Perencanaan Poros

PERENCANAAN POROS

UNTUK MEMENUHI TUGAS MATAKULIAHElemen Mesin Iyang dibina oleh Bapak Siswanto, Drs., M. A.

Oleh: M Ilman Nur Sasongko (130511616252)

UNIVERSITAS NEGERI MALANGFAKULTAS TEKNIKJURUSAN TEKNIK MESINPRODI PENDIDIKAN TEKNIK MESINFebruari 2015Rencanakan sebuah poros untuk memindahkan daya dari sebuah motor listrik sebesar 14 (kW) pada putaran 1850 (rpm). Poros mengalami beban puntir, dan juga beban lentur. Pada poros dibuat sebuah alur pasak, jika sehari poros ini dipakai selama 9 jam dengan tumbukan ringan. Bahan dibuat dari baja batang difinis dingin S45C.

Penyelesaian soal.1. Daya yang ditransmisikan P = 14 (kW), putaran n1 = 1850 (rpm).2. Faktor koreksi untuk tumbukan ringan fc = 1,0.3. Harga daya yang direncanakan Pd = fc x P. Maka Pd = 1,0 x 20 = 20 (kW).4. Harga momen puntir rencana T = 9,74 x 105 x 20/1850 = 10529,73 (kg.mm).5. Kekuatan bahan S45C, dari tabel bahan diketahui sebagai berikut.a. Tegangan tarik B = 58 (kg/mm2).b. Faktor keamanan untuk menghitung tegangan geser ijin Sf1 = 6,0.c. Serta faktor keamanan untuk konsentrasi tegangan Sf2 = 2,2.6. Tegangan geser yang diiijinkan a = 58/(6,0 x 2,25) = 4,4 (kg/mm2).7. Karena poros akan mengalami beban lentur maka diambil faktor beban lentur Cb = 1,7 dan faktor koreksi untuk momen puntir Kt = 1,2.8. Dengan memasukkan harga tegangan geser yang diijinkan, momen puntir rencana, fackor-faktor keamanan, faktor beban lentur dan faktor koreksi untuk momen puntir pada rumus untuk menghitung diameter poros.

maka dibuat diameter poros ds = 29,11 (mm).9. Pemasangan poros pada konstruksi mesin selalu ditumpu oleh beberapa bantalan agar poros dapat berputar dengan lancar dan kokoh. Bantalan yang dipakai umumnya berdiameter lebih besar dari diameter poros dan disesuaikan dengan diameter dalam bantalan yang tersedia. Untuk menyesuaikan dengan diameter bantalan maka poros dibuat bertangga artinya pada bagian yang akan dipasang bantalan dibuat lebih besar. Anggaplah diameter bagian yang menjadi tempat bantalan adalah = 35 (mm), jari-jari filet r = (35-29,11)/2 = 2,945 (mm), alur pasak 8 x 3,5 x filet 0,35 (0,35 besar dari JIS).Konsentrasi tegangan pada poros bertangga dari diagram R. E. Peterson adalah jari-jari filet r dibagi dengan diameter poros d yaitu 2,945/29,11 = 0.10, dan dari hasil bagi diameter poros tempat bantalan dengan diameter poros didapatkan 35/29,11 = 1,202, maka besarnya harga faktor konsentrasi tegangan untuk poros bertangga = 1,18.Pemasangan elemen mesin pada poros (roda gigi, puli) dihubungkan dengan pasak agar dapat ikut berputar bersama-sama dengan poros. Untuk itu pada poros harus dibuat alur pasak sebagai tempat pemasangan pasak. Alur pasak yang dibuat mengakibatkan terjadinya konsentrasi tegangan pada bagian tersebut. Besarnya harga faktor konsentrasi pada poros beralur pasak ( ) dapat diperoleh dengan diagram R. E. Peterson. Harga konsentrasi tegangan pada poros dengan alur pasak didapat dari harga jari-jari filet r = 2,945 dibagi dengan harga diameter poros 29,11 yaitu sama dengan 0,101, maka didapatkan = 2,8 . Harga > maka yang dipergunakan adalah harga .Harga tegangan geser ijin yang dipergunakan untuk menghitung diameter pada nomor 8 didapatkan dengan menggunakan factor tegangan yang diambil sembarang yaitu 2,25. Dari perhitungan faktor konsentrasi tegangan yang didapat dari diagram R.E. Peterson tenyata lebih besar yaitu 2,8 maka perlu diadakan pengecekan apakah a x Sf2/ apakah lebih besar atau lebih kecil dari Cb.Kt.Jika ternyata lebih kecil berarti diameter maka perarti diameter yang didapatkan harus dikoreksi menjadi lebih besar sedangkan jika lebih kecil berarti diameter tersebut sudah sesuai atau sudah cukup kuat.10. Pengecekan diameter hasil perhitungan nomor 8.Tegangan yang terjadi dapat dihitung dari persamaan (4)[footnoteRef:1]. [1: Persamaan nomer 4 dari modul 1 elemen mesin hal 16]

Maka tegangan geser yang terjadi dikalikan faktor beban lentur dan faktor koreksi beban.

Tegangan geser yang diijinkan dengan menggunakan faktor konsentrasi tegangan atau dan dipilih yang besar yaitu 2,8 (harga ini lebih besar dari harga perkiraan Sf2 = 2,25).Maka tegangan geser yang diijinkan dikalikan dengan Sf2 dibagi dengan a . Sf2/.4,6 x 2,25/2,8 = 3,7 (kg/mm2)Berarti a . Sf2/ < Cb . Kt3,7 < 4,65 maka harga diameter hasil perhitungan nomor 8 harus dikoreksi dan perhitungan diulang dengan mengubah diameter poros menjadi lebih besar yaitu sebagai berikut.11. Buatlah diameter menjadi ds = 26 (mm)Diameter bagian bantalan dibuat 30 (mm)Jari-jari filet (30 26)/2 = 2,0 (mm)Alur pasak 8 x 3,5 x 0,4Konsentrasi tegangan dari poros bertangga adalah2,0/26 = 0.077, 30/26 = 1,15 =1,17Konsentrasi tegangan dari poros dengan alur pasak adalah0,4/26 = 0,015, = 2,8, > 12. Tegangan yang terjadi Maka tegangan geser yang terjadi dikalikan faktor beban lentur dan faktor koreksi beban Cb.Kt = 1,61 x 1,5 x 1,0 = 2,415 (kg/mm2)Tegangan geser yang diijinkan dengan menggunakan faktor konsentrasi tegangan atau dan dipilih yang besar yaitu 2,8. (harga ini lebih besar dari harga perkiraan Sf2 sama dengan 2,25).Maka tegangan geser yang diijinkan dikalikan dengan Sf2 dibagi dengan a . Sf2/4,6 x 2,25/2,8 = 3,7 (kg/mm2)Berarti a.Sfa/ > Cb.Kt, atau sudah baik.13. Dari hasil perhitungan diatas dapat disimpulkan harga diameter poros yang dapat dipakai adalah ds = 26 (mm) dari bahan S50C.Diameter poros: 26 x 30Jari-jari filet 2,0 (mm)Pasak : 8 x 7Alur pasak: 8 x 3,5 x 0,4

1

2Berikut ini adalah tabel-tabel yang dapat dipergunakan dalam merencanakan poros.

Tabel 1. Baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja yang difinis dingin untuk poros

Tabel 2. Baja paduan untuk poros

Tabel 4. Diameter porosTabel 3. Standar baja

Tabel 7. Tabel bantalan poros