

diantara mesin-mesin pemula

- Diantara kedua poros tidak terdapat hubungan mekanis. Dalam kopling ini dapat terjadi slip antara

poros output yang lebih tinggi dari poros input. Kejadian ini disebut slip antara 2%-5% dari putaran

poros input. Maka slip ini menjadikan efisiensi kopling mencapai harga maksimum.

KOPLING TAK TETAP DAN REM

Kopling tak tetap aitu:

- Menghubungkan poros penggerak dan poros yang digerakkan( putarannya sama dalam

meneruskan daya)

- Dapat melepaskan hubungan kedua poros dalam keadaan diam maupun berputar

Rem yaitu:

- Menghentikan putaran poros dengan perataraan gesekan

Kopling Tak Tetap

1.Kopling cakar

-meneruskan momen tidak dengan perantaraan gesekan hingga tidak ada slip.

-Kopling cakar : kopling cakar persegi dan kopling cakar spiral

2.kopling plat

-meneruskan momen dengan perantaraan gesekan

-pembebanan berlebihan pada poros penggerak dapat dihindari

-berfungsi sebagai pembatas momen

-menurut jumlah pelat terdiri dari : kopling plat tunggal dan kopling plat banyak

-menurut cara pelayanan: kopling cara manual, kopling cara magnetic

-bila bergerak dalam keadaan kering disebut kering, dan disebut basah bila terendam / dilumasi dengan

minyak

3. Kopling kerucut

-bidang gesek berbentik bidang kerucut

4. Kopling friwil

- meneruskan momen dalam 1 arah putaran saja( bila berlawanan arah akan dicegah atau tidak

diteruskan)

- cara kerja : berdasar efek baji dari bola/rol

5. Kopling lainnya

-contoh : kopling fluida kering /kopling serbuk ( momen diteruskan dengan perantaraan gaya sentrifugal

pada butiran-butiran baja

-kopling fluida bekerja atas dasar gaya sentrifugal karena tidak dapat dilepas kan pada waktu

berputarnya maka dapat digolongkan kopling tetap.

a. Kopling cakar

- kopling cakar persegi : momen diteruskan dalam 2 arah ,tidak dapat dihubungkan dalam keadaan

berputar.

Kopling cakar spiral: dapat dihubungkan dalam keadaan berputar, tapi baik untuk 1 arah putaran

tertentu. Akibat tumbukan saat keadaan berputar, maka hanya boleh jika poros penggerak mempunyai

putaran kurang dari 50 rpm

b. Kopling plat

-menggunakan satu plat / lebih di antara 2 poros( ada kontak dengan poros)

-terjadi penerusan daya melalui gesekan antara sesamanya

-dapat dihubungkan dan dilepas dalam keadaan berputar

-berdasar banyak pelat yang dipakai terdiri dari: kopling pelat tunggal dan kopling plat banyak.

-Kopling : kopling basah dan kering , secara pelayanannya: manual,hidrolik,pneumatic, dan

elektromagnetis.

c. Kopling kerucut

-Pengertian : kopling gesek yang memiliki keuntungan dengan gaya aksial yang kecil dapat

mentransmisikan momen yang besar

d.Kopling Friwil

-kopling dapat dilepas dengan sendirinya bila poros penggerak berputar lebih lambat/ berlawanan arah

dari poros yang digerakkan

REM

-efek pengereman secara mekanis (dengan gesekan), secara listrik ( serbuk magnit,arus pusar, fasa yang

dibalik, arus searah yang di balik,penukaran kutup,dll).

-Rem gesekan : rem blok (rem blok tunggal dan ganda), rem drum,rem cakera,rem pita

BANTALAN

Yaitu :

-menumpu poros berbeban

-putaran atau gerakan bolak-balik ( gerakan halus, aman, dan panjang umur)

Klasifikasi Bantalan :

1. atas dasar batalan terhdapa poros

a. Bantalan luncur

-terjadi gesekan luncur antara poros dan bantalan

-permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan perantaraan lapisan pelumas

b. Bantalan gelinding

-terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding

Seperti : bola (peluru) , rol atau rol jarum, dan rol bulat

2. atas dasar arah beban terhadap poros

a. Bantalan radial

-arah beban yang ditumpu harus tegak lurus sumbu poros

b. bantalan radial

- arah beban : sejajar dengan sumbu poros

c. bantalan gelinding khusus

-arah tumpuan beban : arahnya sejajar dan tegak lurus sumbu poros

Perbandingan Antara Bantalan Luncur Dan Bantalan Gelinding

A. Bantalan luncur :

-menumpu poros putaran tinggi dan beban besar

-gesekannya besar pada waktu mulai jalan

-Momen awalnya besar

- Karena di perlukan lapisan pelumas, maka bantalan dapat meredam tumbukan dan getaran sehingga

hamper tidak bersuara

-tingkat ketelitian tidak setinggi bantalan gelinding (lebih murah)

Klasifikasi bantalan luncur

menurut bentuk dan letak bagian poros yang di tumpu bantalan di sebut jurnal.

Macam-macam bantalan luncur :

1. Bantalan Radial (bentuk silinder, belahan silinder,elips,dll)

2. Bantalan aksial ( bentuk engsel,kerah,Michel,dll)

3.Bantalan khusus (bentuk bola,dll)

B. Bantalan Gelinding:

-beban lebih kecil daripada bantalan luncur (tergantung bentuk gelindingnya)

-putaran pada bantalan dibatasi oleh gaya sentrifugal yang timbul pada elemen gelinding tsb

-ketelitian tinggi dalam bentuk dan ukuran merupakan keharusan (harganya lebih mahal daripada

bantalan luncur)

-bantalan gelinding memiliki keuntungan dari gesekan gelinding yang sangat kecil di banding bantalan

luncur

-besar tekanan per satuan luas menjadi sangat tinggi karena luas bidang kontak antara bola (rol) dengan

cincinnya sangat kecil.

-Kelakuan bantalan gelinding :

a.kemampuan membawa beban aksial

dapat menerima sedikit beban aksial.

Bantalan mapan dapat menyesuaikan diri dengan defleksi poros. Kemampuan menahan beban aksialnya

kecil. Bantalan rol silinder hanya dapat menahan beban radial( jika konstruksi khusus maka dapat

menerima gaya aksial)

b. Kelakuan terhadap putaran

untuk putaran tinggi : bantalan alur dalam, bantalan bola sudut, bantalan rol silinder

untuk putaran sedang : bantalan rol kerucut, bantalan mapan

untuk putaran rendah: bantalan aksial

c. kelakuan gesekan

bantalan bola dan bantalan rol silinder memiliki gesekan yang relative kecil daripada bantalan lain.

d.kelakuan dalam bunyi dan getaran

bunyi dan getaran dipengaruhi beberapa factor : kebulatan bola dan rol, kebulatan cincin, kekasaran

elemen,keadaan sangkar, kelas mutunya, keelitian pemasangan, konstruksi mesin , kelonggaran dalam

bantalan

Macam-macam bantalan gelinding :

-bantalan radial (beban radial dan sedikit beban aksial)

-bantalan aksial (beban yang di bawa sejajar sumbu poros)

Menurut elemen gelinding:

-bantalan bola

-bantalan rol

SABUK

- Jarak dua buah poros tidak sering tidak memungkinkan transmisi langsung roda gigi

- Cara transmisi putaran atau daya yang lain dapat diterapkan dengan sabuk yang dibelitkan di

sekeliling puli atau sprocket

- transmisi sabuk ada 3 :

a. sabuk rata dipasang pada puli silinder dan meneruskan momen antara dua poros yang jaraknya

dapat sampai 10 m dengan perbandingan putaran 1: 1 sampai 6:1.

b.sabuk dengan penampang trapezium

dipasang pada puli dengan alur. Meneruskan momen antara dua poros dengan jarak 5m dengan

perbandingan putaran 1:1 sampai 7:1

c. sabuk dengan gigi yang digerakkan dengan sprocket pada jarak 2m. Meneruskan putaran secara

tepat dengan perbandingan 1:1 sampai 6:1

sabuk - V

- sebagian besar menggunakan sabuk-V karena mudah penanganan dan murah. Kecepatan sabuk

10-20 m/s . maksimum 25 m/s. daya maksimum yang dapat di transmisikan lebih sampai 500 kW

-kelemahan : slip antara puli dan sabuk, sabuk V tidak dapat meneruskan putaran dengan

perbandingan yang tepat.

-bentuk penampang trapezium

-gaya gesekan bertambah karena pengaruh bentuk baji

-penampang sabuk-V berdasar: daya rencana dan poros penggerak.

Kelebihan sabuk V:

a. sabuk-V daripada sabuk rata :menghasilkan daya transmisi besar pada tegangan yang relative

rendah

b.sabuk V bekerja lebih halus dan tak bersuara daripada transmisi roda gigi atau rantai

-sabuk V hanya dapat menghubungkan poros-poros yang sejajar dengan arah putaran yang sama

-Untuk mempertinggi daya yang di transmisikan, dipakai beberapa sabuk-V yang dipasang sebelah-

menyebelah.

Diameter minimum puli yang diizinkan dan di anjurkan(mm)

Persinggungan antara sisi sabuk dan alur puli

-puli pengikut pada transmisi sabuk berfungsi untuk memelihara tegangan sabuk (puli dipasang

didalam sisi kendor dekat puli besar. Sudut antara sabuk di anggap 30-40°. Sudut kecil ini

menyebabkan terbenamnya sabuk ke dalam alur puli. Pada sabuk V dengan sudut 60° dipakai bahan

dengan perpanjangan kecil untuk memperbaiki sifat buruk di atas,sehingga gesekan dan

perbandingan tarikan yang dicapai menjadi lebih rendah.

Transmisi Sabuk Gilir

- Keuntungan: murah,konstruksi sederhana, mudah mendapatkan putaran yang di ingini.

- Kekurangan: di bandingkan rantai dan roda gigi, slip terjadi antara sabuk dan puli.

- Transmisi sabuk biasa tidak dapat dipakai bila dikehendaki putaran tetap atau perbandingan

transmisi yang tetap. Maka kekurangan ini diatasi dengan sabuk gilir(timing belt).

- Batas maksimum kecepatan sabuk gilir ( lebih tinggi dari sabuk V), daya transmisi

sampai 60kW

Transmisi Sabuk Gilir

Keterangan:

a.1. sabuk V standa (berlapis tunggal dan banyak)

2.murah dan pasarannya luas

3. Untuk mesin-mesin industry umum(batas temperature 60 C)

b.1. sabuk V unggul (berlapis tunggal dan banyak)

2. Tahan panas, minyak, dan listrik statis, kekuatan tinggi.

3. Untuk tugas berat dan jumlah sabuk sedikit

c.1. sabuk V berpenampang pendek

2. tahan lenturan dan kecepatan tinggi

3. untuk otomobil dan puli dengan diameter kecil

d.1 sabuk V tugas ringan (type L)

2. tahan lenturan dan kecepatan tinggi

3. untuk mesin-mesin pertanian. Puli penegang pada keliling luar sabuk dapat di pakai. Batas

temperature sampai 60 C ( untuk temepratur lebih dari 60 C lebih baik dipakai sabuk V unggul )

e. 1. Sabuk-V sempit

2.dapat mentransmisikan daya besar

3. untuk mesin-mesin industry umum ( batas temperature sampai 90° C

f.1. sabuk-V sudut lebar

2. untuk transmisi kecepatan tinggi dan daya besar dengan puli kecil dan sempit

3. untuk otomobil (batas temperature sampai 80°C)

g.1.sabuk-V putaran variable

2. tahan lenturan dan tekanan samping

3.untuk penurunan putaran variable(batas temperature sampai 90°C)

h.1.sabuk gigi berpenampang pendek

2. Tahan lenturan dan kecepatan tinggi

3. untuk otomobil besar(batas temperature sampai 90°C)

i.1. sabuk segi-enam

2.untuk menggerakkan poros banyak

3. untuk mesin pertanian dan mesin industri ( batas temperature sampai 60° C)

j.1 Sabuk gigi ( sabuk bergilir)

2. tidak slip, tidak dapat dipakai untuk penggerak sinkron

3. untuk computer,mesin perkakas,otomobil,dll ( batas temperature sampai 80°C)

k.1.sabuk berusuk banyak

2. dapat menghasilkan putaran dengan kecepatan sudut yang hamper tetap

3. untuk mesin perkakas ,dll(batas temperature sampai 80°C)

l.1. sabuk berlapis kulit dan nilon

2.untuk transmisi putaran tinggi dan jarak poros tetap

3.untuk mesin kertas,mesin tekstil,dll(batas temperature sampai 80°C)