P.O.R.O.S
Tujuan Pembelajaran: 1. Mahasiswa dapat memahami pengertian poros dan fungsinya 2. Mahasiswa dapat memahami macam-macam poros 3. Mahasiswa dapat memahami hal-hal penting dalam merancang poros 4. Mahasiswa dapat menghitung diameter poros karena beban torsi dan lentur
Pengertian • Poros merupakan salah satu komponen terpenting dari suatu mesin yang membutuhkan putaran dalam operasinya. Secara umum poros digunakan untuk meneruskan 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
Spindel • Poros transmisi yang relatif pendek, misal : poros utama mesin perkakas dengan beban utama berupa puntiran. • Deformasi yang terjadi harus kecil dan bentuk serta ukurannya harus teliti.
Spindel
Gandar • Poros yang tidak berputar • Menerima beban lentur, misalnya pada rodaroda kereta
Gandar
Hal Penting Dalam Perencanaan Poros a. Kekuatan Poros : • Beban poros transmisi : puntir, lentur, gabungan puntir dan lentur, beban tarikan atau tekan (misal : poros baling-baling kapal, turbin) • Kelelahan, tumbukan, konsentrasi tegangan seperti pada poros bertingkat dan beralur pasak. • 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 terjadi getaran yang luar biasa. Putaran ini disebut putaran 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, baja krom, nikel, baja krom molibden dll.
Beberapa variabel penting terkait dengan poros : • Dimensi poros, dalam hal ini diameter dan panjangnya. • Bentuk poros, apakah poros berdiameter seragam atau poros bertingkat dengan variasi diameter. • Material poros.
Dalam merancang dimensi poros, sebagai langkah awal adalah menentukan panjang poros. Panjang poros ditentukan berdasarkan pada jumlah dan elemen-elemen apa saja yang duduk padanya serta jarak antar elemenelemen 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
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 harus diambil yang lebih besar.
Poros yang menerima Beban Momen Puntir (torsi) saja.
32 x FS x T d 3 . y Dari persamaan di atas, variabel yang perlu diketahui untuk menghitung diameter poros adalah : - Momen puntir atau Torsi (T) - Faktor keamanan (FS) - Kekuatan Mulur (σy) material poros.
Merancang Poros Karena Beban Lentur
MOMEN LENTUR Macam-macam gaya yg bekerja pada poros : 1. Gaya aksial 2. Gaya radial 3. Gaya circumferential
Gaya radial : arah gayanya tegak lurus dengan sumbu poros
Efek gaya radial & aksial
Perbedaan inilah yang akan menghasilkan perbedaan distribusi tegangan normal pada penampangnya.
Radial melendut ? • Adanya lendutan disebabkan karena momen lentur • Momen lentur muncul karena adanya gaya radial yang bekerja pada elemen poros dengan jarak yang tegak lurus terhadap titik tumpuan. • Secara matematis : Momen lentur = gaya radial x Jarak tegak lurus ML = F R x L
Besar momen lentur pada setiap bagian sepanjang poros berbeda berbeda--beda beda..
Gaya radial, FR
ML
Mmax = FR (L/2)
L 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 berbeda dengan tegangan normal akibat gaya aksial. • Besaran tegangan normal akibat momen lentur adalah : M L .c I
• I = momen inersia penampang, besarnya tetap sepanjang diameter porosnya seragam, • Sedang ML dan c (atau y) tidak tetap.
Momen inersia penampang (I) : • Untuk penampang lingkaran
.d I 64
4
• Tegangan normal terbesar terjadi pada titik momen lentur terbesar.
Momen inersia (I) berbagai penampang 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=bxh
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
c c=0
σ=0
c = d/2 (maks)
σ = maksimum d
Distribusi tegangan normal pada penampang poros •
Untuk titik diatas sumbu horisontal, nilai c bernilai positif, sedangkan titik dibawah sumbu horisontal, nilai y bernilai negatif.
Sebuah titik yg diamati
σmaks (tekan)
c
d
σmaks (tarik)
Merencanakan Poros Beban Lentur
CONTOH AS DEPAN RODA SEPEDA MOTOR
As we knew
M L .c I
• Tegangan normal akan mencapai harga maksimum di bagian permukaan (c = maks) dan besarnya :
d ML x 32.M L 2 4 3 d .d 64
• Untuk mencari diameter poros/as dapat dilakukan dengan memodifikasi persamaan : d
3
32 . M L . maks
d
3
32 . M L . maks
d
3
32 . M L . maks
• Untuk kondisi as yang lebih aman maka perlu memasukkan faktor keamanan (FS). Dengan variabel σmaks dalam persamaan diatas diubah menjadi tegangan normal yang diizinkan (σallowable). d
3
32 . M L . allowable
d
3
32 . FS . M . y
L
d
3
32 . FS . M .S y
L
• Dari persamaan diatas, data atau variabel yang perlu diketahui untuk menghitung diameter as adalah : 1. Faktor keamanan (FS). 2. Momen Lentur (ML) 3. Kekuatan Mulur/YIELD STRESS (σy) material as.
REMINDING BEFORE : Poros yang menerima Beban Momen Puntir (torsi) saja.
32 x FS x T d 3 . y Dari persamaan di atas, variabel yang perlu diketahui untuk menghitung diameter poros adalah : - Momen puntir atau Torsi (T) - Faktor keamanan (FS) - Kekuatan Mulur/YIELD STRESS (σy) material poros.
Jawab
THANK YOU ELMES
