poros.pdf
Post on 09-Oct-2015
84 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
ELEMEN MESIN II (POROS) [Publish Date]
54
ELEMEN MESIN II
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
BANJARBARU 2014
-
ELEMEN MESIN II (POROS) [Publish Date]
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
-
ELEMEN MESIN II (POROS) [Publish Date]
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
-
ELEMEN MESIN II (POROS) [Publish Date]
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
-
ELEMEN MESIN II (POROS) [Publish Date]
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 :
-
ELEMEN MESIN II (POROS) [Publish Date]
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 !
-
ELEMEN MESIN II (POROS) [Publish Date]
60
Penyelesaian :
Torsi yang ditransmisikan oleh poros :
85,291202
45005
2
4500
N
PT kg.m = 2985 kg.cm
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
-
ELEMEN MESIN II (POROS) [Publish Date]
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
PT kg.m = 8950 kg.cm
56254
25090
4
WLM kg.cm
Untuk beban yang berfluktuasi : Km = 1,5 dan Kt = 1, maka :
22 TKMKT tme
-
ELEMEN MESIN II (POROS) [Publish Date]
62
123008950156255,1 22 eT kg.cm
3
16dfT se
3420
1612300 d
5,53,5149420
1612300 33
d cm
top related