POROS MESIN
1.1 DefinisiPoros adalah suatu bagian stasioner yang beputar, biasanya berpenampang bulat dimana terpasang elemen-elemen seperti roda gigi (gear), pulley, flywheel, engkol, sprocket dan elemen pemindah lainnya. Poros bisa menerima beban lenturan, beban tarikan, beban tekan atau beban puntiran yang bekerja sendiri-sendiri atau berupa gabungan satu dengan lainnya. (Josep Edward Shigley, 1983)
Poros dalam sebuah mesin berfungsi untuk meneruskan tenaga melalui putaran mesin. Setiap elemen mesin yang berputar, seperti cakra tali, puli sabuk mesin, piringan kabel, tromol kabel, roda jalan, dan roda gigi, dipasang berputar terhadap poros dukung yang tetap atau dipasang tetap pada poros dukung yang berputar.
Contoh sebuah poros dukung yang berputar, yaitu poros roda kereta api, As gardan, dan lain-lain.
Konstruksi Poros pada Kereta Api
Untuk merencanakan sebuah poros, perlu diperhitungkan gaya yang bekerja pada poros di atas antara lain: gaya dalam akibat beratnya (W) yang selalu berpusat pada titik gravitasinya. Gaya (F) merupakan gaya luar arahnya dapat sejajar dengan permukaan benda ataupun membentuk sudut α dengan permukanan benda. Gaya F dapat menimbulkan tegangan pada poros, karena tegangan dapat rimbul pada benda yang mengalami gayagaya. Gaya yang timbul pada benda dapat berasal dari gaya dalam akibat berat benda sendiri atau gaya luar yang mengenai benda tersebut. Baik gaya dalam maupun gaya luar akan menimbulkan berbagai macam tegangan pada kontruksi tersebut.
1.2 Macam-macam poros
1.2.1 Berdasarkan Jenis Pembebanannya
- a. Gandar
- b. Spindle
Kontruksi poros kereta api
- c. Poros Transmisi
Gambar 1.2.1 Kontruksi poros transmisi
1.2.2 Berdasarkan Bentuknya1.2.2.1 Poros Lurus
Gambar 1.2.2.1 Poros Lurus
1.2.2.2 Poros Engkol Poros engkol merupakan bagian dari mesin yang dipakai untuk merubah gerakan naik turun dari torak menjadi gerakan berputar. Poros engkol yang kecil sampai yang sedang biasanya dibuat dari satu bahan yang ditempa kemudian dibubut, sedangkan yang besar-besar dibuat dari beberapa bagian yang disambung-sambung dengan cara pengingsutan.
Didalam praktek dikenal 2 macam poros engkol yaitu :
- a. Poros Engkol Tunggal
Gambar 1.2.2.2.a Poros Engkol Tunggal
- b. Poros Engkol Ganda
Gambar 1.2.2.2.b Poros Engkol Ganda
1.3 PerencanaanHal-hal penting dalam perencanaan poros sebagai berikut ini perlu diperhatikan :
- 1. Kekuatan poros
Dalam perancangan poros perlu memperhatikan beberapa faktor, misalnya : kelelahan, tumbukan dan pengaruh konsentrasi tegangan bila menggunakan poros bertangga ataupun penggunaan alur pasak pada poros tersebut. Poros yang dirancang tersebut harus cukup aman untuk menahan beban-beban tersebut.
- 2. Kekakuan poros
- 3. Putaran kritis
- 4. Korosi
- 5. Material poros
1 .4 Perhitungan pada Poros
Pada poros yang menderita beban puntir dan beban lentur sekaligus, maka pada permukaan poros akan terjadi tegangan geser karena momen puntir dan tegangan lentur karena momen lengkung, maka daya rencana poros dapat ditentukan denan rumus:
Dimana
Pd = daya rencana (kW)
Fc = factor koreksi
P = daya nominal motor penggerak (kW)
Jika momen puntir (disebut juga momen rencana) adalah T (kg.mm) maka:
Bila momen rencana T (kg.mm) dibebankan pada suatu diameter poros d (mm), maka tegangan geser (kg.mm2) yang terjadi adalah:
Meskipun dalam perkiraan sementara ditetapkan bahwa beban hanya terdiri atas momen puntir saja, perlu ditinjau pula apakah ada kemungkinan pemakaian dengan beban lentur dimasa mendatang. Jika memang diperkirakan akan terjadi pemakaian dengan beban lentur maka dapat dipertimbangkan pemakaian factor Cb yang harganya antara 1,2-2,3.(jika tidak diperkirakan akan terjadi pembebanan lentur maka Cb diambil = 1,0).
Dari persamaan diatas diperoleh rumus untuk menghitung diameter poros
Perhitungan putaran kritis
Dimana :
W = berat beban yang berputar
l = jarak anatara bantalan
1.5 Beban Pada Poros
- a. Poros dengan Beban Puntir
Gambar 1.5.a Poros Transmisi dengan beban punter
Apabila gaya keliling F pada gambar sepanjang lingkaran dengan
jari-jari r menempuh jarak melalui sudut titik tengah α (dalam radial),
maka jarak ini adalah r · , dan kerja yang dilakukan adalah F.Gaya F yang bekerja pada keliling roda gigi dengan jari-jari r dan gaya reaksi pada poros sebesar F merupakan suatu kopel yang momennya Mw = F.r. Momen ini merupakan momen puntir yang bekerja dalam poros.
W = F · r · α = Mw · α
Bila jarak ini ditempuh dalam waktu t, maka daya:
P = W / t = Mw · α t = Mw · ω
di mana ω ialah kecepatan sudut poros. Jadi, momen puntirnya:
Mw = ω P
- b. Poros dengan Beban Lentur Murni
Gambar 1.5.b. Beban lentur murni pada lengan robot
Jika momen lentur M1, di mana beban pada suatu gandar diperoleh dari 1
2 berat kendaraan dengan muatan maksimum dikurangi berat gandar dan
roda, tegangan lentur yang diizinkan adalah σa, maka diameter dari poros
adalah:- c. Poros dengan Beban Puntir dan Lentur
Gambar 1.5.c. Beban puntir dan lentur pada arbor saat pemakanan
Agar mampu menahan beban puntir dan lentur, bahan poros harus
bersifat liat dan ulet agar mampu menahan tegangan geser maksimum
sebesar:Pada poros yang pejal dengan penampang bulat,