UNIVERSITAS TJUT NYAK DHIEN

Poros adalah suatu bagian stasioner yang beputar, biasanya berpenampang bulat dimana terpasang elemen-elemen seperti roda gigi (gear), pulley, flywheel, engkol, sprocket dan elemen pemindah lainnya. Poros bisa menerima beban lenturan, beban tarikan, beban tekan atau beban puntiran yang bekerja sendiri-sendiri atau berupa gabungan satu dengan lainnya.(Josep Edward Shigley, 1983)

1. BERDASARKAN PEMBEBANANNYA

A. Poros transmisi (transmission shafts)Poros transmisi lebih dikenal dengan sebutan shaft. Shaft akan mengalami beban puntir berulang, beban lentur berganti ataupun kedua-duanya. Pada shaft, daya dapat ditransmisikan melalui gear, belt pulley, sprocket rantai, dll

B. GandarPoros gandar merupakan poros yang dipasang diantara roda-roda kereta barang. Poros gandar tidak menerima beban puntir dan hanya mendapat beban lentur.

C.POROS SPINDELPoros spindle merupakan poros transmisi yang relatip pendek, misalnya pada poros utama mesin perkakas dimana beban utamanya berupa beban puntiran. Selain beban puntiran, poros spindle juga menerima beban lentur (axial load). Poros spindle dapat digunakan secara efektip apabila deformasi yang terjadi pada poros tersebut kecil.

A.Poros lurusB.Poros engkol sebagai penggerak utama pada silinder mesin

Ditinjau dari segi besarnya transmisi daya yang mampu ditransmisikan, poros merupakan elemen mesin yang cocok untuk mentransmisikan daya yang kecil hal ini dimaksudkan agar terdapat kebebasan bagi perubahan arah (arah momen putar)

1.1. Kekuatan porosKekuatan porosPoros transmisi akan menerima beban puntir (twisting moment), Poros transmisi akan menerima beban puntir (twisting moment), beban lentur (bending moment) ataupun gabungan antara beban beban lentur (bending moment) ataupun gabungan antara beban puntir dan lentur.puntir dan lentur.Dalam perancangan poros perlu memperhatikan beberapa faktor, Dalam perancangan poros perlu memperhatikan beberapa faktor, misalnya : kelelahan, tumbukan dan pengaruh konsentrasi tegangan misalnya : kelelahan, tumbukan dan pengaruh konsentrasi tegangan bila menggunakan poros bertangga ataupun penggunaan alur pasak bila menggunakan poros bertangga ataupun penggunaan alur pasak pada poros tersebut. Poros yang dirancang tersebut harus cukup pada poros tersebut. Poros yang dirancang tersebut harus cukup aman untuk menahan beban-beban tersebut.aman untuk menahan beban-beban tersebut.

2.2. Kekakuan porosKekakuan porosMeskipun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup aman dalam Meskipun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup aman dalam menahan pembebanan tetapi adanya lenturan atau defleksi yang menahan pembebanan tetapi adanya lenturan atau defleksi yang terlalu besar akan mengakibatkan ketidaktelitian (pada mesin terlalu besar akan mengakibatkan ketidaktelitian (pada mesin perkakas), getaran mesin (vibration) dan suara (noise).perkakas), getaran mesin (vibration) dan suara (noise).Oleh karena itu disamping memperhatikan kekuatan poros, kekakuan Oleh karena itu disamping memperhatikan kekuatan poros, kekakuan poros juga harus diperhatikan dan disesuaikan dengan jenis mesin poros juga harus diperhatikan dan disesuaikan dengan jenis mesin yang akan ditransmisikan dayanya dengan poros tersebut.yang akan ditransmisikan dayanya dengan poros tersebut.

3.3. Putaran kritisPutaran kritisBila putaran mesin dinaikan maka akan menimbulkan getaran Bila putaran mesin dinaikan maka akan menimbulkan getaran (vibration) pada mesin tersebut. Batas antara putaran mesin yang (vibration) pada mesin tersebut. Batas antara putaran mesin yang mempunyai jumlah putaran normal dengan putaran mesin yang mempunyai jumlah putaran normal dengan putaran mesin yang menimbulkan getaran yang tinggi disebut putaran kritis. menimbulkan getaran yang tinggi disebut putaran kritis. Hal ini dapat Hal ini dapat terjadi pada turbin, motor bakar, motor listrik, dll. Selain itu, terjadi pada turbin, motor bakar, motor listrik, dll. Selain itu, timbulnya getaran yang tinggi dapat mengakibatkan kerusakan pada timbulnya getaran yang tinggi dapat mengakibatkan kerusakan pada poros dan bagian-bagian lainnya. Jadi dalam perancangan poros perlu poros dan bagian-bagian lainnya. Jadi dalam perancangan poros perlu mempertimbangkan putaran kerja dari poros tersebut agar lebih mempertimbangkan putaran kerja dari poros tersebut agar lebih rendah dari putaran kritisnya,rendah dari putaran kritisnya,

4. KorosiApabila terjadi kontak langsung antara poros dengan fluida korosif maka dapat mengakibatkan korosi pada poros tersebut, misalnya propeller shaft pada pompa air. Oleh karena itu pemilihan bahan-bahan poros (plastik) dari bahan yang tahan korosi perlu mendapat prioritas utama.

5. Material porosPoros yang biasa digunakan untuk putaran tinggi dan beban yang berat pada umumnya dibuat dari baja paduan (alloy steel) dengan proses pengerasan kulit (case hardening) sehingga tahan terhadap keausan. Beberapa diantaranya adalah baja khrom nikel, baja khrom nikel molebdenum, baja khrom, baja khrom molibden, dll. Sekalipun demikian, baja paduan khusus tidak selalu dianjurkan jika alasannya hanya karena putaran tinggi dan pembebanan yang berat saja. Dengan demikian perlu dipertimbangkan dalam pemilihan jenis proses heat treatment yang tepat sehingga akan diperoleh kekuatan yang sesuai.

c. Tegangan geser

Sf1 = jika menggunakan bahan dari paduan SF = 5,6 jika menggunakan paduan SC maka nilainya 6

Sf2 = diambil nilainya 1,3 s/d 3

a. DAYA RENCANA

Pd = P.ƒc (Sularso, 1994: 7)

Dengan : Pd = Daya rencana (HP) ƒc = Faktor koreksi P = Daya nominal output dari motor penggerak (HP)

b. MOMEN PUNTIR

T = 9,74.105 . (Pd / n) (Sularso, 1994: 7)

Dengan : T = Momen puntir (N.mm) n = putaran motor penggerak (rpm)

)2( 1 SfSfBa

d. Diameter Poros

Maka diameter poros untuk:

1. Poros dengan beban puntir

2. Poros dengan beban lentur

3. Poros dengan beban puntir dan lentur

Dengan : d = Diameter poros

(mm) = Tegangan geser

(kg/mm ) = Faktor koreksi

tekanan= Faktor koreksi

lenturan

3/122 ).().(

1,5

TKtMka

d ms

a

3/1

...1,5

CbKtTa

ds

3/1

.2,10

Ma

ds KtCb

Tentukan diameter sebuah poros bulat untuk meneruskan daya 10 kw pada 1450 rpm, disamping beban puntir,

diperkirakan pula akan terjadi beban lentur, sebuah alur pasak perlu dibuat dan dalam sehari akan bekerja selama 8

jam dengan tumbukan ringan, bahan diambil baja batang difinis dingin S30C.Penyelesaian :DiketahuiP = 10 kw fc = 1

n1 = 1450 rpm Kt = 1,5 s/d 3

Sf1 = 5,6 s/d 6 Sf2 = 1,3 s/d 3

Cb = 1,2 s/d 2,3

Jawab :1.Daya rencana Pd = P x fc = 10 kw x 1 = 10 kw

 2.Beban puntir T = (9,74 x 105 x Pd) / ( n1 ) = = (9,74 x 105 x 10 kw) / (1450 rpm)

= 6717 kg.mm

3. Pemilihan bahanBahan telah ditentukan menggunakan S30C dimana tegangan tarik izin Maka tegangan geser izin adalah

4. Diameter porosDipilih faktor tegangan puntir Cb = 2 dan faktor tegangan lentur Kt = 1,5

Maka diameter poros :

Karena poros akan diberi pasak maka diupayakan diameter poros lebih besar dari perhitungan dan dengan

mengambil besar bahan besi poros yang ada dipasaran yang sedikit pengerjaan maka diambil diameter poros

31,5 mm dgn assumsi besar bahan poros 1 inc atau 33,3 mm.Jika diameter bantalan yang digunakan adalah 35 mm sehingga jari-jari fillet (r)

dengan melihat tabel pasak maka ukuran pasak 10 x 4,5 x 0,6

𝛔𝟏 = 𝟓𝟖 𝐤𝐠/𝐦𝐦2

𝝉 = 𝛔𝟏𝐬𝐟 𝟏 𝐱 𝐬𝐟𝟐 = 𝟓𝟖 𝒌𝒈/𝒎𝒎𝟔 𝒙 𝟐 = 4,83 kg/mm2

r = 𝑫−𝒅𝒔𝟐 = 𝟑𝟓−𝟐𝟖𝟐 = 𝟏,𝟕𝟓 𝒎𝒎

𝒅𝒔= ට(𝟓,𝟏 𝒙 𝑻 𝒙 𝑲𝒕 𝒙 𝑪𝒃 𝝉𝒂𝟑 = ට(𝟓,𝟏 𝒙 𝟔𝟕𝟏𝟕𝒙 𝟏,𝟓 𝒙 𝟐 𝟒,𝟖𝟑𝟑

POROS DENGAN BEBAN LENTUR MURNI

Gandar dari kereta tambang dan kereta rel tidak mendapat momen puntir melainkan mendapatkan beban lentur saja.

Jika beban dari suatu gandar diperoleh ½ dari berat kenderaan dengan muatan macximal dikurangi berat gandar dan roda maka besar momen lentur

M = (W / 2) x panjang lengan momen

Dimana,

W = (berat gandar + berat kenderaan) : 2

Panjang lengan M = (Lebar rel / 2) – (jarak bantalan dari tengah)

Dari bahan yang dipilih dapat ditentukan tegangan lentur yang diijinkan, dimana momen tahanan lentur untu poros

Z = 𝝅 𝒅𝒔𝟐𝟑𝟐

Dimana, z = momen tahanan lentur

Sehingga diameter poros yang diperlukan dapat diperoleh

𝛔𝐚 ≥ 𝐌𝟏𝐳 = 𝐌𝟏𝛑𝟑𝟐 𝐝𝐬𝟑

𝜎𝑎 ≥ 10,2𝑀1 𝑑𝑠3

Sehingga diperoleh diameter poros :

𝑑𝑠= ට10,2𝑀1𝜎𝑎3

Dimana, ds = diameter gandar (mm)

σa = tegangan lentur yang diijinkan (kg/mm2)

didalam kenyataan gandar juga mendapatkan beban dinamis, maka gandar diperlakukan sebagai poros pengikut dengan jalan mengalihkan ketiga momen diatas dengan faktor tambahan:

PEMAKAIAN GANDAR FAKTOR TAMBAHAN TEGANGAN (m)

Gandar pengikut (tidak termasuk gandar dengan rem cakram)

1

Gandar yang digerakkan (ditumpu pada ujungnya)

1,1 – 1,2

Gandar yang digerakkan (lenturan silang)

1,1 - 1,2

Gandar yang digerakkan (benturan terbuka)

1,2 – 1,3