ELEMEN MESIN I

TKM4113Kamis 07.30 – 10.00

PERENCANAAN POROS

TUJUAN

Mencari geometri poros yang cocok dalam sebuah

transmisi

Menghitung gaya poros akibat roda gigi, belt-pulley

dan rantai sprocket

Menentukan torsi pada poros

Menunjukkan diagram gaya geser dan momen

bending dalam 2D

Menghitung konsentrasi tegangan pada poros

Menentukan dimensi poros yang sesuai dengan

persyaratan (kekuatan, penggunaan)

PROSEDUR PERENCANAAN POROS

Menentukan putaran poros

Menentukan daya atau torsi yang akan ditransmisikan

Menentukan komponen dan lokasinya yang akan bekerja

pada poros

Menentukan posisi bantalan (2 bantalan)

Menggambarkan secara umum geometri dari poros dan

juga komponen yang akan di hubungan pada poros

Menentukan besarnya torsi yang bekerja di setiap titik

Menentukan gaya-gaya yang bekerja pada poros baik

secara axial maupun radial

Hitung gaya reaksi pada tumpuan (bantalan)

Menentukan material yang akan digunakan

PROSEDUR PERENCANAAN POROS

Menentukan tegangan pada poros

Menganalisa setiap titik kritis (diameter, tegangan, torsi)

sebagai pertimbangan keamanan

Menentukan dimensi akhir (dokumentasi)

PROSEDUR PERENCANAAN POROS

It is to be machined from AISI 1144 OQT 1000 steel. The

shaft is part of the drive for a large blower system applying

air to a furnace. Gear A receives 200 hp from gear P. Gear

C delivers the power to gear Q. The shaft rotates at 600

rpm.

ELEMEN MESIN YANG BERHUBUNGAN

DENGAN POROS

Roda gigi lurus

Roda gigi miring

Roda gigi kerucut

Roda gigi cacing

Kopling

Pulley

Sprocket

GAYA-GAYA PADA POROS AKIBAT ELEMEN

MESIN

Roda gigi lurus

Torsi

Gaya tangensial

Gaya radial

KONSENTRASI TEGANGAN PADA POROS

Penentuan Kt (Faktor Konsentrasi Tegangan)

Pasak/sepi

KONSENTRASI TEGANGAN PADA POROS

Penentuan Kt (Faktor Konsentrasi Tegangan)

Fillet

KONSENTRASI TEGANGAN PADA POROS

Penentuan Kt (Faktor Konsentrasi Tegangan)

Groove

KONSENTRASI TEGANGAN PADA POROS

Tegangan geser pada torsi yang stabil

Tegangan geser akibat gaya geser vertikal

KONSENTRASI TEGANGAN PADA POROS

Tegangan geser akibat gaya geser vertikal

KONSENTRASI TEGANGAN PADA POROS

Faktor desain

Tegangan rencana

KONSENTRASI TEGANGAN PADA POROS

Luas penampang

Diameter poros

KONSENTRASI TEGANGAN PADA POROS

Tegangan normal – beban fatigue

Dimana faktor desain, N = 2 (yang umum digunakan)

POROS DENGAN BEBAN BENDING DAN

TORSI

Roda gigi lurus, V-belt, chain-sprocket

POROS DENGAN BEBAN BENDING DAN

TORSI

Kombinasi beban bending dan torsi

Faktor desain dipertimbangkan

Faktor konsentrasi tegangan dipertimbangkan

POROS DENGAN BEBAN BENDING DAN

TORSI

Kombinasi beban bending dan torsi

POROS DENGAN BEBAN BENDING DAN

TORSI

Diameter poros

CONTOH PERENCANAAN POROS

Penyelesaian

Material properties

Tegangan yield = 83 000 psi

Tegangan ultimate =118 000 psi

Elongation = 19%

Ulet

Sn = 42 000 psi.

200 HP Cs = 0.75 (estimasi)

Cr = 0.81

CONTOH PERENCANAAN POROS

Sn’ = Sn.Cs.Cr

= (42000).(0.75).(0.81)

= 25500 psi

N = 2

T = 63 000(P)/n = 63 000(200)/600 = 21 000 Ib-in

CONTOH PERENCANAAN POROS

CONTOH PERENCANAAN POROS

Beban, Bidang V dan Bidang M

CONTOH PERENCANAAN POROS

Perencanaan Poros

CONTOH PERENCANAAN POROS

Diameter poros minimum

Titik A

CONTOH PERENCANAAN POROS

Titik B

Diameter 2

Diameter 3 (Kt = 2.5 Sharp fillet)

CONTOH PERENCANAAN POROS

Titik C

Torsi di titik C

Diameter 5 kiri (Kt = 2 Pasak/Sepi)

Diameter 5 kanan (Kt = 3 Groove)

Faktor groove (6% atau 1.06) D5 = 3.90 in

CONTOH PERENCANAAN POROS

Titik D

Gaya geser

Diameter 6 (Faktor konsentrasi tegangan 2.5)

Diameter bisa berubah sesuai dengan ukuran bantalan

(umumnya lebih besar)

CONTOH PERENCANAAN POROS

Ringkasan

Diameter 4 harus lebih besar daripada 3.9 untuk

menopang roda gigi C dan bantalan B

CONTOH PERENCANAAN POROS

Diameter yang bisa digunakan