Poros

Mater i Ku l i ah E lemen Mes in I I ATPN

Shaf t

POROS

(SHAFT)

▫ Poros adalah suatu elemen mesin yang digunakan untuk

mentransmisikan/menghantarkan daya dari suatu tempat ke tempat lain,

dengan perantaraan elemen mesin lain seperti roda gigi, sabuk, dan lain-

lain.

▫ Material yang digunakan untuk poros adalah baja lunak atau baja dengan

paduan nikel, nikel-kromium, atau kromium-vanadium. Contoh material

yang dapat digunakan sebagai poros dapat dilihat pada tabel 6.1 & 6.2.

▫ Poros biasanya dibuat dengan cara pengerolan panas, pengerolan dingi,

untuk poros dengan diameter besar dapat digunakan cara pengecoran.

▫ Macam-macam poros :

1. poros transmisi

2. poros mesin, contohnya poros engkol

▫ Tegangan-tegangan yang terjadi pada poros :

1. tegangan geser yang terjadi karena beban torsi

2. tegangan lentur yang terjadi karena gaya yang bekerja pada

elemen mesin (seperti roda gigi, puli, dan lain-lain), serta karena

berat dari poros itu sendiri

3. perpaduan antara beban torsi dan beban lentur

▫ Tegangan izin maksimum untuk poros transmisi

1. Tegangan izin maksimum untuk beban tarik dan tekan, dapat diambil

nilai-nilai sebagai berikut :

a. 1120 kg/cm2 untuk poros tanpa alur pasak

b. 840 kg/cm2 untuk poros dengan alur pasak

Untuk pemilihan material, tegangan tarik izinnya adalah 60% dari

tegangan tarik elastis, tetapi tidak boleh melebihi 36% UTS.

2. Tegangan geser izin maksimum :

Info & saran :[email protected] 54


Shaf t

a. 560 kg/cm2 untuk poros tanpa alur pasak

b. 420 kg/cm2 untuk poros dengan alur pasak

Untuk pemilihan material, tegangan geser izinnya adalah 30% dari

tegangan tarik elastis, tetapi tidak boleh melebihi 18% UTS.

Tabel 6.1. Baja karbon untuk poros

▫ Perencanaan poros harus disesuaikan dengan jenis bebannya, yaitu :

1. poros dengan beban torsi

2. poros dengan beban lentur(momen)

3. poros dengan beban gabungan antara beban torsi dan lentur

4. poros dengan beban gabungan antara beban torsi dan lentur, serta

beban aksial



Shaf t

Tabel 6.2 Baja paduan untuk poros

Perencanaan poros dengan beban momen torsi

▫ Untuk poros yang padat, maka persamaan yang digunakan adalah :

▫ Untuk poros yang berlubang, persamaan yang digunakan adalah :

Dimana : k=perbandingan diameter dalam dan diameter luar poros

▫ Besarnya momen torsi dapat dihitung dengan persamaan :



Shaf t

atau

Dimana : P = daya yang dihantarkan (HP)

T = momen torsi (kg.m)

N = kecepatan putaran (rpm)

▫ Contoh : Suatu poros berputar pada putaran 200 rpm, menghantarkan daya

sebesar 25 HP. Bahan poros adalah baja lunak dengan tegangan

geser izin 420 kg/cm2. Hitunglah diameter poros tersebut !

Penyelesaian :

kg.m = 8950 kg.cm

Karena , maka :

cm

Perencanaan poros dengan beban momen lentur

▫ Contoh penggunaan dari poros jenis ini adalah poros kendaraan rel (tanpa

elemen mesin pemutar/transmisi), nama lainnya adalah gandar (axle)

▫ Untuk poros yang padat, maka persamaan yang digunakan adalah :

▫ Untuk poros yang berlubang, persamaan yang digunakan adalah :

▫ Contoh : Suatu poros kereta membawa beban 5 ton, pada jarak 10 cm dari

rodanya (lihat gambar). Jarak antar roda adalah 140 cm. Carilah

diameter poros, jika tegangan izinnya adalah 1000 kg/cm2.

Penyelesaian :



Shaf t

Momen yang bekerja pada titik C dan D adalah :

Karena , maka

cm

Perencanaan poros dengan beban momen torsi dan lentur

▫ Karena jenis bebannya gabungan, maka digunakan persamaan gabungan

pula, antara beban momen torsi dan beban momen lentur.

▫ Persamaan yang digunakan adalah :

Dimana : Te = torsi ekuivalen/gabungan

▫

Dimana : Me = momen lentur ekuivalen

▫ Untuk poros yang berlubang, persamaan di atas berubah menjadi :

▫ Contoh : Suatu poros dengan roda gigi terpasang (seperti gambar),

diameter roda gigi 12,5 cm, dan menghantarkan daya 5 HP

pada 120 rpm. Jika tegangan geser izin 420 kg/cm2, hitunglah

diameter porosnya !



Shaf t

Penyelesaian :

Torsi yang ditransmisikan oleh poros :

kg.m = 2985 kg.cm

Gaya tangensial pada roda gigi :

kg ≈ 480 kg

Momen lentur pada tengah roda gigi :

kg.cm

kg.cm

→

cm

Perencanaan poros dengan beban berfluktuasi

▫ Dalam perencanaan poros di atas, kita hanya memperhitungkan satu nilai

beban saja, baik beban torsi ataupun beban momen lentur. Akan tetapi

dalam aplikasi nyata, beban-beban tersebut berfluktuasi. Oleh karena itu

perlu dimasukkan faktor kejut dan kelelahan material (fatigue) dalam

perhitungan poros. Faktor-faktor tersebut dapat dilihat pada tabel 6.3

berikut.

Tabel 6.3. Faktor kejut & fatigue terhadap torsi dan momen



Shaf t

Jenis beban Km Kt

1. Poros tetap

a. beban berfluktuasi 1 1

b. beban kejut 1,5 - 2 1,5 – 2

2. Poros berputar

a. beban berfluktuasi 1,5 1

b. beban kejut kecil 1,5 – 2 1,5 – 2

c. beban kejut besar 2 - 3 1,5 - 3

Km = faktor kejut dan fatigue terhadap momen lentur

Kt = faktor kejut dan fatigue terhadap momen torsi

▫ Dengan adanya faktor tersebut maka persamaan momen dan torsi berubah

menjadi :

▫ Contoh : Suatu poros dengan bahan baja lunak menghantarkan daya

sebesar 25 HP pada 200 rpm. Poros ini membawa beban pada

tengah-tengahnya sebesar 90 kg, dan ditumpu oleh dua bantalan

yang berjarak 2,5 m. Tegangan geser izin adalah 420 kg/cm2, dan

tegangan tarik izin adalah 560 kg/cm2. Hitunglah diameter poros

jika bebannya berfluktuasi !

Penyelesaian :

Momen torsi (T) :

kg.m = 8950 kg.cm

kg.cm

Untuk beban yang berfluktuasi : Km = 1,5 dan Kt = 1, maka :



Shaf t

kg.cm

→

cm


Documents

Poros