Poros dan Pasak

Poros merupakan salah satu bangian yang terpenting dari setiap mesin. Hamper semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran. Peranan utama dalam transmisi dipegang oleh poros. Poros sebagai penerus daya dan pasak yang dipakai untuk meneruskan momen dari atau kepada poros.

1.      Macam-macam Poros menurut pembedaannya:

a.       Poros transmisi

b.      Spindle

c.       Gandar

Menurut bentuknya, poros dapat digolongkan atas poros lurus umum, poros engkol, poros luwes, dan lain-lain.

2.      Hal-hal penting dalam perencanaan poros

1)      Kekuatan Poros

2)      Kekakuan Poros

3)      Putaran Kritis

4)      Korosi

5)      Beban Poros

3.      Poros dengan Beban Puntir

Tata cara perencanaan Poros dengan Beban Puntir

a)      Daya yang ditransmisikan: P(kW)

Putaran Poros:  (rpm)

Jika P adalah daya rata-rata yang diperlukan maka harus dibagi dengan efisiensi mekanis n dari system transmisi untuk mendapatkan daya penggerak mula yang diperlukan.

b)      Faktor Koreksi

Jika P adalah daya nominal output dari motor penggerak.

c)      Daya rencana  (kW)

Jika Faktor Koreksi  maka daya rencana P_d (kw) sebagai patokan adalah

d)     Momen Puntir rencana T (kg mm)

Jika momen punter (momen rencana) adalah T (kg.mm) maka,

Sehingga

e)      Bahan Poros, perlakuan panas, kekuatan Tarik  (kg/ )

Apakah poros bertangga atau beralur pasak

Faktor keamanan .

f)       Tegangan geser yang diizinkan  (kg/mm²)

g)      Faktor koreksi untuk momen punter K_t

Dipilih sebesar 1,0 jika beban ikenakan secara halus, 1,0-1,5 jika terjadi sedikir kejutan atau tumbukan, dan 1,5-3,0 jika beban dikenakan tumbukan atau kejutan besar.

 

 

Faktor lenturan C_b

Pemakaian C_b yang hargana antara 1,2 sampai 2,3. (jika diperkirakan tidak akan terjadi pembebanan lenntur maka C_b=1,0     

h)      Diameter poros d_s (mm)

i)        Jari-jari filet dari poros bertangga r (mm)

Ukuran pasak dan alur pasak (table 1.8)

j)        Factor konsentrasi tegangan pada poros bertangga β, pada pasak α.

k)      Tegangan geser τ (kg/mm²)

l)       

m)    Diameter poros d_s (mm)

Bahan poros, perlakuan panas, jari-jari filet dari poros bertangga

Ukuran pasak dan alur pasak.

 

4.      Poros dengan Beban Lentur Murni

Gandar dari kereta tambang dan kereta rel mendapat pembebanan lentur. Jika beban pada satu gandar didapatkan ½ dari berat kendaraan dengan muatan maksimum dikurangi berat gandar dan roda, maka besar muatan lentur M₁ (kg.mm)dapat dihitung. Dari bahan yang dipilih dapat ditentukan tegangan lentur yang di izinkan σ_a (kg/mm²) dengan diameter d_s (mm) dan momen tahan lentur Z=  (mm³) sehingga:

Dalam kenyataan gandar mendapat beban statis dan beban dinamis. Bagian gandar dimana dipasang naf roda disebut dudukan roda.

Rumus perancangan gandar:

Harga α_v dan α_L diberikan pada table 1.10 dan harga tegangan yang diizinkan α_Wb (kg/mm²) dari suatu dudukan roda terhadap kelelahan diberikan pada table 1.11.

Dapat disimpulkan bahwa:

^1/3

 

 

 

5.      Poros dengan Beban Puntir dan Lentur

Poros pada umumnya meneruskan daya melalui sabuk, roda gigi dan rantai. Sehingga poros dengan beban punter dan lentur pada pemukaan poros akan terjadi tegangan geser  karena momen punter T dan tegangan  karena momen lentur.

Tegangan geser maksimum untuk bahan yang liat:

Pada poros yang pejal dengan penampang bulat, , dan , sehingga

Beban yang bekerja pada poros umumnya adalah beban berulang. Jika poros tersebut mempunyai roda gigii untuk meneruskan daya besar maka kejutn berat akan terjadi pada saat mulai atau sedang berputar. Pada perhitungan ini menggunakan factor koreksi K_m untuk momen lentur yang dihitung. Pada poros yang berputar dengan pembebanan momen lentur yang tetap, besarnya factor K_m adalah 1,5. Untuk beban yang tumbukannya ringan K_m terletak antara 1,5 sampai 2,0, dan untuk beban dengan tumbukan berat K_m terletak antara 2 dan 3.

Besarnya  yang dihasilkan harus lebih kecil dari tegangan geser yang diizinkan τ_a.

d_s ≥ ^1/3

Besarnya deformasi yang disebabkan oleh momen punter ada poros harus dibatasi. Untuk poros yang dipasang pada mesin umum dalam kondisi kerja norma, besarnya defleksi puntiran dibatasi sampai 0,25 atau 0,3 derajat. Untuk poros panjang atau poros yang mendapat beban kejutan atau berulang, harga terebut harus dikurangi ½ dari harga diatas. Sedangkan pada poros tranmisi didalam suatu pabrik beberapa kali harga diatas tidak menimbulkan kesukaran apa-apa.

Jika d_s adalah diameter poros (mm),  defleksi putaran ( ), l panjang poros (mm), T momen punter (kg.mm) dan G modulus geser (kg/mm²), maka:

Dimana d_s = diameter poros (mm), l = jarak antara bantalan penimpuan (mm), F = beban (kg), l₁ dan l₂ = jarak dari bantalan yang bersangkutan ke titik pembebanan (mm), dan y = lenturan poros (mm).

Bila suatu poros panjang ditumpu secara kaku dengan bantalan, maka lenturannya dapat dinyatakan dengan rumus:

Jika berat beban dinyatakan dengan W (kg), jarak antara bantalan l (mm), dan diameter poros yang seragam d_s (mm), serta penumpuannya berupa bantalan tipis atau mapan sendiri, maka putaran krisis poros N_c (rpm) adalah

Jika bantalan cukup panjang dan poros ditumpu secara kaku, maka putaran kritisnya adalah

Bila terdapat beberapa benda berputar pada satu poros, maka putaran kritis seluruhnya dari system adalah

 

 

 

6.      Macam-macam Pasak

Pasak adalah suatu elemen mesin yang dipakai untuk menetapkan bagian-bagian mesin seperti pada roda gigi, sprocket, puli, kliping, dan lain-lain pada poros. Momen diteruskan dari poros ke naf atau dari naf ke poros.

Menurut letaknya pada poros dapat dibedakan atas pasak pelana, pasak rata, pasak benam dan pasak singgung. Selain itu terdapat pasak tembereng dan pasak jarum.

 

7.      Hal-hal penting dan tata cara perencanaan pasak.

Pasak benam mempunyai bentuk penampang segi empat dimana terdapat bentuk prismatic dan tirus. Kemiringan pada pasak tirus umumnya 1/100. Pada pasak rata, sisi sampingnya haus pas dengan alur pasak. Untuk pasak umumnya dipilih bahan yang mempunyai kekuatan tarik lebih dari 60 (kg/mm²), lebih kuat dari porosnya.

Jika momen rencana dari poros adalah T (kg.mm) dan diameter poros adalah d_s  

Gaya geser bekerja pada penampang mendatar b× l (mm²) oleh F (kg). dengan demikian tegangan geser τ_k (kg/mm²) yang ditimbulkan adalah

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

 

Harga  adalah harga yang diperoleh dengan membagi kekuatan Tarik σ_B dengan factor keamanan . Harga umumnya diambil 6, dan  dipilih antara 1-1,5 jika beban dikenakan secara perlahan-lahan, antara 1,5-3 jika dikenakan tumbukan ringan, dan antara 2-5 jika dikenakan secara tiba-tiba dan dengan tumbukan berat.

Kedalaman alur pasak pada poros dinyatakan dengan t₁ dan kedalaman alur pasak pada naf dengan t₂. Andaikan pengurangan luas permukaan oleh pembulatan sudut pasak. Dalam hal ini tekanan permukaan p (kg/mm²) adalah

Harga  adalah sebesar 8 (kg/mm²) untuk poros dengan diameter kecil, 10 (kg/mm²) untuk poros dengan diameter besar, dan setengah dari harga-harga diatas untuk poros berputaran tinggi. Dan 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 d_s).