Embed Size (px)
Citation preview
P.O.R.O.S
Tujuan Pembelajaran:
1. Mahasiswa dapat memahami pengertianporos dan fungsinya
2. Mahasiswa dapat memahami macam-macamporos
3. Mahasiswa dapat memahami hal-hal pentingdalam merancang poros
4. Mahasiswa dapat menghitung diameterporos karena beban torsi dan lentur
1. Mahasiswa dapat memahami pengertianporos dan fungsinya
2. Mahasiswa dapat memahami macam-macamporos
3. Mahasiswa dapat memahami hal-hal pentingdalam merancang poros
4. Mahasiswa dapat menghitung diameterporos karena beban torsi dan lentur
Pengertian
• Poros merupakan salah satu komponenterpenting dari suatu mesin yangmembutuhkan putaran dalam operasinya.Secara umum poros digunakan untukmeneruskan daya dan putaran.
• Poros merupakan salah satu komponenterpenting dari suatu mesin yangmembutuhkan putaran dalam operasinya.Secara umum poros digunakan untukmeneruskan daya dan putaran.
Jenis-jenis poros:
Poros transmisi• Beban berupa : momen puntir dan momen
lentur• Daya dapat ditransmisikan melalui : kopling,
roda gigi, belt, rantai.
Poros transmisi• Beban berupa : momen puntir dan momen
lentur• Daya dapat ditransmisikan melalui : kopling,
roda gigi, belt, rantai.
Poros transmisi
Spindel
• Poros transmisi yang relatif pendek, misal :poros utama mesin perkakas dengan bebanutama berupa puntiran.
• Deformasi yang terjadi harus kecil dan bentukserta ukurannya harus teliti.
• Poros transmisi yang relatif pendek, misal :poros utama mesin perkakas dengan bebanutama berupa puntiran.
• Deformasi yang terjadi harus kecil dan bentukserta ukurannya harus teliti.
Spindel
Gandar
• Poros yang tidak berputar• Menerima beban lentur, misalnya pada roda-
roda kereta
• Poros yang tidak berputar• Menerima beban lentur, misalnya pada roda-
roda kereta
Gandar
Hal Penting Dalam Perencanaan Poros
a. Kekuatan Poros :• Beban poros transmisi : puntir, lentur,
gabungan puntir dan lentur, beban tarikanatau tekan (misal : poros baling-baling kapal,turbin)
• Kelelahan, tumbukan, konsentrasi teganganseperti pada poros bertingkat dan beralurpasak.
• Poros harus didesain dengan kuat.
a. Kekuatan Poros :• Beban poros transmisi : puntir, lentur,
gabungan puntir dan lentur, beban tarikanatau tekan (misal : poros baling-baling kapal,turbin)
• Kelelahan, tumbukan, konsentrasi teganganseperti pada poros bertingkat dan beralurpasak.
• Poros harus didesain dengan kuat.
Hal Penting Dalam Perencanaan Poros
b. Kekakuan Poros• Untuk menerima beban lentur atau defleksi
akibat pntiran yang lebih besar.
c. Putaran Kritis• Jika suatu mesin putarannya dinaikkan maka pada
suatu harga putaran tertentu dapat terjadigetaran yang luar biasa. Putaran ini disebutputaran kritis.
• Putaran kerja harus lebih kecil dari putaran kritis
b. Kekakuan Poros• Untuk menerima beban lentur atau defleksi
akibat pntiran yang lebih besar.
c. Putaran Kritis• Jika suatu mesin putarannya dinaikkan maka pada
suatu harga putaran tertentu dapat terjadigetaran yang luar biasa. Putaran ini disebutputaran kritis.
• Putaran kerja harus lebih kecil dari putaran kritis
Hal Penting Dalam Perencanaan Poros
d. Korosi• Perlindungan terhadap korosi untuk kekuatan dan
daya tahan terhadap beban.
e. Bahan Poros• Disesuaikan dengan kondisi operasi.• Baja konstruksi mesin, baja paduan dengan
pengerasan kulit tahan terhadap keausan, bajakrom, nikel, baja krom molibden dll.
d. Korosi• Perlindungan terhadap korosi untuk kekuatan dan
daya tahan terhadap beban.
e. Bahan Poros• Disesuaikan dengan kondisi operasi.• Baja konstruksi mesin, baja paduan dengan
pengerasan kulit tahan terhadap keausan, bajakrom, nikel, baja krom molibden dll.
Beberapa variabel penting terkaitdengan poros :
• Dimensi poros, dalam hal ini diameter danpanjangnya.
• Bentuk poros, apakah poros berdiameterseragam atau poros bertingkat dengan variasidiameter.
• Material poros.
• Dimensi poros, dalam hal ini diameter danpanjangnya.
• Bentuk poros, apakah poros berdiameterseragam atau poros bertingkat dengan variasidiameter.
• Material poros.
Dalam merancang dimensi poros, sebagailangkah awal adalah menentukan panjangporos. Panjang poros ditentukan berdasarkanpada jumlah dan elemen-elemen apa sajayang duduk padanya serta jarak antar elemen-elemen itu.
Dalam merancang dimensi poros, sebagailangkah awal adalah menentukan panjangporos. Panjang poros ditentukan berdasarkanpada jumlah dan elemen-elemen apa sajayang duduk padanya serta jarak antar elemen-elemen itu.
Standard diameter poros transmisi
• 25 s/d 60 mm dengan kenaikan 5 mm• 60 s/d 110 mm dengan kenaikan 10 mm• 110 s/d 140 mm dengan kenaikan 15 mm• 140 s/d 500 mm dengan kenaikan 20 mm
• 25 s/d 60 mm dengan kenaikan 5 mm• 60 s/d 110 mm dengan kenaikan 10 mm• 110 s/d 140 mm dengan kenaikan 15 mm• 140 s/d 500 mm dengan kenaikan 20 mm
Poros yang menerima Beban Momen Puntir (torsi) saja.
Syarat pemakaian rumus :• Beban torsi murni• Poros bulat, pejal, masif• Beban lain tidak diperhitungkan.• Diameter poros yang dihasilkan merupakan
diameter poros minimum, sehingga harusdiambil yang lebih besar.
Syarat pemakaian rumus :• Beban torsi murni• Poros bulat, pejal, masif• Beban lain tidak diperhitungkan.• Diameter poros yang dihasilkan merupakan
diameter poros minimum, sehingga harusdiambil yang lebih besar.
Poros yang menerima Beban Momen Puntir (torsi) saja.
3.
32
y
TxFSxd
Dari persamaan di atas, variabel yang perlu diketahui untukmenghitung diameter poros adalah :
- Momen puntir atau Torsi (T)- Faktor keamanan (FS)- Kekuatan Mulur (σy) material poros.
Merancang Poros Karena Beban LenturMerancang Poros Karena Beban Lentur
MOMEN LENTUR
Macam-macam gaya yg bekerja pada poros :1. Gaya aksial2. Gaya radial3. Gaya circumferential
Macam-macam gaya yg bekerja pada poros :1. Gaya aksial2. Gaya radial3. Gaya circumferential
Gaya radial : arah gayanya tegak lurusdengan sumbu poros
Efek gaya radial & aksial
Perbedaan inilah yang akan menghasilkan perbedaandistribusi tegangan normal pada penampangnya.
Radialmelendut ?
• Adanya lendutan disebabkan karena momenlentur
• Momen lentur muncul karena adanya gayaradial yang bekerja pada elemen poros denganjarak yang tegak lurus terhadap titik tumpuan.
• Secara matematis :Momen lentur = gaya radial x Jarak tegak lurusML = FR x L
• Adanya lendutan disebabkan karena momenlentur
• Momen lentur muncul karena adanya gayaradial yang bekerja pada elemen poros denganjarak yang tegak lurus terhadap titik tumpuan.
• Secara matematis :Momen lentur = gaya radial x Jarak tegak lurusML = FR x L
BesarBesar momenmomen lenturlentur padapada setiapsetiap bagianbagian sepanjangsepanjang porosporos berbedaberbeda--bedabeda..
Gaya radial, FR
ML
L
Mmax = FR (L/2)
Distribusi momen lentur sepanjang batang
Setelah distribusi momen lentur diketahui dan momen lentur terbesar juga
telah diketahui, berapakah besaran tegangan normalnya ?
• Tegangan normal dalam kasus ini berbedadengan tegangan normal akibat gaya aksial.
• Besaran tegangan normal akibat momenlentur adalah :
• I = momen inersia penampang, besarnyatetap sepanjang diameter porosnya seragam,
• Sedang ML dan c (atau y) tidak tetap.
• Tegangan normal dalam kasus ini berbedadengan tegangan normal akibat gaya aksial.
• Besaran tegangan normal akibat momenlentur adalah :
• I = momen inersia penampang, besarnyatetap sepanjang diameter porosnya seragam,
• Sedang ML dan c (atau y) tidak tetap.
I
cM L .
Momen inersia penampang (I) :
• Untuk penampang lingkaran
• Tegangan normal terbesar terjadi pada titikmomen lentur terbesar.
64
. 4dI
• Untuk penampang lingkaran
• Tegangan normal terbesar terjadi pada titikmomen lentur terbesar.
64
. 4dI
Momen inersia (I) berbagaipenampang
Bentuk Penampang Luas Penampang Momen Inersia Penampang
Lingkaran A = π.D2/4 I = π.D4/64
Lingkaran hollow A = π(D2-d2)/4 I = π(D4-d4)
Bujur sangkar A = S2 I = S4 / 12
Persegi panjang A = b x h I = b x h3 /12
Segitiga A = b.h/2 I = b x h3 /36
Setengah lingkaran A = π.D2/8 I = 0,007D4
Pengertian variabel c atau y ?• Variabel c atau y didefinisikan sebagai jarak vertikal dari titik berat
penampang (pusat gravitasi) ke sebuah titik yang kiata amati.• Yang dimaksud dengan titik yang diamati adalah titik dimana pada titik itu
besaran tegangan normal akan dicari.
Sebuah titik yg diamati
d
c
c = 0 σ = 0
c = d/2 (maks) σ = maksimum
Distribusi tegangan normal pada penampang poros
• Untuk titik diatas sumbu horisontal, nilai c bernilai positif, sedangkan titik dibawahsumbu horisontal, nilai y bernilai negatif.
Sebuah titik yg diamati
c
σmaks(tekan)
d
σmaks(tarik)
Merencanakan Poros Beban Lentur
CONTOH AS DEPAN RODA SEPEDA MOTOR
As we knew
I
cM L .
• Tegangan normal akan mencapai harga maksimumdi bagian permukaan (c = maks) dan besarnya :
• Tegangan normal akan mencapai harga maksimumdi bagian permukaan (c = maks) dan besarnya :
34 .
.32
64
2d
M
d
dxM
LL
• Untuk mencari diameter poros/as dapatdilakukan dengan memodifikasi persamaan :
3
3
.
.32
.
.32
maks
L
maks
L
Md
Md
• Untuk mencari diameter poros/as dapatdilakukan dengan memodifikasi persamaan :
3
3
.
.32
.
.32
maks
L
maks
L
Md
Md
• Untuk kondisi as yang lebih aman maka perlumemasukkan faktor keamanan (FS). Denganvariabel σmaks dalam persamaan diatas diubahmenjadi tegangan normal yang diizinkan(σallowable).
3.
.32
maks
LMd
• Untuk kondisi as yang lebih aman maka perlumemasukkan faktor keamanan (FS). Denganvariabel σmaks dalam persamaan diatas diubahmenjadi tegangan normal yang diizinkan(σallowable).
3.
..32
y
LMFSd
3
.
.32
allowable
LMd
• Dari persamaan diatas, data atau variabelyang perlu diketahui untuk menghitungdiameter as adalah :1. Faktor keamanan (FS).2. Momen Lentur (ML)3. Kekuatan Mulur/YIELD STRESS (σy) material as.
3.
..32
y
L
S
MFSd
• Dari persamaan diatas, data atau variabelyang perlu diketahui untuk menghitungdiameter as adalah :1. Faktor keamanan (FS).2. Momen Lentur (ML)3. Kekuatan Mulur/YIELD STRESS (σy) material as.
Poros yang menerima Beban Momen Puntir (torsi) saja.
3.
32
y
TxFSxd
REMINDING BEFORE :
Dari persamaan di atas, variabel yang perlu diketahui untukmenghitung diameter poros adalah :
- Momen puntir atau Torsi (T)- Faktor keamanan (FS)- Kekuatan Mulur/YIELD STRESS (σy) material poros.
JawabJawab
THANK YOU
ELMES
