Top Banner
PERENCANAAN ELEMEN MESIN Mata Kuliah lanjut : Prasyarat : 1. Pengetahuan Bahan Teknik 2. Statika dan dinamika 3. Kekuatan Bahan 4. Penerapan Komputer 5. Matematika
62

Perencanaan Elemen Mesin

Feb 24, 2016

Download

Documents

mirit

Perencanaan Elemen Mesin. Mata Kuliah lanjut : Prasyarat : Pengetahuan Bahan Teknik Statika dan dinamika Kekuatan Bahan Penerapan Komputer Matematika. Tujuan Umum. Mempelajari proses perencanaan elemen mesin dengan menggunakan salah satu Standar perencanaan yang ada (JIS) - PowerPoint PPT Presentation
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Perencanaan Elemen Mesin

PERENCANAAN ELEMEN MESIN

Mata Kuliah lanjut :Prasyarat :1. Pengetahuan Bahan Teknik2. Statika dan dinamika3. Kekuatan Bahan4. Penerapan Komputer5. Matematika

Page 2: Perencanaan Elemen Mesin

Tujuan Umum Mempelajari proses perencanaan elemen

mesin dengan menggunakan salah satu Standar perencanaan yang ada (JIS)

Menentukan dimensi dan jenis bahan yang digunakan dari elemen mesin yang direncanakan

Mengintegrasikan proses perencanaan dalam bentuk software aplikasi

Page 3: Perencanaan Elemen Mesin

Materi Perkuliahan Poros dan Pasak Kopling Tetap Kopling tidak Tetap dan REM Bantalan Sabuk dan Rantai Roda Gigi Ulir dan Pegas

Page 4: Perencanaan Elemen Mesin

Penilaian Komponen Penilaian

Tugas-Tugas kecil (10%) Kuiz (10%) UTS (30%) UAS (30%) Tugas Besar (grup) (20%)

Jadwal pengumpulan tugas besar, 2 minggu sebelum UAS

Page 5: Perencanaan Elemen Mesin

Materi 1.Poros dan Pasak

Poros merupakan bag yg sangat penting dari mesin Fungsi Poros :

Meneruskan Tenaga ke poros yang lan Meneruskan Putaran keporos yang lain

Macam_macam Poros : ada 3 Poros Transmisi : poros yang menerima beban lentur, puntir

atau kedua-duanya. Daya diruskan melalui : kopling, roda gigi, puli sabukatau sproket rantai

Poros Spindel : Beban utamanya adalah puntiran. Contohnya adalah poros yang ada pada mesin bubut. Syarat bahan yang digunakan harus mempunyai deformasi yang kecil

Gandar : adalah poros yang murni menerima beban lentur, contohnya adalah poros yang digunakan pada gerobak barang. Gandar ada yang berputar atau yang benar-benar diam

Page 6: Perencanaan Elemen Mesin

Lanjutan Bentuk poros ada 3 macam : poros lurus,

poros engkol, poros luwes (agar terdapat kebebasan bagi perubahan arah)

A. Hal-hal penting dalam Perencanaan Poros

a) Kekuatan Porosb) Kekakuan porosc) Putaran kritisd) Korosie) Bahan Poros

Page 7: Perencanaan Elemen Mesin

Lanjutan Kekuatan Poros

Beban Poros adalahpuntir, lentur atau kombinasi, beban tarikatau tekan (spt pada as baling-baling)

Pengaruh konsentrasi : poros bertangga, alur pasak Poros harus direncanakan untuk menerima beban-beban

external tsb Kekakuan Poros

Bahan poros walaupun kuat tetapi bila defleksi lentur atau puntir tinggi menyebabkan ketidak telitian. Maka kekakuan poros harus diperhatikan dalam perancangan

Putaran Kritis Jika putaran mesin dinaikan sampai nilai tertentu maka akan

terjadi getaran yang luar biasa besarnya. Putaran tsb disebut putaran kritis. Didalam design putaran operasional mesin harus dibawah putaran kritis

Page 8: Perencanaan Elemen Mesin

Lanjutan Korosi

Bahan tahan korosi harus dipilih untuk bahan poros atau melakukan perlindungan terhadap bahan poros yang digunakan, mis dg coating

Bahan Poros Bahan S-C (Steel Construction) ; baja yang

ddioksidasikan dg ferrosilikon dan di cor : kadar karbon terjamin

Page 9: Perencanaan Elemen Mesin

Lanjutan Baja Karbon untuk Konstruksi Mesin dan

Baja Batang yang difinis dingin untuk porosStandar dan

macam

Lambang

Perlakuan Panas

Kekuatan Tarik

(kg/mm2)

Keterangan

Baja Karbon Konstruksi Mesin(JIS G 4501)

S30CS35CS40CS45CS50CS55C

PenormalanIdemIdemIdemIdemidem

485255586266

Batang Baja yang difinis Dingin

S35C-DS45C-DS55C-D

536072

Ditarik dingin, digerinda, dibubut atau gabungan hal-hal tsb

Page 10: Perencanaan Elemen Mesin

Lanjutan Poros Poros-Poros yang digunakan untuk

putaran tinggi dan beban berat umumnya dibuat dari baja paduan spt : baja khrom nikel, baja khrom nikel molibden dll

Baja paduan umumnya sangat mahal, maka tidak selalu dianjurkan untuk penggunaan logam jenis-jenis ini. Penggantinya menggunakan baja SF dimana kekuatannya dijamin

Page 11: Perencanaan Elemen Mesin

Lanjutan PorosStandar dan Macam Lambang Perlakuan Panas Kekuatan Tarik

(kg/mm2)Baja Khrom Nikel(JIS G 4102)

SNC 2SNC 3

SNC 21SNC 22

--

Pengerasan kulitPengerasan Kulit

859580100

Baja Khrom Nikel Molibden(JIS G 4103)

SNCM 1SNCM 2SNCM 7SNCM 8SNCM 22SNCM 23SNCM25

----

Pengeran kulitPengerasan KulitPengerasan Kulit

859510010590100120

Baja Khrom(JIS G 4104)

SCr 3SCr 4SCr 5SCr 21SCr 22

---

Pengerasan kulitPengerasan Kulit

90951008085

Baja Khrom Molibden(JIS G 4105)

SCM 2SCM 3SCM 4SCM 5SCM21SCM22SCM 23

----

Pengerasan KulitPengerasan KulitPengerasan Kulit

85951001058595100

Baja Paduan Untuk Poros

Page 12: Perencanaan Elemen Mesin

Lanjutan PorosKelas Lamban

gPemakaian Utama

Perlakuan Panas

Batas Mulur(kg/mm2)

Kekuatan Tarik(kg/mm2)

Kelas 1A SFA 55A Poros

PengikutPenormalan atau celup dingin

28 55B SFA 55B

Kelas 2A SFA 60A

Gandar yang digerakan dan poros pengikut

30 60B SFA 60B

Kelas 3

A SFA 65A Celup dingin dan pelunakan

35 65B SFA 65B

Kelas 4

A SFAQA Celup dingin dan pelunakan pd bag tertentu

30 60B SFAQB

Page 13: Perencanaan Elemen Mesin

Lanjutan Poros Umumnya baja diklasifikasikan

berdasarkan Kandungan Karbonnya

Golongan Kadar C (%)Baja LunakBaja LiatBaja Agak KerasBaja KerasBaja Sangat Keras

- 0.15- 0.2 – 0.3- 0.3 – 0.5- 0.5 – 0.8- 0.8 – 1.2

Page 14: Perencanaan Elemen Mesin

Lanjutan PorosNama Standar

Jepang (JIS)Standar Amerika (AISI), Engrish(BS ) dan Jerman DIN

Baja karbon konstruksi mesin

S25CS30CS40CS45CS50CS55C

AISI 1025, BS060A25AISI 1030, BS060A30AISI 1035, BS060A35, DIN C35AISI 1045, BS060A45, DIN C45,CK45AISI 1050, BS060A50, DIN St50.11AISI 1055, BS060A55

Baja Tempa SF 40,45,50,55 ASTM A105-73

Baja Nikel Khrom SNCSNC22

BS 653M31BS En36

Baja Nikel Khrom molibden SNCM 1SNCM 2SNCM 7SNCM 8SNCM22SNCM23SNCM25

AISI 4337BS830M31AISI 8645,BS En100DAISI 4340, BS817M40, 816M40AISI 4315AISI 4320, BS En325BS En39B

Baja Khrom Scr 3SCr 4SCr 5SCr21SCr22

AISI 5135, BS530A36AISI 5140,BS 530A40AISI 5145AISI 5115AISI 5120

Baja khrom molibden SCM 2SCM3SCM4SCM5

AISI 4130, DIN 34CrMo4AISI 4135, BS708A37AISI 4140, BS708M40, DIN42CrMo4AISI 4145, DIN50CrMo4

Page 15: Perencanaan Elemen Mesin

Diagram Perencanaan Poros dengan Beban Puntir Murni

Mulai

1. Daya yang ditransmisikan P(kW), putaran poros (rpm)

2. Faktor koreksi

3. Daya Rencana Pd (kW)

A

Page 16: Perencanaan Elemen Mesin

LanjutanA

4. Momen Puntir Rencana T (kg.mm)

Bahan Poros, perlakuan panas, kekuatan tarik σB (kg/mm2),apakah

poros bertangga atau beralur pasak, faktor

keamanan sf1, sf2

Tegangan geser yang diijinjan τa (kg/mm2)

BF

Page 17: Perencanaan Elemen Mesin

LanjutanB

7. Faktor koreksi untuk momen puntir KT, Faktor

lenturan Cb

8. Diameter poros ds (mm)

9. Jari-jari filet dari poros bertangga r

(mm) Ukuran pasak dan alur pasak

Menggunakan Tabel

CD

F

Page 18: Perencanaan Elemen Mesin

LanjutanC

10. Faktor konsentrasi tegangan pada poros bertangga β , pada

pasak αMelihat Gambar

12. <

D

E

Page 19: Perencanaan Elemen Mesin

LanjutanE

13. Diameter poros ds (mm), Bahan poros,

Perlakuan panas, jari-jari filet dari poros

bertangga, ukuran pasak dan alur pasak

STOP

END

Page 20: Perencanaan Elemen Mesin

Lanjutan

Daya yang ditransmisikan fcDaya rata-rata yang diperlukanDaya maksimum yang diperlukanDaya Normal

1.2 – 2.00.8 – 1.21.0 – 1.5

Tabel. Faktor koreksi daya yang ditransmisikan fc

=

𝑃𝑑=( 𝑇1000 )( 2𝜋 𝑛160 )

102

𝑇=9.74 𝑥105 𝑃𝑑𝑛1

Daya Rencana

Torsi Rencana (kg.mm)

Page 21: Perencanaan Elemen Mesin

Lanjutan Torsi rencana bila dibebankan pada poros

dengan diameter ds, maka tegangan geser yang terjadi adalah τ (kg/mm2)

Tegangan geser yang diijinkan τa dihitung atas dasar batas kelelahan puntir yang besarnya diambil 40% dari batas kelelahan tarik yg besarnya kira-kira 45% dari kekuatan tarik σB (kg/mm2), jadi besarnya adalah 18% dari kekuatan tarik σB, sesuai dg standar ASME.

𝜏=𝑇

(𝜋 .𝑑𝑠316 )=5.1𝑇𝑑𝑠3

Page 22: Perencanaan Elemen Mesin

Lanjutan Untuk nilai 18 %, maka faktor

keamananya diambil 1/0.18 = 5.6, nilai digunakan untuk bahan SF dan 6 untuk bahan SC. Faktor keamanan ini diberi notasi sf1.

Untuk memberikan faktor keamanan pada poros bertangga atau beralur pasak akibat konsentrasi tegangan maka ditambahkan faktor keamanan kedua sf2. Besarnya sf2 menurut JIS adalah 1.3 s/d 3.0 dan besarnya τa dapat dihitung :𝜏𝑎=

𝜎 𝐵

𝑠𝑓 1×𝑠𝑓 2

Page 23: Perencanaan Elemen Mesin

Lanjutan Faktor koreksi untuk momen puntir (Kt)

perlu dipertimbangkan dan besarnya adalah 1 s/d 3 tergantung kondisi beban external

Faktor koreksi untuk momen lentur juga dipertimbangkan dan besarnya diambil antara 1.0 s/d 2.3 tergantung ada/tidaknya lenturan yang terjadi pada sistem, dan diameter poros yang direncanakan dihitung dengan persamaan sbb :𝑑𝑠=[ 5.1𝜏 𝑎

×𝐾 𝑡×𝐶𝑏×𝑇 ]0.33

Page 24: Perencanaan Elemen Mesin

Ukuran Utama pada Porosukura

n nom. pasak

Ukuran stdr b, b1 dan b2

Ukuran Stdr h

C l Ukuran

standar t1

Ukuran standar t2 r1 dan r2 Referensi

P.prismatis, pasak luncur

Pasak tirus

Pasak prismatis

Pasak luncur

Pasak tirus

Diameter poros yang dapat

dipakai

2x2 2 2

0.16-

0.25

6.20 1.2 1.0 0.5

0.08-0.16

Lebih dari 6 - 8

1.43 x 3 3 3 6-36 1.8 0.9 Lebih dari 8-10

1.84 x 4 4 4 8-45 2.5 1.2 Lebih dari 10 -12

2.35 x 5 5 5

0.25-

0.40

10-56 3.0 1.7

0.16-0.25

Lebih dari 12 - 17

2.66 x 6 6 6 14-70 3.5 2.2 Lebih dari 17 - 22

7 x 7 7 7 7.2 16-80 4.0 3.0 3.5 3.0 Lebih dari 20 - 25

8 x 7 8 7 18-90 4.0 3.3 2.4 Lebih dari 22 -30

10 x 8 10 8

0.40-

0.60

22-110 5.0 3.3 2.4

0.25-0.40

Lebih dari 30-38

12 x 8 12 8 28x140 5.0 3.3 2.4 Lebih dari 38 -

44

14 x 9 14 9 36x160 5.5 3.8 2.9 Lbih dari 44 - 50

15 - 10 15 10 10.2 40 - 180 5.0 5.0 5.5 5.0 Lebih dari 50 -

55

16 x 10 16 10 45 - 180 6.0 4.3 3.4 Lebih dari 50 -

58

18 x 11 18 11 50 - 200 7.0 4.4 3.4 Lebih dari 58 -

65

20 x 12 20 12

0.60 –

0.80

56 - 220 7.5 4.9 3.9

0.40- 0.60

Lebih dari 65 - 75

22 x 14 22 14 63 - 250

9.0 5.4 4.4 Lebih dari 75 - 85

24 x 16 24 16 16.2 70 - 280

8.0 8.0 8.5 8.0 Lebih dari 80 - 80

25 x 14 25 14 70 - 280

9.0 5.4 4.4 Lebih dari 85 - 85

28 x 16 28 16 80 - 320

10.0 6.4 5.4 Lebih dari 95 - 110

32 x 18 32 18 90 - 360

11.0 7.4 6.4 Lebih dari 110 - 130

Page 25: Perencanaan Elemen Mesin

Ukuran diameter bahan yang ada di pasaran (mm)

Page 26: Perencanaan Elemen Mesin

Penentuan Faktor konsentrasi tegangan akibat alur pasak (α)

Page 27: Perencanaan Elemen Mesin

Penentuan faktor konsentrasi tegangan akibat poros bertangga (β)

Page 28: Perencanaan Elemen Mesin

Contoh Aplikasi Tentukan diameter sebuah poros bulat untuk

meneruskan daya 10 (kW) pada rpm 1450 (rpm). Disamping beban puntir, diperkirakan pula akan dikenakannya beban lentur. Poros bekerja pada beban maksimal. Sebuah alur pasak perlu dibuat, dan dalam sehari akan bekerja selama 8 jam dengan tumbukan ringan. Bahan diambil baja batang difinis dingin S30C-D

Solusi P = 10 kW, n1 = 1450 rpm Fc = 1 Pd = 1.0 x 10 = 10 kW T =

Page 29: Perencanaan Elemen Mesin

Lanjutan contoh S30C-D, , sf1 = 6.0 dan sf2 = 2.0 (standar JIS) (tegangan geser yang diijinkan dari bahan yang digunakan) Cb = 2.0 Kt = 1.5 (dilihat pada Tabel)

Diameter poros ds = 28 mm (lihat ukuran poros yang ada) Dianggap diameter bagian yang menjadi tempat bantalan

adalah = 30 mm Jari-jari filet =(30 -28)/2 = 1.0 mm Alurpasak 8 x 4 x filet 0.4 ( besar dari JIS) Konsentrasi tegangan pada poros bertangga adalah : 0.4/28 = 0.034, 30/28 = 1.07, β = 1.37 ( β dilihat

digambar) Konsentrasi tegangan pada poros dengan alur pasak adalah 0.4/28 = 0.014, α = 2.8 makaα>β (α dilihat digambar)

Page 30: Perencanaan Elemen Mesin

Lanjutan Contoh Dari persamaan untuk tegangan geser aktual (tegangan geser akibat beban external) 4.83 x 2.0/2.8 = 3.45 (kg/mm2) (kekuatan internal bahan) 1.56 x 2.0 x 1.5 = 4.86 (Beban external akibat puntiran) < (Proses pengujian kekuatan poros) Berarti diameter poros belum memenuhi syarat JIS harus

diulang perhitungannya dengan menaikan diameter ds menjadi = 31.5 mm, dan mengambil diameter untuk tempat bantalan = 35 mm.

Jari-jari filet (35 -31.5)/2 = 1.75 mm Alur pasak 10 x 4.5 x 0.6 (0.6 besardari JIS) Konsentrasi tegangan dari poros bertangga adalah 1.75/31.5 = 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

Page 31: Perencanaan Elemen Mesin

Lanjutan τ = 5.1 x 6717/(31.5)3 = 1.10 (kg/mm2) 4.83 x 2.0/2.7 = 3.58 kg/mm2. 1.10 x 2 x 1.5 = 3.3 kg/mm2. Maka τa xsf2/α > τ x Cb x Kt artinya baik Ds = 31.5 mm: s30C-D Diameter poros : ds1 = 31.5 dan ds2 35 Jari-jari filet : 1.75 mm Pasak : 10 x 8 Alur pasak : 10 x 4.5 x 0.6

Page 32: Perencanaan Elemen Mesin

Perencanaan Poros dengan Beban Lentur Murni

Contoh dari poros yang menerima beban murni berupa lenturan adalah Gandar. Beban yang diterima oleh satu gandar adalah setengah dari beban total dikurangi berat gandar dan roda. M1 adalah momen lentur pada dudukan roda dapat dihitung. Bahan mempunyai tegangan lentur yang diijinkan σa (kg/mm2), Momen tahanan lentur dari poros dengan diameter ds (mm) adalah Z = (π/32) ds

3 (mm3) Ada hubungan antara momen lentur (M1), momen

tahanan lentur (Z) dan tegangan lentur yang diijinkan σa

Page 33: Perencanaan Elemen Mesin

Lanjutan Dimana σa = rumus yang digunakan untuk menghitung

diameter poros akibat beban lentur. Dalam perhitungan diameter gandar pengaruh

gerak dinamis harus diperhitungkan baik yang sifatnya mendatar atau yang tegak dan besarnya beban dinamis ini harus ditambahkn pada beban statis. Gandar yang digerakan oleh suatu penggerak mula juga mendapat beban puntir yang mana akan melibatkan faktor m, yang dapat dijelaskan dalam tabel sbb:

Page 34: Perencanaan Elemen Mesin

Faktor Tegangan Pada Gandar

Page 35: Perencanaan Elemen Mesin

Dimensi Poros Gandar

Page 36: Perencanaan Elemen Mesin

Persamaan Yang Digunakan

(Momen karena beban statis pada as roda) (αv dilihat di tabel)

Page 37: Perencanaan Elemen Mesin

Alur Perencanaan Poros dengan Beban Lentur Murni

Page 38: Perencanaan Elemen Mesin

Lanjutan αh : Beban tambahan krn get horisontal/beban statis M1 : Momen pada tumpuan roda krn beban statis

(kg.mm) M2 : Momen pada tumpuan roda karena gaya vertikal

tambahan (kg.mm) M3 : Momen lentur pada naf tumpuan roda sebelah

dalam karena beban horisontal (kg mm) P : beban horisontal (kg) Q0 : Beban pada bantalan karena beban horisontal

(kg) R0 : Beban pada telapak roda karena beban

horisontal (kg)

Page 39: Perencanaan Elemen Mesin

Lanjutan W : Beban statis pada satu gandar (kg) g : Jarak telapak roda (mm) j : Jarak bantalan radial (mm) h : Tinggi titik berat (mm) v : Kecepatan kerja maksimum (km/jam) r : Jari-jari telapak roda (mm) αv : Beban tambahan krn get

vertikal/beban statis

Page 40: Perencanaan Elemen Mesin

Tabel untuk faktor akibat getaran baik horisontal atau vertikal

Page 41: Perencanaan Elemen Mesin

Perhitungan diameter Poros

Setelah ds dihitung, maka tegangan lentur aktual σb (kg/mm2) yang terjadi pada dudukan roda dapat dihitung, selanjutnya bila ≥ 1maka :

Page 42: Perencanaan Elemen Mesin

Contoh Aplikasi Sebuah kereta tambang beratnya 2.6 ton memakai 2

gandar dengan 4 roda. Gandar tersebut tetap, dan beratnya sendiri adalah 950 kg. Lebar rel 610 mm dan jarak tumpuan pd gandar dengan penampang persegi adalah 420 mm. Berapakah diameter gandar yang harus diambil pada bantalan kerucutyang dipasang pada jarak 285 mm dari tengah gandar.

Solusi : Beban pada gandar adalah (950 + 2600)/2 = 1775 kg

Panjang lengan momen pada bantalan rol kerucut adalah :(610/2) – 285 = 20 mm. Besarnya momen lentur :

M = (1775/2) x 20 = 17750 kg.mm

Page 43: Perencanaan Elemen Mesin

Gambar skematis dari kereta tambang.

Page 44: Perencanaan Elemen Mesin

Lanjutan Jika bahan yang dipakai 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 yang ada

Page 45: Perencanaan Elemen Mesin

Contoh Aplikasi 2 Gandar dari sebuah kendaran rel seperti

ditunjukan pada gambar, mendapat beban statis sebesar 12000 kg. Tentukan diameter gandar pada dudukan roda. Kecepatan maksimum danggap sebesar 100 km/jam, dan bahan gandar diambil JIS E4502 kelas 3.

Page 46: Perencanaan Elemen Mesin

Gambaran skematis dari gandar

Page 47: Perencanaan Elemen Mesin

Analisa Perhitungan W = 12000 kg, g = 1120 mm, j = 1930 mm h = 970 mm, V = 100 km/jam, r = 430 mm

αv = 0.3 dan αh = 0.4 M2 = 0.3 x 2.43 x 106 = 0.729 x 106 kg.mm a = 345 mm dan 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 M3 = 3600 x 430 + 1810 x (345 + 128) -4500x(345 +

128 – (810/2)0 = 2.188 x 106 kg.mm

Page 48: Perencanaan Elemen Mesin

lanjutan Poros pengikut kelas 3, σwb = 11 kg/mm2 Untuk poros pengikut m = 1

Dibulatkan ds = 175 mm

n = 11/10.64 = 1.03 baik

Page 49: Perencanaan Elemen Mesin

Perencanaan Poros dengan beban Puntir dan Lentur

Pada umumnya poros menerukan daya dan putaran melalui sabuk, roda gigi dan rantai, sehingga poros menerima beban puntir dan lentur sekaligus.

Tegangan geser yang terjadi : τ = T/Zp dan tegangan normal σ = M/Z

Tegangan geser maksimum dapat dihitng dengan persamaan :

Page 50: Perencanaan Elemen Mesin

Lanjutan Untuk poros bulat dan pejal maka :

Sehingga τmax = Ada faktor koreksi untuk Momen lentur

yaitu Km dimana nilainya (1.5 s/d 3) sedangkan faktor koreksi untuk Torsi yaitu Kt dimana nilainya (1 s/d 3)

Page 51: Perencanaan Elemen Mesin

Lanjutan Maka : τmax =

Perhitungan Defleksi karena Puntiran dimana G = 8.3 x 103 kg/mm2

Perhitungan defleksi karena lendutan :

Page 52: Perencanaan Elemen Mesin

Perencanaan Poros dengan Beban Lentur dan Puntir

Page 53: Perencanaan Elemen Mesin

Contoh Soal 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 menerukan daya sebesar 18 kW pada 300 rpm. Bahan poros diambil S40C. Jika defleksi puntiran dibatasi sampai 1 derajat, berapa besar diameter poros yang dipandang cukup?. Jika berat puli sabuk 1 adalah 25 kg, puli sabuk 2 adalah 20 kg dg masa jenis = 7860 kg/m3. Berapa kecepatan kritis poros? Apakah poros dalam contoh ini cukup aman

Page 54: Perencanaan Elemen Mesin

Gambar Diagram Gaya-gaya pada Poros

Page 55: Perencanaan Elemen Mesin

Gambar Diagram Momen

Page 56: Perencanaan Elemen Mesin

Jawaban P = 18 kW, n1 = 300 rpm fc = 1.4 Pd = 1.4 x 18 = 25.2 kW T = 9.74 x 105 x 25.2/300 = 81820 kg.mm Beban seperti yang diperlihatkan pada gambar H1 = 215 kg V1 = 403 kg H2 = 270 kg V2 = 35 kg RH1 = = 205 kg RH2 = (215 + 270) – 205 = 280 kg

Page 57: Perencanaan Elemen Mesin

Lanjutan Rv1 = = 289 kg Rv2 = (403 + 35) -289 = 149 kg Menggambarkan diagram momen lentur Dari diagram momen lentur, harga-harga

momen lentur horisontal dan vertikal pada posisi puli 1 dan puli 2 adalah :

MH1 = 205 × 300 = 61500 kg.mm MH2 = 280 × 200 = 56000 kg.mm MH3 = 289 × 300 = 86700 kg.mm MH4 = 149 × 200 = 29800 kg.mm

Page 58: Perencanaan Elemen Mesin

Lanjutan Momen Lentur Gabungan MR1 = = 1 06300 kg.mm MR2 = = 63400 kg.mm Bahan Poros s30C, σB = 55 kg/mm2

Poros harus diberi tangga sedikit pada tempat puli, puli ditetapkan dengan pasak.

Sf1 = 6.0, sf2 = 2.0 τba = 55/(6.0 x 2.0) = 4.58 kg/mm2

Km = 2.0, Kt = 1.5 Menghitung Diameter Poros. ds = = 64.9 = 65 mm

Page 59: Perencanaan Elemen Mesin

Lanjutan Konsentrasi tegangan alur pasak adalah lebih

besar dari pada di tangga poros, dari tabel yang ada, alur pasak adalah :

18 x 6 x 1.0 (1.0 jari2 filet) 1.0/65 = 0.015 dari gambar α = 2.85 τ = = 4.55 kg/mm2

Jika τa x sf2 dibandingkan dengan τ x α, 4.58 x 2 < 4.55 x 2.85, maka diameter dinaikan menjadi 75 mm dan didapatkan alur pasak 20 x 7 x 1.0, 1/75 = 0.013, α = 2.86

τ = × 244967 = 2.96 kg/mm2 4.58 x 2 > 2.96 x 2.86 ( desain baik)

Page 60: Perencanaan Elemen Mesin

Lanjutan Perhitungan Defleksi Puntiran G = 8.3 x (kg/mm2)

0.18o < 0.25o

Bantalan yang digunakan pada kedua ujung poros dianggap tipis. Gaya resultan dari komponen horisontal yang bersangkutan : 485 kg, pada titik pusat gaya : 300 + . Gaya resultan dari komponen vertikal adalah 438 kg. Karena gaya ini lebih kecil dari komponen horisontal maka diabaikan.

Perhitungan defleksi lentur dari persamaan yang ada : y = 3.23 x = 0.29 mm y/l = 0.29/1 = 0.29 mm/m 0.29 < (10.3 – 0.35) Berat benda yang berputar : W1 = 25 kg, W2 = 20 kg Berat poros : Ws = (π/4) x

Page 61: Perencanaan Elemen Mesin

Lanjutan Setengah dari berat tersebut dianggap

bekerja ditengah poros sebagai beban terpusat

Kecepatan kritis dari masing benda yang berputar adalah :

Nc1 = = 8930 rpm Nc2 = = 13000 rpm Nc3 = = 9000 rpm

Page 62: Perencanaan Elemen Mesin

Lanjutan Dari persamaan untuk menghitung

putaran kritis total :

300/5707 << 0.6 – 0.7 baik