FAKULTAS TEKNIK ELIESER TAHALELE
TUGAS BESAR
ELEMEN MESIN I
DISUSUN OLEH :
ELIESER TAHALELE
0724 1311 036
FAKULTAS TEKNIK
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
UNIVERSITAS KHAIRUN
Kata Pengantar
Puji syukur saya panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas
berkat dan rahmat-Nya sehingga saya dapat menyelesaikan Tugas Besar Elemen
Mesin I.
Walaupun Tugas Besar Elemen Mesin I ini masih jauh dari kesempurnaan,
maka dari itu saya berharap kepada Bapak Dosen untuk memberikan kritik dan
saran untuk penyempurnaan Tugas Besar Elemen Mesin I ini.
Akhirnya penulis berharap mudah-mudahan Tugas Besar Elemen Mesin I
ini dapat berguna dan bermanfaat untuk kita semua.
Ternate, 27 November 2014
FAKULTAS TEKNIK ELIESER TAHALELE
Soal :
1.
Rangcanglah bentuk poros dan hitung diameter minimum poros yang
diperlukan. Dengan diketahui:
Daya motor 7 hp
Putaran sprocket 700 rpm
Dengan mengasumsikan poros dibuat dari baja st 37
Kekuatan mulur
𝑆
𝑦
= 340 𝑀𝑃𝑎
Faktor keamanan dipilih 3
Jarak antar bantalan ditentukan sebesar 100 mm
Jarak antara bantalan A ke sprocket ditentukan sebesar 20 mm
100
20
20
Tentukan :
1.
Diameter poros
2.
Gambarkan diagram momen lentur poros
3.
Poros yang cocok digunakan
Jawab
1.
Diameter poros :
Jarak antar bantalan ditentukan sebesar 100 mm
Jarak antara bantalan A ke sprocket ditentukan sebesar 20 mm
𝑇 =
ω =
p
2.
π
. n /40
p
=
40 x 7 x 746
2.
π
. 700
=
208880
4396
= 𝟒𝟕, 𝟓𝟏𝟔 𝐍𝐦
Kemudian gaya tangensial pada sproket adalah
𝐹𝑡 =
𝐷/2 =
𝑇
160𝑚𝑚 /2 = 𝟎, 𝟓𝟗 𝑵
47,516𝑁𝑚
Σ
𝑀
𝐵
= 0 ;
𝐹
𝑡
(120) +
𝑅
𝐴𝑦
(100) = 0;
𝑅
𝐴𝑦
= −
𝐹
𝑡
100 = −
(120)
0,59(120)
100
= −
70,8
100
FAKULTAS TEKNIK ELIESER TAHALELE
-
Dengan mengasumsikan poros dibuat dari baja st 37
-
Kekuatan mulur
𝑆
𝑦
= 340 𝑀𝑃𝑎
-
Faktor keamanan dipilih 3
Σ
F
𝑦
= 0 ;
2.
Gambarkan diagram momen lentur poros
M = F x L
Diagram Momen Lentur Poros
2.
Rangcanglah pasak yang dipakai dalam sistem. Dimana diketahui:
Diameter terpasang sproket 18 mm
Diameter sproket 160 mm
Dengan mengasumsikan poros dibuat dari baja st 37
Faktor keamanan dipilih 2
Ukuran penampang untuk pasak berpenampang bujursangkar 3/16 inch
atau sekitar 4,8 mm
Ukuran penampang untuk pasak berpenampang persegi panjang 1/8 inch
atau sekitar 3,2 mm
Torsi 71,24 Nm
Gaya tangensial 8.381,2 N
Jari jari atau R 8,5 mm
Tentukanlah Panjang pasak :
1.
Untuk Pasak Bujursangkar
2.
Untuk Pasak Persegi Panjang
3.
Untuk Pasak Pin
4.
Untuk Pasak Pin Ulir
Diameter Poros
Nominal
Ukuran Nominal Pasak
Lebar, W
Tinggi, H
Bujursangkar
Persegi-panjang
5/16 - 7/16
3/32
3/32
-
7/16
–
9/16
1/8
1/8
3/32
FAKULTAS TEKNIK ELIESER TAHALELE
Jawab
1.
Pasak yang cocok digunakan yaitu pasak berpenampang bujur sangkar,
ukuran penampang itu adalah 3/16 inch (atau sekitar 4,8 mm)
Torsi yang diteruskan oleh rantai sebesar 71,24 Nm eqivalen dengan gaya
tangensial sebesar 8381,2 N yang bekerja pad poros berdiameter 18 mm
𝐹
𝑡
=
𝑅 =
𝑇
71,24 𝑁𝑚
8,5 𝑚𝑚
𝐹
𝑡
= 𝟖𝟑𝟖𝟏, 𝟐 𝑵
Untuk Pasak Bujursangkar
Jika diasumsikan pasak dibuat dari material yang sama dengan material
poros yaitu St 37 dan factor keamanan ditentukan sebesar 2 maka
panjang pasak menurut kegagalan akibat tegangan normal yaitu:
𝑙 =
𝐹
ℎ
𝑡
× 𝐹𝑆
1
× 𝑆
𝑦
𝑙 =
2,4 𝑚𝑚 × 340 𝑀𝑃𝑎 =
8381,2 𝑁 × 2
16762,4
816 = 𝟐𝟎, 𝟓𝟒𝟐 𝑚𝑚
Menurut kedua hasil perhitungan diatas, panjang minimum atau panjang
aman untuk jenis pasak bujur sangkar adalah 20,542
mm
.
2.
Untuk Pasak Persegi Panjang
𝑙 =
𝐹
ℎ
𝑡
× 𝐹𝑆
1
× 𝑆
𝑦
𝑙 =
1,6 𝑚𝑚 × 340 𝑀𝑃𝑎 =
8381,2 𝑁 × 2
16762,4
544 = 𝟑𝟎, 𝟖𝟏𝟑 𝑚𝑚
Sedangkan panjang pasak menurut kegagalan akibat tegangan geser
adalah:
3.
Diameter Untuk Pasak Pin
d
=
√8TxFS
D(π . S
y
)
=
√8(71,24 Nm)x2
18 mm (π . 340 MPa
)
d = 7,7
mm
Selanjutnya berapa panjang pasak pin yang diperlukan ? apabila tebal dari
hub diasumsikan sebesar 5 mm maka panjang pasak pin minimum yang diperlukan
adalah :
FAKULTAS TEKNIK ELIESER TAHALELE
4.
Diameter Pasak Pin Ulir
Diameter pasak pin ulir yang menerima beban torsi sebesar 71,24 Nm
d
=
√16TxFS
D(π . S
y
)
=
√16(71,24
Nm)x2
18 mm (π . 340 MPa
)
d =
10,8
mm
3.
Sebuah katalog memperlihatkan basic dynamic load rating sebuah ball
bearing sebesar 6 lb untuk umur sebesar 1.000.000 putaran. Berapakah umur
L
10
yang diharapkan, jika bearing itu dikenai beban 3.500 lb.
Diketahui :
P
1
= C = 6 lb (basic dynamic load rating)
P
2
= P
d
= 3.500 lb (beban desain)
L
1
= 106 putaran (umur L
10
pada beban C)
k = 3,00 (untuk ball bearing)
Jawab :
pegas 1,75 in. Pada panjang 1,25 in gaya yang diperlukan untuk menekan
adalah 10 lb . pegas ini akan dipasang pada mesin yang siklusnya rendah
dan diharapkan mencapai total 200 000 siklus. Pegas yang diletakkan dalam
sebuah lubang berdiameter sekitar 0,75 in. Untuk keperluan itu, tentukan :
a.
Material pegas yang sesuai
b.
Diameter kawat
FAKULTAS TEKNIK ELIESER TAHALELE
Diameter lubang = 0,75 in
Ditanya : ..?
a.
Material pegas yang sesuai
b.
Diameter kawat
c.
Diameter rata-rata
d.
Diameter luar
e.
Diameter dalam
f.
Panjang bebas
g.
Panjang penuh
h.
Jumlah gulungan
Jawab :
a.
Untuk permasalahan diatas, berbagai jenis material pegas dapat digunakan.
Sebagai jawaban dipilih Baja Chromium-Vanadium A231 yang memiliki
modulus geser G = 77,2 Gpa. Angka sebesar itu setara dengan 11.200.000
psi.
b.
Diameter kawat, Dw.
𝐷
𝑤
=
√8. 𝐾. 𝐹
0
. 𝐷
𝑚
3
𝜏
𝑑
= −0,51. 𝐷
𝑤
3
+ 14,038 . 𝐷
𝑤
2
− 133,44 . 𝐷
𝑤
+ 1193,7
𝜏
𝑑
= −0,51. (3)
3
+ 14,038 . (3)
2
− 133,44 . (3) + 1193,7
𝜏
𝑑
= 𝟗𝟎𝟓, 𝟗 𝑴𝑷𝒂
Setelah ketiga variabel telah diketahui, selanjutnyabmemasukkan nilai ketiganya
𝐷
𝑤
= 3√(
8 (1,2)(44,5 𝑁)(15,24 𝑚𝑚
𝜋 (978,9 𝑀𝑃𝑎)
)
𝐷
𝑤
= 𝟏, 𝟑𝟏 𝑚𝑚
Dengan memasukkan kembali diameter kawat ini kedalam persamaan tegangan geser
yang diizinkan maka diperoleh :
𝜏
𝑑
= −0,51. (1,31)
3
+ 14,038 . (1,31)
2
− 133,44 . (1,31) + 1193,7
𝜏
𝑑
= 𝟏𝟎𝟒𝟏, 𝟖 𝑴𝑷𝒂
Selanjutnya diameter kawat pegas dihitung kembali sebagai berikut :
𝐷
𝑤
=
√8. 𝐾. 𝐹
0
. 𝐷
𝑚
FAKULTAS TEKNIK ELIESER TAHALELE
