bab lima perencanaan.doc

BAB V

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

BAB V

PERENCANAAN POROS

Poros (shaft) adalah suatu bagian stationare yang berputar, dimana terpasang elemen-elemen seperti roda gigi, pulley, bantalan , sproket, engkol dan elemen elemen pemindah daya lainnya.

Pada perencanaan mesin perontok padi ini , menggunakan 4 buah poros. Maka langkah-langkah perhitungannya sebagai berikut:

5.1 Perencanaan Poros I

Pada poros I terdapat 1 buah roda gigi dan mendukung beban dari perontok padi.

Untuk roda gigi:

( = sudut kontak roda gigi = 200 full depth

w1= 17,8 kg = 39,216 lb

Fr = 25,2 lb tg 200 = 9,172 lb

Untuk perontok padi:

Ftp (gaya tekan) = 115,57 N

= 25,98 lb

Berat perontok:

Bahan AISI 304 Steel = 7900 kg/m3

Wp1 = x v x g

=

= 684 ,76 N

= 153,94 lb

AvBvFt Fr

AH BH C 55 cm 5 cm w1 Pada bidang horizontal

Reaksi tumpuan

(MA = 0

Ft.60 - BH.55 + Ftp .27,5 = 0

25,2 .60 + 25,98 .27,5 = BH .55

BH= 40,48 lb

( FH = 0

Ft1 + Ftp- AH- BH=0

25,2 + 25,98 AH 40,48 = 0

AH =10,7 lb

Ftp = 25,98 lb

AH = 10,7 lb

Ft1 = 25,2 lb

BH = 40,48 lb

Load diagram

25,2 lb

10,7 lb

25,98 lb40,48 lb

Diagram shear

Momen Bending

Mp = AH x (a-b)

= 10,7 lb x 27,5 cm

= 294,25 lb cm

Mb = Ft1 x (b-c)

= 25,2 lb x 5 cm

= 126 lb cm

294,25 lb cm

126 lb cm

Diagram Momen

Pada bidang Vertikal

Reaksi tumpuan

( MA = 0

( Fr1 + w1 ) . 60 Bv.55 +Wp.27,5 =0

(9,172 + 39,216) . 60 Bv.55 + 153,94 . 27,5 = 0

Bv = 129,76 lb

( Fv = 0

(Fr1 +w1) - Av Bv + Wp = 0

(9,172 + 39,216) Av 129,76 +153,94 = 0

Av = 72,568 lb

Wp = 153,94 lb

AV = 72,528 lb

Fr = 48,388 lb

BV =129,76 lb

Load diagram

72,528 lb48,388 lb

153,94 lb129,76 lb

Diagram shear

Momen Bending:

Mp = Av x (a-b)

= 72,568 lb x 27,5 cm

=1995,62 lb cm

Mb = (Fr + w1) x b-c

= 48,388 lb x 5cm1995,62 lb cm

= 241,94 lb cm

241,94 lb cm

Diagram momenDari diagram momen arah horizontal dan vertikal didapat momen terbesar di tengah perontok, sehingga momen total:

Mp =

=

= 2010,23 lb cm = 791,43 lb in

Torsi =

Sehingga tegangan maksimum untuk poros pejal :

(max =

=

D3 (

Dimana : SSyp = 0,5 Syp

= tegangan geser yang diijinkan dari bahan (psi)

N = faktor keamanan = 2

Dari table A-2 machine design direncanakan poros type 1010 HR dengan data sebagai berikut :; Syp = 42000 psi

Ssyp = 0,5 Syp = 0,5 x 42000 = 21000 psi

Sehingga: D3 (

D3 ( 0,386 in3

D ( 0,73 in

Jadi diameter minimal poros = 0,73 in

Kami rencanakan diameter poros = 1 in

Menetukan diameter poros pada bantalan :

Karena gaya pada bearing B lebih besar daripada di bearing A, maka diambil titik di B untuk mendapatkan diameter bearing

FB =

=

= 135,93 lb

untuk menentukan diameter bearing digunakan persamaan :

Db 0,128 in

Kami rencanakan diameter poros untuk bantalan Db = 0,75 in

Perencanaan Poros II

Ft2 Fr2 AH BH

Fr1 AvBVW2

W1

6 cm 55 cm 5 cm

Poros II terdapat 1 buah pulley, 1 buah roda gigi, dan sudut kontak antara pulley penggerak dan yang digerakkan dibentuk adalah 450Untuk roda gigi:

Ft2 =25,2 lb

Fr2 = Ft2 tg 200 = 25,2 tg 200 = 9,172 lb

W2 = 4,44 kg = 9,782 lb

Untuk pulley:

W1 = 38,16 kg = 84,07 lb

Fr1 = 9,176 kg = 20,2 lb

Pada bidang horisontal:

Reaksi tumpuan( MA = 0

Ft2 .60 - Fr1 sin 45 x 6 - BH.55 = 0

25,2 x 60 - (20,2 sin 45 x 6) =BH . 55

BH = 25,93 lb

( FH = 0

Ft2 + Fr1 sin 45 BH - AH = 0

25,2 + 14,284 25,93-AH=0

AH = 13,853 lb

BH = 25,93 lb

AH = 13,853 lb

Fr1 = 14,284 lb

Ft2 = 25,2 lb

Load diagram

25,93 lb25,2 lb

14,284 lb13,853 lb

Diagram shear

Momen bending :

Ma = Fr1 x (a-1)

=14,284 lb x 6 cm = 85,704 lb cm

Mb = Ft2 x (b-2)

= 25,2 lb x 5 cm = 126 lb cm

85,704 lb cm 126 lb cm

Diagram momen Pada bidang vertikal

Reaksi tumpuan(MA = 0

(W2 +Fr2 ) x 60 - (W1 + Fr1 cos 45) x 6 Bv.55 = 0

(9,782 + 25,2 ) x 60 - ( 84,07 + 20,2 cos 45) . 6 = Bv .55

2098,92 590,12 =Bv . 55

Bv = 27,43 lb

(Fv = 0

(Fr2 +W2) + (W1 + Fr1 cos 45) Bv-Av = 0(9,782 + 25,2) + (84,07 + 20,2 cos 45) 27,43 = Av

Av = 105,9 lb

AV = 105,9 lb

BV = 27,43 lb

34,98 lb

98,35 lb Load diagram

27,43 lb34,98 lb

98,35 lb 105,9 lb Diagram shearMomen bending :

Mb = (Fr2 +W2) x (b-2)

= 34,982 lb x 5 cm = 174,91 lb cm

Ma = ( W1 + Fr1 cos 45 ) x (a-1)

= 98,35 lb x 6 cm = 590,1 lb cm

174,91 lb cm

590,1 lb cm

Diagram Momen

Dari diagram momen arah horisontal dan vertikal didapat momen terbesar di A, sehingga momen total:

Ma =

=

Ma = 596,29 lb cm = 234,76 lb in

Torsi(T) = 37,8 lb in

Dari table A-2 machine design direncanakan poros type 1010 HR dengan data sebagai berikut :; Syp = 42000 psi

Ssyp = 0,5 Syp = 0,5 x 42000 = 21000 psi

Sehingga: D3 (

D3 (

D3 ( 0,115 in3

D ( 0,486 in

Jadi diameter minimal poros = 0,486 in

Kami rencanakan diameter poros = 1 in

Menentukan diameter poros pada bantalan :

Karena gaya pada bearing A lebih besar daripada di bearing B, maka diambil titik di A untuk mendapatkan diameter bearing

FA =

=

= 106,8 lb

untuk menentukan diameter bearing digunakan persamaan :

Db 0,114 in

Kami rencanakan diameter poros untuk bantalan Db = 0,75 in

Perencanaan Poros III

Pada poros III terdapat 1 buah roda gigi

Dari data ( = sudut kontak roda gigi , ( = 200 full depth

Ft = 10,08 lb

Fr = Ft tg 200 = 10,08 tg 200 = 3,67 lb

w1= 12,36 kg = 27,23 lb

Ft Fr

Av Bv

C C

AH BH

55 cm5cmW1 Pada bidang horisontal

Reaksi tumpuan