POROS.pdf

ELEMEN MESIN II (POROS) [Publish Date]

54

ELEMEN MESIN II

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT

BANJARBARU 2014


55

POROS

(SHAFT)

Poros adalah suatu elemen mesin yang digunakan untuk

mentransmisikan/menghantarkan daya dari suatu tempat ke tempat lain,

dengan perantaraan elemen mesin lain seperti roda gigi, sabuk, dan lain-

lain.

Material yang digunakan untuk poros adalah baja lunak atau baja dengan

paduan nikel, nikel-kromium, atau kromium-vanadium. Contoh material

yang dapat digunakan sebagai poros dapat dilihat pada tabel 6.1 & 6.2.

Poros biasanya dibuat dengan cara pengerolan panas, pengerolan dingi,

untuk poros dengan diameter besar dapat digunakan cara pengecoran.

Macam-macam poros :

1. poros transmisi

2. poros mesin, contohnya poros engkol

Tegangan-tegangan yang terjadi pada poros :

1. tegangan geser yang terjadi karena beban torsi

2. tegangan lentur yang terjadi karena gaya yang bekerja pada

elemen mesin (seperti roda gigi, puli, dan lain-lain), serta karena

berat dari poros itu sendiri

3. perpaduan antara beban torsi dan beban lentur

Tegangan izin maksimum untuk poros transmisi

1. Tegangan izin maksimum untuk beban tarik dan tekan, dapat diambil

nilai-nilai sebagai berikut :

a. 1120 kg/cm2 untuk poros tanpa alur pasak

b. 840 kg/cm2 untuk poros dengan alur pasak

Untuk pemilihan material, tegangan tarik izinnya adalah 60% dari

tegangan tarik elastis, tetapi tidak boleh melebihi 36% UTS.

2. Tegangan geser izin maksimum :

a. 560 kg/cm2 untuk poros tanpa alur pasak

b. 420 kg/cm2 untuk poros dengan alur pasak


56

Untuk pemilihan material, tegangan geser izinnya adalah 30% dari

tegangan tarik elastis, tetapi tidak boleh melebihi 18% UTS.

Tabel 6.1. Baja karbon untuk poros

Perencanaan poros harus disesuaikan dengan jenis bebannya, yaitu :

1. poros dengan beban torsi

2. poros dengan beban lentur(momen)

3. poros dengan beban gabungan antara beban torsi dan lentur

4. poros dengan beban gabungan antara beban torsi dan lentur, serta

beban aksial


57

Tabel 6.2 Baja paduan untuk poros

Perencanaan poros dengan beban momen torsi

Untuk poros yang padat, maka persamaan yang digunakan adalah :

3

16dfT s

Untuk poros yang berlubang, persamaan yang digunakan adalah :

43 116

kdfT s

Dimana : k=perbandingan diameter dalam dan diameter luar poros

Besarnya momen torsi dapat dihitung dengan persamaan :

4500

2 NTP

atau

N

PT

2

4500


58

Dimana : P = daya yang dihantarkan (HP)

T = momen torsi (kg.m)

N = kecepatan putaran (rpm)

Contoh : Suatu poros berputar pada putaran 200 rpm, menghantarkan daya

sebesar 25 HP. Bahan poros adalah baja lunak dengan tegangan

geser izin 420 kg/cm2. Hitunglah diameter poros tersebut !

Penyelesaian :

5,892002

450025

2

4500

N

PT kg.m = 8950 kg.cm

Karena 3

16dfT s

, maka :

577,45,108420

89501616333

cm

f

Td

s cm

Perencanaan poros dengan beban momen lentur

Contoh penggunaan dari poros jenis ini adalah poros kendaraan rel (tanpa

elemen mesin pemutar/transmisi), nama lainnya adalah gandar (axle)

Untuk poros yang padat, maka persamaan yang digunakan adalah :

3

32dfM b

Untuk poros yang berlubang, persamaan yang digunakan adalah :

43 132

kdfM ob

Contoh : Suatu poros kereta membawa beban 5 ton, pada jarak 10 cm dari

rodanya (lihat gambar). Jarak antar roda adalah 140 cm. Carilah

diameter poros, jika tegangan izinnya adalah 1000 kg/cm2.

Penyelesaian :


59

Momen yang bekerja pada titik C dan D adalah :

cmkgMM DC 50000105000

Karena 3

32dfM b

, maka 3

32

bf

Md

8984,75091000

500003232 333

bf

Md cm

Perencanaan poros dengan beban momen torsi dan lentur

Karena jenis bebannya gabungan, maka digunakan persamaan gabungan

pula, antara beban momen torsi dan beban momen lentur.

Persamaan yang digunakan adalah :

322

16dfMTT se

Dimana : Te = torsi ekuivalen/gabungan

322322

1dfTMMM be

Dimana : Me = momen lentur ekuivalen

Untuk poros yang berlubang, persamaan di atas berubah menjadi :

4322 116

kdfMTT ose

4322 1322

1kdfTMMM obe

Contoh : Suatu poros dengan roda gigi terpasang (seperti gambar),

diameter roda gigi 12,5 cm, dan menghantarkan daya 5 HP

pada 120 rpm. Jika tegangan geser izin 420 kg/cm2, hitunglah

diameter porosnya !


60

Penyelesaian :

Torsi yang ditransmisikan oleh poros :

85,291202

45005

2

4500

N


Gaya tangensial pada roda gigi :

5,4775,12

298522

D

TF kg 480 kg

Momen lentur pada tengah roda gigi :

30002

5,12480 M kg.cm

423230002985 2222 MTTe kg.cm

3

16dfT se

3420

164232 d

47,34,51420

16423233

d cm

Perencanaan poros dengan beban berfluktuasi

Dalam perencanaan poros di atas, kita hanya memperhitungkan satu nilai

beban saja, baik beban torsi ataupun beban momen lentur. Akan tetapi

dalam aplikasi nyata, beban-beban tersebut berfluktuasi. Oleh karena itu

perlu dimasukkan faktor kejut dan kelelahan material (fatigue) dalam

perhitungan poros. Faktor-faktor tersebut dapat dilihat pada tabel 6.3

berikut.

Tabel 6.3. Faktor kejut & fatigue terhadap torsi dan momen


61

Jenis beban Km Kt

1. Poros tetap

a. beban berfluktuasi 1 1

b. beban kejut 1,5 - 2 1,5 2

2. Poros berputar

a. beban berfluktuasi 1,5 1

b. beban kejut kecil 1,5 2 1,5 2

c. beban kejut besar 2 - 3 1,5 - 3

Km = faktor kejut dan fatigue terhadap momen lentur

Kt = faktor kejut dan fatigue terhadap momen torsi

Dengan adanya faktor tersebut maka persamaan momen dan torsi berubah

menjadi :

22 TKMKT tme

22

2

1TKMKMKM tmme

Contoh : Suatu poros dengan bahan baja lunak menghantarkan daya

sebesar 25 HP pada 200 rpm. Poros ini membawa beban pada

tengah-tengahnya sebesar 90 kg, dan ditumpu oleh dua bantalan

yang berjarak 2,5 m. Tegangan geser izin adalah 420 kg/cm2, dan

tegangan tarik izin adalah 560 kg/cm2. Hitunglah diameter poros

jika bebannya berfluktuasi !

Penyelesaian :

Momen torsi (T) :

5,892002

450025

2

4500

N


56254

25090

4

WLM kg.cm

Untuk beban yang berfluktuasi : Km = 1,5 dan Kt = 1, maka :

22 TKMKT tme


62

123008950156255,1 22 eT kg.cm

3

16dfT se

3420

1612300 d

5,53,5149420

1612300 33

d cm

POROS.pdf

Documents

Transcript of POROS.pdf