BAB IV PERHITUNGAN
4.1. Perhitungan poros
Daya nominal motor penggerak adalah 1 HP = 0,746 kW . Dan putaran motor = 1300 1300 rpm. Maka daya rencana Pd adalah :
Daya yang akan ditransmisikan
f c
Daya rata-rata yang diperlukan
1,2 – 1,2 – 2,0 2,0
Daya maksimum yang diperlukan
0,8 – 0,8 – 1,2 1,2
Daya normal
1,0 – 1,0 – 1,5 1,5
Dari tabel tersebut diperoleh bahwa F c = 1,5, maka :
Pd = 1,119 kW
Dimana, Pd
= Daya rencana (kW)
Fe
= Faktor Koreksi
P
= Daya nominal motor penggerak (kW)
4.1.1. Momen puntir (T )
Poros motor akan selalu mendapat beban gaya-gaya luar yang bekerja antara lain : a) Gaya torsi atau puntiran yang besarnya tergantung pada daya yang diteruskan. b) Gaya bending atau lentur yang disebabkan oleh adanya beban statis akibat beratnya sendiri dan bagian-bagian yang terletak pada poros
dan tergantung pada gaya radial, juga kemungkinan akibat balancing yang tidak tepat (masa yang berputar).
Jika momen puntir (T ) dalam kg.mm, dari persamaan (2.16) maka dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
[ ] [ ] T = 9,74.86,08 T = 838,39 kg.mm
Dimana, n = Jumlah Putaran per menit (rpm) Pd = daya rencana (kW)
4.1.2. Tegangan geser yang diizinkan ( τ a)
Untuk tegangan geser yang diijinkan, persamaan yang digunakan adalah : τa =
B
sf 1 sf 2
Dimana bahan yang diambil yaitu jenis S35 C-D yaitu batang baja yang 1 difinis dingin ( tabel. JIS G 3123) dengan ketentuan tegangan tarik σB = 53 kg / 2
mm . Dan sesuai dengan standar ASME dengan bahan SC maka f aktor keamanan yang diambil adalah Sf 1 = 6,0 dan Sf 2 = 2,0 Sehingga besarnya tegangan geser yang diijinkan adalah :
( ) Dimana,
= tegangan geser yang diizinkan (kg/mm ) 2
1
Sularso dan Kiyokatsu Suga “ Dasar Perencanaan dan Perencanaan Elemen Mesin”.
S f1 = faktor keamanan karena pengaruh bahan S f2 = faktor keamanan karena pengaruh konsentrasi tegangan
4.1.3. Diameter poros ( d s)
Dari gaya-gaya yang timbul di atas, dari gaya puntiran yang bekerja maka dimeter poros dapat dihitung dengan rumus :
5,1 .K t .C b .T ds a
1 / 3
Faktor koreksi yang dianjurkan oleh ASME juga dipakai dalam perhitungan ini, jika beban yang dikenakan secara halus maka nilai kt = 1,0, dan jika terjadi sedikit tumbukan atau kejutan 1,0 – 1,5 dan 1,5 – 3,0 jika beban kejutan dan beban tumbukan besar. Sama halnya kt, cb juga sama yaitu 1,2 – 2,3 jika terjadi pemakaian dengan beban lentur maka dalam perhitungan ini didapat Kt = 1,5 dan cb= 2,0. Maka diameter poros adalah :
5,1 .K t .C b .T ds a
1 / 3
5,1 ds .1,5.2,0.838,39 4,4 ds (2915,31) 1 / 3 ds 14,28mm
1 / 3
Dimana, d s
= Diameter poros (mm)
T
= Gaya puntir yang terjadi (kg.mm)
Kt
= Faktor tumbukan (diambil 1,5)
C b
= Faktor lenturan (diambil 2,0)
τ a
= Tegangan geser yang diizinkan = 4,4
kg mm 2
Dari perhitungan diatas didapatkan diameter poros adalah 14,28 mm, Untuk menjaga agar poros tidak mengalami kerusakan pada saat pengujian maka poros dipilih diameter 14,5 mm. Tegangan geser yang terjadi τ, Bila momen rencana dibebankan pada suatu diameter poros, maka tegangan geser yang terjadi adalah :
5,1
5,1
T 3
d s T
3
d s
838,39
5,1
1,40kg / mm
(14,5) 3 2
Didapat tegangan geser yang terjadi sebesar 1,40 kg/mm
2
≤ dari tegangan
2
geser yang diizinkan sebesar 4,4 kg/mm . Maka poros cukup baik dan aman.
4.1.4. Gaya tangensial yang terjadi pada poros
Gaya tangensial yang terjadi pada poros adalah :
⁄ Dimana, F
= gaya tangensial ( kg)
T
= momen rencana dari poros (kg.mm )
Ds
= diameter poros ( mm)
4.2. Perhitungan Pasak
Berdasarkan tabel 2.8 maka dipilih dimensi pasak adalah sebagai berikut : Lebar pasak
b= 5 mm
Tinggi pasak
h= 5 mm
Kedalaman alur pasak pada poros
t 1= 3,0 mm
Kedalaman alur pasak pada naf
t 2 =2,3 mm
Jika bahan pasak S 45 C dicelup dingin dan dilunakan maka tegangan tariknya adalah σb = 70 kg/mm2 dengan faktor keamanan diambil S fk1 = 6,0 dan Sfk2 = 3,0. Maka tegangan geser yang diizinkan adalah:
( ) 4.2.1. Menentukan panjang pasak k
k
F b.l1
ka
115,64 kg 5xl 1
3,9kg / mm
2
maka : l1 5,9mm
Untuk pasak tekanan permukaan yang diizinkan adalah p a = 8 kg/mm
p p
F l 2 .t 2
p a
115,64 kg l 2 .2,3
maka : l 2
2
8,0kg / mm
2
6,28mm
Dari perhitungan diatas diperoleh panjang pasak terbesar yaitu l = 6,28 mm. Berdasarkan tabel 2.8 maka diambil panjang pasak lk =12 mm.
Dari hasil perhitungan yang dilakukan diperoleh bahwa lebar pasak adalah 5 mm, tinggi pasak = 5 mm, panjang pasak = 12 mm dan diameter poros adalah =14,5 mm. lebar pasak sebaiknya antara 25-35 % dari diameter poros, dan panjang poros jangan terlalu panjang dari diameter poros ( antara 0,75-1,5 d s ).
Karena lebar dan tinggi pasak sudah distandarkan maka beban yang ditimbulkan oleh gaya F yang besar hendaknya diatasi dengan menyesuaikan panjang pasak. Namun demikian pasak yang terlalu panjang tidak dapat menahan tekanan yang merata pada permukaannya. b/ds = 5 / 14,5 = 0,344 Diperoleh perbandingan antara lebar pasak dengan diameter poros adalah 0,344. Artinya lebar pasak 34,4 % dari diameter poros dan juga berarti aman. lk / ds = 12 / 14,5 = 0,83 Diperoleh perbandingan antara panjang pasak dengan diameter poros adalah 0,83. Artinya panjang pasak 83 % dari diameter poros dan juga berarti aman.
4.2.2. Tegangan geser yang terjadi pada pasak
Tegangan geser yang terjadi pada pasak adalah :
k
F b.l
Jadi tegangan geser yang terjadi pada pasak adalah :
k
k
k
F b.l 115,64 kg 5mm x12 mm
1.93kg / mm 2
Didapat tegangan geser yang terjadi sebesar 1,93 kg/mm 2
2
≤ dari tegangan
geser yang diizinkan sebesar 3,9 kg/mm . Maka pasak cukup baik untuk menahan momen puntir yang terjadi.
