Perencanaan Poros Pasak Bantalan

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan”

TUGAS PERENCANAAN MESIN (POROS, PASAK & BANTALAN)

NAMA KELOMPOK : DIKI SUDARMAN

(061430201061)

REZA MAHENDRA

(061430201072)

RANDY PRATAMA

(061430201046)

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK MESIN KONSENTRASI ALAT BERAT JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG

1

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan”

2016

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Tugas Perencanaan Mesin ini merupaan Tugas yang diberikan guna melengkapi nilai tugas mahasiswa pada Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Sriwijaya. Selain itu tugas ini berguna untuk meningkatkan kemampuan mahasiswa Teknik Mesin terutama dibidang perencanaan suatu elemen mesin. Dalam Perencanaan Mesin kali ini, mencoba mengangkat permasalahan tentang Poros, Pasak & Bantalan. Elemen mesin tersebut merupakan bagian yang penting pada suatu konstruksi permesinan. Konstruksi yang tidak tepat atau tanpa perencanaan dapat mengurangi efisiensi dan bahkan memyebabkan kerusakan atau kerugian pada saat penggunaannya. Oleh karenanya, diperlukan suatu perencanaan yang tepat agar komponen tersebut dapat dipergunakan secara maksimal dan aman untuk digunakan.

1.2.

Maksud dan Tujuan a.

Agar mahasiswa dapat menerapkan teori yang diperoleh dari perkuliahan sehingga dapat menerapkan secara langsung dilapangan.

b.

Agar mahasiswa dapat mengetahui hal-hal yang berkaitan dengan permasalahan pada perencanaan Poros, Pasak & Bantalan.

c.

Sebagai persiapan mahasiswa untuk menyusun Tugas Akhir. 2

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan”

BAB II DASAR TEORI 2.1.

Poros Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin, hampir semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran utama dalam transmisi yang dipegang oleh poros. Menurut pembebanannya poros untuk meneruskan daya dapat diklasifikasikan sebagai berikut: 1). Poros transmisi (line shaft) Poros ini mendapat beban putir dan lentur. Daya ditransmisikan pada poros ini melalui kopling, roda gigi, puli sabuk, rantai, dll. 2). Spindel (Spindle) Poros yang pendek, seperti poros utama mesin perkakas, dimana beban utamanya berupa puntiran. Syarat yang harus dipenuhi poros ini adalah deformasinya harus kecil dan bentuk serta ukurannya harus teliti. 3). Gandar (axle) Poros ini biasanya dipasang diantara roda-roda kereta api, dimana mendapat

beban puntir

poros

tidak

dan tidak berputar. Poros ini hanya mendapat beban lentur,

kecuali bila digerakkan oleh penggerak mula dimana akan mengalami beban puntir juga.

3

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan”

2.1.1. Hal-hal penting dalam perencanaan poros Untuk merencanakan poros hal-hal sebagai berikut perlu diperhatikan : a. Kekuatan poros Suatu poros transmisi dapat mengalami beban puntir atau lentur atau gabungan antara puntir dan lentur seperti telah diutarakan di atas. Juaga ada poros yang mendapat beban tarik atau tekan seperti poros roling-baling kapal atau turbin dan lain sebagainya. b. Kekakuan poros Poros mempunyai kekuatan poros yang cukup tetapi jika lenturan atau defleksi puntirnya terlalu besar akan mengakibatkan ketidak telitian (pada mesin perkakas) atau getaran dan suara (misalnya pada turbin dan gear box) c. Putaran kritis Bila putaran mesin di naikan maka suatu harga putaran tertentu dapat terjadi getaran yang luarbiasa besarnya. d. Korosi Bahan-bahan tahan korosi (termasuk plastic) harus dipilih untuk poros propeller dan pompa bila terjadi kontak dengan benda korosif. Demikian juga untuk poros-poros yang terancam kaviatasi, dan poros-poros mesin yang berhenti lama. Sampai batas-batas tertentu dapat pula dilakukan perlindungan terhadap korosi. e. Bahan poros Poros untuk mesin umum biasanya dibuat dari baja batang yang ditarik dingin dan difinis, baja karbon konstruksi (disebut bahan S-C) yang dihasilkan dari ingot atau kill. Meski pun demikian, bahan ini kelurusannya kurang tetap dan dapat mengalami deformasi karena tegangan sisa dalm terasnya. Poros-poros yang dipakai untuk meneruskan putaran tinggi dan beban berat umumnya dibuat mengunakan baja paduan dengan pengerasan kulit yang sangat tahan terhadap keausan. Beberapa diantaranya

adalah

baja khrom nikel, baja khrom nikel

molibden, baja khrom, baja khrom molibden, dll. Table 2.1 baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang yang difinis dingin untuk poros. 4

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan” Standar dan

lambang

macam

Perlakuan

Kekuatan

panas

tarik

keterangan

(Kg/mm2) Baja karbon konstruksi mesin (JIS G 4501) Bajang baja yang difinis

S30C S35C S40C S45C S50C S55C

penormalan

48 52 55 58 62 66

S35C-D S45C-D S55C-D

53 60 72

dingin

Ditarik dengan digerinda, dibubut, atau gabungan antara

hal-

hal tersebut Table 2.2 Baja paduan untuk poros Standar dan macam Baja khrom nikel (JIS G4102) Baja khrom nikel molibden (JIS G 4103)

Lambing SNC 2 SNC3 SNC21 SNC22 SNCM 1 SNCM 2 SNCM 7 SNCM 8 SNCM22 SNCM23 SNCM25

Perlakuan

Kekuatan tarik

panas

(Kg/mm2) 95 95 80 100

Pengerasan kulit Pengerasan kulit 5

85 95 100 105 90 100 120

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan”

Baja khrom

pengerasan

SCr 1 SCr 2 SCr 5 SCr 21 SCr 22

(JIS G4104)

Baja khrom

kulit Pengeras kulit -

SCM 2 SCM 3 SCM 4 SCM 5 SCM21 SCM22 SCM23

molibden (JIS G 4105)

90 95 100 80 85 85 95 100 105 85 95 100

Tabel 2.3 Tabel Penggolongan baja secara umum Golongan

Kadar C ( -0,15 0,2-0,3 0,3-0,5 0,5-0,8 0,8-1,2

Baja lunak Baja liat Baja agak keras Baja keras Baja sangat keras

)

Nama-nama dan lambing-lambang dari bahan-bahan menurut standar beberapa Negara serta persamaannya dengan JIS (Standar Jepang) untuk poros diberikan dalam Tabel 2.4 Tabel 2.4 Standar baja Nama

Standar

Standar Amerika (AISI), Inggris (BS),

Jepang

dan Jerman (DIN)

Baja

(JIS) S25C

AISI 1025, BS060A25

karbon

S30C

AISI 1030, BS060A30 6

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan” konstruksi

S35C

AISI 1035, BS060A35, DIN C35

mesin

S40C

AISI 1040, BS060A40

S45C

AISI 1045, BS060A45, DIN C45, CK45

S50C

AISI 1050, BS060A50

Baja

S55C AISI 1055, BS060A55 SF 40, 45, ASTM A105-73

tempa

50, 55

Baja nikel

SNC

BS653M31

khrom Baja nikel

SNC22 SNCM 1

BS En36 AISI 4337

khrom

SNCM 2

BS830M31

molibden

SNCM 7

AISI 8645, BS En100D

SNCM 8

AISI 4340, BS 817M40, 816M40

SNCM 22

AISI 4315

SNCM 23

AISI 4320, BS En325

Baja

SNCM 25 SCr 3

BS En39B AISI 5135, BS530A36

khrom

SCr 4

AISI 5140, BS530A40

SCr 5

AISI 5145

SCr21

AISI 5115

Baja

SCr22 SCM2

AISI 5120 AISI 4130, DIN34CrMo4

khrom

SCM3

AISI 4135, BS 708A37, DIN34CrMo4

molibden

SCM4

AISI 4140, BS 708M40, DIN42CrMo4

SCM5

AISI 4145, DIN50CrMo4

2.1.2. Poros Dengan Beban Puntir

7

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan” Berikut ini akan dibahas rencana sebuah poros yang mendapat pembebanan utama berupa torsi, seperti pada poros motor dengan sebuah kopling. Jika diketahui bahwa poros yang akan direncanakan tidak mendapat beban lain kecuali torsi, maka diameter poros tersebut dapat lebih kecil daripada yang dibayangkan. Meskipun demikian, jika diperkirakan akan terjadi pembebanan berupa lenturan tarikan atau tekanan, misalnya jika sebuah sabuk, rantai atau roda gigi dipasangkan pada poros motor, maka kemungkinan adanya pembebanan tambahan tersebut perlu diperhitungkan dalam factor keamanan yang diambil. Pertama kali, ambillah suatu kasus dimana daya P (kW) harus ditransmisikan dan putaran poros n1 (rpm) diberikan. Dalam hal ini perlu dilakukan pemeriksaan terhadap daya P tersebut. Jika P adalah daya rata-rata yang diperlukan maka harus dibagi dengan efisiensi mekanis η dari system transmisi untuk mendapatkan daya penggerak mula yang diperlukan. Daya yang besar mungkin diperlukan pada saat start, atau mungkin beban yang besar terus bekerja setelah start. Dengan demikian sering kali diperlukan koreksi pada daya rata-rata yang diperlukan dengan menggunakan factor koreksi pada perencanaan. Jika P adalah daya nominal output dari motor penggerak, maka berbagai macam factor keamanan biasanya dapat diambil dalam perencanaan, sehingga koreksi pertama dapat diambil kecil. 1. Diagram aliran untuk merencanakan poros dengan beban puntir

8

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan”

Tabel 2.5

Faktorfaktor

9

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan” koreksi daya yang akan ditransmisikan, fc Daya yang akan ditransmisikan Daya rata-rata yang diperlukan Daya maksimum yang diperlukan Daya normal

fc 1,2 – 2.0 0,8 – 1,2 1,0 – 1,5

Jika faktor koreksi adalah fc (table 2.5) maka daya rencana Pd (kW) sebagai contoh patokan adalah : Pd = fc P (kW)

(Sularso, 1997:7) ......................................... (1)

Jika daya diberikan dalam daya kuda (PS), maka harus dikalikan dengan 0,735 untuk mendapatkan daya dalam kW. Jika momen puntir (disebut juga momen rencana) adalah T (kg.mm) maka Pd(T / 1000 )( 2πn 1/60 ) 102

(Sularso, 1997:7) ........................................(2)

Sehingga : T

9,74 ×10 5

P n1

(Sularso, 1997:7) ........................................ (3)

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

τ 

T ( π d 3s /16)

=

5,1 T d 3s

(Sularso, 1997:7) ........................................ (4)

Tegangan geser yang diizinkan τa (kg.mm2) untuk pemakaian umum pada poros dapat diperoleh dengan berbagai cara. Disini τa dihitung atas dasar batas kelelahan puntir yang besarnya diambil dari 40% dari batas kelelahan tarik yang besarnya kira-kira 45 % dari 10

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan” kekuatan σB (kg/mm2). Jadi batas kelelahan puntir adalah 18% dari kekuatan tarik τ B , sesuai dengan standar ASME. Untuk harga 18% ini faktor keamanan diambil sebesar 1/0,18 = 5,6. Harga 5,6 ini diambil untuk bahan SF dengan kekuatan yang dijamin dan 6,0 untuk bahan S-C dengan pengaruh masa dan baja paduan. Faktor ini dinyatakan dengan Sf1. Selanjutnya perlu ditinjau apakah poros tersebut akan diberi alur pasak atau dibuat bertangga, karena pengaruh konsentrasi tegangan cukup besar. Pengaruh kekasaran permukaan jugaa harus diperhatikan. Untuk memasukkan pengaruh- pengaruh ini dalam perhitungan perlu diambil factor yang dinyatakan sebagai Sf2 dengan harga sebesar 1,3 sampai 3,0. Dari hal-hal diatas maka besarnya τa dapat dihitung dengan : τa = σB / (Sf1 x Sf2)

(Sularso, 1997:8) ........................................ (5)

Kemudian, keadaan momen puntir itu sendiri juga harus ditinjau. Faktor koreksi yang dianjurkan oleh ASME juga dipakai disini. Faktor ini dinyatakan dengan Kt , dipilih sebesar 1,0 jika beban dikenakan secara halus, 1,0 – 1,5 jika terjadi sedikit kejutan atau tumbukan dan 1,5 – 3,0 jika beban dikenakan dengan kejutan atau tumbukan besar. Meskipun dalam perkiraan sementara ditetapkan bahwa beban hanya terdiri atas momen puntir saja, perlu ditinjau pula apakah ada kemungkinan pemakaian dengan beban lentur di masa mendatang. Jika memang diperkirakan akan terjadi pemakaian dengan bebab lentur maka dapat dipertimbangkan pemakaian faktor Cb yang harganya antara 1,2 sampai 2,3. (jika diperkirakan tidak akan terjadi pembebanan lentur maka Cb diambil = 1,0). Dari persamaan (1.4) diperoleh rumus untuk menghitung diameter poros ds (mm) sebagai

[

ds=

5.1 Kt Cb T τa

]

1 /3 ❑

❑

(Sularso,1997:8) ........................................ (6)

Diameter poros harus dipilih dari table 1.7. Pada tempat dimana akan dipasang bantalan gelinding, pilihlah suatu diameter yang lebih besar dari harga yang cocok di dalam tabel untuk menyesuaikan dengan diameter dalam dari bantalan. Dari bantalan yang dipilih dapat ditentukan jari-jari filet yang diperlukan pada tangga poros. 11

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan” Selanjutnya ukuran pasak dan alur pasak dapat ditentukan dari tabel 1.8. Harga faktor konsentrasi tegangan untuk alur pasak α dan untuk poros dan untuk poros tangga β dapat diperoleh dengan diagram R.E. Peterson (Gambar 1.1,1.2). Bila α atau β dibandingkan dengan faktor keamanan Sf2 untuk konsentrasi tegangan pada poros bertangga atau alur pasak dengan faktor ditaksir terdahulu, maka α atau β sering kali menghasilkan diameter poros yang lebih besar. Periksalah perhitungan tegangan, mengingat diameter yang dipilih dari tabel 1.7 lebih besar dari ds yang diperoleh dari perhitungan. Bandingkan α dan β, dan pilihlah yang lebih besar. Lakukan koreksi pada Sf2 yang ditaksir sebelumnya untuk konsentrasi tegangan dengan mengambil τa . Sf2 / (α atau β) sebagai tegangan yang diizinkan yang dikoreksi. Bandingkan harga ini dengan τ . Cb . Kt dari tegangan geser τ yang dihiutng atas dasar poros tanpa alur pasak, faktor lenturan Cb’ dan faktor koreksi tumbukan Kt’ dan tentukan masing-masing harganya jika hasil yang terdahulu lebih besar, serta lakukan penyesuaian jika lebih kecil. Tabel 2.6 Diameter poros 4

10

*22,4

40

24 11 4,5

5

*5,6

25

*11,2

28

12

30

*12,5

14

100

*224

(105)

240

110

250

420

260

440

*112

280

450

120

300

460

*315

480

125

320

500

130

340

530

140

*355

560

150

360

42 45

*31,5

48

32

50

35

55

*35,5

56

(15) 12

400

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan” 6

16

38

60

160

(17) *6,3

18

600

170 63

180

19

190

20

200

22

380

65

7

70

*7,1

71

630

220

75 8

80 85

9

90 95

Keterangan : 1. Tanda * menyatakan bahwa bilangan yang bersangkutan dipilih dari bilangan standar. 2. Bilangan di dalam kurung hanya dipakai untuk bagian dimana akan dipasang bantalan gelinding.

Gambar 2.1

13

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan”

Fektor komentresi tegangan α suatu poros bulat dengan alur pasak persegi yeng diberi filet.

14

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan”

Gambar 2.2 Faktor konsentrasi tegangan β untuk pembebanan puntir statis dari suatu poros bulat dengan pengecilan diameter yang diberi filet.

2.1.3. Poros Dengan Beban Lentur Murni Gandar dari kereta tambang dan kereta rel tidak dibebani dengan puntiran melainkan mendapat pembebanan lentur saja. Jika beban pada satu gandar didapatkan sebagai ½ dari berat kendaraan dengan muatan maksimum dikurangi berat gandar dan roda, maka besarnya momen lentur M1 (kg.mm) yang terjadi pada dudukan roda dapat dihitung. Dari bahan yang dipilih dapat ditentukan tegangan lentur yang diizinkan σa (kg/mm2). 3 3 Momen tahanan lentur dari poros dengan diameter ds (mm) adalah Z = (π/32) d s mm ,

❑ sehingga diameter d s yang diperlukan dapat diperoleh dari

σa ≥

ds

M1 M1 10,2 M 1 = = Z1 π 3 d 3s (Sularso,1997:12)............................ (7) ds 32

( )

¿

[

]

1

10,2 M 1 ❑3❑ (Sularso,1997:12)............................ (8) σa

Dalam kenyataan, gandar tidak hanya mendapat beban statis saja melainkan juga beban dinamis. Jika perhitunga ds dilakukan sekedar untuk mencakup beban dinamis secara sederhana saja, maka persamaan (8) dapat diambil faktor keamanan yang lebih besar untuk menentukan σa. Tetapi dalam perhitungan yang lebih teliti, beban dinamis dalam arah tegak dan mendatar harus ditambahkan pada beban statis. Bagian gandar dimana dipasangkan naf roda disebut dudukan roda. Beban tambahan dalam arah vertikal dan horizontal menimbulkan momen pada dudukan roda ini. Suatu gandar yang digerakkan oleh penggerak mula mendapat beban puntir. Namun 15

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan” demikian gandar ini diperlakukan sebagai poros pengikut dengan jalan mengalikan ketiga momen tersebut di atas (yang ditimbulkan oleh gaya-gaya statis, vertikal dan horizontal) dengan faktor tambahan (faktor m) dalam tabel 2.7 Tabel 2.7 Faktor tambahan tegangan pada gambar

Lambang dari masing-masing bagian perangkar roda diberikan dalam gambar 2.3.

Pemakaian gandar

Faktor tambahan 1,2

Gandar pengikut (tidakGambar termasuk dengan rem 2.3gandar Gandar cakera) Rumus-rumus daridigerakkan JIS E4501 ;diberikan di bawah ini, sedangkan arti lambangGandar yang ditumpu pada ujungnya 1,1dari – 1,2 yang digerakkan ; lenturan silang 1,1 – 1,2 lambangnyaGandar dapat dilihat diagram aliran. Gandar yang digerakkan ; lenturan terbuka 1,2 – 1,3 M1 = (j – g) W/4 (Sularso,1997:13)............................. (9) M2 = α V M1

(Sularso,1997:13)............................. (10)

P = α LW

(Sularso,1997:13)............................ (11)

Q0 = P(h/j)

(Sularso,1997:13)............................ (12)

R0 = P(h + r)/g

(Sularso,1997:13)............................ (13)

2. Diagram aliran untuk merencanakan poros dengan beban lentur murni

16

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan”

Kecepatan kerja max. (km/jam) 120 atau kurang 120 – 160 160 – 190 190 – 210

αV 0,4 0,5 0,6 0,7

αL 0,3 0,4 0,4 0,5

M3 = Pr + Q0 (a + 1) – R0[(a + l) – (j – g)/2] Harga αV dan αL diberikan dalam Tabel 1.10. Harga tegangan yang diizinkan σWb (kg/mm2) dari suatu dudukan roda terhadap kelelahan diberikan dalam Tabel 2.8. Tabel 2.8 αV , αV

17

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan”

Tabel 2.9 Tegangan yang diperbolehkan pada bahan gandar

Dari hal-hal di atas dapat disimpulkan bahwa Bahan gandar Tegangan yang diperbolehkan 10,2 1/3 2 ds ≥ m(m1+ m2+ m3 ) ❑❑ (Sularso,1997:15)............. σWb (kg/mm (14) ) σWb Kelas 1 10,0 Kelas 2 10,5 Kelas 3 11,0 Kelasmaka 4 15,0 yang terjadi pada dudukan Setelah ds ditentukan tegangan lentur σb (kg/mm2) roda dapat dihitung. Selanjutnya jika σWb/σb sama dengan 1 atau lebih, maka

[

σb

=

n=

[

]

10,2 m( m1 +m2 +m3) d 3s

]

(Sularso,1997:15)............ (15)

σ wb σb

(Sularso,1997:15)........... (16)

2.1.4. Poros Dengan Beban Puntir dan Lentur

18

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan” Poros pada umumnya meneruskan daya melalui sabuk, roda gigi dan rantai. Dengan demikian poros tersebut mendapat beban punter dan lentur sehingga pada permukaan poros akan terjadi tegangan geser τ (= T/Zp) karena momen puntir T dan tegangan σ (= M/Z) karena momen lentur. Untuk bahan yang liat seperti pada poros, dapat dipakai teori tegangan geser maksimum τ Maks= √

σ 2 +4 τ 2 2

(Sularso,1997:17)........... (17)

3

Pada poros yang pejal dengan penampang bulat, σ = 32 M/π d s sehingga τ Maks=

5,1 3 ds

( )√

M 2+T 2

3

dan τ = 16 T/π d s

(Sularso,1997:17)........... (18)

Beban puntir 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. Dengan mengingat macam beban, sifat beban, dll, ASME menganjurkan rumus untuk menghitung diameter poros secara sederhana dimana sudah dimasukkan pengaruh kelelahan karena beban berulang. Disini faktor koreksi Kt untuk momen puntir seperti terdapat dalam persamaan (6) akan terpakai lagi. Faktor lenturan Cb dalam perhitungan ini tidak akan dipakai dan sebagai gantinya dipergunakan faktor koreksi Km untuk momen lentur yang dihitung. Pada poros yang berputar dengan pembebanan momen lentur yang tetap, besarnya faktor Km adalah 1,5. Untuk beban dengan tumbukan ringan Km terletak antara 1,5 dan 2,0 dan untuk beban dengan tumbukan berat terletak antara 2 dan 3. Dengan demikian persamaan (18) dapat dipakai dalam bentuk 19

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan” τ Maks=

5,1 d3s

( )

√(K

Besarnya

m

M )2+( K t T )2

τ maks

(Sularso,1997:18)........... (19)

yang dihasilkan harus lebih kecil dari tegangan geser yang diizinkan

τa.Harga-harga Kt telah diperiksa dalam pasal 3. Ada suatu cara perhitungan yang popular dimana dicari lebih dahulu momen punter ekivalen yang dihitung menurut teori tegangan geser maksimum, dan momen lentur ekivalen yang di peroleh dengan teori tegangan normal maksimum. Selanjutnya diameter poros ditentukan dengan menganggap bahwa kedua momen di atas soelah-olah dibebankan pada poros secara terpisah. Dari kedua hasil perhitungan ini kemudian dipilih harga diameter yang terbesar. Namun demikian pemakaian rumus ASME lebih dianjurkan daripada metoda ini. Dari persamaan (19) d s ≥ [ (5,1/ τ a) √ (K m M ) +( K t T ) 2

]

2 1/ 3 ❑

❑

(Sularso,1997:18)........... (20)

Besarnya deformasi yang disebabkan oleh momen punter pada poros harus dibatasi juga. Untuk poros yang dipasang pada mesin umum dalam kondisi kerja normal, besarnya defleksi puntiran dibatasi sampai 1,25 atau 0,3 derajat. Untuk poros panjang atau poros yang mendapat beban kejutan atau berulang, harga tersebut harus dikurangi menjadi ½ dari harga di atas. Sebaliknya dapat terjadi, pada poros transmisi di dalam suatu pabrik, beberapa kali harga di atas tidak menimbulkan kesukaran apa-apa. Jika ds adalah diameter poros (mm), θ defleksi puntiran (o), l panjang poros (mm), T momen puntir (kg.mm) dan G modulus geser (kg/mm2), maka Tl Θ = 584 G d 4s

(Sularso,1997:18)........... (21)

Dalam hal baja G = 8,3 x 103 (kg/mm2). Perhitungan θ menurut rumus di atas dilakukan untuk memeriksa apakah harga yang diperoleh masih batas harga yang diperbolehkan untuk pemakaian yang bersangkutan. Bila θ dibatasi 0,250 untuk setiap meter panjang poros, maka 20

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan” dapat diperoleh persamaan d s ≥ 4,1 √4 T

Kekakuan poros terhadap lenturan juga perlu diperiksa. Bila suatu poros baja ditumpu oleh bantalan yang tipis atau bantalan yang mapan sendiri, maka lenturan poros y (mm) dapat ditentukan dengan rumus 2 2 −4 Fl 1 l 2 10 y = 3,23 × d 4s l

(Sularso,1997:18)........... (22)

Diamana ds = diameter poros (mm), l = jarak antara bantalan penumpu (mm), F = beban (kg), l1 dan l2 = jarak antara bantalan yang bersangkutan ke titik pembebanan (mm). Perlu dicatat bahwa termasuk beban F dalam rumus di atas adalah gaya-gaya luar seperti gaya dari roda gigi, tegangan dari sabuk dan berat puli beserta sabuk, bearat poros sendiri, dll. Jika dari gaya-gaya tersebut bekerja di antara bantalan atau di luarnya, maka perhitungan didasarkan pada gaya resultantenya. Bila gaya bekerja dalam berbagai arah, perlu ditentukan komponen vertical dan horizontal dari resultantenya dan selanjutnya dihitung lenturan yang akan terjadi dalam arah vertical dan horizontal. Jika berat poros sendiri tidak dapat diabaikan, maka penambahan gaya vertical dengan ½ berat poros tersebut dapat dianggap cukup. Bila suatu poros panjang ditumpu secara kaku dengan bantalan atau dengan cara lain, maka lenturan dapat dinyatakan dengan rumus berikut

−4

y = 3,23 × 10

Fl 31 l32 d 4s l3

(Sularso,1997:19)........... (23)

Gaya F dihitung dengan cara seperti diutarakan di atas. 21

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan” Dalam persamaan (1.22) lenturan yang terjadi perlu dibatasi sampai 0,3 – 0,35 (mm) atau kurang untuk setiap 1 (m) jarak bantalan, untuk poros transmisi umum dengan beban terpusat. Syarat ini bila dipenuhi tidak akan memperburuk kaitan antara pasangan roda gigi yang teliti. Bila celah antara rotor dan rumah merupakan masalah, seperti pada turbin maka batas tersebut tidak boleh lebih dari 0,03 – 0,15 (mm/m).\ Untuk poros putaran tinggi, putaran kritis sangat penting untuk diperhitungkan. Pada mesin-mesin yang dibuat secara baik, putaran kerja di dekat atau di atas putaran kritis tidak terlalu berbahaya. Tetapi demi keamanan dapat diambil pedoman secara umum bahwa putaran kerja poros maksimum tidak boleh melebihi 80% putaran kritisnya. Misalkan ada suatu beban terpusat yang berasal dari berat rotor, dll. Yang bekerja di suatu titik pada sebuah poros. Jika berat tersebut dinyatakan dengan W (kg), jarak antara bantalan l (mm) dan diameter poros yang seragam ds (mm) serta penumpukan nya terdiri atas bantalan tipis atau mapan sendiri, maka putaran kritis poros tersebut Nc (rpm) adalah d 2s l l N c =52700 l1 l2 W

√

(Sularso,1997:19)........... (24)

Perlu diperhatikan bahwa dalam penentuan putaran kritis, gaya yang diperhitungkan hanyalah gaya berat dari masa berputar yang dibebani poros saja, sedangkan gaya luar seperti yang terdapat dalam persamaan (22) tidak ada sangkut-pautnya. Berat poros sendiri dapat diabaikan jika cukup kecil. Tetapi jika dirasa cukup besar dibandingkan dengan berat masa yang membebaninya, maka ½ dari berat poros tersebut dapat ditambahkan pada berat beban yang ada. Jika bantalan cukup panjang dan poros ditumpu secara kaku, maka putaran kritisnya adalah N c =52700

d 2s l l l 1 l 2 Wl1 l 2

√

(Sularso,1997:19)........... (25)

22

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan” Bila terdapat beberapa benda berputar pada satu poros, maka dihitung lebih dahulu putaran-putaran kritis Nc1, Nc2, Nc3, ….., dari masing-masing benda tersebut yang seolah-olah berada sendiri pada poros. Maka putaran kritis keseluruhan dari sistem Nc0 adalah 1 1 1 1 = 2 + 2 + 2 +… … 2 N c0 N c 1 N c2 N c3

(Sularso,1997:19)........... (26)

Harga Nc0 dari rumus ini kemudian dibandingkan dengan putaran maksimum sesungguhnya yang akan dialami oleh poros.

23

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan”

3

Diagram aliran untuk merencanakan poros dengan beban puntir dan lentur

24

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan”

2.2. Pasak Pasak adalah

suatu

elemen mesin yang

dipakai

untuk menetapkan bagian-bagian seperti

roda

gigi, sprocket, puli, kopling, dan

yang

lainnya. Bahan

pasak

yang digunakan lebih

lemah

dari

bahan

poros, sehingga pasak

akan

lebih

dulu

rusak

dari

pada

poros

atau

nafnya.

Lebar

25

pasak

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan” sebaiknya antara 25%-30% dari diameter poros, dan panjang pasak jangan terlalu panjang dibandingkan dengan diameter poros antara 0,75-1,5 diameter poros. Pasak menurut

letak

pada

porosnya

dapat

dibedakan antara

pasak

pelana,

pasak rata, pasak benam, dan pasak singgung, yang umumnya berpenampang segiempat. Disamping beberapa macam pasak diatas ada pula pasak tembereng dan pasak jarum. 2.2.1

Klasifikasi Pasak 1. Pasak Benam (sunk keys) Pasak benam adalah pasak yang sebagian tertanam pada poros dan sebagian lagi

tertanam pada lubang dari elemen mesin seperti, puli atau roda gigi. Ada beberapa tipe dari pasak benam, yaitu : a. Pasak empat persegi panjang (rectangular sunk keys). Pasak ini bentuknya segi empat, adapun penampang dari pasak ini dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Gambar 2.4 Pasak segi empat Dimana : w

= lebar pasak (d/4)

t

= tebal pasak (2w/3= d/6)

d

= diameter poros atau diameter lobang

Pasak benam ini juga ada yang berbentuk tirus di sisi atasnya dengan perbandingan tirusnya 1 : 100. b. Pasak segi empat (square sun keys). 26

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan” Pasak ini mempunyai panjang sisi yang sama, yaitu : w= t = d/4 c. Gib head key. Pasak benam yang berbentuk empat persegi panjang, seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini.

Gambar 2.5 Gib head key Dimana : w = lebar pasak (d/4) t = tebal pasak (2w/3= d/6) d = diameter poros atau diameter lobang

d.

Feather key Pasak jenis ini biasanya khusus untuk poros transmisi yang meneruskan momen puntir. Dimana antara pasak dengan alur pasak pada poros adalah pasangan sliding fit, dan biasanya pasak di baut pada poros, seperti yang terlihat pada gambar 3.5.

27

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan”

Gambar 2.6 Feather key e. Pasak setengah bundar/tembereng (woodruff key). Pasak tembereng adalah jenis pasak yang mudah disetel. Dimana bentuknya terbuat dari sebuah lempengan yang berbentuk silindris, seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.6 berikut ini.

Gambar 2.7 Pasak tembereng

2.

Pasak Pelana (sddle keys) Pasak pelana ada 2 jenis, yaitu pasak pelana rata (flat) terhadap dan pasak pelana berongga (hollow), seperti yang tampak pada gambar di bawah ini.

Gambar 2.8 Pasak Pelana 28

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan” Pasak pelana rata biasanya digunakan untuk beban-beban ringan, karena pada pasak ini pencekamannya tergantung dari gesekan. Pasak berongga pada dasarnya sama dengan pasak rata, bedanya pada pasak berongga sisi bagian bawahnya mengikuti kontur dari poros. Pasak ini juga tidak dapat digunakan untuk beban-beban berat karena pencekamannya tergantung dari gesekan.

3. Pasak Singgung (tangent keys) Letak pasak singgung dapat dilihat, pada gambar 3.8. Dimana tiap-tiap pasak hanya mampu menahan beban puntir satu arah, sehingga pasak ini dapat digunakan untuk poros-poros yang menerima beban berat.

Gambar 2.9 Pasak singgung

4. Pasak Bulat (round keys) Pasak bulat diperlihatkan pada gambar 3.9. Pada gambar tampak bahwa pasak bulat mempunyai bentuk penampang melingkar. Pasak ini biasanya digunakan untuk daya putaran rendah.

29

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan”

Gambar 2.10 Pasak bulat 3. Splines Pasak yang terintegrasi dengan poros, seperti yang ditunjukkan pada gambar di samping .

Poros-poros seperti ini biasanya mempunyai 4, 10, atau 16 splines. Poros dengan

pasak seperti ini biasanya lebih kuat dibandingkan poros yang hanya mempunyai pasak tunggal. Pasak ini digunakan apabila besar gaya yang diteruskan sebanding dengan ukuran poros, seperti pada transmisi mobil dan transmisi roda gigi sliding.

Gambar 2.10 Splines

30

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan”

2.2.2

Hal-hal Penting dan Tata Cara Perencanaan Pasak Pasak benam mempunyai bentuk penampang segi empat dimana terdapat bentuk

prismatis dan tirus yang kadang-kadang diberi kepala untuk memudahkan pencabutannya. Kemiringan pada pasak tirus umumnya sebesar 1/100, dan pengerjaannya harus hati-hati agar naf tidak menjadi eksentrik. Pada pasak yang rata, sisi sampingnya harus pas dengan alur pasak agar pasak tidak menjadi goyah dan rusak. Untuk pasak, umumnya dipilih bahan yang mempunyai kekuatan tarik lebih dari 60 kg/mm2, lebih kuat daripada porosnya. Kadang-kadang sengaja dipilih bahan yang lemah untuk pasak sehingga pasak akan lebih dahulu rusak daripada poros atau nafnya. Ini disebabkan harga pasak yang murah serta mudah menggantinya. Sebagai contoh ambillah suatu poros yang dibebani dengan puntiran murni atau gabungan antara puntiran dan lenturan, dimana diameter poros dan pasak serta alurnya akan ditentukan. Jika momen rencana dari poros adalah T (kg.mm) dan diameter poros adalah ds (mm), maka gaya tangensial F (kg) pada permukaan poros adalah d (¿¿ s/ 2) F= T ¿

(Sularso,1997:25)........... (27)

Menurut lambang pasak yang diperlihatkan dalam gambar 2.4, gaya geser bekerja pada penampang mendatar b x l (mm2) oleh gaya F (kg). Dengan demikian tegangan geser τ k (kg/mm2) yang ditimbulkan adalah

31

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan” τk=

F bl ❑

Dari tegangan geser yang diizinkan τk (kg/mm2) panjang pasak l1 (mm) yang diperlukan dapat diperoleh

τ ka ≥

F b l1

(Sularso,1997:25)........... (28)

Gbr. 2.11 Gaya geser pada pasak

Harga τka adalah harga yang diperoleh dengan membagi kekuatan tarik τb dengan faktor keamanan Sfk1, Sfk2. Harga Sfk1 umumnya diambil 6, dan Sfk2 dipilih antara 1 - 1,5 jika beban dikenakan secara perlahan-lahan, antara 1,5 – 3 jika dikenakan dengan tumbukan ringan, dan antara 2 – 5 jika dikenakan secara tiba-tiba dan dengan tumbukan berat. Selanjutnya, perhitungan untuk menghindari kerusakan permukaan samping pasak karena tekanan bidang juga diperlukan.

32

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan”

4. Diagram aliran untuk merencanakan pasak dan alur pasak

33

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan”

Gaya keliling F (kg) yang sama seperti tersebut di atas dikenakan pada luas permukaan samping 34

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan” pasak. Kedalaman alur pasak pada poros dinyatakan dengan t1, dan kedalaman alur pasak pada naf dengan t2. abaikan pengurangan luas permukaan oleh sudut suatu pasak. Dalam hal ini tekanan permukaan p (kg/mm2) adalah

P=

F l×(t 1 ataut 2 )

(Sularso,1997:27)........... (29)

Dari harga tekanan permukaan yang diizinkan pa (kg), panjang pasak yang diperlukan dapat dihitung dari Pa ≥

F l ×(t 1 ataut 2)

(Sularso,1997:27)........... (30)

Harga pa adalah sebesar 8 (kg/mm2) untuk poros dengan diameter kecil, 10 (kg/mm2) untuk poros dengan diameter besar, dan setengah dari harga-harga di atas untuk poros berputaran tinggi. Perlu duperhatikan bahwa lebar pasak sebaiknya antara 25 – 35 % dari diameter poros, dan panjang pasak jangan terlalu panjang dibandingkan dengan diameter poros (antara 0,75 sampai 1,5 ds). Karena lebar dan tinggi pasak sudah distandarkan, maka beban yang ditimbulkan oleh gaya F yang besar hendaknya diatasi dengan menyesuaikan panjang pasak. Namun demikian, pasak yang terlalu panjang tidak dapat menahan tekanan yang merata pada permukaannya. Jika terdapat pembatasan pada ukuran naf atau poros, dapat dipakai ukuran yang tidak standar atau diameter poros perlu dikoreksi.

35

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan”

Gambar 2.5 Ukuran pasak dan alur pasak

36

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan”

Tabel 2.10 Ukuran pasak dan alur pasak

37

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan”

2.3. Bantalan (bearing) Bantalan dalah elemn mesin yang berfungsi untuk menumpu poros berbeban, sehingga putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung dengan halus, aman dan berumur panjang. Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesin yang lainnya bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak berfungsi dengan baik maka kerja seluruh sistem akan menurun atau tidak bisa bekerja secara semestinya. 2.3.1

Klasifikasi Bantalan A. Atas dasar gerakan bantalan terhadap poros, yaitu 1. Bantalan luncur Yaitu bantalan yang terjadi gesekan luncur antara poros dan bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan perantara lapisan pelumas 2. Bantalan gelinding Yaitu bantalan yang terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti bola (peluru), rol atau rol jarum, dan rol bulat B. Berdasarkan arah beban terhadap poros 38

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan” 1. Bantalan radial, dimana arah beban yang ditumpu bantalan ini tegak lurus terhadap s umbu poros 2. Bantalan aksial, dimana beban yang ditumpu ini sejajar terhadap sumbu poros. 3. Bantalan gelinding khusus, dimana bantalan ini dapat menumpu beban yang arahnya sejajar dan juga tegak lurus terhadap sumbu. 2.3.2 Beban yang terjadi pada bantalan a) Beban aksial : Fa = μ . Fb (Kg) Dimana : μ = koefisien gesekan Fb

= gaya tekna sepanjang permukaan poros (Kg/mm)

Diketahui bahwa : 2T ds

Fb =

(Kg/mm)

(Sularso,1997:25)........... (31)

Dimana : Fb = gaya tekan sepanjang permukaan poros (Kg/mm) T = Tegangan puntir (Kg/mm) Ds = diameter poros (mm) b) Beban radial :

Fr =

Fa μ

(Kg/mm)

(Sularso,1997:149)........... (32)

Dimana : Fr = Beban radial (Kg/mm) μ = koefisien gesekan c) Beban ekivalen : Pr

= X .V.

Fr

× Y.

Fa

(Sularso,1997:135) ......... (33)

39

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan” Dimana : Pr =beban eqivalen (kg) X = faktor radial Y = faktor aksial V = faktor putaran Fr = beban radial (kg) Fa = beban aksial (kg) d) Faktor kecepatan :

( 33,3n )

f n=

1 /3 ❑

❑

(Sularso,1997:136) ........... (34)

Dimana : f n=Faktor kecepatan n=Kecepatan putaran penggerak (rpm) e)

Faktor umur f h=f n

C P

(Sularso,1997:136) ........... (35)

Dimana : f h=faktor umur bantalan C=beban nominal dinamis ( kg ) P = beban ekivalen (kg) f)

Umur nominal, Lh adalah : 3

l h=500 f h

(Sularso,1997:136) ........... (36)

Dimana : Lh perhitungan ≥ Lha yang direncanakan L = umur nominal (rpm)

40

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan”

BAB III PEMBAHASAN

Sebuah poros digunakan untuk memindahkan daya 10 HP pada putaran 900 rpm. Daya masuk melalui puli P dengan kejutan kecil, dan keluar lewat roda gigi G. Rencanakan ukuran poros, pasak dan bantalannya, jika diketahui data-data sebagai berikut : - Poros terbuat dari baja AISI 1045 - Puli mempunyai diameter 250 mm dan berat 15 kgf, dengan perbandingan gaya tegang sabuk T1/T2=2,5 - Roda gigi mempunyai diameter pitch 250 mm dan sudut tekan 20°, dengan berat 15 kgf - Jarak A = B = C = 180 mm - Bantalan yang digunakan adalah jenis Single row deep groove ball bearing - Batasan-batasan yang harus diperhatikan: 41

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan” - Lenturan (defleksi) maksimum pada poros 0.01 mm - Putaran kerja poros maksimum 60 % dari putaran kritisnya.

PENYELESAIAN :

1. Gaya tegang pada Puli P =(F1-F2) x V atau, P=(T1-T2) x V Sehingga didapat : 

10 x 745 = (2.5T2-T2) π D n /60 T2 = 421.583 T1 = 421.583 x 2.5 T1 = 1053.959

2. Gaya yang bekerja pada roda gigi Fr = Gaya Radial

Ft = Gaya tangensial

P = Ft x (πxDxn /60) 

10 x 745 = Ft x (π 0.25 x 900 /60) Ft = 7450 x 60 / (π 0.25 900) Ft = 632.375 N



Fr = Ft tan 20 ° Fr = 230.16 N



Berat Puli : 42

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan” Wp = 15 kgf x 9.81 Wp = 147.15 N



Berat Roda gigi : Wg = 15 kgf x 9.81 Wg = 147.15 N

3.

Anlisa momen yang terjadi

a.

Beban vertikal 

Rav+Rbv= Vc + Vd Rav+Rbv=(Fr+Wg) + Wp Rav+Rbv=230.16+147.15+147.15 Rav+Rbv=524.16N 

∑Ma = 0 (Fr+Wg)x180-Rbv360+Wp540

=0

(230.16+147.15)180+147.15x540 = 360Rbv 43

∑Fy = 0

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan” Rbv = 409.38 N 

Rav = 524.46-409.38 Rav = 115.08 N

  

Momen di titik A(vertikal)= D = 0 Momen di titik C(vertikal)= Rav x 180 = 115.08 x 180 = 20714.4 Nmm Momen di titik B(vertikal)= Rav x 360 – (Fr+Wp) 180 = (11508 x 360) – (230.16 + 147.15) 180 = 26462.700 nmm

B.

Beban Horizontal 

∑Fx = 0 Rah + Rbh = Ft + (T1 +T2) Rah + Rbh = 632.37 + (1053.959 + 421.58) Rah + Rbh = 2107.34



∑Ma = 0 Ft x 180 – Rbh360 - (T1+T2)540 = 0 632.37 x 180 - (1053.39+421.58) x 540 = 360Rbh Rbh = 2528.64 N Rah = 2107.34 - 2528.64 Rah = - 421.3 N

  

Momen di titik A(horizontal)= D = 0 Momen di titik C(horizontal)= Rah x 180 = -421.3 x 180 = 75834 Nmm Momen di titik B(horizontal)= (Rah x 360) – (Ft x 180) = (-421.3 x360) + (632.37 x 180) = -265494.6 Nmm

44

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan” C. Gaya reaksi total pada tiap tumpuan (bantalan) :  RA = √Rav² + Rah² = √(115.08) ² + (-421.3)² = 436.73 Nmm  Rb = √Rbv² + Rbh² = √(409.38) ² + (2528.4)² = 2561.32 Nm D. Momen Total Pada Tiap Pembebanan :  Ma =Md=0  Mc = √Mcv² + Mch² = √(20714.4) ² + (-75834)² = 78612.22 Nmm  Mb = √Mbv² + Mbh² = √(26462.7) ² + (-265494.6)² = 266810.15 Nmm 4. Momen Puntir Pada Poros (Torsi) T = 9.55 p / n T = 9.55 x 10 x 745 / 900 T = 79.05277 Nm T = 79052.77 Nmm = 8058,386 Kgmm 5.

Tegangan geser ijin poros bahan AISI 1045 Dari tabel 2.4 dapat di ketahui bahwa Baja AISI 1045 setara dengan baja JIS S45C, maka dapat diketahui kekuatan tarikannya dari tabel 2.1 yaitu 58 kg/mm² Tegangan Geser ijin (τa) : = σb / ( Sf1 x Sf2 )

Sf1 : 6

= 58 / ( 6 x 2 )

Sf2 : 2

= 58 / 12 = 4.833 kg/mm² Jika mencari dalam satuan Nmm Maka :( 58 x 9.81 ) / 12 = 47,415 N/mm²

45

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan” 6. Mencari Diameter Poros d ≥ [ (5.1 / τa ) √ (Km M) ² + ( Kt T)² ]

1/ 3 ❑

❑

d ≥ [ (5.1 / 47,415) √( 2 x 266810.15) ² + ( 1.5 x 79052.77 ) ² ] d ≥ [ (0.107) x √ (533620,3) ² + (118579,155) ² ]

d ≥ [ 0.107 x 546636,662 ] d ≥ [ 58490,122 ] d ≥ 38,817 mm

❑

1/ 3 ❑

❑

d ≥ [ (0.107) x √ (284750624572,09 + 14061016000,514025 ) ] d ≥ [ (0.107) x √ 298811640572,604025 ]

1/ 3 ❑

1/ 3 ❑

❑

1/ 3 ❑

❑

1/ 3 ❑

❑

1/ 3 ❑

❑ 40 mm

7. Mencari ukuran Pasak  Gaya tangensial pada permukaan poros T d F = ( s) 2



F = 8058,386 / (40/2) F = 8058,386 / 20 F = 402,9193 kg Penampang pasak 12 × 8, t1

Kedalaman alur pasak pada poros Kedalaman alur pasak pada naf 

t2

= 4,5 mm = 3,5 mm

Jika bahan pasak S45C dicelup dingin dan dilunakkan, maka 46

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan” Σb = 70 (kg/mm2), Sf

k1

=6, Sf

k2

=3,

τ ka

=

70 18

Sfk 1 × Sf k 2

= 6 x 3 = 18

2 = 3,9 (kg/m m )



Tegangan geser yang diijinkan



Tekanan permukaan yang diizinkan po : 8 (kg/mm2) (karena poros termasuk kategori



kecil ) Panjang Pasak, dari tegangan geser yang diizinkan τk=

F bl 1

≤ τ ka

402,9193 ≤ 3,9 10× l 1 10 ×l 1 ≥ 103,312 l 1 ≥ 10,33(mm)



Panjang Pasak, dari tekanan Permukaan Yang diizinkan

P=

402,9193 l 2 ×3,5

≤8

3,5 ×l 2 ≥ 50,364 l 2 ≥ 13.99 mm 8. Bantalan  Beban ekivalen bantalan : P = X.V.Fr + Y.Fa Keterangan : 47

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan” X = faktor beban radial V = faktor putaran (1,0 untuk bantalan dengan inner ring yang berputar, dan 1,2 untuk bantalan dengan outer ring yang berputar)  untuk kasus ini : V = 1,0 Fr = beban radial (diambil gaya reaksi yang terbesar, yaitu 2528,64 N) Y = faktor beban aksial 

Fa = beban aksial

dalam kasus ini beban aksial dianggap tidak ada (Fa = 0)

Untuk menentukan nilai X dan Y, maka caranya sbb. : Fa V . Fr

Bila

≤ e, maka X = 1 dan Y = 0, tetapi bila

Fa V . Fr

> e, maka X = 0,56 dan Y

lihat tabel di bawah ini Fa/Co

0,025

0,04

0,07

0,13

0,25

0,50

E

0,22

0,24

0,27

0,31

0,37

0,44

Y

2,0

1,8

1,6

1,4

1,2

1,0

Oleh karena nilai

Fa V . Fr

= 0, maka kesimpulannya nilai X = 1 dan V = 1

Jadi P = 1 . 1 . 2528,64 = 2528,64 N



Bantalan yang di pilih jenis Single row deep groove ball bearing dengan nomor bantalan 634 (SKF) Dengan nilai C = 1,1 KN, maka perkiraan umur bantalan L=

( cp ) × 10

L=

1100 ( 2528,64 ) ×10

k ❑

6

k = 3 ( bantalan ball bearing) 3 ❑

6

L = 82322,214 putaran 48

Tugas Perencanaan Mesin “Poros, Pasak & Bantalan”

49