Docstoc

Elemen Mesin I - Poros

Document Sample
Elemen Mesin I - Poros Powered By Docstoc
					www.akprind.ac.id                                                  Elemen Mesin I              1




                                        POROS


1.1 Definisi

          Poros adalah suatu bagian stasioner yang beputar, biasanya berpenampang bulat
       dimana terpasang elemen-elemen seperti roda gigi (gear), pulley, flywheel, engkol,
       sprocket dan elemen pemindah lainnya. Poros bisa menerima beban lenturan, beban
       tarikan, beban tekan atau beban puntiran yang bekerja sendiri-sendiri atau berupa
       gabungan satu dengan lainnya. (Josep Edward Shigley, 1983)
          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 1.1 Konstruksi Poros pada Kereta Api

           Untuk merencanakan sebuah poros, 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 α dengan permukanan benda. Gaya F
       dapat menimbulkan tegangan pada poros, karena tegangan dapat rimbul pada benda
       yang mengalami gayagaya. Gaya yang timbul pada benda dapat berasal dari gaya
       dalam akibat berat benda sendiri atau gaya luar yang mengenai benda tersebut. Baik
       gaya dalam maupun gaya luar akan menimbulkan berbagai macam tegangan pada
       kontruksi tersebut.




Institut Sains & Teknologi AKPRIND                                  by. Indar luh sepdyanuri
www.akprind.ac.id                                                     Elemen Mesin I              2


1.2 Macam-macam poros

    1.2.1   Berdasarkan Jenis Pembebanannya
            a. 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.

            b. 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 1.2.1 Kontruksi poros kereta api
            c. 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 1.2.1 Kontruksi poros transmisi




Institut Sains & Teknologi AKPRIND                                     by. Indar luh sepdyanuri
www.akprind.ac.id                                                Elemen Mesin I                3


    1.2.2 Berdasarkan Bentuknya

           1.2.2.1 Poros Lurus




                                       Gambar 1.2.2.1 Poros Lurus

           1.2.2.2 Poros Engkol
                          Poros engkol merupakan bagian dari mesin yang dipakai untuk
                   merubah gerakan naik turun dari torak menjadi gerakan berputar. Poros
                   engkol yang kecil sampai yang sedang biasanya dibuat dari satu bahan
                   yang ditempa kemudian dibubut, sedangkan yang besar-besar dibuat dari
                   beberapa bagian yang disambung-sambung dengan cara pengingsutan.

                         Didalam praktek dikenal 2 macam poros engkol yaitu :
                  a. Poros Engkol Tunggal
                            Poros ini terdiri dari sebuah poros engkol dan sebuah pen
                     engkol. Kedua-duanya diikat menjadi satu oleh pipi engkol yang
                     pemasangannya      menggunakan cara pengingsutan. Pipi engkol
                     biasanya dibuat daripada baja tuang, sedangkan pen engkolnya dari
                     pada baja St.50 atau St.60. jarak antara sumbu pen engkol dengan
                     sumbu poros engkol adalah setengah langkah torak.




                                       Gambar 1.2.2.2.a Poros Engkol Tunggal




Institut Sains & Teknologi AKPRIND                                  by. Indar luh sepdyanuri
www.akprind.ac.id                                                    Elemen Mesin I             4


                  b. Poros Engkol Ganda
                            Poros engkol ini mempunyai 2 buah pipi engkol terdiri dari satu
                     bahan sedang pemasangan poros engkolnya             adalah dengan
                     sambungan ingsutan. Poros-poros engkol ini bahan dibuat dari besi
                     tuang khusus. Disamping harga pembuatannya lebih ringan, besi
                     tuang itu mempunyai sifat dapat menahan getaran-getaran.




                                      Gambar 1.2.2.2.b Poros Engkol Ganda

1.3 Perencanaan
      Hal-hal penting dalam perencanaan poros sebagai berikut ini perlu diperhatikan :

       1. Kekuatan poros
              Poros transmisi akan menerima beban puntir (twisting moment), beban lentur
          (bending moment) ataupun gabungan antara beban puntir dan lentur.
          Dalam perancangan poros perlu memperhatikan beberapa faktor, misalnya :
          kelelahan, tumbukan dan pengaruh konsentrasi tegangan bila menggunakan poros
          bertangga ataupun penggunaan alur pasak pada poros tersebut. Poros yang
          dirancang tersebut harus cukup aman untuk menahan beban-beban tersebut.
       2. Kekakuan poros
              Meskipun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup aman dalam
          menahan pembebanan tetapi adanya lenturan atau defleksi yang terlalu besar akan
          mengakibatkan ketidaktelitian (pada mesin perkakas), getaran mesin (vibration)
          dan suara (noise). Oleh karena itu disamping memperhatikan kekuatan poros,
          kekakuan poros juga harus diperhatikan dan disesuaikan dengan jenis mesin yang
          akan ditransmisikan dayanya dengan poros tersebut.
       3. Putaran kritis
              Bila putaran mesin dinaikan maka akan menimbulkan getaran (vibration) pada
          mesin tersebut. Batas antara putaran mesin yang mempunyai jumlah putaran
          normal dengan putaran mesin yang menimbulkan getaran yang tinggi disebut
          putaran kritis. Hal ini dapat terjadi pada turbin, motor bakar, motor listrik, dll.
          Selain itu, timbulnya getaran yang tinggi dapat mengakibatkan kerusakan pada
          poros dan bagian-bagian lainnya. Jadi dalam perancangan poros perlu
          mempertimbangkan putaran kerja dari poros tersebut agar lebih rendah dari
          putaran kritisnya,




Institut Sains & Teknologi AKPRIND                                   by. Indar luh sepdyanuri
www.akprind.ac.id                                                   Elemen Mesin I              5



       4. Korosi
               Apabila terjadi kontak langsung antara poros dengan fluida korosif maka dapat
          mengakibatkan korosi pada poros tersebut, misalnya propeller shaft pada pompa
          air. Oleh karena itu pemilihan bahan-bahan poros (plastik) dari bahan yang tahan
          korosi perlu mendapat prioritas utama.
       5. Material poros
               Poros yang biasa digunakan untuk putaran tinggi dan beban yang berat pada
          umumnya dibuat dari baja paduan (alloy steel) dengan proses pengerasan kulit
          (case hardening) sehingga tahan terhadap keausan. Beberapa diantaranya adalah
          baja khrom nikel, baja khrom nikel molebdenum, baja khrom, baja khrom
          molibden, dll. Sekalipun demikian, baja paduan khusus tidak selalu dianjurkan
          jika alasannya hanya karena putaran tinggi dan pembebanan yang berat saja.
          Dengan demikian perlu dipertimbangkan dalam pemilihan jenis proses heat
          treatment yang tepat sehingga akan diperoleh kekuatan yang sesuai.

1.4 Perhitungan pada Poros
             Pada poros yang menderita beban puntir dan beban lentur sekaligus, maka
      pada permukaan poros akan terjadi tegangan geser karena momen puntir dan tegangan
      lentur karena momen lengkung, maka daya rencana poros dapat ditentukan denan
      rumus:
                       P  f c P kW 
                        d

              Dimana
                      Pd     = daya rencana (kW)
                      Fc     = factor koreksi
                      P      = daya nominal motor penggerak (kW)
                      Jika momen puntir (disebut juga momen rencana) adalah T (kg.mm)
              maka:

                       T / 10002n1 / 60 
               Pd 
                                102
               sehingga
                                  Pd
              T  9,74 x10 5
                                  n1

             Bila momen rencana T (kg.mm) dibebankan pada suatu diameter poros d
       (mm), maka tegangan geser (kg.mm2) yang terjadi adalah:

                            T       5,1T
                                
                         d / 16
                            3
                                     d 
                                       3



              Meskipun dalam perkiraan sementara ditetapkan bahwa beban hanya terdiri
       atas momen puntir saja, perlu ditinjau pula apakah ada kemungkinan pemakaian
       dengan beban lentur dimasa mendatang. Jika memang diperkirakan akan terjadi
       pemakaian dengan beban lentur maka dapat dipertimbangkan pemakaian factor Cb
       yang harganya antara 1,2-2,3.(jika tidak diperkirakan akan terjadi pembebanan lentur
       maka Cb diambil = 1,0).



Institut Sains & Teknologi AKPRIND                                   by. Indar luh sepdyanuri
www.akprind.ac.id                                                   Elemen Mesin I              6




              Dari persamaan diatas diperoleh rumus untuk menghitung diameter poros
                                                1/ 3
                          5,1         
                      d      K t CbT 
                          a          
                      dimana :
                       a   B / sf1 x sf 2 
       Perhitungan putaran kritis

                                 d2              I
                      Nc  52700
                                 Il              W
                      Dimana :
               W      = berat beban yang berputar
               l      = jarak antara bantalan


1.5 Beban Pada Poros

    a. Poros dengan Beban Puntir
              Daya dan perputaran, momen puntir yang akan dipindahkan oleh poros dapat
       ditentukan dengan mengetahui garis tengah pada poros.




                    Gambar 1.5.a Poros Transmisi dengan beban punter

               Apabila gaya keliling F pada gambar sepanjang lingkaran dengan jari-jari r
       menempuh jarak melalui sudut titik tengah α (dalam radial), maka jarak ini adalah r ·
       , dan kerja yang dilakukan adalah F.




Institut Sains & Teknologi AKPRIND                                   by. Indar luh sepdyanuri
www.akprind.ac.id                                                   Elemen Mesin I              7

              Gaya F yang bekerja pada keliling roda gigi dengan jari-jari r dan gaya reaksi
       pada poros sebesar F merupakan suatu kopel yang momennya Mw = F.r. Momen ini
       merupakan momen puntir yang bekerja dalam poros.

              W = F · r · α = Mw · α

       Bila jarak ini ditempuh dalam waktu t, maka daya:

              P = W / t = Mw · α t = Mw · ω

       di mana ω ialah kecepatan sudut poros. Jadi, momen puntirnya:

              Mw = ω P

    b. 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 1.5.b. Beban lentur murni pada lengan robot

               Jika momen lentur M1, di mana beban pada suatu gandar diperoleh dari 1 2
       berat kendaraan dengan muatan maksimum dikurangi berat gandar dan roda, tegangan
       lentur yang diizinkan adalah σa, maka diameter dari poros adalah:




Institut Sains & Teknologi AKPRIND                                   by. Indar luh sepdyanuri
www.akprind.ac.id                                                   Elemen Mesin I              8


    c. 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 punter dan lentur juga terjadi
       pada lengan arbor mesin frais, terutama pada saat pemakanan.




                 Gambar 1.5.c. Beban puntir dan lentur pada arbor saat pemakanan

                      Agar mampu menahan beban puntir dan lentur, bahan poros harus
              bersifat liat dan ulet agar mampu menahan tegangan geser maksimum sebesar:




              Pada poros yang pejal dengan penampang bulat,



              Dan




Institut Sains & Teknologi AKPRIND                                   by. Indar luh sepdyanuri
www.akprind.ac.id                                                   Elemen Mesin I              9


    d. Jenis-Jenis Bantalan
             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 sebagai berikut.
             1. Bantalan luncur, di mana terjadi gerakan luncur antara poros dan
                 bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan
                 dengan lapisan pelumas.




                            Gambar 1.5.d Bantalan luncur dilengkapi alur pelumas

              2. 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 jenis berikut.

                   Bantalan radial, di mana arah beban yang ditumpu bantalan tegak
                    lurus sumbu poros.




                                                Bantalan Radial




Institut Sains & Teknologi AKPRIND                                   by. Indar luh sepdyanuri
www.akprind.ac.id                                              Elemen Mesin I             10

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




                                             Bantalan Aksial

                   Bantalan gelinding khusus, di mana bantalan ini menumpu beban
                    yang arahnya sejajar dan tegak lurus sumbu poros.




                                        Bantalan Gelinding Khusus




Institut Sains & Teknologi AKPRIND                             by. Indar luh sepdyanuri

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Stats:
views:3207
posted:1/1/2012
language:Indonesian
pages:10
Description: makalah tentang poros | elemen mesin I