bab 1 poros dan pasak
TRANSCRIPT
7/26/2019 Bab 1 Poros Dan Pasak
http://slidepdf.com/reader/full/bab-1-poros-dan-pasak 1/29
Poros dan Pasak 1
BAB 1. POROS DAN PASAK
Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin. Hampir semuamesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran. Peranan utama dalam transmisiseperti itu dipegang oleh poros.
Dalam bab ini akan dibicarakan hal poros penerus daya dan pasak yang dipakai untuk
meneruskan momen dari atau kepada poros.
1.1 Macam-macam Poros
Poros untuk meneruskan daya diklasifikasikan menurut pembebanannya sebagai berikut :
(1) Poros TransmisiPoros macam ini mendapat beban punter murni atau puntir dan lentur. Daya
ditransmisikan kepada poros ini melalui kopling, roda gigi, puli sabuk atau sprocket,rantai dll.
(2) SpindelPoros transmisi yang relative pendek, seperti poros utama mesin perkakas, dimana
beban utamanya berupa puntiran, disebut spindle. Syarat yang harus dipenuhi porosini adalah deformasinya harus kecil dan bentuk serta ukurannya harus teliti.
(3) Gandar
Poros seperti yang dipasang diantara roda-roda kereta barang, dimana tidakmendapatkan beban puntir, bahkan kadang-kadang tidak boleh berputar disebutgandar. Gandar ini hanya mendapat beban lentur, kecuali jika digerakkan oleh
penggerak mula dimana akan mengalami beban puntir.Menurut bentuknya, poros dapat digolongkan atas poros lurus umum, poros
engkol sebagai poros utama dari mesin torak, dll, poros luwes untuk transmisi dayakecil agar terdapat kebebasan bagi perubahan arah dan lain-lain.
1.2 Hal-hal Penting Dalam Perencanaan Poros
Untuk merencanakan sebuah poros, hal-hal berikut perlu diperhatikan(1) Kekuatan Poros
Suatu poros transmisi dapat mengalami beban puntir atau lentur atau gabunganantara puntir dan lentur seperti telah diutarakan di atas. Juga ada poros yang mendapat
tarik atau tekan tekan seperti poros baling-baling kapal atau turbin, dll.
7/26/2019 Bab 1 Poros Dan Pasak
http://slidepdf.com/reader/full/bab-1-poros-dan-pasak 2/29
Poros dan Pasak 2
Kelelahan, tumbukan atau pengaruh konsentrasi tegangan bila diameter porosdiperkecil (poros bertangga) atau bila poros mempunyai alur pasak, harus
diperhatikan.Sebuah poros harus direncanakan hingga cukup kuat untuk menahan baban-beban di
atas.
(2) Kekakuan Poros
Meskipun sebuah poros menpunyai kekuatan 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 kotak roda gigi).
Karena itu, disamping kekuatan poros, kekakuan juga harus diperhatikan dan
disesuaikan dengan macam mesin yang akan dilayani poros tersebut.
(3) Putaran Kritis
Bila putaran suatu mesin dinaikkan maka pada suatu harga putaran tertentu
dapat terjadi getaran yang luar biasa besarnya. Putaran ini disebut putaran kritis. Halini dapat terjadi pada turbin, motor torak, motor listrik, dll, dan dapat mengakibtkan
kerusakan pada poros dan bagian-bagian lainnya. Jika mungkin, poros harus
direncanakan sedemikian rupa hingga putaran kerjanya lebih rendah dari putarankritisnya.
(4) Korosi
Bahan-bahan tahan korosi (termasuk plastik) harus dipilih untuk poros propeller
dan pompa bila terjadi kontak dengan fluida yang korosif. Demikian pula untuk poros-poros yang terancam kavitasi dan poros-poros mesin yang sering berhenti lama.
Sampai batas-batas tertentu dapat pula dilakukan perlindungan terhadap korosi.
(5) Bahan Poros
Poros untuk mesin umum biasanya dibuat dari baja batang yang ditarik dingindan difinis, baja karbon konstruksi mesin (disebut bahan S-C) yang dihasilkan dari
ingot yang di-“kill” (baja yang dideoksidasikan dengan ferrosilicon dan dicor; kadar karbon terjamin) (JIS G3123 Tabel 1.1). Meskipun demikian, bahan ini kelurusannyaagak kurang tetap dan dapat mengalami deformasi karena tegangan yang kurangseimbang misalnya bila diberi alur pasak, karena ada tegangan sisa di dalam terasnya.Tetapi penarikan dingin membuat permukaan poros menjadi keras dan kekuatannya
bertambah besar. Harga-harga yang terdapat di dalam tabel diperoleh dari batang
percobaan dengan diameter 25 mm ; dalam hal ini harus diingat bahwa untuk porosyang diameternya jauh lebih besar dari 25 mm, harga-harga tersebut akan lebih
rendah daripada yang ada di dalam tabel karena adanya pengaruh masa.Poros-poros yang dipakai untuk meneruskan putaran tinggi dan beban berat
umunya dibuat dari baja paduan dengan pengerasan kulit yang sangat tahan terhadap
keausan. Beberapa diantaranya adalah baja khrom nikel, bja khrom nikel molibden,dll. (G4102, G4103, G4104, G4105 dalam Tabel 1.2). Sekalipun demikian pemakaian baja paduam khusus tidak terlalu dianjurkan jika alasannya hanya karena putaran
tinggi dan beban berat. Dalam hal demikian perlu dipertimbangkan penggunaan bajakarbon yang diberi perlakuan panas secara tepat untum memperoleh kekuatan yang
7/26/2019 Bab 1 Poros Dan Pasak
http://slidepdf.com/reader/full/bab-1-poros-dan-pasak 3/29
Poros dan Pasak 3
diperlukan. Baja tempa (G3201, ditempa dari ingot yang dikil dan disebut bahan SF ;kekuatan dijamin) juga sering dipakai.
Tabel 1.1 Baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang yang difinis
dingin untuk poros
Tabel 1.2 Baja paduan untuk poros
7/26/2019 Bab 1 Poros Dan Pasak
http://slidepdf.com/reader/full/bab-1-poros-dan-pasak 4/29
Poros dan Pasak 4
Poros-poros yang bentuknya sulit seperti poros engkol, besi cor modul atau coranlainnya telah banyak dipakai.
Gandar untuk kereta rel dibuat dari karbon, khususnya yang dinyatakan dalam E4502(Tabel 1.3). Demi keamanan, perlu dipertimbangkan secara hati-hati.
Tabel 1.3 Bahan poros untuk kendaraan rel
Pada umumnya baja diklasifikasikan atas baja lunak, baja liat, baja agak keras dan
baja keras. Diantaranya, baja liat dan agak kerak banyak dipilih untuk poros.Kandungan karbonnya adalah seperti yang tertera dalam tabel 1.4 . Baja lunak yang
terdapat dipasaran umumnya agak kurang homogen ditengah, sehingga tidak dapatdianjurkan untuk dipergunakan sebagai poros penting. Baja agak keras pada umumya
berupa baja yang dikil seperti telah disebutkan di atas. Baja macam ini jika diberi
perlakuan panas secara tepat dapat menjadi bahan poros yang sangat baik.
Tabel 1.4 Tabel Penggolongan baja secara umum
Meskipun demikian untuk perencanaan yang baik, tidak dapat dianjurkan untuk
memilih baja atas dasar klasifikasi yang terlalu umum seperti di atas. Sebaiknya pemilihan dilakukan dasar standar-standar yang ada.
7/26/2019 Bab 1 Poros Dan Pasak
http://slidepdf.com/reader/full/bab-1-poros-dan-pasak 5/29
Poros dan Pasak 5
Nama-nama dan lambing-lambang dari bahan-bahan menurut standar beberapa Negara serta persamaannya dengan JIS (Standar Jepang) untuk poros diberikan dalam
Tabel 1.5.
Tabel 1.5 Standar baja
1.3 Poros Dengan Beban PuntirBerikut 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 lainkecuali 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 kemungki9nan adanya pembebanan tambahan tersebut perlu
diperhitungkan dalam factor keamanan yang diambil.
7/26/2019 Bab 1 Poros Dan Pasak
http://slidepdf.com/reader/full/bab-1-poros-dan-pasak 6/29
Poros dan Pasak
1. Diagram aliran untuk merencanakan poros dengan beban puntir
6
7/26/2019 Bab 1 Poros Dan Pasak
http://slidepdf.com/reader/full/bab-1-poros-dan-pasak 7/29
Daya yang akan ditransmisikan f c
Daya rata-rata yang diperlukan
Daya maksimum yang diperlukanDaya normal
1,2 – 2.0
0,8 – 1,21,0 – 1,5
( d / 16 )
Poros dan Pasak 7
Tata cara perencanaan diberikan dalam sebuah diagram aliran. Hal-hal yang perlu diperhatikan akan diuraikan seperti di bawah ini.
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 harusdibagi dengan efisiensi mekanis η dari system transmisi untuk mendapatkan daya
penggerak mula yang diperlukan. Daya yang besar mungkin diperlukan pada saatstart, atau mungkin beban yang besar terus bekerja setelah start. Dengan demikian
sering kali diperlukan koreksi pada daya rata-rata yang diperlukan denganmenggunakan 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. Jika faktpr koreksi adalah f c (table 1.6) maka daya
rencana P d (kW) sebagai contoh patokan adalah :
P d
= f c
P (kW)(1.1)
Tabel 1.6 Faktor-faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan, f c
Jika daya diberikan dalam daya kuda (PS), maka harus dikalikan dengan 0,735untuk mendapatkan daya dalam kW.
Jika momen puntir (disebut juga momen rencana) adalah T (kg.mm) maka
P d
Sehingga
(T / 1000 )( 2 n 1 / 60 )
102(1.2)
T 9 , 74 x 105 P d
n 1
(1.3)
Bila momen rencana T (kg.mm) dibebankan pada suatu diameter poros d s (mm),maka tegangan geser τ (kg/mm2) yang terjadi adalah
T3
5,1T
d s3
(1.4)
Tegangan geser yang diizinkan τa (kg.mm2) untuk pemakaian umum pada poros
dapat diperoleh dengan berbagai cara. Di dalam buku ini τa dihitung atas dasar batas
7/26/2019 Bab 1 Poros Dan Pasak
http://slidepdf.com/reader/full/bab-1-poros-dan-pasak 8/29
Poros dan Pasak 8
kelelahan puntir yang besarnya diambil dari 40% dari batas kelelahan tarik yang
besarnya kira-kira 45 % dari kekuatan σ B (kg/mm2).
Jadi batas kelelahan puntir adalah 18% dari kekuatan tarik τ B , sesuai denganstandar ASME. Untuk harga bahan SF dengan kekuatan yang dijamin dan 6,0 untuk
bahan S-C dengan pengaruh masa dan baja paduan. Faktor ini dinyatakan dengan Sf 1
.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 Sf 2dengan harga sebesar 1,3 sampai 3,0.
Dari hal-hal diatas maka besarnya τa dapat dihitung dengan :
τa = σB / (Sf 1 x Sf 2) (1.5)
Kemudian, keadaan momen puntir itu sendiri juga harus ditinjau. Faktor koreksi
yang dianjurkan oleh ASME juga dipakai disini. Faktor ini dinyatakan dengan K t ,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 atautumbukan 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 C b yang harganyaantara 1,2 sampai 2,3. (jika diperkirakan tidak akan terjadi pembebanan lentur maka
C b diambil = 1,0)
Dari persamaan (1.4) diperoleh rumus untuk menghitung diameter poros ds (mm)sebagai
d s 5 ,1 a
K t C b T
13
(1.6)
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 didalam tabel untuk menyesuaikan dengan diameter dalam dari bantalan. Dari bantalan
yang dipilih dapat ditentukan jari-jari filet yang diperlukan pada tangga poros.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 Sf 2 untuk konsentrasitegangan 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 Sf 2 yang ditaksir sebelumnya untuk konsentrasi tegangan
dengan mengambil τa . Sf 2 / (α atau β) sebagai tegangan yang diizinkan yang
7/26/2019 Bab 1 Poros Dan Pasak
http://slidepdf.com/reader/full/bab-1-poros-dan-pasak 9/29
Poros dan Pasak 9
dikoreksi. Bandingkan harga ini dengan τ . C b . K t dari tegangan geser τ yang dihiutng atas dasar poros tanpa alur pasak, faktor lenturan C b’ dan faktor koreksi tumbukan K t’ dan tentukan masing-masing harganya jika hasil yang terdahulu lebih besar, sertalakukan penyesuaian jika lebih kecil.
Tabel 1.7 Diameter poros
4 10 *22.4 40 100 *224 400
24 (105) 24011 25 42 110 250 420
260 4404.5 *11.2
122830
45 *112120
280300
450460
*31.5 48 *315 4805 *12.5 32 50 125 320 500
35 55130 340 530
*5.6 14 *35.5 56 140 *355 560
(15) 150 3606 16 38 60 160 380 600
(17) 170*6.3 18 63 180 630
19
20
190
200
7
*7.1
8
9
22 6570
7175
8085
9095
220
Keterangan :
Grb. 1.1
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.
Faktor konsentrasi tegangan α untuk pembebanan puntir statis dari suatu poros bulat
dengan alur pasak persegi yang diberi filet.
7/26/2019 Bab 1 Poros Dan Pasak
http://slidepdf.com/reader/full/bab-1-poros-dan-pasak 10/29
Ukuran-ukuran utama
Poros dan Pasak
Tabel 1.8 Ukuran pasak dan alur pasak
10
(Satuan : mm)
* l harus dipilih dari angka-angka berikut sesuai dengan daerah yang bersangkutan dalam tabel.
6,8,10,12,14,16,18,20,22,25,28,32,36,40,50,56,63,70,80,90,100,110,125,140,160,180,200,220,250,280,320, 360,400.
7/26/2019 Bab 1 Poros Dan Pasak
http://slidepdf.com/reader/full/bab-1-poros-dan-pasak 11/29
= 3
2 ,0 x 1,5 x 6717
Poros dan Pasak 11
Gbr. 1.2 Faktor konsentrasi tegangan β untuk pembebanan puntir statis dari suatu poros
bulat dengan pengecilan diameter yang diberi filet.
[Contoh 1.1] Tentukan diameter sebuah poros bulat untuk meneruskan daya 10 (kW) pada
1450 (rpm). Disamping beban puntir, diperkirakan pula akan dikenakannya beban lentur.
Sebuah alur pasak perlu dibuat, dan dalam sehari akan bekerja selama 8 jam dengantumbukan ringan. Bahan diambil baja batang difinis dingin S30C.[Penyelesaian] :
(1) P = 10 (kW0, n1 = 1450 (rpm)
(2) f c = 1,0(3) P d = 1,0 x 10 = 10 (kW)(4) T = 9,74 x 105 x 10/1450 = 6717 (kg.mm)
(5) S30C-D, σ B = 58 (kg.mm2), Sf 2 = 6,0, Sf 2 = 2,0
(6) τa = 58/(60 x 2,0) = 4,83 (kg/mm2)
(7) C b = 2,0 K t = 1,5
(8) d s 5 ,1 4 ,83
1
= 27,7 (mm)
diameter poros ds = 28 (mm)(9) Anggaplah diameter bagian yang menjadi tempat bantalan adalah = 30 (mm)
Jari-jari filet = (30 – 28)/2 = 1,0 (mm)Alur pasak 7 x 4 x filet 0,4
(10) Konsentrasi tegangan pada poros bertangga adalah1,0/28 = 0,014, α = 2,8, α > β
7/26/2019 Bab 1 Poros Dan Pasak
http://slidepdf.com/reader/full/bab-1-poros-dan-pasak 12/29
( / 32 ) d s
a
3
Poros dan Pasak
(11) Dari persamaan (1.4)τ = 5,1 x 6717/(283 = 1,56 (kg.mm2)
(12) 4,83 x 2,0/2,8 = 3,45 (kg/mm2)1,56 x 2,0 x 1,5 = 4,68 (kg/mm2)
12
(8)
(9)
τa . Sf 2 < τC b . K t – Kembali ke (8)Anggaplah diameter ds = 31,5 mmDiameter bagian bantalan 35 mm
Jari-jari filet (35 – 31,5)/2 = 1,75 mm
Alur pasak 10 x 4,5 x 0,6
(10) Konsentrasi tegangan dari poros bertangga adalah475/31,5 = 0,056, 35/31,5 = 1,11, β = 1,30 Konsentrasi tegangan dari poros dengan alur pasak adalah
0,6/31,5 = 0,019, α = 2,7, α > β
(11) τ = 5,1 x 6717/(31,5)3 = 1,10 (kg.mm2)(12) 4,83 x 2,0/2,7 = 3,58 (kg/mm2)
1,10 x 2 x 1,5 = 3,3 (kg/mm2
) τa . Sf 2 /α > τC b . K t , baik
(13) d s = 31,5 mmS30C-D
Diameter poros : Ø 31,5 x Ø 35
Jari-jari filet 1,75 mmPasak : 10 x 8Alur pasak : 10 x 4,5 x 0,6
Diameter poros motor dengan daya 10 (kW) x 4 kutub adalah lebih besar dari Ø30,
yaitu Ø42.
1.4 Poros Dengan Beban Lentur MurniGandar 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 M 1(kg.mm) yang terjadi pada dudukan roda dapat dihitung.
Dari bahan yang dipilih dapat ditentukan tegangan lentur yang diizinkan σa
(kg/mm2). Momen tahanan lentur dari poros dengan diameter d s (mm) adalah
Z = (π/32)ds3 (mm3), sehingga diameter ds yang diperlukan dapat diperoleh dari
a M 1
Z
M 13
10 , 2 M 1
d s3
(1.7)
10 , 2ds = M 1
1
(1.8)
Dalam kenyataan, gandar tidak hanya mendapat beban statis saja melainkan juga
beban dinamis. Jika perhitunga d s dilakukan sekedar untuk mencakup beban dinamissecara sederhana saja, maka persamaan (1.8) dapat diambil faktor keamanan yang
lebih besar untuk menentukan σa . Tetapi dalam perhitungan yang lebih teliti, beban
7/26/2019 Bab 1 Poros Dan Pasak
http://slidepdf.com/reader/full/bab-1-poros-dan-pasak 13/29
Pemakaian gandar Faktor tambahan
tegangan m
Gandar pengikut (tidak termasuk gandar dengan rem
cakera)
1,2
Gandar yang digerakkan ; ditumpu pada ujungnya 1,1 – 1,2
Gandar yang digerakkan ; lenturan silang 1,1 – 1,2
Gandar yang digerakkan ; lenturan terbuka 1,2 – 1,3
Poros dan Pasak 13
dinamis dalam arah tegak dan mendatar harus ditambahkan pada beban statis. Bagiangandar dimana dipasangkan naf roda disebut dudukan roda. Beban tambahan dalam
arah vertical dan horizontal menimbulkan momen pada dudukan roda ini.Suatu gandar yang digerakkan oleh penggerak mula mendapat beban puntir.
Namun demikian gandar ini diperlakukan sebagai poros pengikut dengan jalanmengalikan ketiga momen tersebut di atas (yang ditimbulkan oleh gaya-gaya statis,
vertikal dan horizontal) dengan faktor tambahan (faktor m) dalam tabel 1.9.
Tabel 1.9 Faktor tambahan tegangan pada gambar
Lambang dari masing-masing bagian perangkar roda diberikan dalam gambar
1.3.Rumus perencanaan gandar diberikan dalam JIS E4501. Tata cara perencanaan
dengan menggunakan rumus-rumus tersebut ditunjukkan dalam suatu diagram aliran
(Diagram 2).
Gbr. 1.3 Gandar
Rumus-rumus dari JIS E4501 diberikan di bawah ini, sedangkan arti darilambang-lambangnya dapat dilihat diagram aliran.
M 1 = (j – g) W/4
M 2 = αV M 1
P = α LWQ0 = P(h/j)
R0 = P(h + r)/g
(1.9)
(1.10)(1.11)
(1.12)(1.13)
7/26/2019 Bab 1 Poros Dan Pasak
http://slidepdf.com/reader/full/bab-1-poros-dan-pasak 14/29
Poros dan Pasak
2. Diagram aliran untuk merencanakan poros dengan beban lentur murni
14
7/26/2019 Bab 1 Poros Dan Pasak
http://slidepdf.com/reader/full/bab-1-poros-dan-pasak 15/29
Bahan gandar Tegangan yang diperbolehkan2
σWb k /mm
Kelas 1Kelas 2Kelas 3Kelas 4
10,010,511,015,0
Kecepatan kerja max. (km/jam) αV αL
120 atau kurang120 – 160160 – 190190 – 210
0,40,50,60,7
0,30,40,40,5
10,2d s ≥ m M 1 M 2 M 3 (1.15)
10 ,2 m ( M 1 M 2 M 3 )
Poros dan Pasak
M 3 = Pr + Q0 (a + 1) – R0[(a + l) – (j – g)/2]
15
(1.14)
Harga αV dan αL diberikan dalam Tabel 1.10.
Harga tegangan yang diizinkan σ Wb (kg/mm2) dari suatu dudukan roda terhadap
kelelahan diberikan dalam Tabel 1.11.Tabel 1.10 αV , αV
Tabel 1.11 Tegangan yang diperbolehkan pada bahan gandar
Dari hal-hal di atas dapat disimpulkan bahwa1 3
Wb Setelah ds ditentukan maka tegangan lentur σ b (kg/mm2) yang terjadi pada
dudukan roda dapat dihitung. Selanjutnya jika σWb/σ b sama dengan 1 atau lebih, maka
σ b = (1.16)d s3
n = 1 (1.17) b
Berikut ini contoh rencana sederhana tanpa mempergunakan Diagram 2.
[Contoh 1.2] Sebuah kereta tambang beratnya 2,6 ton memakai 2 gandar dengan 4
roda. Gandar tersebut tetap dan beratnya sendiri 950 kg. Lebar rel 610 mm dan jaraktumpuan pada gandar dengan penampang persegi adalah 420 mm. Berapakahdiameter gandar yang harus diambil pada bantalan rol kerucut yang dipasang pada jarak 285 mm dari tengah gandar ? (Gambar 1.4)
[Penyelesaian] : Beban pada gandar adalah (950 + 2600)/2 = 1775 kg. Panjang lenganmomen pada bantalan rol kerucut (610/2) – 285 = 20 mm. Besarnya momen lentur =
M = (1775/2) x 20 = 17750 (kg.mm)
7/26/2019 Bab 1 Poros Dan Pasak
http://slidepdf.com/reader/full/bab-1-poros-dan-pasak 16/29
d s = x 17750
x 12000 = 2,43 x 106 (kg.mm)1930 1120
Poros dan Pasak 16
Gbr. 1.4 Kereta tambang
Jika bahan yang dipakai adalah S45C, maka σB = 58 (kg/mm2)Jika faktor keamanan untuk beban statis diambil 6 dan faktor perkalian untuk
beban dinamis diambil 4, sehingga seluruhnya menjadi 6 x 4 = 24, maka σa = 58/24 =2,4 (kg/mm2)Dari persamaan (1.8)
10 , 2
2 , 4
1 3
= 42,3 mm » 45 mm
jawaban = 45 mm.
(Catatan : Dalam kenyataan perlu dipakai diameter 60 mm sebagai hasil dari perhitungan bantalan yang akan dipergunakan).
Berikut ini diberikan contoh penggunaan Diagram 2.
[Contoh 1.3] Gandar dari sebuah kendaraan rel seperti diperlihatkan dalam Gambar
1.5, mendapat beban statis sebesar 12000 kg. Tentukan diameter gandar padadudukan roda. Kecepatan maksimum dianggap sebesar 100 km/jam dan bahan gandar
diambil dari JIS E4502 Kelas 3.
Gbr. 1.5 Gambar untuk contoh 1.3
[Penyelesaian](1)
(2)
W = 1200 (kg), g = 1120 (mm), j = 1930 (mm)h = 970 (mm), V = 100 (km/h), r = 430 (mm)
M 1 =4
7/26/2019 Bab 1 Poros Dan Pasak
http://slidepdf.com/reader/full/bab-1-poros-dan-pasak 17/29
10,2 x 1 x 2,43 0,972 2,188 x 10 6
10,2 x 1 x 2,43 0,972 2,188 x 106
175
Poros dan Pasak 17
(3)(4)
(5)(6)
(7)
(8)
αV = 0,3, αL = 0,4 M 2 = 0,3 x 2,43 x 106 = 0,729 x 106 (kg.mm)a = 345 mm, l = 128 mm P = 0,3 x 12000 = 3600 kg
Q0
= 3600 x 970/1930 = 1809 kg R0 = 3600 x (970 + 430)/1120 = 4500 kg
M 3 = 3600 x 430 + 1810 x (345 + 128) – 4500 x {345 + 128 – (810/2)}= 2,188 x 106 (kg.mm)
Poros pengikut, Kelas 3, σWb = 11 (kg/mm2)Untuk poros pengikut m = 1
1 3
(9) d s ≥ 173 (mm ) 175 (mm )11
(10) σ b = 3 10,64 (kg / mm2 )
(11) n = 11/10,64 = 1,03, baik(12) Ditentukan d s = 175 mm , Kelas 3
1.5 Poros Dengan Beban Puntir dan LenturPoros 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/Z p) karena momen puntir T dantegangan σ (= M/Z ) karena momen lentur.
Untuk bahan yang liat seperti pada poros, dapat dipakai teori tegangan gesermaksimum
2
2Pada poros yang pejal dengan penampang bulat,
T /πds3
sehingga
σ = 32 M /πds3 dan τ = 16
max
( 5 ,1 / d 3
s) M
2 T2 (1.18)
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 atu sedang berputar.
Dengan mengingat macam beban, sifat beban, dll, ASME menganjurkan rumusuntuk menghitung diameter poros secara sederhana dimana sudah dimasukkan
pengaruh kelelahan karena beban berulang. Disini faktor koreksi K t untuk momen
puntir seperti terdapay dalam persamaan (1.6) akan terpakai lagi. Faktor lenturan C bdalam perhitungan ini tidak akan dipakai dan sebagai gantinya dipergunakan faktor
koreksi K m untuk momen lentur yang dihitung. Pada poros yang berputar dengan
pembebanan momen lentur yang tetap, besarnya faktor K m adalah 1,5. Untuk beban
7/26/2019 Bab 1 Poros Dan Pasak
http://slidepdf.com/reader/full/bab-1-poros-dan-pasak 18/29
Poros dan Pasak 18
dengan tumbukan ringan K m terletak antara 1,5 dan 2,0 dan untuk beban dengantnubukan berat terletak antara 2 dan 3.
Dengan demikian persamaan (1.8) dapat dipakai dalam bentuk
max
( 5 ,1 / d3
s) ( K
m M ) 2 ( K t T ) 2 (1.19)
Besarnya τmax yang dihasilkan harus lebih kecil dari tegangan geser yang diizinkan τa.
Harga-harga K t telah diperiksa dalam pasal 1.3.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 inikemudian dipilih harga diameter yang terbesar. Namun demikian pemakaian rumus
ASME lebih dianjurkan daripada meroda ini.Dari persamaan (1.19)
d s
[( 5 ,1 / a) ( K
m M ) 2 ( K t T ) 2 ] 13 (1.20)
Besarnya deformasi yang disebabkan oleh momen punter pada poros harusdibatasi 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 harusdikurangi 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 d s adalah diameter poros (mm), θ defleksi puntiran (o), l panjang poros
(mm), T momen puntir (kg.mm) dan G modulus geser (kg/mm2), maka 584
Tl
Gd s4
(1.21)
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 setiapmeter panjang poros, maka 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
y 3, 23 x 10 4 Fl 12 l 22
d s4 l(1.22)
Diamana d s = diameter poros (mm), l = jarak antara bantalan penumpu (mm), F =
beban (kg), l 1 dan l 2 = jarak antara bantalan yang bersangkutan ke titik pembebanan(mm).
7/26/2019 Bab 1 Poros Dan Pasak
http://slidepdf.com/reader/full/bab-1-poros-dan-pasak 19/29
4 Fl 1 l 2
Poros dan Pasak 19
Perlu dicatat bahwa termasuk beban F dalam rumus di atas adalah gaya-gayaluar 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 ataudi luarnya, maka perhitungan didasarkan pada gaya resultantenya. Bila gaya bekerja
dalam berbagai arah, perlu ditentukan komponen vertical dan horizontal dariresultantenya dan selanjutnya dihitung lenturan yang akan terjadi dalam arah vertical
dan horizontal. Jika berat poros sendiri tidak dapat diabaikan, maka penambahan gayavertical 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 :
y 3, 23 x 103 3
d s4 l 3(1.23)
Gaya F dihitung dengan cara seperti diutarakan di atas.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 umumdengan 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 d s (mm) serta penumpukan nya terdiri atas bantalan tipis atau mapan sendiri, maka putaran kritis
poros tersebut N c (rpm) adalah
N c 52700d s2
l 1l 2
l
W(1.24)
Perlu diperhatikan bahwa dalam penentuan putaran kritis, gaya yangdiperhitungkan hanyalah gaya berat dari masa berputar yang dibebani poros saja,
sedangkan gaya luar seperti yang terdapat dalam persamaan (1.22) tidak ada sangkut- pautnya. Berat poros sendiri dapat diabaikan jika cukup kesil. Tetapi jika dirasa cukup
besar dibandingkan dengan berat masa yang membebaninya, maka ½ dari berat porostersebut dapat ditambahkan pada berat beban yang ada.
Jika bantalan cukup panjang dan poros ditumpu secara kaku, maka putaran
kritisnya adalah
N c 52700d s2 l
l 1l 2
l
Wl 1l 2(1.25)
7/26/2019 Bab 1 Poros Dan Pasak
http://slidepdf.com/reader/full/bab-1-poros-dan-pasak 20/29
N c 0 N c1 N c 2
Poros dan Pasak 20
Bila terdapat beberapa benda berputar pada satu poros, maka dihitung lebih
dahulu putaran-putaran kritis N c1 , N c2 , N c3, ….., dari masing-masing benda tersebutyang seolah-olah berada sendiri pada poros. Maka putaran kritis keseluruhan dari
sistem Nc0 adalah
12 = 12 + 12 + 1 N c23
+ ……… (1.26)
Harga N c0 dari rumus ini kemudian dibandingkan dengan putaran maksimumsesungguhnya yang akan dialami oleh poros.
7/26/2019 Bab 1 Poros Dan Pasak
http://slidepdf.com/reader/full/bab-1-poros-dan-pasak 21/29
Poros dan Pasak 21
3. Diagram aliran untuk merencanakan poros dengan beban puntir dan lentur
7/26/2019 Bab 1 Poros Dan Pasak
http://slidepdf.com/reader/full/bab-1-poros-dan-pasak 22/29
Poros dan Pasak 22
Urutan perencanaan seperti di atas tersusun dalam Diagram 3. Contoh di bawahini akan memperjalas apa yang dibahas di atas.
[Contoh 1.4] Sebuah poros ditumpu oleh 2 buah bantalan pada jarak 1 m. Dua buah
puli sabuk-V dipasang pada jarak 300 mm dan 200 mm dari masing-masing bantalan,dimana gaya mendatar dan gaya tegak pada sabuk-V adalah seperti yang diperlihatkan
dalam gambar 1.6. Hitunglah diameter poros yang diperlukan untuk meneruskan daya
sebesar 18 kW pada 300 rpm. Bahan poros diambil S30C. Jika defleksi puntirandibatasi sampai 1 derajat, berapa besar poros yang dipandang cukup ? Jika berat puli Iadalah 25 kg, berapakah kecepatan kritis poros ? Apakah poros dalam contoh inicukup aman ?
Grb. 1.6 Contoh 1.4
[Penyelesaian]
(1)
(2)(3)
(4)(5)
(6)
P = 18 kW, n1 = 300 rpm
f c = 1,4Pd = 1,4 x 18 = 25,2 kWT = 9,74 x 105 x 25,2/300 = 81820 kg.mm
Beban seperti yang diperlihatkan dalam gambar 1.6
H1 = 215 kg → V1 = 403 (kg)↓
H2 = 270 kg → V2 = 35 (kg)↓
(7) R H1 =215 x 700 x 270 x 200
1000= 205 kg
R H2 = (215 + 270) – 205 = 280 kg
R V1 =403 x 700 x 35 x 200
1000= 289 kg
(8)
(9)
R V2 = (403 + 35) – 289 = 149 kgGambarkan diagram momen lentur (Gambar 1.7)
Dari diagram momen lentur, harga-harga momen lentur horizontal dan vertical
pada posisi puli I dan puli II adalah
MH1 = 205 x 300 = 61500 kg.mmMH2 = 280 x 200 = 56000 kg.mmMV1 = 289 x 300 = 86700 kg.mmMV1 = 149 x 200 = 29800 kg.mmMomen lentur gabungan adalah
MR1 =
MR2 =
615002 867002
560002 298002
= 106300 kg.mm
= 634000 kg.mm
7/26/2019 Bab 1 Poros Dan Pasak
http://slidepdf.com/reader/full/bab-1-poros-dan-pasak 23/29
d s = 5,1 / 4,58 2,0 x 106300 1,5 x 81820
8,3 x 10 x 75
(15) 0,18 < 0,250, baik
Poros dan Pasak
Gbr. 1.7 Diagram momen lentur dari contoh
(10) Bahan poros S30C, σB = 55 kg/mm2
Poros harus diberi tangga sedikit pada tempat puli.Puli ditetapkan dengan pasak.
Sf 1 = 6,0, Sf 2 = 2,0
(11) τ ba = 55/(6,0 x 2,0) = 4,58 kg/mm2
(12) K m = 2,0, K t = 1,5(13) Dari persamaan (1.20)
23
2 2
13
= 64,9 mm → 65 mm
Konsentrasi tegangan di alur pasak adalah lebih besar daripada di tangga poros.
Dari table 1.8 alur pasak adalah
18 x 6 x 1,0 (1,0 jari-jari filet)1,0/65 = 0,015. Dari gambar 1.2, α = 2,85
τ = 16
x 653
2,0 x 1060102 1,5 x 818202 = 4,55 kg/mm2
Jika τa . Sf 2 dibandingkan dengan τ . α, 4,58 x 2 < 4,55 x 2,85 Suatu diameter sebesar ø 70 tidaklah cukup, dan kita coba ø 75.
Alur pasak 20 x 7 x 1,0, 1,0/75 = 0,013, α = 2,86
τ = 16
x 753
x 244967 = 2,96 kg/mm2
4,58 x 2 > 2,96 x 2,86, baik
(14) Perhitungan defleksi puntiran
G = 8,3 x 103 kg.mm2
θ = 584181820 x 1000
3 4= 0,180
0
(16) Bantalan yang dipakai pada kedua ujung poros dianggap tipis.
Gaya resultante dari komponen horizontal yang bersangkutan : 485 kg
7/26/2019 Bab 1 Poros Dan Pasak
http://slidepdf.com/reader/full/bab-1-poros-dan-pasak 24/29
N c 0
Poros dan Pasak 24
Pada titik pusat gaya : 300 +275
485x 500 = 584 mm, 1000 – 584 = 416 mm
Gaya resultante dari komponen vertical yang bersangkutan : 438 kg.
Karena gaya ini lebih kecil dari komponen horizontal maka diabaikan.
Perhitungan defleksi : Dari persamaan (1.22)
y = 3,23 x 10-4 x485 x 584 2 x 416 2
75 4 x 1000= 0,29 mm
y/l = 0,29/1 = 0,29 mm/m
(17) 0,29 < (10,3 – 0,35), baik
(18) Berat benda yang berputar : W 1 = 25 kg, W 2 = 20 kg
Berat poros : W s = (π/4) x 7,52 x 100 x 7,86/1000 = 34,7 kgSetengah dari berat tersebut dianggap bekerja di tengah poros sebagai beban
terpusat.
(19) Kecepatan kritis dari masing-masing benda yang berputar adalah
N c1 52700
N c 2 52700
N c 3 52700
75 2
300 x 700
75 2
800 x 200
75 2
500 x 500
100025
1000
20
1000
17 ,35
= 8930 rpm
= 13000 rpm
= 9000 rpm
(20) Dari persamaan (1.25),1
2=
1
8930 2+
1
13000 2+
1
90002
1
N c20
= 10-6 x (0,0125 + 0,0059 + 0,123)
N c20 = 106 x 32,5733
N c0 = 5707 rpm(21) 300/5707 « (0,6 – 0,7), baik
(22) d s = 75 mm ; S30C
Diameter yang direncanakan dengan cara ini akan lebih besar dari hasil yangdiperoleh dengan cara perhitungan lain. Hal ini disebabkan oleh faktor konsentrasi
tegangan dari Peterson yang besar pada alur pasak. ASME menganjurkan agartegangan punter yang diizinkan pada permukaan poros yang menggunakan alur pasak
diambil 75% dari poros tanpa alur pasak. Dengan lain perkataan, faktor keamananuntuk ini adalah 1/0,75 = 1,33.Seperti ditunjukkan dalam contoh ini, bila daya diteruskan oleh sabuk, maka
tumbukan dapat diserap oleh sabuk itu sendiri, sehiongga poros dapat dibuat sedikit
lebih kecil. Bila daya diteruskan oleh roda gigi atau rantai, maka tumbukan akandikenakan langsung pada poros hingga kondisi pembebanannya lebih berat.
7/26/2019 Bab 1 Poros Dan Pasak
http://slidepdf.com/reader/full/bab-1-poros-dan-pasak 25/29
Poros dan Pasak 25
1.6 Macam-macam PasakPasak adalah suatu elemen mesin yang dipakai untuk menetapkan bagian-bagian
mesin seperti roda gigi, sprocket, puli, kopling, dll. pada poros. Momen diteruskan
dari poros ke naf atau naf ke poros.
Fungsi yang serupa dengan pasak dilakukan pula oleh seplain (spline) (Gambar1.8) dan gerigi (Gambar 1.9) yang mempunyai gigi luar pada poros dan gigi dalam
dengan jumlah gigi yang sama pada naf dan saling terkait yang satu dengan yang lain.Gigi pada spline adalah besar-besar, sedang pada gerigi adalah kecil-kecil dengan
jarak bagi yang kecil pula. Kedua-duanya dapat digeser secara aksial pada waktu
meneruskan daya.
Grb. 1.8 Seplain (spline)
Dalam pembahasan disinihanya akan diuraikan tentang pasak saja. Pasak pada
umumnya dapat digolongkan atas beberapa macam sebagai berikut : (Gambar 1.10).Menurut letaknya pada poros dapat dibedakan antara pasak pelana, pasak rata, pasak
benam, dan pasak singgung, yang umumnya berpenampang segi empat. Dalam arah
memanjang dapat berbentuk prismatis atau berbentuk tirus. Pasak benam prismatis
ada yang khusus dipakai sebagai pasak luncur. Disamping macam di atas ada pula pasak tembereng dan pasak jarum.
Pasak luncur memungkinkan pergeseran aksial roda gigi , dll. pada porosnya,
seperti pada seplain. Yang paling umum dipakai adalah pasak benam yang dapatmeneruskan momen yang besar. Untuk momen dengan tumbukan dapat dipakai pasak
singgung.
Gbr. 1.10 Macam-macam pasak
7/26/2019 Bab 1 Poros Dan Pasak
http://slidepdf.com/reader/full/bab-1-poros-dan-pasak 26/29
Poros dan Pasak 26
1.7 Hal-hal Penting dan Tata Cara Perencanaan PasakPasak 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. Ukuran dan bentuk standar pasak diberikan dalam table 1.8. Untuk pasak,umumnya dipilih bahan yang mempunyai kekuatan tarik dari 60 kg/mm2, lebih kuatdaripada porosnya. Kadang-kadang sengaja dipilih bahan yang lemah untuk pasaksehingga 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 sertaalurnya akan ditentukan.
Jika momen rencana dari poros adalah T (kg.mm) dan diameter poros adalah d s
(mm), maka gaya tangensial F (kg) pada permukaan poros adalah F T
d s 2(1.27)
Menurut lambang pasak yang diperlihatkan dalam gambar 1.11, gaya geser
bekerja pada penampang mendatar b x l (mm2) oleh gaya F (kg). Dengan demikian
tegangan geser τk (kg/mm2) yang ditimbulkan adalah
F
bl
Dari tegangan geser yang diizinkan τk (kg/mm2) panjang pasak l 1 (mm) yangdiperlukan dapat diperoleh
ka F
b.l 1 (1.28)
Gbr. 1.11 Gaya geser pada pasak
Harga τ ka adalah harga yang diperoleh dengan membagi kekuatan tarik τ B
dengan faktor keamanan Sf k1, Sf k2. Harga Sf k1 umumnya diambil 6, dan Sf k2 dipilihantara 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.
7/26/2019 Bab 1 Poros Dan Pasak
http://slidepdf.com/reader/full/bab-1-poros-dan-pasak 27/29
Poros dan Pasak
4. Diagram aliran untuk merencanakan pasak dan alur pasak
27
7/26/2019 Bab 1 Poros Dan Pasak
http://slidepdf.com/reader/full/bab-1-poros-dan-pasak 28/29
a F
l x t 1 atau t 2
d s = x 2 x 2 x 6717
Poros dan Pasak 28
Gaya keliling F (kg) yang sama seperti tersebut di atas dikenakan pada luas
permukaan samping pasak. Kedalaman alur pasak pada poros dinyatakan dengan t 1,
dan kedalaman alur pasak pada naf dengan t 2. abaikan pengurangan luas permukaanoleh sudut suatu pasak. Dalam hal ini tekanan permukaan p (kg/mm2) adalah
p Fl x t 1 atau t 2 (1.29)
Dari harga tekanan permukaan yang diizinkan pa (kg), panjang pasak yang diperlukandapat dihitung dari
(1.30)
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.
Tata cara perencanaan diberikan di dalam Diagram 4.[Contoh] Tentukan bahan dan ukuran suatu pasak untuk poros yang meneruskan daya
sebesar 10 kw pada 1450 rpm. Panjang pasak benam tidak boleh lebih dari 1,3 kalidiameter poros.
[Penyelesaian]
(1)(2)(3)(4)(5)
(6)(7)
P = 10 kW, n1 = 1450 rpm
f c = 1
P d = 1,0 x 10 = 10 kWT = 9,74 x 105 x 10/1450 = 1717 kg.mm
S30C-D : σ B = 58 kg/mm2 , Sf 1 = 6, Sf 2 = 2
τ sa = 58/(6,0 x 2,0) = 4,83 kg/mm2
K t = 2, C b = 2
(8) 5,1
4,83
1 3
= 30,4 mm → 31,5 mm
(9) F = 6717/(31,5/2) = 426 kg(10) Penampang pasak 10 x 8,
Kedalaman alur pasak pada poros t 1 = 4,5 mm
Kedalaman alur paak pada naf t 2 = 3,5 mm(11) Jika bahan pasak S45C dicelup dingin dan dilunakan, maka
σ B = 70 kg/mm2, Sf k1 = 6, Sf k2 = 3, Sf k1 . Sf k2 = 6 x 3 = 18
(12) Tegangan geser yang diizinkan τka = 70/18 = 3,9 kg/mm2
Tekanan permukaan yang diizinkan pa = 8 kg.mm2
7/26/2019 Bab 1 Poros Dan Pasak
http://slidepdf.com/reader/full/bab-1-poros-dan-pasak 29/29
Poros dan Pasak 29
(13) τk =
p a
426
10 x l 1
426
l 2 x 3,5
3,9
8,0
l 1 10,9 mm
l 2 15,2 mm
(14)
(15)
(16)
(17)
l = 15,2 mm
l k = 25 mm
b/d s = 10/31,5 = 0,317, 0,25 < 0,317 < 0,35, baik
l k /d s = 25/31,5 = 0,817, 0,75 < 0,794 < 1,5, baikUkuran pasak : 10 x 8 (standard)
Panjang pasak yang aktif : 25 mm
Bahan pasak : S45C, dicelup dingin dan dilunakkan.