KULIAH 5KULIAH 5

ELEMEN MESIN IELEMEN MESIN I

POROS DAN PASAKPOROS DAN PASAK

OLEH:OLEH:

DRS. YUHELSON, MTDRS. YUHELSON, MT

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

STTP 2012STTP 2012

POROSPoros adalah salah satu elemen mesin yang penting pada bangunan mesin. Sebagian besar poros digunakan sebagai penerus daya. Berdasarkan pembebanannya poros yang digunakan untuk penerus daya diklasifikasikan sebagai : (a). poros transmisi (b). spindel (c). gandar.Poros transmisi biasanya akan menerima beban puntir murni atau beban gabungan puntir dan lentur. Daya ditransmisikan keporos ini melalui kopling, roda gigi, puli- sabuk atau sproket-rantai. Spindel merupakan poros transmisi yang relatif pendek, seperti poros utama mesin perkakas. Beban utama yang diterima spindel adalah berupa puntiran. Gandar dipasang diantara roda-roda kereta barang yang tidak mendapat beban puntir, bahkan kadang-kadang tidak berputar. Gandar hanya mendapat beban lentur.

MACAM-MACAM POROS

3. GandarMenerima beban lentur.

2. Spindel - Poros pendek, deformasinya kecil.- Menerima beban puntir.

1. Poros Transmisi - Daya

ditransmisikan melalui kopling, roda gigi, puli sabuk.

- Menerima beban puntir dan lentur.

Hal-hal Penting Dalam Perencanaan PorosHal-hal Penting Dalam Perencanaan Poros1.1. Kekuaatan PorosKekuaatan Poros

Harus mampu menahan beban puntir, lentur.Harus mampu menahan beban puntir, lentur.2. Kekakuan Poros2. Kekakuan Poros

Defleksinya harus disesuaikan dengan kondisi mesin.Defleksinya harus disesuaikan dengan kondisi mesin.3. Putaran Kritis3. Putaran Kritis

Putaran kerja poros harus dibawah putaran kritisnya.Putaran kerja poros harus dibawah putaran kritisnya.4. Korosi4. Korosi Bahan poros harus dipilih tahan korosi bila terjadi kontak Bahan poros harus dipilih tahan korosi bila terjadi kontak

dengan fluida yang korosifdengan fluida yang korosif5. Bahan Poros5. Bahan Poros Bahan poros umum biasanya dibuat dari baja batang. Poros Bahan poros umum biasanya dibuat dari baja batang. Poros

untuk putaran tinggi dan beban berat dibuat dari baja untuk putaran tinggi dan beban berat dibuat dari baja paduan yang sangat tahan aus.paduan yang sangat tahan aus.

POROSPOROS

Tabel 1. Baja karbon untuk Poros

Standar dan macam

Lambang Perlakuan panas

Kekuatan tarik (kg/mm2)

Keterangan

Baja karbon konstruksi mesin (JIS G 4501)

S30CS35CS40CS45CS50CS55C

Penormalan“““““

485255586266

Batang baja yang difinis dingin.

S35C-DS45C-DS55C-D

---

536072

Ditarik dingin, digerinda,

dibubut, atau gabungan.

Tabel 2. Baja Paduan untuk Poros

Standar dan macam Lambang Perlakuan panas

Kekuatan tarik (kg/mm2)

Baja khrom nikel (JIS G 4102)

SNC 2SNC 3SNC 21SNC 22

--

Pengerasan kulit“

859580100

Baja khrom nikel molibden (JIS G 4103).

SNCM 1SNCM 2SNCM 7SNCM 8SNCM 22SNCM 23SNCM 25

----

Pengerasan kulit““

859510010590100120

Baja khrom (JIS G 4104)SCr 3SCr 4SCr 5SCr 21SCr 22

---

Pengerasan kulit“

90951008085

Baja khrom molibden (JIS G 4105).

SCM 2SCM 3SCM 4SCM 5SCM 21SCM 22SCM 23

----

Pengerasan kulit““

85951001058595100

44.55*5.66*6.37*7.189

1011*11.212*12.514(15)16(17)18192022

*22,424252830*31.53235*35.538

4042454850555660636570717580859095

100(105)110*112120125130140150160170180190200220

*224240250260280300*315320340*355360380

400420440450460480500530560600630

Tabel 3. Diameter poros

Poros dengan Beban PuntirApabila suatu poros mengalami pembebanan berupa momen puntir murni, maka dimensi atau diameter poros ditentukan melalui persamaan berikut :

Pd = daya rencana ….. kW

P = daya nominal output motor penggerak … kW

Fc = factor koreksi

Jika daya diberikan dalam daya kuda (PS), maka harus dikalikan dengan 0,735 untuk mendapatkan daya dalam kW.

Jika momen puntir adalah T (kg.mm), maka

Sehingga:

Bila diameter poros ds (mm), maka tegangan geser puntir t (kg/mm2) yang terjadi adalah:

)(kWxPfP cd

102

)60/.2)(1000/( nTPd

n

PxT d51074,9

33

.1,5

)16/( ss d

T

d

T

Tabel 3. Faktor koreksi Daya

• Tegangan geser diambil sekitar 45% tegangan tarik atau:

• Dimana:

• Diambil sekitar 5,6 atau 6

Diambil sekitar 1,3 sampai 3,0

)/( 21xSfSfBa

Daya yang akan ditrnsmisikan fc

Daya rata-rata yang diperlukan.

Daya maksimum yang diperlukan.

Daya normal

1,2 – 2,0

0,8 – 1,2

1,0 – 1,5

)/( 2mmkgtarikteganganB keamananfaktorSf 1

kekasaranalurpengaruhkarenakeamananfaktorSf ,2

)3,22,1( sampailenturbebandenganfaktorCb

Poros dengan beban Puntir

• Diameter poros:

Kt = faktor keamanan kejut

• Diameter poros harus disesuaikan dengan tabel 1.7.

3/11,5

TCKd bt

as

• Poros dari kereta tambang dan kereta rel tidak dibebani dengan puntiran melainkan mendapat pembebanan lentur saja.

Poros dengan beban Lentur murni

3/1

1

2,10

xMd

as

• Faktor tambahan

• Poros pada umumnya meneruskan daya melalui sabuk, roda gigi dan rantai, sehingga poros mendapat beban puntir dan lentur.

• Untuk bahan yang liat dapat dipakai teori tegangan geser maksimum:

• Untuk poros yang pejal dengan penampang bulat,

dan sehingga:

Poros dengan beban Puntir dan Lentur

2

4 22

max

3/32 sdM

3

16

sd

T

22

3max

1,5TM

d s

• Beban Berfluktuasi pada Poros– Untuk poros dengan beban berfluktuasi, maka nilai M harus

dikalikan dengan konstanta Km, dan nilai T harus dikalikan dengan Kt.

• Km = kombinasi faktor kejut dan lelah untuk tekuk• Kt = kombinasi faktor kejut dan lelah untuk torsi

Poros Km Kt

Poros stasioner

kejut perlahan-lahan

Kejut tiba-tiba

1,0

1,5 – 2,0

1,0

1,5 -2,0

Poros berotasi

gaya yang beraksi secara perlahan

gaya tiba-tiba dengan daya minor

gaya tiba-tiba dengan daya minor

1,5

1,5 -2,0

2,0 – 3,0

1.0

1.5 – 2.0

1.5 – 3.0

• dengan memasukkan faktor koreksi Kt dan Km, maka persamaan menjadi:

• Dan ukuran diameter dengan rumus:

22

3max )()(1,5

TKMKd

tm

s

3/1

22/1,5

TKMKd tmas