poros

UMUM

POROS DIBEDAKAN:

• Poros dukung

– Momen lengkung / tegangan lengkung

• Poros daya /transmisi

– Momen torsi

– Moemen torsi & lengkung

• Poros dukung tetap (gb.1a)

• Poros dukung berputar (gb.1b)

• Poros daya (gb.1c)

POROS TRANSMISI

Untuk merancang suatu poros dapat ditempuh dua cara, yaitu:

1. Ruang tempat poros telah ditetapkan terlebih dahulu
2. Ruang tempat poros ditentukan setelah poros dengan kelengkapannya dihitung

• Gb.2a kotak transmisi sudah tertentu

• Gb.2b kotak transmisi tergantung dimensi rd. gigi

PERHITUNGAN MOMEN TORSI DAN LENGKUNG

Untuk dapat menghitung dimensi poros, maka terlebih dahulu harus dihitung momen torsi dan momen lengkung yang diterima poros

Momen Torsi

• Mt = 9550 P/n (Nm)

• Bila :

– P = daya yang dipindahkan oleh poros (kW)

– n = putaran poros (rpm)

Gambar 3: poros dengan beban torsi dan lengkung

• Momen Lengkung

1. Perhitungan Reaksi Tumpuan (gb.3).

SMA = 0

FB . la = F.l: dari sini diperoleh

FB = (F.l)/la (N)

SFy = 0: diperoleh F – FA – FB = 0, jadi

FA = F – FB (N)

Mmax = momen yang terjadi pada poros

Mmax = FA. l1 (Nmm) = FB. l2 (Nmm)

Bila puli berada diluar tumpuan (grs. Putus-putus):

F’B . la = F’ . (la + l3);

F’B = F’ . (la + l3)/la

F’ – F’A –F’B = 0: diperoleh

F’A = FB-F’

Jadi momen lengkung max (Mb’max) adalah:

(Mb’max) = F’. l3 = F’A . la (Nmm)

PERHITUNGAN KEKUATAN POROS

• POROS DUKUNG (Gb.1b)

Poros dukung hanya menerima beban lengkung atau momen lengkung saja (Mb), jadi pada poros terjadi tegangan lengkung (sb), yang besarnya:

(sb) = Mb/W

Mb = momen lengkung yang terjadi pada poros (Nmm)

W = momen tahanan axial dari penampang poros (mm3)

= 0,1 d3 (untuk poros pejal)

= 0,1 (da2-di2)/da

da dan di = masing-masing diameter luar dan dalam poros (mm)

Poros kuat bila :

sb = Mb/W £ sbijin (N/mm2)

Mb/ (0,1.d3) £ sbijin (N/mm2)

d ³ 3Ö (Mb/ (0,1. sbijin ) mm

PERHITUNGAN KEKUATAN POROS

Gambar 4: poros dengan beban torsi dan lengkung

• POROS TRANSMISI

YANG HANYA MENERIMA MOMEN TORSI (Mt), Gb.5

Tegangan torsi pada poros (tt), besarnya

(tt) = Mt/Wp

Mt = momen torsi yang terjadi pada poros (Nmm)

W = momen tahanan polar dari penampang poros (mm3)

= 0,2d3 (untuk poros pejal)

= 0,2 (da2-di2)/da

da dan di = masing-masing diameter luar dan dalam poros (mm)

Poros kuat bila :

tt = Mt/Wp £ ttijin (N/mm2)

Mt/ (0,2.d3) £ ttijin (N/mm2)

d ³ 3Ö (Mt/ (0,2. ttijin ) mm

Gambar 5: Poros yang hanya menerima momen torsi saja

• POROS TRANSMISI DENGAN BEBAN GABUNGAN (TORSI DAN LENGKUNG):

Bila kedua tegangan diketahui, maka pada poros terjadi tegangan ekivalen sv, besarnya:

sv = Ö(sb2 + 3.(a0.tt)2 £ sbijin (N/mm2)

a0 = faktor beban dinamis ( 0,7 – 1,0)

Bila yang diketahui momennya, maka momen gabungan dihitung dari:

Mv = Ö(Mb2 + 0,75.(a0.Mt)2 (Nmm)

Jadi diameter poros dihitung dari persamaan berikut:

d ³ 3Ö (Mv/ (0,1. sbijin ) mm

CONTOH SOAL

• Diketahui suatu elevator pabrik gelas seperti gambar dibawah. Elevator digerakkan motor listrik dengan daya P = 7,5 kW, putaran n = 80 rpm. Diameter puli penggerak Ds = 800 mm, jarak bearing la = 580 mm, gaya tarik pada tali angkat F1 = 6,1 kN, sedangkan pada daerah turun F2 = 4,5 kN, bahan poros St.50.

• Tentukanlah diameter poros agar kuat menerima beban.

PENYELESAIAN

Analisa gaya – gaya

• Poros menerima beban torsi dan lengkung secara bersamaan, maka momen eqivalen yang terjadi pada poros adalah:

Mv=Ö(Mb2+0,75.(a0Mt)2

Gaya lengkung total yang membebani poros:

F = F1 + F2 = 6,1 kN + 4,5 kN = 10,6 kN

Momen lengkung yang terjadi pada penampang A-B:

Mb = FA.(la/2) = FB.(la/2), dimana

FA = FB = F/2 = 10,6 kN/2 = 5,3 kN

Jadi Mb = 5,3 kN . 290mm = 1537 kNmm = 154 kNcm

Momen torsi:

Mt = 9550P/n = 9550 (7,5/80)Nm = 895,3Nm = 89,53 kNcm

Melihat kondisi momen lengkung dan torsi yang terjadi, maka diambil a0 = 0,7, dengan demikian, maka:

Mv=Ö(154kNcm2 + 0,75.(0,7.89,53)2 = Ö(26670.(kNcm)2 = 163 kNcm = 1630.103 Nmm

Diameter poros dihitung menurut persamaan:

d = 3ÖMv/(0,1.sbijin)

Poros menerima beban dinamis, oleh karena itu tegangan ijin adalah:

sbijin = sD. b1 . b2 / (bk.sf)

Baja St.50 mempunyai sD = 260 N/mm2, kemudian faktor b1 diambil = 0,9 dan b2 = 0,78 , bk = 1,7 dan sf= 1,5

Dengan demikian tegangan lengkung ijin menjadi:

sbijin = 260N/mm2.0,9.0,78 / (1,7.1,5) = 70N/mm2

Diamter poros:

d = 3Ö1630.103 Nmm/(0,1. 70N/mm2) = 0 3Ö233 mm3 = 62 mm

Diambil

d = 70 mm