BAB III POROS

Poros dan Komponen Poros

1. Poros, Torsi, Shear & Bending Stress2. Material Poros3. Layout Poros4. Disain Poros untuk Tegangan5. Pertimbangan Defleksi6. Kecepatan Kritis7. Komponen Poros

Poros pada speed reducer

Poros input 1 memutarkan pinion A sesuai kecepatan motor (driving machine). Poros tengah 2 memutarkan gear B dan Pinion C. Speed reduction tahap I menjadikan n2 < n1. Poros 3 memutarkan gear D, meneruskan daya ke driven machine.

Poros, Torsi, Shear & Bending Stress• Poros adalah elemen mesin yang putarannya

menghasilkan transmisi daya. • Poros mengalami torsi akibat kecepatan rotasinya saat

meneruskan daya dan torsi poros menghasilkan tegangan geser torsi.

• Komponen penerus daya (gears, belt sheaves, chain sprockets) yang diputarkan poros, memicu gaya transversal ( sb. poros) dan menimbulkan bending moments pada poros.

• Jadi, poros perlu dianalisa tegangannya dalam hal torsi, tegangan geser, dan bending (combined stress)

Bagaimana merancang shaft yang aman ?

Prosedur disain poros

1. Menentukan kec. rotasi poros

2. Menentukan daya atau torsi transmisi

3. Penentuan posisi komponen poros

4. Penentuan posisi bearing

5. Penentuan bentuk umum geometri poros

6. Menentukan torsi7. Menentukan gaya

radial, aksial, dan reaksi hz., vert.

8. Diagram momen, bending

9. Pemilihan material10. Penentuan

pembebanan, diameter kritis

Prosedur disain poros

Geometri Poros

Sharp fillets at r3, r5, well-rounded fillets at r1, r2, r4 Profile keys at A, C

Retaining ring groove

r1

r3

r2 r5

r4

A C

Poros dengan Beban Puntir - Lentur• Poros mengalami beban

berulang. • Untuk meneruskan daya

besar, poros akan mengalami kejutan berat saat mulai atau sedang berputar

• Akibat meneruskan daya melalui sabuk, roda gigi, dan rantai, maka poros mengalami beban puntir dan lentur.

Momen puntir T dan momen lentur M menimbulkan :• Tegangan geser t = 16 T/pds

3

dan • Tegangan tarik s = 32M/pds

3

Dari teori tegangan geser maksimum:

tmax= [(s2 + 4t2)1/2]/2 Maka

tmax = (5,1/ds3)(M2 + T2)1/2

Koreksi Perancangan Poros

1. fc = koreksi faktor daya– 1,2 – 2,0 : Daya rata-

rata – 0,8 – 1,2: Daya

maksimum– 1,0 – 1,5: Daya

normalDaya rencana, Pd = P.fc Momen puntir, T = 9,74.105 (Pd/n1)Tegangan geser, t = 5,1 T/ds

3

ta = sB /(Sf1.Sf2)

2. Sf1 = faktor keamanan• 5,6 : utk bahan SF• 6,0 : utk bahan SC

3. Sf2 = kekasaran permukaan• 1,3 – 3,0

Koreksi Perancangan Poros

4. Kt , Km = koreksi momen puntir dan momen lentur– Harga Kt

= 1,0 pembebanan halus= 1,0 – 1,5 beban kejut /tumbukan

ringan= 1,5 – 3,0 beban kejut /tumbukan

berat

– Harga Km = 1,5 momen lentur tetap= 1,5 – 2,0 beban tumbukan ringan= 2,0 – 3,0 tumbukan berat

Diameter Poros

Contoh 1

• Tentukan diameter poros bulat agar dapat meneruskan 10 kW daya normal pada 1450 rpm. Pertimbangkan beban puntir dan lentur. Bahan dari S30C (sB = 58 kg/mm2) dengan Sf2 = 2,0. Kerja poros 8 jam per hari dengan tumbukan ringan

1. Hitung daya rencana, Pd

2. Momen puntir rencana, T

3. Pertimbangan sifat bahan dan faktor keamanan

4. Tegangan geser izin5. Faktor koreksi puntir, Kt

dan lenturan Cb

6. Diameter poros

Contoh 11. Daya rencana,

Pd = P. fc = 10. 1,0 = 10 kW (daya normal)

2. Momen puntir rencana, T T = 9,74.105 (Pd/n1)

9,74.105 (10 kW/1450 rpm) = …. 3. Pertimbangan sifat bahan dan faktor keamanan SC Sf1 = 6,0; sB

= 58 kg/mm2 Sf2 = 2,0

4. Tegangan geser izin, ta = sB /(Sf1.Sf2)

ta = 58 kg/mm2/(6,0.2,0) = ….

5. Faktor koreksi puntir, Kt (tumbukan ringan = 1,5) dan lenturan Cb (1,2 – 2,3 ambil 2,0)

6. Diameter poros

Contoh 2

• Sebuah poros ditumpu oleh 2 bantalan pada jarak 1 m. Pada jarak 200 mm dan 300 mm dari masing-masing bantalan dipasang puli dengan gaya mendatar masing-masing 270 kg dan 215 kg. Hitunglah diameter poros yang diperlukan agar dapat meneruskan 18 kW daya pada 300 rpm. Bahan poros S30C.

1. Hitung daya rencana2. Momen rencana3. DBB4. Beban Hz dan Vr5. Reaksi tumpuan6. Diagram momen lentur7. Diameter poros