laporan

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Poros

Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin yang

mana hampir setiap mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran.

Peran utama dalam transmisi seperti itu dipegang oleh poros. Untuk

merencanakan sebuah poros hal-hal berikut ini perlu diperhatikan yaitu :

1. Kekuatan poros

Suatu poros transmisi dapat mengalami beban puntir atau lentur

atau gabungan antara keduanya, ada juga poros yang mendapat beban tarik

atau tekan seperti poros baling-baling kapal atau turbin. Kelelahan,

tumbukan atau pengaruh konsentrasi tegangan bila diameter poros

diperkecil (poros bertangga) atau bila poros memiliki alur pasak harus

diperhatikan.

2. Kekakuan poros

Meskipun sebuah poros memiliki kekuatan yang cukup tetapi jika

lenturan atau depleksi puntirnya terlalu besar akan mengakibatkan

ketidaktelitian (pada mesin perkakas) atau getaran dan suara (misalnya

pada turbin dan kotak roda gigi) karena itu disamping kekuatan poros,

kekakuan poros juga perlu diperhatikan dan disesuaikan dengan jenis

mesin yang akan dilayani poros tersebut.

3. Putaran Kritis

Bila putaran suatu mesin dinaikkan maka pada suatu harga putaran

tertentu dapat terjadi getaran yang luar biasa besarnya, putaran ini disebut

putaran kritis. Hal ini dapat terjadi pada turbin, motor listrik dan lain-lain

yang dapat mengakibatkan kerusakan pada poros dan bagian-bagian

lainnya. Jika mungkin poros harus direncanakan sedemikian rupa sehingga

putaran kerjanya lebih rendah dari pada putaran kritisnya.

3

4. Korosi

Bahan-bahan tahan korosi (termasuk plastik) harus dipilih untuk

poros propeler dan pompa bila terjadi kontak dengan fluida yang korosif.

Demikian pula dengan poros-poros yang terancam kavitasi, dan poros-

poros mesin yang sering berhenti lama. Sampai batas-batas tertentu dapat

pula dilakukan perlindungan terhadap korosi.

5. Bahan Poros

Poros untuk mesin biasanya dibuat dari batang baja yang ditarik

dingin dan difinis, baja karbon konstruksi mesin (disebut bahan S-C) yang

dihasilkan dari ingot yang di-“kill” (baja yang dideoksidasikan dengan

ferrosilikon dan dicor; kadar karbon terjamin) (JIS G 4501), Tabel 2.1.

Tabel 2.1. Baja Karbon Untuk Konstruksi Mesin Dan Baja Difinis Dingin Untuk Poros.

No. Jenis Lambang Perlakuan

Panas

Kekuatan

Tarik

Kg/mm2

Keterangan

1. Baja Karbon

konstruksi mesin

( JIS G 4501 )

S30C Penormalan 48

-

S35C Penormalan 52

S40C Penormalan 55

S45C Penormalan 58

S50C Penormalan 62

S55C Penormalan 66

2. Batang baja

Yang difinis

dingin

S35C-D Penormalan 53 Ditarik dingin,

gerinda dan bubut S45C-D Penormalan 60S55C-D Penormalan 72

Sumber: Sularso, K. Suga, hal 3

4

Tabel 2.2. Beban, bahan dan cara perlakuan panasBeban Lambang bahan Cara perlakuan

panas

Beban ringan

Dengan tumbukan ringan dan sedikit keausan S35C-45C

Dicelup dingin dan di temper

Perlu sedikit ketahanan terhadap keausan

S15CKSementasi, celup dingin dan temper ( lapisan yang dikeraskan kurang lebih 0,2-0,4 mm )

Beban sedang

Memerlukan kekuatan sedang dan ketahanan terhadap keausan

S35C-45

Setelah dicelup dingin dan ditemper, dicelup dingin frekwensi tinggi, pengerasan permukaan pada ujung gigi, kekerasan kurang lebih HRC 48-56 (1)

SCM 3SCM 4

Setelah dicelup dingin dan ditemper, dinitrid, dinitrid lunak dengan gas atau tufftride.

Beban berat

Memerlukan ketahan terhadap tumbukan

SNC22SNCM23SNCM25

Sementasi, celup dingin dan temper dengan kekerasan permukaan kurang lebih HRC 58-64

Memerlukan ketahanan terhadap keausan

SNCM23SCM23SCM24

Sementasi, celup dingin dan temper. Kekerasan permukaan HRC lebih dari 62

Memerlukan ketahanan terhadap keausan dan tumbukan

S45CS48C

Setelah dicelup dingin dan ditemper, dilakukan pencelupan dingin dengan frekwensi tinggi(2), lakukan pencelupan hingga dasar kaki dengan kekerasan HRC kurang lebih 56-60

Keadaan khusus Ketahanan terhadap goresan

Baja nitrid Dinitrid setelah dicelup dan ditemper

Baja paduan SCM3, 13Cr

Dinitrid setelah dicelup dan ditemper

Ketahanan terhadap karatBaja tahan karat seri austenit,ferrit dan multainsit

Harus dipilih perlakuaan panas yang optimumdengan memperhatikan sifat sifat yang perlu disamping sifat tahan karat

5

Sumber: Sularso, K.Suga, hal 247

Ketahanan terhadap panas Paduan Fe-Cr-Ni Berikan perlakuan panas yang optimum

Meskipun demikian bahan ini kelurusannya agak kurang tetap dan dapat

mengalami deformasi karena tegangan yang tidak seimbang misalnya bila diberi

alur pasak, karena ada tegangan sisa di dalam terasnya. Tetapi penarikan dingin

membuat permukaan poros menjadi lebih keras dan kekuatannya bertambah besar.

Poros-poros yang dipakai untuk meneruskan putaran tinggi dan beban berat

umumnya dibuat dari baja paduan dengan pengerasan kulit yang sangat tahan

terhadap keausan. Beberapa diantaranya adalah baja khrom nikel, baja khroom

nikel molibden, baja khrom, baja khroom molibden, dan lai-lain.

Berikut ini akan dibahas tentang rencana sebuah poros yang mendapat

sebuah pembebanan utama berupa torsi seperti pada poros motor dengan sebuah

kopling. Jika diketahui bahwa poros yang akan direncanakan tidak mendapat

beban lain kecuali torsi, maka diameter poros tersebut dapat lebih kecil dari pada

yang dibayangkan. Meskipun demikian, jika diperkirakan akan terjadi

pembebanan berupa lenturan, tarikan atau tekanan, misalnya jika sebuah sabuk,

rantai atau roda gigi dipasangkan pada poros motor, maka kemungkinan adanya

pembebanan tambahan tersebut perlu diperhatikan dalam faktor keamanan yang

diambil.

Pertama kali ambillah suatu kasus dimana daya P (kW) harus

ditransmisikan dan putaran poros n1 (rpm) diberikan. Dalam hal ini perlu

dilakukan pemeriksaan terhadap daya P tersebut. Jika P adalah daya rata-rata yang

diperlukan maka harus dibagi dengan efisiensi mekanis dari sistem transmisi

untuk mendapat daya penggerak mula yang diperlukan. Daya yang besar mungkin

diperlukan pada saat start atau mungkin beban yang besar mungkin diperlukan

pada saat start. Dengan demikian sering kali diperlukan koreksi daya rata-rata

yang diperlukan dengan menggunakan faktor koreksi pada perencanaan.

Jika P adalah daya nominal output dari motor penggerak, maka berbagai

macam faktor keamanan biasanya dapat diambil dari perencanaan, sehingga faktor

koreksi pertama dapat diambil kecil. Jika faktor koreksi adalah fc maka daya

rencana Pd (kW) sebagai patokan adalah (Sularso dan K. Suga;1997) :

6

Pd = fc . P (kW) ..................................................................(1)

Tabel 2.3 Faktor-faktor daya yang akan ditransmisikan (fc)

Daya yang akan ditransmisikan fc

Daya rata-rata yang diperlukan

Daya maksimum yang diperlukan

Daya normal

1,2 - 2,0

0,8 - 1,2

1,0 - 1,5

Jika daya diberikan dalam daya kuda (PS) maka harus dikalikan dengan

0,735 untuk mendapatkan daya dalam kW (Sularso dan K. Suga, 1997).

Jika momen puntir (disebut juga dengan momen rencana) adalah T

(kg.mm) maka nilai daya rencana (Pd) (Sularso dan K. Suga;1997) :

Sehingga: …………………………………………….……(2)

Bila momen rencana T (kg.mm) dibebankan pada suatu diameter poros ds

(mm) maka tegangan geser τ (kg/mm2) yang terjadi (Sularso dan K. Suga;1997) :

.......................................................(3)

Tegangan geser yang diizinkan τa (kg/mm2) untuk pemakian umum pada

poros dapat diperoleh dengan berbagai cara. Disini τa dihitung atas dasar batas

kelelahan puntir yang biasanya diambil 40 % dari batas kelelahan tarik yang

besarnya kira-kira 45% dari σB (kg/mm2). Jadi batas kelelahan puntir adalah 18%

dari kekuatan tarik σB, sesuai dengan standar ASME. Untuk harga 18% ini faktor

keamanan diambil sebesar 1/0,18 = 5,6. Harga 5,6 ini diambil untuk bahan SF

dengan kekuatan yang dijamin, dan 6,0 untuk bahan S-C dengan pengaruh massa,

7

Sumber : Sularso,K. Suga, hal 7

dan baja paduan. Faktor ini dinyatakan dengan Selanjutnya perlu ditinjau

apakah poros tersebut akan diberi alur pasak atau dibuat bertangga, karena

pengaruh konsentrasi tegangan cukup besar. Pengaruh kekasaran permukaan juga

harus diperhatikan. Untuk memasukkan pengaruh-pengaruh ini dalam perhitungan

perlu diambil faktor keamanan yang dinyatakan sebagai Sf2 dengan harga sebesar

1,3 - 3,0. Dari hal-hal tersebut maka besarnya τa dapat dihitung dengan persamaan

(Sularso dan K. Suga;1997) :

τa= σB / Sf1x Sf2 ....................................................................(4)

Kemudian keadaan momen puntir itu sendiri juga harus ditinjau. Faktor

koreksi yang dianjurkan oleh ASME juga dipakai di sini. Faktor ini dinyatakan

dengan Kt, dipilih sebesar 1,5 jika beban dikenakan secara halus, 1,0 - 1,5 jika

terjadi sedikit kejutan atau tumbukan dan 1,5 - 3,0 jika beban dikenakan dengan

tumbukan atau kejutan besar.

Meskipun dalam perkiraan sementara ditetapkan bahwa beban hanya

terdiri atas momen puntir saja, perlu ditinjau pula apakah ada kemungkinan

pemakaian dengan beban lentur di masa mendatang. Jika memang diperlukan

akan terjadi pemakaian dengan beban lentur maka dapat dipertimbangkan

pemakaian faktor Cb yang harganya antara 1,2 - 2,3 (jika diperkirakan tidak akan

terjadi pembebanan lentur maka Cb diambil sama dengan 2,0).

Dari persamaan diatas diperoleh rumus untuk menentukan diameter

sebuah poros (ds) (Sularso dan K. Suga;1997) :

...............................................

(5)

dimana:

ds = Diameter poros (mm)

τa = Tegangan geser yang diizinkan (kg/mm2)

Faktor koreksi momen puntirFaktor koreksi lenturan

Faktor koreksi lenturan

Momen rencana (kg/mm)

8

Tabel 2.4 Ukuran dan Alur PasakUkuran

nominal

pasak

b x h

Ukuran

standar

b,b1,b2

Ukuran standar h C l* Ukuran

standar

t1

Ukuran standar t2 r1 dan

r2

Refrensi

Pasak

prismatis dan

luncur

Pasak

tirus

Pasak

prismatis

Pasak

luncur

Pasak

tirus

Diameter

poros yg

dapat di

pakai

2 x 2

3 x 3

4 x 4

5 x 5

6 x 6

2

3

4

5

6

2

3

4

5

6

0,16 -

0,25

6-20

6-36

8-45

10-56

14-70

1,2

1,8

2,5

3,0

3,5

1,0

1,4

1,8

2,3

2,8

0,5

0,9

1,2

1,7

2,2

0,08-

0,16

> 6-8

> 8-10

>10-12

0,25 -

0,40

0,16-

0,25

> 12-17

> 17-22

7 x 7 7 7 7,2 16-80

18-90

22-110

28-140

36-160

4,0

4,0

5,0

5,0

5,5

3,0 3,5 3,0

2,4

2,4

2,4

2,9

> 20-25

8 x 7 8 7

8

8

9

3,3

3,3

3,3

3,8

> 22-30

10 x 8 10

0,40 -

0,60

0,25-

0,40

> 30-38

12 x 8 12 > 38-44

14 x 9 14 > 44-50

15 x 10 15 10 10,2 40-18-

45-180

50-200

56-200

63-250

5,0

6,0

7,0

7,5

9,0

5,0 5,5 5,0

3,4

3,4

3,9

4,4

> 50-55

16 x 10 16 10

11

12

14

4,3

4,4

4,9

5,4

> 50-58

18 x 11 18 > 58-65

20 x 12 20

0,60 -

0,80

0,40-

0,60

> 65-75

22 x 14 22 > 75-85

24 x 16 24 16 16,2 70-280

70-280

80-320

90-360

8,0

9,0

10,0

11,0

8,0 8,5 8,0

4,4

5,4

6,4

> 80-90

25 x 14 25 14

16

18

5,4

6,4

7,4

> 85095

28 x 16 28 > 95-110

32 x 16 32 > 110-130

Harga faktor konsentrasi tegangan untuk alur pasak α dan untuk poros

bertangga β dapat diperoleh dengan diagram R.E.Peterson (Gambar 2.1 dan 2.2 )

9


10

Gambar. 2.1 Faktor konsentrasi tegangan α untuk pembebanan puntir statis dari suatu poros bulat dengan alur pasak persegi yang diberi filet


Gambar. 2.2 Faktor konsentrasi tegangan β untuk pembebanan punter statis dari suatu poros bulat dengan pengecilan diameter yang diberi filet

Sumber : Sularso,K.Suga, hal 11

Bila α dan β dibandingkan dengan faktor keamanan Sf2 untuk konsentrasi

tegangan pada poros bertangga atau alur pasak yang ditaksir terdahulu, maka α

dan β sering kali menghasilkan diameter poros yang lebih besar.

Periksalah perhitungan tegangan, mengingat diameter yang dipilih lebih

besar dari ds yang diperoleh dari perhitungan. Bandingkan α dan β dan pilihlah

yang lebih besar. Lakukanlah koreksi pada Sf2 yang di taksir sebelumnya untuk

konsentrasi tegangan, dengan mengambil τa.Sf2 /( α atau β) sebagai tegangan yang

diizinkan yang dikoreksi. Bandingkan harga ini dengan τ.Cb. Kt, dari tegangan

geser τ yang dihitung atas dasar poros tanpa alur pasak, faktor lenturan Cb, dan

faktor koreksi tumbukan Kt dan tentukan masing-masing harganya jika hasil yang

terdahulu lebih besar serta lakukan penyesuaian jika hasilnya lebih kecil. Cara

perencanaan poros dapat dilihat pada diagram alir perencanaan poros.

2.2. Pasak

2.2.1 Macam-macam pasak

Pasak adalah suatu elemen mesin yang dipakai untuk menetapkan bagian-

bagian mesin seperti roda gigi, sproket, pulley, kopling, dan lain-lain pada poros

Momen diteruskan dari poros ke naf dari naf keporos.

Fungsi yang serupa dengan pasak dilakukan pula oleh seplain (spline) dan

gerigi (seration), yang mempunyai gigi luar pada poros dan gigi dalam, dalam

jumlah gigi yang sama pada naf dan saling terkait satu dengan yang lain. Gigi

pada spalin adalah besar-besar, sedang pada gerigi adalah kecil-kecil dengan jarak

bagi yang kecil pula. Kedua-duanya dapat digeser secara aksial pada waktu

meneruskan daya. Pasak pada umumnya digolongkan atas beberapa macam.

Menurut letaknya pada poros dapat dibedakan antara pasak kelana, pasak

rata. pasak benam dan pasak singgung, yang paling umum berpenampang segi

empat. Dalam arah memanjang dapat berbentuk prismatis atau berbentuk tirus.

Pasak benam prismatis ada yang khusus dipakai sebagai pasak luncur. Disamping

itu ada pula pasak tembereng dan pasak jarum.

11

Pasak luncur memungkinkan pergeseran aksial roda gigi, dan lain-lain,

pada porosnya, seperti pada splain. Yang paling umum dipakai adalah pasal

benam yang dapat meneruskan momen yang hesar. Untuk momen dengan

tumbukan, dapat dipakai pasak singgung

Gambar macam-macam pasak ditunjukkan pada gambar 2.3 dibawah ini

Gambar 2.3. Macam-macam pasakSumber: Sularso,K.suga, hal 24

2.2.2 Hal-hal penting dan tata cara perencanaan pasak

Pasak benam mempunyai penampang segi empat dimana terdapat bentuk

prismatis dan tirus yang kadang-kadang diberi kepala untuk memudahkan

pencabutannya. Kemiringan pada pasak tirus umumnya sebesar 1/10, dan

pengerjaan harus hati-hati agar naf tidak menjadi ekstrinsik.. Pada pasak yang

rata, sisi sampingnya harus pas dengan alur pasak agar pasak tidak menjadi

goyah dan rusak. Ukuran dan bentuk standar pasak pada lampiran untuk pasak

umumnya dipilih bahan yang mempunai kekuatan tarik lebih dari 60 (kg/mm2)

lebih kuat daripada porosnya. Kadang-kadang sengaja dipilih bahan yang

12

lemah untuk pasak, sehingga pasak akan lebih dahulu rusak dari pada poros

atau nafnya. Ini disebabkan harga pasak murah dan mudah menggantinya.

Jika momen rencana pada poros adalah T (kg.mm), dan diameter poros

adalah ds (mm), maka gaya tangensial F (kg) pada permukaan poros adalah

(Sularso dan K. Suga;1997)

.............………………………… (6)

Gaya geser yang bekerja pada penampang mendatar b x l (mm`) oleh

gaya F (kg) dengan demikian tegangan geser k (kg/mm2) yang ditimbulkan

adalah dari tegangan geser yang diizinkan ka (kg/.mm2), panjang pasak 1

(mm) yang diperlukan dapat diperoleh (Sularso dan K. Suga;1997) :

ka > ………………………. (7)

Gaya gesek pada pasak dapat dilihat pada gambar 2.4. dibawah ini

Gambar 2.4. Gaya gesek pada pasakSumber: sularso, hal 25

Harga ka adalah harga yang diperoleh dengan membagi kekuatan tarik

B dengan factor keamanan Sf1 dan Sf2.

Harga Sfk1 umumnya diambil 6, dan Sfk2 dipilih antara 1-1,5 jika beban

dikenakan secara perlahan-lahan, antara 1,5 -3 jika dikenakan dengan

tumbukan ringan dan antara 2-5 jika dikenakan secara tiba-tiba dan dengan

tumbukan berat.

13

Kedalaman alur pasak pada poros dinyatakan dengan t1, dan kedalaman

alur pasak pada naf dengan t2. Abaikan pengurangan luas permukaan oleh

pembulatan sudut pasak. Dalam hal ini tekanan permukaan P (kg/mm2) adalah


......................…………… (8)

Dari harga tekanan permukaan yang diizinkan Pa (kg/mm2), panjang

pasak yang diperlukan dapat dihitung dari (Sularso dan K. Suga;1997)

Pa > ………………….. (9)

Harga Pa adalah sebesar 8 (kg/mm2) untuk poros dengan diameter kecil,

10 (kg/mm) untuk poros dengan diameter besar, dan setengah dari harga-harga

diatas untuk poros berputaran tinggi. Perlu diperhatikan bahwa lebar pasak

sebaiknya antara 25-35 (%) dari diameter poros dan panjang pasak jangan

terlalu panjang dibandingkan dengan diameter poros (antara 0,75 sampai 1,5

ds). Karena lebar dan tinggi pasak sudah distandarkan, maka beban yang

ditimbulkan oleh gaya F yang besar hendalnya dibatasi dengan menyesuaikan

panjang pasak. Namun demikian, pasak yang terlalu panjang tidak dapat

menahan beban yang merata pada permukaannya. Jika terdapat pembatasan

pada ukuran naf atau poros, dapat dipakai ukuran yang tidak standar atau

diameter perlu dikoreksi.

2.3. Puli Dan Sabuk

Jarak yang jauh antara dua buah poros sering tidak memungkinkan

transmisi langsung dengan roda gigi. Dalam hal demikian, cara transmisi

putaran atau daya yang lain dapat diterapkan, dimana sebuah sabuk luwes

atau rantai dibelitkan sekeliling puli atau sproket pada poros.

Sebagian besar transimisi sabuk menggunakan sabuk-V karena mudah

penanganannya dan harganya pun murah. Kecepatan sabuk direncanakan

untuk 10 sampai 20 (m/s)pada umumnya, dan maksimum sampai 25 (m/s).

14

Daya maksimum yang dapat ditransmisikan kurang lebih sampai

500 (KW).

2.3.1. Transmisi sabuk-V

Sabuk-V terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapesium.

Tenunan tetoron atau semacamnya dipergunakan sebagai inti sabuk untuk

membawa tarikan yang besar (gambar 2.9). Sabuk-V dibelitkan di keliling

alur pully yang berbentuk V pula. Sehingga bagian sabuk yang sedang

membelit pada pully ini akan mengalami lengkungan sehingga bagian

dalamnva akan bertambah besar. Gaya gesekan juga akan bertambah

karena pengaruh bentuk baji, yang akan menghasilkan transmisi daya yang

besar pada tegangan yang relatif rendah. Hal ini merupakan salah satu

keunggulan sabuk-V dengan sabuk rata. Dalam gambar 2.5. diberikan

berbagai proporsi penampang sabuk-V.

Gambar 2.5. Kontruksi sabuk V Sumber : Sularso, K. Suga, Hal 164

Gambar 2.6. Ukuran penampang sabuk-VSumber: Sularso, hal 164

15

1. Terpal2. Bagian penarik3. Karet

pembungkus4. Bantal karet

Sabuk-V yang umum dipakai atas dasar daya rencana dan putaran

poros penggerak, penampang-V yang sesuai dapat diperoleh dari gambar

2.7.

Daya rencana dihitung dengan mengalikan daya yang diteruskan

dengan faktor koreksi dalam tabel 2.5, Diameter minimal pully-V

dinyatakan sebagai diameter dp (mm) dari suatu lingkaran dimana lebar

alurnya dalam gambar 2.8. menjadi lo dalam tabel 2.5.

Tabel 2.5. Faktor Koreksi pada puli. ( fc )

Variasi beban

Mesin yang digerakan

Penggerak

Momen puntir puncak 200% Momen puntir puncak >200%

Motor arus bolak balik (momen normal, sangkar bajing singkron), motor

searah (lilitan shunt)

Motor arus bolak balik (Momen tinggi, fasa tunggal, lilitan seri), motor arus searah

( lilitan kompon, lilitan seri ) Mesin totak, kopling tidak tetap

Jumlah jam kerja tiap hari ( Jam )

3-5 8-10 16-24 3-5 8-10 16-24

Sangat

kecil

Pengaduk zat cair, kipas angin,

blower ( sampai 7,5 kW) pompa

sentrifugal, tugas ringan

1,0 1,1 1,2 1,2 1,3 1,4

Kecil

Konveyor sabuk( Pasir

Batubara), pengaduk, kipas

angin ( >7,5 kW) mesin torak,

peluncur, mesin perkakas, mesin

percetakan

1,2 1,3 1,4 1,4 1,5 1,6

Sedang Konveyor ( Ember Sekrup )

Pompa torak, kompresor,

gilingan palu, pengocok, roots

blower, mesin tekstil, mesin

1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8

16

kayu

Besar

Penghancur, gilingan bola atau

batang, pengangkat, mesin

pabrik karet ( Rol kalender ).

1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0

Sumber: Sularso,K. Suga, hal 164

Tabel 2.6. Ukuran puli V

Penampang

sabuk V

Diameter nominal

( Diameter

lingkaran jarak

bagi, dp)

αo W* Lo K Ko E f

A

71 – 100

1011 – 125

>126

34

36

38

11,95

12,12

12,309,2 4,5 8,0 15,0 10,0

B

125 – 160

161 – 200

>201

34

36

38

15,86

16,07

16,2912,5 5,5 9,5 19,0 12,5

C

200 – 250

251 – 315

>316

34

36

38

21,18

21,45

21,7216,9 7,0 12,0 25,5 17,0

D355 – 450

>451

34

3630,77

31,14 24,6 9,5 15,5 37,0 24,0

E500 – 630

> 631

34

3636,95

37,45 28,7 12,7 19,3 44,5 29,0

Sumber : Sularso, K. Suga,hal 166

Transmisi sabuk-V hanya dapat menghubungkan poros -poros yang

sejajar dengan arah putaran yang sama. Dibandingkan dalam transmisi

roda gigi atau rantai, sabuk-V bekerja lebih halus dan tidah bersuara.

Untuk mempertinggi daya yang ditransmisikan dapat dipakai beberapa

17

sabuk-V dipasang sebelah-menyebelah. Jarak sumbu poros harus sebesar

1.5 sampai 2 kali diameter pully besar. Nomor nominal sabuk-V

dinyatakan panjang kelilingnya dalam inci.

Gambar 2.7. Diagram pemilihan sabuk-V Sumber : Sularso, K. Suga, hal 164

Gambar 2.8. Profil alur sabuk-V Sumber : Sularso, K Suga, hal 165

Dalam tabel 2.7, diberikan diameter pully minimum yang diizinkan

dianjurkan menurut jenis sabuk yang bersangkutan.

18

Tabel 2.7. Diameter minimum puli yang diijinkan dan dianjurkan dalam mm.

Penampang A B C D E

Diameter yang diijinkan 65 115 175 300 450

Diameter yang dianjurkan 95 145 225 350 550

Sumber: Sularso, K.Suga, Hal 169

Karena sabuk-V biasanya dipakai untuk menurunkan putaran, maka

perbandingan yang umum dipakai ialah

perbandingan reduksi i, dimana (Sularso dan K. Suga;1997) :

……………….... (10)

Diameter luar pulley penggerak (dk) (Sularso dan K. Suga;1997)

……………………………..... (11)

Diameter luar pulley yang digerakkan (Dk) (Sularso dan K. Suga;1997)

…………………………...... (12)

Kecepatan linier sabuk-V (m/s) adalah (Sularso dan K. Suga;1997) :

v = ……………………………….(13)

Jarak sumbu poros dan panjang keliling sabuk bertuirut-turut adalah

C : (mm) dan (Sularso dan K. Suga;1997)

L (mm) : C = : …………… (14)

Dimana :

19

b = 2L – 3,14 (dp + dp) ……………………………… (15)

L =2C + (Dp + dp) + (Dp - dp)2 …….………. (16)

Tabel 2.8. Panjang Sabuk V Standar

Nomor Nominal Nomor Nominal Nomor Nominal Nomor NominalInch mm Inch mm Inch mm Inch mm1011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344

25427930533035638140643245748350853355958461063566068671173776278781383886488991494096599110161041106710921118

4546474849505152535455565758596061626364656667686970717273747576777879

11431168119412191245127012951321134613721397142214481473149915241549157516001626165116761702172717531778180318291854188019051930195619812007

8081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114

20322057208321082134215921842210223522612286231123372362238824132438246424892515254025652591261626422667269227182743276927942819284528702896

115116117118119120121122123124125126127128129130131132133134135136137138139140141142143144145146147148149

29212946297229973023304830733099312431503175320032263251327733023327335333783404342934543480350535313556358136073632365836833708373437593785

20

Sumber : Sularso, K. Suga, hal 168

Tabel 2.9 Daerah penyetelan jarak sumbu poros


Jika tarikan pada sisi tarik dan sisi kendor berturut-turut adalah F1 dan

F2 (kg), maka besarnya gaya tarik efektif Fe (kg) untuk menggerakkan puli

yang digerakkan adalah (Sularso dan K. Suga;1997) :

Fe = F1 – F2 ……………………………………. (17)

Fe adalah daya efektif yang bekerja sepanjang lingkaran jarak bagi

alur puli, jika koefisien gesek nyata antara sabuk dan puli adalah μ maka


.........................................................................(18)

Jika momen puntir adalah T dan diameter puli besar adalah RDk

maka (Sularso dan K. Suga;1997) :

T=(F1-

F2)RDk ..............................................................(19)

21

Besarnya daya yang dapat ditransmisikan oleh sabuk P0 (kW)

diberikan oleh persamaan (Sularso dan K. Suga;1997)

.........................................................................(20)

Sementara besarnya sudut kontak diberikan oleh persamaan


..................................................(21)

Tabel 2.10 Faktor koreksi puli

Dp – dp C

Sudut kontak puli kecil θ

Faktor koreksi Kθ

0,000,100,200,300,400,500,600,700,800,901,001,101,201,301,401,50

180174169163157151145139133127120113106999183

1,000,990,970,960,940,930,910,890,870,850,820,800,770,730,700,65


22

Jika dB dan DB berturut-turut adalah diameter bos atau naf puli kecil

dan puli besar, ds1 dan ds2 berturut-turut adalah diameter poros penggerak

dan yang digerakkan, maka (Sularso dan K. Suga;1997)

….……………………… (22)

………………………… (23)

Jika naf tidak dapat dibuat cukup besar untuk memenuhi persamaan

tersebut, ambillah bahan poros yang lebih kuat untuk mengecilkan

diameternya, atau ambil cara lain untuk memasang poros pada naf.

Untuk mengetahui jumlah belt yang diperlukan untuk

mentransmisikan daya dapat digunakan rumus (Sularso dan K. Suga;1997)

…………………………………. (24)

dimana :

* N = Jumlah belt yang dipakai

* K = Faktor koreksi

* P0 = Kapasitas daya yang ditransmisikan oleh sabuk

2.4. Bantalan

Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban,

sehingga putaran atau gerak bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus,

aman dan panjang umur. Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan

poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak

berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh system akan atau tidak dapat

bekerja sebagaimana mestinya. Jadi bantalan dalam permesinan dapat

disamakan dengan pondasi pada gedung.

23

2.4.1. Klasifikasi bantalan

1. Atas dasar gerakan bantalan terhadap poros

a. Bantalan luncur. Pada bantalan ini terjadi gesekan luncur antara poros

dan bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan

bantalan dengan perantaraan lapisan pelumas.

b. Bantalan gelinding. Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara

bagian yang berputar dengan yang diam melalui elcmen gelinding

seperti bola (peluru), rol atau rol jarum, rol bulat dan ro1 kerucut

2. Atas dasar arah beban terhadap poros

a. Bantalan radial. Arah beban bantalan ini sejajar sumbu poros

b. Bantalan aksial. Arah beban yang ditumpu bantalan ini adalah tegak

lurus sumbu poros

c. Bantalan gelinding khusus. Bantalan ini dapat menumpu beban yang

arahnya sejajar dan tegak lurus sumbu poros

2.4.2. Perbandingan Antara Bantalan Luncur Dan Bantalan Gelinding

Bantalan luncur mampu menumpu poros berputaran tinggi dengan

beban besar. Karena gesekan yang besar pada wakl:u mulai jalan, bantalan

luncur memerlukan momen awal yang besar.

Panas awal yang timbul dari gesekan yang besar, terutama pada

beban besar memerlukan pendinginan khusus. Sekalipun demikian, karena

adanya lapisan pelumas, bantalan ini dapat meredam tumbukan dan getaran

hingga hampir tidak bersuara.

Bantalan gelinding pada umumnya lebih cocok untuk beban kecil

daripada bantalan luncur, tergantung pada bentuk elemen gelindingnya,

putaran pada bantuan ini dibatasi oleh sentrifugal yang timbul pada elemen

gelinding tersebut. Keunggulan dari bantalan ini adalah pada gesekannya yang

sangat rendah, pelumasannya sangat sederhana, cukup dengan gemuk bahkan

yang memakai sil sendiri tidak perlu pelumasan lagi.

24

2.4.3. Klasifikasi Bantalan Luncur

Dapat diklasifikasikan menurut bentuk dan letak bagian poros yang

ditumpu yaitu :

1. Bantalan radial, yang dapat berbentuk radial, belahan silinder, elips, dan

lain-lalin

2. Bantalan aksial, yang dapat berbentuk engsel, kerah, michel dan lainlain.

3. Bantalan khusus, yang berbentuk bola.

2.4.4. Jenis-Jenis Bantalan Gelinding

Bantalan gelinding mempunyai keuntungan dari gesekan gelinding

yang sangat kecil dibanding dengan bantalan luncur, seperti diperlihatkan

dalam gambar 2.9, elemen gelinding seperti bola atau rol, dipasang diantara

cincin luar dan cincin dalam. Dengan memutar salah satu cincin tersebut, bola

atau rol akan membuat gerakan gelinding sehingga gesekan diantaranya akan

jauh lebih kecil. Untuk bola atau rol, ketelitian tinggi dalam bentuk dan

ukuran merupakan keharusan. Bahan yang dipakai untuk bantalan gelinding

harus mempunyai ketahanan dan kekuatan yang tinggi. Bantalan gelinding

seperti bantalan luncur, dapat diklasifikasikan atas bantalan radial, yang

terutama membawa beban radial dan sedikit beban aksial dan bantalan aksial

yang membawa beban sejajar sumbu poros.

Macam-macam bantalan gelinding dapat dilihat pada gambar 2.9.

dibawah ini :

25

Menurut bentuk elemen gelindingnya, dapat juga dibagi atas

bantalan bola dan bantalan rol.

2.4.5. Kelakuan Bantalan Gelinding

a. Kemampuan membawa beban aksial

Bantalan radial mempunyai sudut kontak yang besar antara

elemen gelinding dan cincinnya, dapat menerima sedikit beban aksial,

bantalan rol macam alur dalam, bantalan bola kontak sudut dan bantalan

rol kerucut merupakan macam bantalan yang akan dibebani gaya aksial

kecil. Bantalan mapan sendiri dapat menyesuaikan diri dengan defleksi

poros, namun demikian kemampuannya menahan gaya aksial adalah kecil.

b. Kelakuan terhadap putaran

Diameter poros d (mm) dikalikan dengan putaran per menit n

(rpm) disebut harga d.n. harga ini untuk suatu bantalan mempunyai batas

empiris yang besarnya tergantung pada macamnya dan cara pelumasannya.

Bantalan bola alur dalam dan bantalan bola sudut serta bantalan rol

silindris pada umumnya dipakai untuk putaran tinggi; bantalan rol kerucut

dan bantalan mapan sendiri untuk putaran sedang; bantalan aksial untuk

putaran rendah.

c. Kelakuan gesekan

26

Gambar 2.9. Macam-Macam Bantalan GelindingSumber: Sularso, K. Suga, hal 129

Bantalan bola dan bantalan rol silindris mempunyai gesekan

yang relatif kecil dibandingkan dengan bantalan macam lain. Untuk alat--

alat ukur, gesekan bantalan merupakan hal yang menentukan ketelitiannva.

d. Kelakuan dalam bunyi dan getaran

Hal ini dipengaruhi oleh kebulatan bola dan rol, kebulatan

cincin, kekasaran elemen-elemen tersebut, keadaan sangkarnya, dan kelas

mutunya. Faktor lain yang mempengaruhi adalah ketelitian pemasangan,

konstruksi mesin (yang memakai bantalan tersebut), dan kelonggaran

dalam bantalan.

2.4.6. Bahan Bantalan Gelinding

Cincin dan elemen gelinding pada umumnya dibuat dari baja

bantalan krom karbon tinggi. Baja bantalan dapat memberikan efek stabil pada

perlakuan panas. Baja ini dapat memberikan umur panjang dengan keausan

sangat kecil. Dengan kemajuan dalam bidang teknik hampa pada akhir-akhir

in, telah dikembangkan bantalan cair hampa. Baja macam ini tidak sesuai

untuk produksi massa dan sangat mahal sehingga hanya dipakai dimana hanya

diperlukan baja murni. Untuk bantalan yang membutuhkan ketahanan khusus

terhadap kejutan, dipakai baja karbon rendah, yang kemudian diberi perlakuan

panas denban sementasi. Untuk bantalan yang tahan panas dan tahan karat

terdapat baja kecepatan tinggi atau deretan martensit dan baja tahan karat.

Bahan untuk sangkar yang mengalami kontak gesekan dengan

elemen gelinding harus tahan aus dan tidak mudah patah. Sangkar untuk

bantalan kecil dibuat dengan mengepres pita baja yang difinis rendah atau baja

plat yang difinis. Untuk pemakaian khusus, atau plat baja tahan karat juga

sering dipakai. Untuk bantalan besar dipakai baja karbon rendah atau

kuningan berkekuatan tinggi.

Untuk beberapa macam bantalan putaran tinggi dapat dibuat dari

plastik. Sebagai paku keling untuk sangkar dipergunakan baja karbon rendah

bermutu baik.

27

2.4.7. Nomor Nominal Bantalan Gelinding

Dalam prak-tek, bantalan gelinding standar dipilih dari katalog.

Ukuran bantalan gelinding adalah diameter lubang, diameter luar, lebar dan

lengkungan sudut. Pada umumnya diameter lubang diambil sebagai patokan

dimana berbagai diameter luar dan lebar digabungkan. Nomor nominal dari

bantalan gelinding terdiri dari nomor dasar dan pelengkap. Nomor dasar yang

terdapat merupakan lambang jenis, lambing ukuran (lambang lebar, diameter

luar), nomor diameter lubang dan lambang sudut kontak.

Tabel 2.11 Bantalan Bola

Nomor Bantalan Ukuran Luar (mm) Kapasitas Nominal Dinamis Spesifik C ( Kg )

Kapasitas Nominal

Statis Spesifik

Co ( Kg )

Jenis terbuka

Dua Sekat

Dua sekat tanpa

kontak

d D B r

60006001600260036004600560066007600860096010

6001ZZ6001ZZ6002ZZ6003ZZ6004ZZ6005ZZ6006ZZ6007ZZ6008ZZ6009ZZ6010ZZ

6000VV6001VV6002VV6003VV6004VV6005VV6006VV6007VV6008VV6009VV6010VV

1012151720253035404550

2628323542475562687580

8891012121314151616

0,50,50,50,511

1,51,51,51,51,5

36040044047073579010301250131016401710

196229263296465530740915101013201430

62006201620262036204620562066207620862096210

6200ZZ6201ZZ6202ZZ6203ZZ6204ZZ6205ZZ6206ZZ6207ZZ6208ZZ6209ZZ6210ZZ

6200VV6201VV6202VV6203VV6204VV6205VV6206VV6207VV6208VV6209VV6210VV

1012151720253035404550

3032354047526272808590

910111214151617181920

1111

1,51,51,52222

4005356007501000110015302010238025702750

23630536046063573010501430165018802100


28

Lambang jenis menyatakan jenis bantalan, lambang ukuran menyatakan

lebar untuk bantalan radial dan tinggi untuk bantalan aksial; dapat juga

menyatakan diameter luar dari bantalan-bantalan tersebut. Dibawah ini akan

diberikan contoh nomor nominal dan artinya:

1. 6312ZZ C3 P6

6 menyatakan bantalan bola baris tunggal alur dalam

3 adalah singkatan dari lambang 03, dimana 3 menunjukkan diameter

luar 130 (mm) untuk diameter lubang 60 (mm)

12 berarti 12 x 5 = 60 (mm) diameter lubang

ZZ berarti bersil 2

C3 adalah kelonggaran C3

P6 berarti kelas ketelitian 6

2. 22220 K C3

2 menyatakan bantalan rol mapan sendiri

22 menunjukkan diameter luar 200 (mm) dan lebar 53 (mm) untuk

diameter lubang 110 (mm)

20 Berarti 20 x 5 = 100 (mm) diameter lubang

K berarti ½ tirus lubang, kelas kelebihan o

C3 Kelonggaran C3

2.4.8. Kapasitas Nominal Bantalan Gelinding

Ada 2 macam kapasitas nominal, yaitu kapasitas nominal dinamis

spesitik dan kapasitas nominal statia spesifik, misalnya bantalan aksial, maka

kondisi bebannya adalah aksial murni, satu cincin diam dan cincin yang lain

berputar. Jumlah putaran adalah 1.000.000 atau (33,3 rpm selama 500 jam).

Setelah menjalani putaran tersebut, jika 90°ro dari jumlah bantaian tidak

menunjukkan kerusakan karena kelelahan oleh beban gelinding pada cincir,

atau elemen gelindingnya, maka besarnya beban tersebut dinamakan kapasitas

nominal dinamis spesifik, dan umur bersangkutan dinamakan umur nominal.

29

Jika bantalan membawa beban dalam keadaan diam atau berayun-ayun

dan pada titik kontak yang menerima tegangan maksimum besarnya deformasi

permanen pada elemen gelinding ditambah deformasi cincin menjadi 0,0001

kali diameter gelinding, maka beban tersebut dinamakan kapasitas nominal

statis spesifik.

30

Tabel 2.12 Pemakaian Bantalan.


31

DAFTAR PUSTAKA

Brata, I Wayan, Diktat Elemen Mesin, Institut Teknologi Sepuluh

November, Fakultas Teknologi Industri Jurusan Teknik Mesin,

Surabaya.

Sularso, Kiyokatsu Suga, 1991, Dasar Perencanaan Dan Pemilihan

Elemen Mesin, PT. Pradnya Paramita, Jakarta.

G. Takeshi Sato, N. Sugianto H. 1987. Menggambar Mesin. PT. Pradnya

Paramita, Jakarta.

32

laporan

Documents