Mengenal Elemen Mesin

1. Poros Poros dalam sebuah mesin berfungsi untuk meneruskan tenaga melalui

putaran mesin. Setiap elemen mesin yang berputar, seperti cakra tali, puli

sabuk mesin, piringan kabel, tromol kabel, roda jalan, dan roda gigi, dipasang

berputar terhadap poros dukung yang tetap atau dipasang tetap pada

poros dukung yang berputar. Contoh sebuah poros dukung yang

berputar, yaitu poros roda kereta api, as gardan, dan lain-lain. Gambar 1.21 Konstruksi poros kereta api

Untuk merencanakan sebuah poros, maka perlu diperhitungkan gaya yang bekerja pada poros di atas

antara lain: Gaya dalam akibat beratnya (W) yang selalu berpusat pada titik gravitasinya. Gaya (F)

merupakan gaya luar arahnya dapat sejajar dengan permukaan benda ataupun membentuk sudut dengan

permukanan benda. Gaya F dapat menimbulkan tegangan pada poros, karena tegangan dapat rimbul

pada benda yang mengalami gaya-gaya. Gaya yang timbul pada benda dapat berasal dari gaya dalam akibat

berat benda sendiri atau gaya luar yang mengenai benda tersebut.

a. Macam-Macam Poros

Poros sebagai penerus daya diklasifikasikan menurut pembebanannya sebagai berikut.

1) Gandar

Gandar merupakan poros yang tidak mendapatkan beban puntir, fungsinya hanya sebagai penahan beban,

biasanya tidak berputar. Contohnya seperti yang dipasang pada roda-roda kereta barang, atau pada as truk

bagian depan.

2) Spindle

Poros transmisi yang relatif pendek,

seperti poros utama mesin perkakas, di

mana beban utamanya berupa puntiran,

disebut spindle. Syarat yang harus dipenuhi

poros ini adalah deformasinya harus kecil

dan bentuk serta ukurannya harus teliti.

Gambar 1.22 Spindle mesin bubut

3) Poros transmisi

Poros transmisi berfungsi untuk memindahkan tenaga mekanik

salah satu elemen mesin ke elemen mesin yang lain. Poros

transmisi mendapat beban puntir murni atau puntir dan lentur

yang akan meneruskan daya ke poros melalui kopling, roda

gigi, puli sabuk atau sproket rantau, dan lain-lain.

Gambar 1.23 Konstruksi poros transmisi

b. Beban pada Poros

1) Poros dengan beban puntir

Daya dan perputaran, momen puntir yang akan dipindahkan oleh poros dapat

ditentukan dengan mengetahui garis tengah pada poros.

Gambar 1.24 Poros transmisi dengan beban puntir

2) Poros dengan beban lentur murni

Poros dengan beban lentur murni biasanya terjadi pada gandar dari kereta

tambang dan lengan robot yang tidak dibebani dengan puntiran, melainkan

diasumsikan mendapat pembebanan lentur saja. Meskipun pada kenyataannya

gandar ini tidak hanya mendapat beban statis, tetapi juga mendapat beban dinamis.

gambar 1.25 Beban lentur murni pada lengan robot

3) Poros dengan beban puntir dan lentur

Poros dengan beban puntir dan lentur dapat terjadi pada puli atau roda gigi pada

mesin untuk meneruskan daya melalui sabuk, atau rantai. Dengan demikian poros

tersebut mendapat beban puntir dan lentur akibat adanya beban. Beban yang

bekerja pada poros pada umumnya adalah beban berulang. Jika poros tersebut

mempunyai roda gigi untuk meneruskan daya besar, maka kejutan berat akan terjadi

pada saat mulai atau sedang berputar. Selain itu, beban puntir dan lentur juga

terjadi pada lengan arbor mesin frais, terutama pada saat pemakanan.

Gambar 1.26 Beban puntir dan lentur pada arbor saat pemakanan

Agar mampu menahan beban puntir dan lentur, maka bahan poros harus bersifat liat dan ulet agar

mampu menahan tegangan geser maksimum

2. Bantalan

Bearing atau bantalan adalah elemen mesin yang digunakan untuk menahan poros berbeban, beban

tersebut dapat berupa beban aksial atau beban radial. tipe bearing yang digunakan untuk bantalan

disesuaikan dengan fungsi dan kegunaannya.

Bantalan diperlukan untuk menumpu poros berbeban, agar dapat berputar

atau bergerak bolak-balik secara kontinyu serta tidak berisik akibat adaya

gesekan. Posisi bantalan harus kuat, hal ini agar elemen mesin dan poros

dapat bekerja dengan baik.

Bantalan poros dapat dibedakan menjadi dua, antara lain:

a. Bantalan luncur, di mana terjadi gerakan luncur antara poros dan

bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan

dengan lapisan pelumas.

Gambar 1.27 Bantalan luncur dilengkapi alur pelumas

b. Bantalan gelinding, di mana terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan yang

diam melalui elemen gelinding seperti rol atau rol jarum.

Berdasarkan arah beban terhadap poros, maka bantalan

dibedakan menjadi tiga hal berikut.

a. Bantalan radial, di mana arah beban yang ditumpu bantalan tegak

lurus sumbu poros.

Gambar 1.28 Bantalan radial

b. Bantalan aksial, di mana arah beban bantalan ini sejajar dengan sumbu

poros.

Gambar 1.29 Bantalan aksial

c. Bantalan gelinding khusus, di mana bantalan ini menumpu beban yang

arahnya sejajar dan tegak lurus sumbu poros.

Gambar 1.30 Bantalan gelinding khusus

Roda gigi Dua roda gigi yang bersinggungan mentransmisikan gerakan rotasi. Roda

gigi yang lebih kecil bergerak lebih cepat, namun memiliki torsi yang lebih

rendah. Roda gigi yang besar berputar lebih rendah, namun memiliki torsi

yang lebih tinggi. Besar kecepatan putar dan torsi keduanya proporsional

Roda gigi adalah bagian dari mesin yang berputar yang berguna untuk

mentransmisikan daya. Roda gigi memiliki gigi-gigi yang saling

bersinggungan dengan gigi dari roda gigi yang lain. Dua atau lebih roda gigi yang bersinggungan dan

bekerja bersama-sama disebut sebagai transmisi roda gigi, dan bisa menghasilkan keuntungan mekanis

melalui rasio jumlah gigi. Roda gigi mampu mengubah kecepatan putar, torsi, dan arah daya terhadap

sumber daya. Tidak semua roda gigi berhubungan dengan roda gigi yang lain; salah satu kasusnya adalah

pasangan roda gigi dan pinion yang bersumber dari atau menghasilkan gaya translasi, bukan gaya rotasi.

Transmisi roda gigi analog dengan transmisi sabuk dan puli. Keuntungan transmisi roda gigi terhadap

sabuk dan puli adalah keberadaan gigi yang mampu mencegah slip, dan daya yang ditransmisikan lebih

besar. Namun, roda gigi tidak bisa mentransmisikan daya sejauh yang bisa dilakukan sistem transmisi

roda dan puli kecuali ada banyak roda gigi yang terlibat di dalamnya.

Ketika dua roda gigi dengan jumlah gigi yang tidak sama dikombinasikan, keuntungan mekanis bisa

didapatkan, baik itu kecepatan putar maupun torsi, yang bisa dihitung dengan persamaan yang

sederhana. Roda gigi dengan jumlah gigi yang lebih besar berperan dalam mengurangi kecepatan putar

namun meningkatkan torsi.

Rasio kecepatan yang teliti berdasarkan jumlah giginya merupakan keistimewaan dari roda gigi yang

mengalahan mekanisme transmisi yang lain (misal sabuk dan puli). Mesin yang presisi seperti jam tangan

mengambil banyak manfaat dari rasio kecepatan putar yang tepat ini. Dalam kasus di mana sumber daya

dan beban berdekatan, roda gigi memiliki kelebihan karena mampu didesain dalam ukuran kecil.

Kekurangan dari roda gigi adalah biaya pembuatannya yang lebih mahal dan dibutuhkan pelumasan

yang menjadikan biaya operasi lebih tinggi.

Macam-macam Roda Gigi

Macam-macam roda gigi adalah sebagai berikut:

a. Roda gigi lurus

Roda gigi paling dasar dengan jalur gigi yang sejajar poros. Contohnya

pada gear box pada mesin.

Gambar Roda Gigi Lurus

b. Roda gigi miring

Mempunyai jalur gigi yang membentuk ulir pada

silinder jarak bagi. Contohnya pada sistem transmisi persneling pada kendaraan

beroda empat, roda gigi penggerak katup-katup pada mesin motor.

Gambar Roda Gigi Miring

c. Roda gigi miring ganda

Gaya aksial yang timbul pada gigi yang mempunyai alur berbentuk V tersebut,

akan saling meniadakan. Contoh penggunaanya yaitu pada roda gigi reduksi

turbin pada kapal dan generator, roda gigi penggerak rol pada steel mills.

d. Roda gigi dalam

Dipakai jika diingini alat transmisi dengan ukuran

kecil dengan perbandingan reduksi besar, karena

pinyon terletak di dalam roda gigi. Contoh

penerapannya antara

lain pada lift.

Gambar Roda Gigi Dalam

e. Pinyon dan batang gigi

Merupakan dasar profil pahat pembuat gigi. Contoh pemakaian gigi reck

terdapat pada mesin bor tegak, mesin bubut, dll.

Gambar Pinyon dan Batang Gigi

f. Roda gigi kerucut lurus

Roda gigi yang paling mudah dibuat

dan paling sering dipakai. Contoh penggunaannya pada grab winch,

hand winch, kerekan.

Gambar Roda Gigi Kerucut Lurus

g. Roda gigi kerucut spiral

Karena mempunyai perbandingan kontak yang lebih besar, dapat meneruskan tinggi dan beban besar.

Contoh penggunaannya pada grab winch, hand winch, kerekan.

Gambar Roda Gigi Kerucut Spiral

h. Roda gigi permukaan

Contoh penggunaannya pada grab winch, hand winch, kerekan.

Gambar Roda Gigi Permukaan

i. Roda gigi miring silang

Contoh pemakaiannya seperti yang dipakai pada gearbox.

Gambar Roda Gigi Miring Silang

j. Roda gigi cacing silindris

Mempunyai cacing berbentuk silinder dan lebih umum dipakai.

Contoh pemakaiannya seperti yang dipakai pada roda gigi difrensial

otomobil.

Gambar Roda Gigi Cacing Silindris

k. Roda gigi cacing globoid

Mempunyai perbandingan kontak yang lebih besar, dipakai

untuk beban yang lebih besar. Contoh pemakaiannya seperti

yang dipakai pada roda gigi difrensial otomobil.

Gambar Roda Gigi Cacing Globoid

l. Roda gigi hipoid

Mempunyai jalur gigi berbentuk spiral pada bidang kerucut yang

sumbunya bersilang. Dan pemindahan gaya pada permukaan gigi

berlangsung secara meluncur dan menggelinding. Contoh

pemakaiannya seperti yang dipakai pada roda gigi difrensial otomobil.

Gambar Roda Gigi Hipoid

Pemeriksaan roda gigi

1. Roda gigi belakang yang jelek bentuk giginya lancip/ runcing.

2. Roda gigi belakang yang baik, bentuk giginya tumpul atau

sudah aus

3. Roda gigi depan yang baik, bentuk giginya agak

panjang dan tumpul

Gambar Roda Gigi Miring Ganda

Transmisi sabuk-puli (belt and pulley)

Jarak yang jauh antara dua buah poros sering

tidak memungkinkan transmisi langsung. Dalam

hal demikian, cara transmisi putaran atau daya

yang lain dapat diterapkan, di mana sebuah

sabuk luwes dibelitkan sekeliling puli pada

poros.

Sebagian besar transmisi sabuk menggunakan sabuk-V karena mudah penanganan�nya dan

harganyapun murah. Kecepatan sabuk direncanakan untuk 10 sampai 20 (m/s) pada

umumnya, dan maksimum sampai 25 (m/s). Daya maksimum yang dapat ditransmisikan

kurang lebih sampai 500 (kW).

Sabuk-V terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapesium. Tenunan tetoron atau

semacamnya dipergunakan sebagai inti sabuk untuk membawa tarikan yang besar (Gambar

5.1). Sabuk-V dibelitkan di keliling alur puli yang berbentuk V pula. Bagian sabuk yang sedang

membelit pada puli ini mengalami lengkungan sehingga lebar bagian dalamnya akan

bertambah besar. Gaya gesekan juga akan bertambah karena pengaruh bentuk baji, yang akan

menghasilkan transmisi daya yang besar pada tegangan yang relatif rendah. Bebrapa tipe

sabuk V disajikan pada Gambar 5.2

Sistem Puli, Puli adalah sebuah mekanisme yang terdiri dari roda

pada sebuah poros atau batang yang memiliki alur

diantara dua pi nggiran di sekelilingnya. Sebuah tali,

kabel, atau sabuk biasanya digunakan pada alur puli

untuk memindahkan daya. Puli digunakan untuk

mengubah arah gaya yang digunakan, meneruskan

gerak rotasi, atau memindahkan beban yang berat. Puli

merupakan salah satu dari enam mesin sederhana.

Sistem puli dengan sabuk terdiri dua atau lebih puli

yang dihubungkan dengan menggunakan sabuk.

Sistem ini memungkinkan untuk memindahkan daya,

torsi, dan kecepatan, bahkan jika puli memiliki

diameter yang berbeda dapat meringankan pekerjaan untuk memindahkan beban yang berat.

Sistem Puli dengan Menggunakan Sabuk

Selain menggunakan sabuk puli juga dapat dihubungkan dengan menggunakan tali atau kabel. Sistem ini

terdiri dari sebuah tali atau kabel yang memindahkan gaya linier pada suatu beban melalui sebuah puli

atau lebih yang bertujuan untuk menarik beban (melawan gravitasi). Sistem ini sering digolongkan pada

mesin sederhana.

Sistem Puli dengan Menggunakan Tali atau Kabel

1.2 Tipe Puli

Terdapat beberapa macam tipe puli yang sering digunakan dalam

aktivitas sehari-hari, baik dalam dunia industri besar maupun

kecil, yaitu:

A. Puli Tetap

Puli tetap atau puli kelas 1 memiliki poros yang tetap, yang berarti

porosnya diam atau dipasang pada suatu tempat. Puli tetap

digunkan untuk merubah arah gaya pada tali (kabel). Pada puli

jenis ini tidak ada penggandaan gaya atau dengan kata lain gaya

pada kedua sisi memiliki besar yang sama.

Puli Tetap

B. Puli Bergerak

Puli bergerak atau puli kelas 2 memilik poros yang bebas, yang berarti

porosnya bebas bergerak pada suatu titik tertentu. Puli bergerak digunakan

untuk melipat gandakan gaya. Pada puli jenis ini jika ujung tali diikat pada

suatu tempat maka ujung tali yang lain akan melipat gandakan gaya beban

yang dipasang pada puli.

Puli Bergerak

C. Puli Gabungan

Puli gabungan adalah gabungan dari puli tetap dan puli bergerak. Jenis puli ini

terdiri dari minimal satu buah puli yang terpasang pada suatu tempat dan satu puli

lainnya yang dapat bergerak.

Puli Gabungan

Pemilihan puli V-belt sebagai elemen transmisi didasarkan atas pertimbangan-

pertimbangan sebagai berikut :

1) Dibandingkan roda gigi atau rantai, penggunaan sabuk lebih halus, tidak

bersuara, sehingga akan mengurangi kebisingan.

2) Kecepatan putar pada transmisi sabuk lebih tinggi jika dibandingkan dengan belt.

3) Karenan sifat penggunaan belt yang dapat selip, maka jika terjadi kemacetan atau gangguan pada

salah satu elemen tidak akan menyebabkan kerusakan pada elemen lain.

Gambar 2.3. Puli

Puli Tetap