Contoh soal: POROS: 1. Tentukan diameter sebuah poros bulat untuk meneruskan daya 10 (kW) pada putaran 1450 rpm. Bahan diambil baja dingin S45C. Solusi: Daya P = 10 kW n1 = 1450 rpm fc = 1,0 Daya rencana = fcx P = 1,0 x 10 = 10 kW Torsi 9,74 x105 x
10 6717 kg .mm 1450
Bahan poros S45C, kekuatan tarik B 58 kg / mm 2 Faktor keamanan Sf1 diambil 6,0 dan Sf2 diambil 2,0 Maka tegangan geser adalah: a
58 4,83 kg / mm 2 6 x2
Faktor koreksi beban lentur Cb diambil 2,0 dan faktor keamanan kejut Kt diambil 1,5 Sehingga diameter poros: 5,1 ds x 2 x1,5 x 6717 4,83
1/ 3
27,7 mm
Dibulatkan menjadi 28 mm 2. Sebuah kereta tambang beratnya 2,6 ton memakai 2 gandar dengan 4 roda. Gandar tersebut tetap, dan beratnya sendiri 950 kg. Lebar rel 610 mm dan jarak tumpuan pada gandar dengan penampang persegi adalah 420 mm. Berapakah diameter gandar yang harus diambil pada bantalan rol kerucut yang dipasang pada jarak 285 mm dari tengah gandar?
1
Solusi: Beban pada gandar adalah :
950 2600 1775 kg 2
Panjang lengan momen pada bantalan rol kerucut adalah: 610 285 20 mm 2
Besarnya momen lentur:
M
1775 x 20 17750 kg.mm 2
Jika bahan yang dipakai adalah S45C, maka tegangan tariknya b 58 kg / mm 2
Jika faktor keamanan untuk beban statis diambil 6 dan faktor perkalian untuk beban dinamis diambil 4, maka tegangan lentur adalah: a
58 2,4 kg / mm 2 6 x4
Diameter poros untuk beban lentur murni: 1/ 3
10,2 ds xM a
1/ 3
10,2 x17750 2 , 4
42,3 mm
Diameter poros diambil = 45 mm
2
3. Sebuah poros ditumpu oleh 2 buah bantalan pada jarak 1 m. Dua buah puli sabuk –V dipasang pada jarak 300 mm dan 200 mm dari masing-masing bantalan, dimana gaya mendaftar dan gaya tegak pada sabuk –V adalah seperti yang diperlihatkan dalam gambar. Hitunglah diameter poros yang diperlukan untuk meneruskan daya sebesar 18 kW pada 300 rpm. Bahan poros diambil S30C. Jika defleksi puntiran dibatasi sampai 1 derajat, berapa besar diameter poros yang dipandang cukup? Jika berat puli sabuk I adalah 25 kg, berapakah kecepatan kritis poros? Apakah poros dalam contoh ini cukup aman?
SOLUSI: 1. Daya Nominal P = 18 kW, putaran n = 300 rpm 2. faktor koreksi fc =1,4 3. Daya rencana; Pd = 1,4 x 18 = 25,2 kW 5 4. Torsi; T 9,74 x10 x
25,2 81820 kg.mm 300
5. Beban seperti yang diperlihatkan pada gambar. 6. Gaya horizontal: ∑MB = 0; → RH 1 x(1000) H 1 x(700) H 2 x(200) 0 RH1
∑FH = 0; →
215 x700 270 x 200 204,5 kg 1000
RH 1 215 270 RH 2 0 RH 2 215 270 204,5 280,5 kg
7. Gaya vertikal: ∑MB = 0; → RV1 x (1000) V1 x (700) v 2 x ( 200) 0 3
RV1
∑FV = 0; →
403 x700 35 x 200 289 kg 1000
RV1 403 35 RV2 0 RV 2 403 35 289 149 kg
8. Gambarkan diagram momen lentur: Dari diagram momen lentur, harga-harga momen lentur horizontal dan vertikal pada posisi puli I dan puli II adalah: M H 1 RH1 x300 204,5 x300 61350 kg.mm M H 2 RH 2 x 200 280,5 x 200 56100 kg .mm M V 1 RV1 x300 289 x300 86700 kg.mm
M V 2 RV 2 x 200 149 x 200 29800 kg.mm
9. Momen lentur gabungan adalah: M R1
( MH1 ) 2 ( MV 1) 2
(61350) 2 (86700) 2 106210,69 kg.mm
M R2
( MH 2 ) 2 ( MV2 ) 2
(56100) 2 (29800) 2 63523,61kg.mm
4
10. Bahan poros S40C, B 55 kg / mm 2 Poros harus diberi tangga sedikit pada tempat puli. Puli ditetapkan dengan pasak. Sf1 = 6,0, Sf2 = 2,0 11. ba 55 /(6,0 x 2,0) 4,58 kg / mm 2 12. Km = 2,0, Kt = 1,5 13. Dari persamaan dihitung diameter poros: 5,1 d s ( 2,0 x106210,69) 2 (1,5 x81820) 2 4,58
1/ 3
64,9 mm
diambil diameter poros 65 mm. PASAK: 1. Tentukan bahan dan ukuran suatu pasak untuk poros yang meneruskan daya sebesar 10 kW pada 1450 rpm. Panjang pasak benam tidak boleh lebih dari 1,3 kali diameter poros. SOLUSI: 1. Daya Nominal P = 10 kW, putaran n = 1450 rpm 2. faktor koreksi fc =1,0 3. Daya rencana; Pd = 1,0 x 10 = 10 kW 4. Torsi; T 9,74 x10 5 x
10 6717 kg.mm 1450
5. Bahan poros S45C, B 58 kg / mm 2 Poros harus diberi tangga sedikit pada tempat puli. Puli ditetapkan dengan pasak. Sf1 = 6,0, Sf2 = 2,0 2 6. ba 58 /(6,0 x 2,0) 4,83 kg / mm
7. Cb = 2, Kt = 2 8. Dari persamaan dihitung diameter poros: 5,1 ds x 2 x 2 x 6717 4,83
1/ 3
30,49 mm
diambil diameter poros ds = 31,5 mm. 6717
9. Gaya F pada pasak = Torsi/radius = 31,5 / 2 426 kg 10. Dari tabel 1.8 diperoleh ukuran pasak ( ambil pada d = 30 – 38) Penampang pasak 10 x 8, 5
kedalaman alur pasak pada poros t1 =4,5 mm kedalaman alur pasak pada naf t2 = 3,5 mm 11. Jika bahan pasak S55C-D dicelup dingin dan dilunakkan, maka;
B 72 kg / mm 2 Sf k 1 6,
Sf k 2 3,
Sf k1 xSf k 2 6 x3 18
12. Tegangan geser yang diizinkan:
ka
B 72 4,0 kg / mm 2 Sf k 1.Sf k 2 18
Tekanan permukaan yang diizinkan pa = 8 kg/mm2 13. Panjang pasak ditinjau dari tegangan geser yang diizinkan: k
F bxl1
3,9
426 10 xl1
l1
426 10,9 mm 10 x3,9
Panjang pasak ditinjau dari tekanan permukaan yang diizinkan: p
F l2 xt2
8
426 l2 x3,5
l2
426 15,2 mm 8 x3,5
14. Diambil panjang pasak l = 15,2 mm
Tugas: 1. Tentukan bahan dan ukuran suatu pasak untuk poros yang meneruskan daya sebesar 50 kW pada 1200 rpm. Panjang pasak benam tidak boleh lebih dari 1,3 kali diameter poros. Kt = 1,2 Cb = 1,8 Sf1 = 5,8 Sf2 = 2,5. Bahan poros S55C, bahan pasak S40C. Tekanan permukaan yang diizinkan 10 kg/mm2. 2. Tentukan bahan dan ukuran suatu pasak untuk poros yang meneruskan daya sebesar 40 kW pada 1800 rpm. Panjang pasak benam tidak boleh lebih dari 1,3 kali diameter poros. Kt = 1,6 Cb = 1,5 Sf1 = 5,6 Sf2 = 2,2. Bahan poros S45C-D, bahan pasak S45C. Tekanan permukaan yang diizinkan 10 kg/mm2.
6
