perencanaan poros - Elemen Mesin I TKM4113

E LEMEN M ESIN I TKM4113

Kamis 07.30 – 10.00

P ERENCANAAN POROS

T UJUAN



Mencari geometri poros yang cocok dalam sebuah transmisi



Menghitung gaya poros akibat roda gigi, belt-pulley dan rantai sprocket



Menentukan torsi pada poros



Menunjukkan diagram gaya geser dan momen bending dalam 2D



Menghitung konsentrasi tegangan pada poros

 Menentukan dimensi poros yang sesuai dengan persyaratan (kekuatan, penggunaan)

P ROSEDUR PERENCANAAN POROS

 Menentukan putaran poros

 Menentukan daya atau torsi yang akan ditransmisikan

 Menentukan komponen dan lokasinya yang akan bekerja pada poros

 Menentukan posisi bantalan (2 bantalan)

 Menggambarkan secara umum geometri dari poros dan juga komponen yang akan di hubungan pada poros

 Menentukan besarnya torsi yang bekerja di setiap titik

 Menentukan gaya-gaya yang bekerja pada poros baik secara axial maupun radial

 Hitung gaya reaksi pada tumpuan (bantalan)

 Menentukan material yang akan digunakan

P ROSEDUR PERENCANAAN POROS

 Menentukan tegangan pada poros

 Menganalisa setiap titik kritis (diameter, tegangan, torsi) sebagai pertimbangan keamanan

 Menentukan dimensi akhir (dokumentasi)

P ROSEDUR PERENCANAAN POROS

 It is to be machined from AISI 1144 OQT 1000 steel. The shaft is part of the drive for a large blower system applying air to a furnace. Gear A receives 200 hp from gear P. Gear C delivers the power to gear Q. The shaft rotates at 600 rpm.

E LEMEN MESIN YANG BERHUBUNGAN DENGAN POROS

 Roda gigi lurus

 Roda gigi miring

 Roda gigi kerucut

 Roda gigi cacing

 Kopling

 Pulley

 Sprocket

G AYA - GAYA PADA POROS AKIBAT ELEMEN MESIN

 Roda gigi lurus

 Torsi

 Gaya tangensial

 Gaya radial

K ONSENTRASI TEGANGAN PADA POROS



Penentuan K

_t

(Faktor Konsentrasi Tegangan)

 Pasak/sepi

K ONSENTRASI TEGANGAN PADA POROS



Penentuan K

_t

(Faktor Konsentrasi Tegangan)

 Fillet

K ONSENTRASI TEGANGAN PADA POROS



Penentuan K

_t

(Faktor Konsentrasi Tegangan)

 Groove

K ONSENTRASI TEGANGAN PADA POROS



Tegangan geser pada torsi yang stabil



Tegangan geser akibat gaya geser vertikal



K ONSENTRASI TEGANGAN PADA POROS



Tegangan geser akibat gaya geser vertikal

K ONSENTRASI TEGANGAN PADA POROS



Faktor desain



Tegangan rencana

K ONSENTRASI TEGANGAN PADA POROS



Luas penampang



Diameter poros

K ONSENTRASI TEGANGAN PADA POROS



Tegangan normal – beban fatigue

 Dimana faktor desain, N = 2 (yang umum digunakan)

P OROS DENGAN BEBAN BENDING DAN TORSI



Roda gigi lurus, V-belt, chain-sprocket

P OROS DENGAN BEBAN BENDING DAN TORSI



Kombinasi beban bending dan torsi



Faktor desain dipertimbangkan



Faktor konsentrasi tegangan dipertimbangkan

P OROS DENGAN BEBAN BENDING DAN TORSI



Kombinasi beban bending dan torsi

P OROS DENGAN BEBAN BENDING DAN TORSI



Diameter poros

C ONTOH PERENCANAAN POROS



Penyelesaian

 Material properties

 Tegangan yield = 83 000 psi

 Tegangan ultimate =118 000 psi

 Elongation = 19%

 Ulet

 Sn = 42 000 psi.

 200 HP  Cs = 0.75 (estimasi)

 Cr = 0.81

C ONTOH PERENCANAAN POROS



Sn’ = Sn.Cs.Cr

= (42000).(0.75).(0.81)

= 25500 psi



N = 2



T = 63 000(P)/n = 63 000(200)/600 = 21 000 Ib-in

C ONTOH PERENCANAAN POROS

C ONTOH PERENCANAAN POROS

Beban, Bidang V dan Bidang M

C ONTOH PERENCANAAN POROS

Perencanaan Poros

C ONTOH PERENCANAAN POROS Diameter poros minimum



Titik A

C ONTOH PERENCANAAN POROS



Titik B

 Diameter 2

 Diameter 3 (Kt = 2.5  Sharp fillet)

C ONTOH PERENCANAAN POROS



Titik C

 Torsi di titik C

 Diameter 5 kiri (Kt = 2  Pasak/Sepi)

 Diameter 5 kanan (Kt = 3  Groove)

Faktor groove (6% atau 1.06) D₅ = 3.90 in

C ONTOH PERENCANAAN POROS



Titik D

 Gaya geser

 Diameter 6 (Faktor konsentrasi tegangan 2.5)

Diameter bisa berubah sesuai dengan ukuran bantalan (umumnya lebih besar)

C ONTOH PERENCANAAN POROS



Ringkasan

 Diameter 4 harus lebih besar daripada 3.9 untuk menopang roda gigi C dan bantalan B

C ONTOH PERENCANAAN POROS



Diameter yang bisa digunakan