tugas elmes i poros gardan triyono wibowo (112100019) - iti.docx

TRIYONO WIBOWO112100019 TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN I

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Tugas Perencanan Elemen Mesin I ini merupakan pengaplikasian dari materi

kuliah ke dalam permasalahan yang sebenarnya. Didalam Laporan ini berisi tentang

penentuan bahan dan dimensi dari poros propeller suatu truk berkapasitas 5 Ton

dengan pembanding Hino Dutro 110 SD. Penentuan bahan ini dilakukan untuk

dijadikan tolak ukur sebagai bahan pertimbangan, bahan pertimbangan ini

berdasarkan dengan beberapa teori dasar dan hasil dari analisa serta kesimpulan

yang diperoleh dari hasil percobaan.

Poros merupakan salah satu elemen mesin yang memegang peranan penting

sebagai penerus daya bersama-sama dengan putaran. Oleh karena itu poros harus

dirancang melalui suatu perhitungan sesuai dengan beban yang akan dialaminya.

Pemilihan bahan yang digunakan sebuah komponen akan menjadi pertimbangan

yang mendasar untuk menentukan dimensi sebuah poros yang akan menerima

pembebanan.

Dalam hal ini penulis mengambil judul poros propeller, dikarenakan penulis

telah mengetahui hal-hal yang apa saja yang dibutuhkan untuk merancang ulang

poros tersebut dan telah mengetahui peran penting dari poros gardan.

Sebenarnya alat ini tidak hanya digunakan pada truk saja, akan tetapi alat ini

digunakan disemua mobil bahkan kereta api pun menggunakan alat ini sebagai

penerus daya yang mengalami beban puntir murni.

Banyak faktor yang harus diperhatikan dalam pembuatan poros propeller ini,

diantaranya adalah penentuan bahan, dimensi yang sesusai, kegunaanya dan lain-

lain. Tetapi dalam makalah ini hanya memusatkan pembahasan pada perancangan

untuk komponen-komponen dari poros ini.

TEKNIK MESIN - ITI 1


Beban yang bekerja pada poros umumnya adalah beban berulang, jika poros

tersebut mempunyai roda gigi untuk meneruskan daya maka akan terjadi kejutan

pada saat mulai atau sedang berputar. Beban tersebut dapat dianalisa berdasarkan

pertimbangan-pertimbangan tertentu sesuai dengan teori yang tersirat dalam laporan

ini.

Dalam pelaksanaan suatu tugas perencanaan elemen mesin diperlukan usaha

yang sungguh-sungguh untuk menunjang keberhasilan suatu perancangan.

Selanjutnya diperlukan pula dasar-dasar perancangan serta pengalaman, sehingga

dapat dihasilkan rancangan elemen mesin yang cukup berkualitas dan dapat

dipertanggung jawabkan. Hal ini semua diperlukan karena mengingat banyak sekali

faktor yang harus dipertimbangkan, baik dari segi fungsi, kegunaan, konstruksi,

maupun segi keamanan.

1.2 Tujuan Perancangan

Pada Tugas Perencanan Elemen Mesin I ini akan dibahas penentuan dimensi

utama poros propeller suatu truk berkapasitas 5 Ton. Tujuan yang akan dicapai

adalah untuk menghitung :

dimensi poros

dimensi universal joint

Dimana perancangan dilakukan sesuai dengan jenis bahan dan pembebanan yang

dialami.



1.3 Metodologi

Metodologi penyusunan yang dipakai adalah Metodologi Deskriptif yang

teknik operasionalnya sebagai berikut :

Observasi : Pengamatan secara langsung elemen-elemen atau komponen

propeller sebagai studi komparatif dari studi literatur yang telah didapat saat

kuliah dengan kenyataan sebenarnya.

Interview : Tanya jawab atau wawancara dengan orang-orang yang lebih

mengetahui secara teknis seputar poros gardan.

Studi Literatur : Mempelajari literatur yang berhubungan dengan masalah

terkait yang didapat dari dokumen-dokumen, buku-buku ataupun internet

sebagai referensi.

1.4 Ruang Lingkup Kajian

Dalam laporan ini ada batasan masalah yang meliputi parameter-parameter

sebagai berikut :

- tegangan geser yang diijinkan

- momen puntir poros

- dimensi poros

- tegangan geser yang terjadi pada poros

- tegangan lentur yang diijinkan

- momen lentur universal joint

- dimensi universal joint

- tegangan lentur yang terjadi pada universal joint



1.5 Sistematika Pembahasan

BAB I : Pendahuluan, memberikan gambaran latar belakang dipilihnya

poros sebagai obyek perancangan.

BAB II : Landasan Teori, teori dasar tentang poros berdasarkan jenis

pembebanannya, menjelaskan hal-hal yang penting dalam

perencanaan berupa penurunan rumus serta bahan-bahan yang

biasa digunakan untuk pembuatan poros dan cara kerja dari poros

itu sendiri.

BAB III : Perhitungan, membahas perhitungan dalam perancangan.

BAB IV : Penutup, membahas analisa dan kesimpulan dari hasil

perancangan



BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Prinsip Kerja Poros

Poros merupakan salah satu bagian terpenting dari setiap mesin. Hampir

semua mesin meneruskan tenaga bersama–sama dengan putaran. Peranan utama

dalam transmisi seperti itu dipegang oleh poros.

Poros propeller atau yang disebut juga poros gardan bekerja untuk

meneruskan daya putaran dari transmisi ke diferensial dalam keadaan tidak dalam

satu garis lurus. Dan putaran diteruskan dari transmisi ke poros propeller dan dari

poros propeller ke diferensial melalui universal joint, universal joint berfungsi untuk

meneruskan daya putaran yang dalam keadaan tidak satu garis.

2.1.1 Klasifikasi Poros

Poros untuk meneruskan daya diklasifikasikan menurut

pembebanannya sebagai berikut :

Poros Transmisi

Poros tersebut mendapat beban puntir murni atau puntir dan

lentur. Daya ditransmisikan kepada poros ini melalui kopling,

roda gigi, puli sabuk atau sproket rantai dan lain–lain. Contoh

pada mesin yang mengalami beban puntir murni yaitu gardan.

Gambar 2.1 Poros Propeller



Gambar 2.2 Poros Roda Gigi

Poros Spindel

Poros spindel merupakan poros transmisi yang relatif pendek,

seperti poros utama mesin perkakas, dimana beban utamanya

berupa puntiran, disebut spindel.

Syarat yang harus dipenuhi poros ini adalah deformasinya

kecil, sebab apabila deformasinya besar benda kerja tidak akan

silindris. Serta bentuk dan ukuran harus teliti. Poros spindel

berhubungan langsung dengan benda kerja.



Gambar 2.3 Poros Spindel

Poros Gandar

Poros seperti yang dipasang diantara roda-roda kereta barang,

dimana tidak mendapat beban puntir, bahkan kadang-kadang

tidak boleh berputar, disebut gandar. Gandar ini hanya

mendapat beban lentur, kecuali digerakkan oleh penggerak

mula dimana mengalami beban puntir juga. Menurut

bentuknya, poros dapat digolongkan atas poros lurus umum,

poros engkol sebagai poros utama dari mesin torak, dan lain-

lain. Poros luwes untuk transmisi daya kecil agar terdapat

kebebasan dari perubahan arah, dan lain-lain.

Gambar 2.4 Poros Roda Kereta Api



2.1.2 Poros Propeller Pada Kendaraan

Poros propeller memindahkan tenaga dari transmisi ke diferensial

transmisi yang umumnya terpasang pada rangka sasis, sedangkan diferensial

dan sumbu belakang disangga oleh suspensi sejajar dengan roda belakang.

Oleh sebab itu posisi diferensial terhadap transmisi selalu berubah-ubah pada

saat kendaraan berjalan, sesuai dengan permukaan jalan dan ukuran beban

poros propeller.

Poros propeller dibuat sedemikian rupa agar dapat memindahkan

tenaga dari transmisi ke diferensial dengan lembut tanpa dipengaruhi akibat

adanya perubahan-perubahan tadi.

Untuk tujuan ini universal joint dipasang pada setiap ujung, fungsinya

untuk menyerap perubahan sudut dari suspensi. Selain itu sleeve yoke bersatu

untuk menyerap perubahan antara transmisi dan diferensial.

Gambar 2.5 Perubahan Transmisi Dan Diferensial

Pada umumnya poros propeller dibuat dari tabung pipa baja yang

memiliki ketahanan terhadap gaya puntiran atau bengkok. selain itu dipilih

tabung pipa baja di karenakan luas penampang yang di perlukan lebih kecil

jika dibandingkan dengan poros pejal, selain itu biaya yang harus di

keluarkan lebih kecil jika digunakan poros yang pejal. Bandul pengimbang

atau balance weight dipasang dibagian luar pipa dengan tujuan untuk

keseimbangan pada waktu berputar.



Pada umumnya poros propeller terdiri dari satu pipa yang mempunyai

dua penghubung yang terpasang pada kedua ujung berbentuk universal joint.

Tipe poros propeller dua bagian dengan tiga joint kadang-kadang

menggunakan bearing tengah yang bertujuan untuk mengurangi getaran dan

bunyi.

2.2 Universal Joint

Universal joint, U joint, Cardan joint, Hardy-Spicer joint, atau Hooke joint

adalah joint dalam sebuah batang kaku yang dimungkinkan batang tersebut

membengkok dalam segala arah, dan umumnya digunakan pada rotary shaft ( poros

yang berputar ) yang mengirimkan gerakan ( putaran ). Terdiri dari sepasang engsel

terletak berdekatan, berorientasi pada 90° untuk satu sama lain, dan dihubungkan

dengan poros salib.

Gambar 2.6 Universal Joint

2.2.1 Solid Joint

Fungsi universal joint ialah untuk meredam bahan sudut dan untuk



melembutkan perpindahan tenaga dari transmisi ke diferensial. Universal

joint ada dua tipe : universal joint solid bearing cup yang dapat dibongkar

dan universal joint seal bearing cup yang tidak dapat dibongkar.

Gambar 2.7 Solid Joint

Kondisi jalan mempengaruhi kerja suspensi dan berakibat pada posisi

diferenSial selalu berubah-ubah terhadap transmisi. Universal joint dipakai

untuk mengatasi kondisi tersebut agar poros selalu dapat berputar dengan

lancar, sehingga universal joint harus mempunyai syarat : dapat mengurangi

resiko kerusakan propeller saat poros bergerak naik / turun, tidak berisik atau

berputar dengan lembut, konstruksinya sederhana dan tidak mudah rusak.

Jadi universal joint berfungsi untuk melembutkan pentransfer tenaga dari

transmisi ke diferensial. Dimana konstruksi dari universal joint

dimungkinkan berputar lembut dan tidak mudah rusak. Tipe ini disebut juga

Hook Joint :

Gambar 2.8 Konstruksi Hook Joint



Pada umumnya poros propeller menggunakan konstruksi tipe ini,

karena selain konstruksinya yang sederhana tipe ini juga berfungsi secara

akurat dan konstan. Konstruksi hook joint adalah seperti gambar di atas. Ada

dua tipe hook joint yaitu shell bearing cup type dan solid bearing cup type.

Pada tipe shell bearing cup universal joint tidak bisa dibongkar sedangkan

pada tipe solid bearing cup bisa dibongkar. Ilustrasi konstruksi kedua tipe

universal joint tersebut dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar 2.9 Konstruksi hook joint tipe shell bearing cup

Gambar 2.10 Konstruksi hook joint tipe solid bearing cup



2.2.2 Flexible Joint

Flexible joint terdiri dari karet kopling yang keras yang diletakkan

diantara dua yoke berbentuk kaki tiga. Selama flexible joint tidak

menghasilkan gesekan akan berputar lembut tanpa diperlukan pelumasan.

Gambar 2.11 Flexible Joint

2.2.3 Constant Velocity Joint

Constant velocity joint mempunyai keuntungan memindahkan putaran

dan momen lebih lembut, dan mempunyai kerugian mahal karena desainnya

kompleks. Oleh karena itu jarang dipakai untuk penyambungan poros

propeller, tetapi lebih sering dipakai pada poros penggerak depan dari

kendaraan penggerak roda depan atau poros penggerak belakang dari

kendaraan dengan suspensi belakang independent.



Gambar 2.12 Constant Velocity Joint

2.2.4 Penghubung Bola Peluru (Pot Joint)

Kemampuan sudut dapat meneruskan tenaga/putaran pada sudut

maksimum 50o (rata – rata 30o). Penggunaan Pada suspensi independent.

Pada rigrid axle depan dengan penggerak roda (4 wheel drive). Sifat-sifat

kerjanya lebih stabil (konstan).

Gambar 2.13 Penghubung Bola Peluru (Pot Joint)



2.2.5 Trunion Joint

Model ini berusaha menggabungkan tipe hook joint dan slip joint,

namun hasilnya masih dibawah slip joint sendiri, sehingga jarang digunakan.

Konstruksinya dapat dilihat pada gambar disamping.

Gambar 2.14 Trunion Joint

2.2.6 Slip Joint

Bagian ujung poros propeller yang dihubungkan dengan poros output

transmisi terdapat alur-alur untuk pemasangan slip joint. Hal ini

memungkinkan panjangnya poros propeller sesuai dengan jarak output

transmisi dengan diferensial. Konstruksinya dapat dilihat pada gambar

disamping.

Gambar 2.15 Slip Joint



2.2.7 Center Bearing

Center bearing terdiri dari rubber bushing yang melindungi bearing

dimana gerakannya menahan poros propeller. Rubber bushing juga berfungsi

untuk mencegah getaran yang mencapai bodi kendaraan. Dan hasilnya

getaran atau bunyi dari poros propeller pada kecepatan tinggi dapat dikurangi

seminimal mungkin.

Gambar 2.16 Center Bearing

Sebagai perbandingan untuk sasaran tugas perencanaan maka

dipilihlah Hino Dutro 110 SD yang merupakan truk roda empat kategori kecil

buatan PT. Hino Motors Manufacturing Indonesia. Tidak seperti truk

kategori lain yang mempunyai volume silinder dan kapasitas angkut yang

lebih besar, jenis mesin yang di produksi oleh Hino untuk varian 110 SD

yaitu 4009 cc dengan kapasitas beban angkut mencapai 5200 Kg (5,2 Ton).

Hal ini disebabkan karena Hino memang membuat segmen pasar untuk

kendaraan angkut dengan kapasitas kecil yang lebih efisien dan ekonomis.



Gambar 2.17 Hino Dutro 110 SD

Karena Hino Dutro 110 SD merupakan kelas light truck atau bahasa

umumnya truk kategori kecil, pada dasarnya hanya mempunyai 1 bagian

poros propeller yang langsung menyalurkan tenaga gerak dari transmisi ke

poros propeller dan meneruskannya ke diferensial belakang (gardan).

Gambar 2.18 Beberapa bentuk poros propeller pada kendaraan



2.3 Hal-Hal Penting Dalam Merancang Poros

Untuk merencanakan sebuan poros, hal-hal berikut ini perlu diperhatikan.

2.3.1 Kekuatan Poros

Suatu poros transmisi dapat mengalami beban puntir atau lentur atau

gabungan antara puntir dan lentur, ada juga poros yang mendapat beban tarik

atau tekan seperti pada poros turbin.

Kelelahan tumbukan atau pengaruh konsentrasi tegangan bila diameter

poros diperkecil (poros bertingkat) atau bila poros mempunyai alur pasak

harus diperhatikan, sehingga sebuah poros harus cukup kuat menahan beban

yang terjadi pada poros tersebut.

2.3.2 Kekakuan Poros

Meskipun sebuah poros memiliki kekuatan yang cukup, tetapi jika

lenturan defleksi puntirannya melebihi batas yang diizinkan maka akan

mengakibatkan ketidaktelitian misalnya pada mesin perkakas atau getaran

suara pada turbin dan gear box. Karena itu disamping kekuatan juga harus

diperhatikan dan disesuaikan dengan jenis mesin yang akan menggunakan

poros tersebut.

2.3.3 Puntiran Kritis

Bila putaran suatu mesin dinaikkan maka pada suatu harga putaran

tertentu dapat terjadi getaran yang luar biasa. Hal ini bisa terjadi pada turbin,

motor torak silinder, motor listrik dan lain–lain. Serta dapat mengakibatkan

kerusakan pada poros dan bagian lainnnya. Jika mungkin harus direncanakan

sedemikian rupa sehingga putaran kerja lebih dari putaran kritis.

2.3.4 Korosi

Bahan–bahan tahan korosi (termasuk plastik) dipilih untuk poros

propeller dan pompa, bila terjadi kontak dengan fluida yang korosif.

Demikian juga poros–poros yang terancam kavitasi dan poros–poros mesin



yang berhenti lama, sampai baras–batas tertentu dapat pula dilakukan

perlindungan terhadap korosi.

2.3.5 Bahan Poros

Poros untuk mesin umum biasanya dibuat dari baja batang yang

ditarik dingin dan difinishing, yaitu baja karbon konstruksi mesin yang

dihasilkan dari igot yang di – kill (baja yang dioksidasi dengan ferro silikon

dan dicor)

Meskipun demikian kelurusan poros ini agak kurang tetap dan dapat

mengalami deformasi karena tegangan yang kurang seimbang misalnya

diberi alur pasak dan adanya tegangan sisa dalam terasnya. Penarikan dingin

membuat permukaan poros menjadi keras dan kekuatannya bertambah.

Poros untuk meneruskan putaran tinggi dan beban berat umumnya

dibuat dari baja paduan dengan pengerasan kulit yang tahan terhadap

keausan. Beberapa diantaranya adalah baja khrom, nikel, baja khrom nikel

molibden, baja khrom, baja molibden dan lain–lain. Meskipun demikian

pemakaian baja paduan khusus tidak selalu diharuskan, alasannya hanya

karena putaran tinggi, dan beban berat, dalam hal demikian perlu

dipertimbangkan penggunaan baja karbon yang diberi perlakuan panas secara

tepat untuk memperoleh kekuatan yang diperlukan. Pada tugas perencanaan

ini diasumsikan baja yang digunakan adalah S 55 C, dengan kekuatan tarik

sebesar σ B=66 kg/mm2


b


2.4 Perumusan Masalah Perancangan Poros Propeller


START

1. Daya yang ditransmisikan N (kW)

Putaran poros n (rpm)

7. Diameter poros do dan di

6. Tegangan geser yang diizinkan

2. Faktor Koreksi fc

5. Bahan poros, faktor

keamanan(Sf dan ₁ Sf ₂ ),

Kekuatan tarik σB (kg/mm2)

4. Momen rencana

T (kg mm)

3. Daya rencana Pd (kW)

8. Tegangan geser yang terjadi

b



END

STOP

9. Bahan poros, Kekuatan tarik σB

(kg/mm2), faktor keamanan (Sf₁), panjang spider

10.Momen Lentur (M)

12. Tegangan lentur yang terjadi

11. Diameter spider

n

R


2.5 Rumusan Perhitungan

2.5.1 Momen Puntir

Momen puntir harus dimengerti terlebih dahulu sebelum kita

melangkah lebih jauh. Tujuannya adalah untuk menghindari penafsiran yang

menganggap bahwa momen dan kerja itu sama. Secara matematis momen

dan kerja adalah sama. Karena persamaan yaitu gaya dikalikan dengan jarak

(F x R). Tetapi secara fisis kerja dan momen berbeda, dalam kerja

lintasannya berupa garis lurus sedangkan dalam momen lintasannya harus

tegak lurus.

Gambar 2.19 Potongan melintang sebuah poros

Momen puntir yang dialami pada poros dapat dilihat dari penurunan

persamaan :

Daya=Kerja(W )Waktu (s ) ………………….(2.1)

Dimana kerja dalam satu putaran = F×2 πr , jika dalam satu menit ada n

putaran, maka daya dalam satu putaran adalah

N=2πr×F×n …………………..(2.2)

Dengan mengkonversikan satuan menit ke detik maka diperoleh persamaan :



N=2πr×F×n60 ( Kg m/s ) …………………..(2.3)

Dari definisi momen puntir adalah gaya yang terjadi dikalikan dengan jarak,

T=F×R …………………..(2.4)

maka :

N=

(T /1000 )×(2 π×n /60)102 (kW) ………….(2.5)

sehingga

T=9 ,74×105 Pdn (Kg.mm) ……………… (2.6)

Untuk langkah koreksi pada N diambil fc sebagai faktor koreksi. faktor

koreksi ini tergantung jenis daya yang ditransmisikan.

Tabel 2.1 Faktor-faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan (fc)

Daya yang akan ditransmisikan Fc

Daya rata-rata yang diperlukan

Daya maksimum yang diperlukan

Daya normal

1,2 – 2,0

0,8 – 1,2

1,0 – 1,5

Sumber: Sularso dan Kiyokatsu Suga, 1978

Maka :

Pd = N . fc ………………………(2.7)

dimana :

Pd = Daya rencana (kW)

N = Daya maksimum (kW)

T = Momen puntir ( Kg.mm )

fc = Faktor koreksi daya

n = Jumlah putaran per menit (rpm)



2.5.2 Tegangan Geser yang Diizinkan

Tegangan geser yang diizinkan untuk pemakaian umum pada poros

dapat diperoleh dari berbagai cara, salah satu cara diantaranya dengan

menggunakan perhitungan berdasarkan kelelahan puntir yang besarnya

diambil 40% dari batas kelelahan tarik yang besarnya kira-kira 45% dari

kekuatan tarik. Jadi batas kelelahan puntir adalah 18% dari kekuatan tarik,

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. Pengaruh kekasaran permukaan

juga harus diperhatikan dengan harga sebesar 1,3 sampai 3,0 yang dinyatakan

dengan Sf ₂. Maka tegangan geser yang diizinkan dapat ditentukan dari

persamaan:

ta = σ B

sf ₁. sf ₂ ……………………..(2.8)

dimana : τ a = tegangan geser yang diizinkan (Kg/mm2)

σ B = kekuatan tarik yang dimiliki oleh suatu bahan

poros (Kg/mm2)

Sf₁ = faktor keamanan yang tergantung pada sifat dari

bahan yang bersangkutan

Sf₂ = faktor keamanan yang tergantung pada kekasaran

permukaan bahan yang bersangkutan.


su

sf

Tegangan (s)


Gambar 2.20 Diagram tegangan-regangan tarik tipikal

2.5.3 Diameter Poros

Diameter poros dapat ditentukan dari hasil perhitungan tegangan

geser yang diizinkan, dimana tegangan geser yang terjadi ≤ tegangan geser

yang diizinkan.

Karena yang digunakan poros berongga persamaan menjadi ;

TJ= ❑

do /2 dimana J = π32

maka ;Tπ

32

= ❑do/2

T = π

16do ³ (1−k4 )

tegangan geser yang terjadi, ¿16 .T

πdo ³(1−k4) ……………....(2.9)

; dido

= k



di = k.do

di4 = (k.do)4

maka ; do min = (16.T

π . (1−k4 ) . a¿¿

13

...................(2.10)

Gambar 2.21 Potongan melintang poros berongga

dimana : do = diameter luar (mm)

di = diameter dalam (mm)

k = harga perbandingan do dengan di

T = Momen puntir

J = Inersia polar

2.5.4 Diameter Universal Joint

Untuk mencari diameter universal joint kita harus menghitung poros

salib penghubung atau spider yang dapat ditentukan dari hasil perhitungan

tegangan lentur yang diizinkan, dimana tegangan lentur yang terjadi ≤

tegangan lentur yang diizinkan.


Do

Di


Dimana tegangan lentur yang diizinkan dapat ditentukan dari

persamaan:

σ b a = σ Bsf ₁

……………………(2.11)

Dimana : σba = tegangan lentur yang diijinkan (Kg/mm2)

σB = kekuatan tarik yang dimiliki oleh suatu bahan poros

(Kg/mm2)

Sf₁ = faktor keamanan berdasarkan sifat bahan yang bersangkutan

Gambar 2.22 Spider

Dalam menghitung diameter spider harus diketahui dahulu besarnya

momen puntir dari poros untuk mencari gaya (F) dengan rumus ;

T = F . R

F = T / R ……………(2.12)

Diasumsikan besarnya jarak lengan momen (Rm) adalah 1/3 dari

panjang spider (W), maka dengan rumus ;

Rm = W3

....................(2.13)

Dengan demikian, maka besarnya momen lentur adalah;



M = F . Rm ………...….(2.14)

Lalu menentukan diameter spider untuk universal joint dari rumus;

M = π32

σb.ds ³

ds = ( 32 . Mπ .σb a )

13 ....…...……(2.15)

dimana : T = Momen Puntir (Kg.mm)

F = Gaya (Kg)

R = Jarak (mm)

Rm = Jarak Lengan Momen(mm)

M = Momen Lentur (Kg.mm)

σb = Tegangan Lentur yang Terjadi (Kg/mm2)

σba = Tegangan Lentur yang Diizinkan (Kg/mm2)

ds = Diameter Spider (mm)

Karena yang digunakan adalah poros pejal maka tegangan lentur yang

terjadi dihitung dengan persamaan;

σb = 32 . Mπ . ds ³ ……………(2.16)



BAB III

PERHITUNGAN

3.1 Perhitungan Poros Propeller

3.1.1 Data Spesifikasi Mesin

MESIN

Model : W04D - TP

Tipe : Diesel 4 Stroke, Direct

Injection

Tenaga Maks : 110 PS pada 2800 Rpm

Momen Putir Maks : 29.0 Kgm pada 1800 Rpm

Jumlah Silinder : 4

Diameter x Langkah Piston : 104 mm x 118 mm

Isi Silinder : 4009 cc

TRANSMISI : Tipe 5 speeds

Perbandingan Gigi

ke-1 : 5.339

ke-2 : 2.792

ke-3 : 1.593

ke-4 : 1.000

ke-5 : 0.788

mundur : 5.339

rasio akhir : 4.625

KAPASITAS ANGKUT : 5200 Kg

3.1.2 Torsi (T)



Untuk menghitung Torsi maksimum, dengan asumsi Daya yang

konstan sebesar 110 PS dikonversi menjadi satuan kW menjadi:

N = 110 x 0,746 kW = 82 kW

Putaran mesin (input) pada 2800 Rpm. Karena daya yang dipakai

adalah daya maksimum dan diteruskan ke roda belakang maka terjadi

reduksi, sehingga faktor koreksi (fc) yang digunakan adalah 0,9.

Pd (Daya yang direncanakan) = N . fc

= (82) . 0,9

= 73,8 kW

3.1.2.1 Torsi yang terjadi

T=9 ,74×105 Pdn

T=9 ,74×105 73 ,82800 = 25.671,857 kg.mm = 26.000 Kg.mm

3.1.3 Perhitungan Poros

Diketahui : k = perbandingan diameter di terhadap do poros

T = 26.000 Kg.mm

k = diasumsikan 0,8

Dalam perancangan poros propeller Hino Dutro 110 SD di

asumsikan bahan yang digunakan S 55 C, yang memiliki kekuatan tarik

sebesar σ B=66 kg/mm2

dan diasumsikan nilai sf₁ = 6 dan nilai sf₂ = 2

3.1.3.1 Tegangan Geser yang Dijinkan

Maka tegangan geser yang diizinkan :

τ a=66 kg /mm2

6 x 2=5,5

kg/mm2



3.1.3.2 Perhitungan Diameter Poros

dido = k

asumsi, k = 0,8

di = k.do

di4 = (k.do)4

do min = (16.T

π . (1−k4 ) . a¿¿

13

do min = (16 .26.000

π . (1−0,84 ) . 5,5¿¿

13

do min = 34,28 mm

di = a.do = 0,8.(34,28)

di = 27,424 mm

dalam perancangan ini, diameter luar yang dipilih sebesar 55 mm.

Diameter tersebut diesesuaikan dengan data yang ada pada tabel (55

mm > 34,28 mm). Sehingga diameter dalamnya adalah :

di = a.do

di = 0,8.(55)

= 44 mm

Pemeriksaan tegangan geser yang terjadi, adalah :

¿16.T

πdo ³(1−k4)

¿16 .26.000

π (55) ³ (1−0,84) = 1,331 Kg/mm²



Berdasarkan hasil perhitungan yang diperoleh, maka tegangan

geser yang terjadi (t = 1,331 Kg/mm2) lebih kecil dari tegangan geser

yang diizinkan (ta = 5,5 Kg/mm2).

Sehingga ( t = 1,331 Kg/mm2 ≤ ta = 5,5 Kg/mm2 ) AMAN.

3.2 Perhitungan Spider untuk Universal Joint

Sebelum kita mencari diameter, harus diketahui dahulu bahan untuk poros

salib penghubung atau spider serta tegangan lentur yang diijinkan. Diasumsikan

bahan yang digunakan adalah Baja SNCM – 23 dengan kekuatan tarik 100 Kg/mm ²dengan nilai sf₁ = 6

3.2.1 Tegangan Lentur yang Diijinkan

σ b a = 100 Kg /mm ²

6 = 16,667 Kg/mm²

3.2.2 Dimensi Spider

Diketahui W = 65 mm

Maka R = 652 = 32,5 mm

T = F . R F = TR

F = 26.000

32,5 = 800 Kg

Diasumsikan Rm sebesar 1/3 W, maka:

Rm = W3

= 653

= 21,667 mm = 21 mm

Maka, M = F . Rm

= 800 Kg . 21 mm


F

Rm

W

F

M

R


= 16.800 Kg.mm

3.2.3 Perhitungan Diameter Spider

ds = ( 32 Mπ .σb a )

13 = ( 32 . 16.800

π . (16,667))13 = 3√10.272,406 = 21,738 mm = 22 mm

Pembulatan angka diameter poros disesuaikan dari tabel yang ada maka

dipilihlah diameter poros sebesar 28 mm (28 mm > 22 mm).

Pemeriksaan tegangan lentur yang terjadi, adalah :

σb = 32 . Mπ . ds ³ =

32.16.800π .(28) ³ = 7,799 Kg/mm2

Berdasarkan hasil perhitungan yang diperoleh, maka tegangan lentur yang

terjadi (σb = 7,799 Kg/mm2) lebih kecil dari tegangan lentur yang diizinkan (σba =

16,667 Kg/mm2).

Sehingga ( σb = 7,799 Kg/mm2 ≤ σba = 16,667 Kg/mm2 ). AMAN.



BAB IV

PENUTUP

4.1 Analisa

Agar poros yang direncanakan mampu menahan terjadinya defleksi akibat

puntiran, maka tegangan geser maksimum yang seabenarnya poros harus lebih kecil

atau sama dengan tegangan geser yang diijinkan.

Dari hasil perhitungan penentuan dimensi utama poros propeller , memang

terdapat beberapa penyimpangan dibandingkan dengan keadaaan yang sebenarnya.

Penyimpangan yang terjadi ini kerena dalam perhitungan yang diameter poros yang

dihitung adalah diameter minimum poros yang dapat menahan beban

maksimumyang terjadi. Tetapi secara umum dapat disimpulkan bahwa hasil

perancangan poros propeller masih aman untuk di gunakan pada Hino Dutro 110

SD. Satu hal yang perlu ditekankan bahwa dalam suatu perancangan ada faktor yang

sangat penting dalam menunjang keberhasilan suatu proses perancangan yaitu

pengalaman dalam merancang.

Dengan pengalaman yang cukup banyak, maka seorang perancang dapat

mengambil faktor-faktor berdasarkan beberapa asumsi yang tepat sedemikian rupa

sehingga rancangannya optimal. Namun demikian dalam menilai suatu proses

perancangan, secara umum kita tidak dapat membenarkan atau menyalahkan suatu

hasil perancangan karena tergantung oleh banyaknya variabel serta dilakukannya

beberapa pembulatan terhadap hasil perhitungan. Semua hasil perhitungan ini



menunjukkan bahwa poros yang direncanakan telah memenuhi syarat untuk dibuat

dan dioperasikan.

4.2 Kesimpulan

Berdasarkan hasil perhitungan yang dilakukan, dapat diambil kesimpulan

spesifikasi poros propeller belakang hasil penentuan yang digunakan pada Hino

Dutro 110 SD adalah sebagai berikut :

1.Poros Propeller

- Bahan S 55C

- Daya pada mesin = 82 kW

- Momen puntir rencana (T) = 26.000 Kg.mm

- Diameter poros luar (do) = 55 mm

- Diameter poros dalam (di) = 44 mm.

Berdasarkan hasil perhitungan yang dilakukan, dapat diambil kesimpulan

spesifikasi spider universal joint hasil penentuan yang digunakan pada Hino Dutro

110 SD adalah sebagai berikut :

2.Universal joint

- Bahan (JIS G 4103) SNCM 23

- Diameter spider universal joint (ds) = 28 mm

- Lebar spider universal joint (W) = 65 mm



DAFTAR PUSTAKA

1. Sularso dan Suga, K. 1980. Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen

Mesin. Jakarta : P.T. Pradnya Paramita.

2. Niemann, G alih bahasa Budiman, Anton dan Priambodo, Bambang. 1992.

Elemen Mesin, Desain dan Kalkulasi dari Sambungan, Bantalan dan Poros

Jilid 1. Jakarta : Erlangga.

3. http://www2.hino.co.id/product.php?z=2&c=45


http://www2.hino.co.id/product.php?z=2&c=45


LAMPIRAN

Tabel 1



Tabel 2



Tabel 3



Gambar 1


tugas elmes i poros gardan triyono wibowo (112100019) - iti.docx

Documents