Perencanaan Diameter Poros yang di Tumpu 2 Buah Bantalan dengan Bahan S30 C dengan Daya 18 kW pada 300 rpm

LAPORAN  PENELITIAN MANDIRI

PERENCANAAN  DIAMETER  POROS YANG DI TUMPU  2 BUAH  BANTALAN DENGAN BAHAN S30C DENGAN DAYA 18 kW  PADA 300 Rpm

Sutikno ST.MT
Jurusan Teknik Mesin
Sekolah Tinggi Teknologi Gempol
2021

 

 
 
 
 
DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL i
HALAMAN PENGESAHAN v
KATA PENGANTAR vi
DAFTAR ISI vii
BAB 1PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
1.2Tujuan Penelitian
1.3Manfaat Penelitian
BAB 2 TEORI
2.1 Macam-macam poros
2.2. Perencanaan Proses
2.3 Poros Dengan Beban Puntir
BAB 3METODE PENELITIAN
BAB 4PEMBAHASAN
BAB 5KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
DAFTAR PUSTAKA
 
 BAB I
PENDAHULUAN
1.1 latar belakang
Poros pada umumnya meneruskan daya melalui sabuk, roda gigi, dan rantai. Dengan demikian poros tersebut mendapat beban puntir dan beban lentur sehingga permukaan poros akan mengalami tegangan geser Karena momen puntir dan tegangan karena momen lentur.
Beban yang bekerja pada poros pada umumnya adalah beban berulang. Jika poros tersebut mempunyai roda gigi untuk meneruskan daya besar maka kejutan akan terjadi pada saat mulai atau sedang berputar.
Mengingat macam beban,sifat beban ASME sangat menganjurkan suatu rumus untuk menghitung diameter poros secara sederhana dimana sudah di masukan  pengaruh kelelahan karena beban berulang.
1.2 RumusanMasalah
Dari latar belakang diatas dapat di susun beberapa rumusan masalah sebagai berikut :
1.Perhitungan lebih ke fokus kearah perenacanaan poros dan pasak.
2.Beban setelah poros dia abaikan
1.3 Tujuan penelitian
Tujuan penelitian supaya mahasiswa, dosen maupun perencanaan  mampu memahami dan menerapkan perhitungan dalam kehidupan sehari-hari
1.4 ManfaatKegiatan
1.4.1 Bagi mahasiswa
Sebagai ilmu pengetahuan dan pengalaman agar nantinya setelah lulus bisa berguna bagi diri sendiri maupun orang lain.
1.4.2 BagiDosen
Perguruan tinggi dengan ikut membantu masyarakat dengan mengamalkan ilmunya dan sebagai wadah pengembangan diri dosen agar menjadi pribadi yang professional
 
BAB II
TEORI
Poros merupakan salah satu bagian yag terpenting dari setiap mesin.  Hampir semua mesin meneruskan  tenaga bersama-sama  dengan putaran. Peranan utama dalam transmisi seperti itu di pegang oleh poros.[1][2]  

2.1Macam-macam poros
Poros untuk meneruskan daya diklasifikasikan menurut pembebannya sebagai berikut :
1.Poros transmisi
Poros macam ini mendapat beban puntir murni atau puntir atau lentur, daya di transmisikan kepada poros ini melalui kopling, roda gigi, puli sabuk,sprocket, rantai[3][4]
2.Spindle
Poros transimsi yang relatif pendek, seperti poros utama mesin perkakas, dimana beban utamanya berupa puntiran, disebut spindle. Syarat yang harus di penuhi poros ini adalah deformasinya harus kecil, dan bentuk serta ukurannya harus teliti.
3.Gandar
Poros yang seperti yang di pasang diantara kereta-kereta barang, dimana tidak mendapat beban punter, bahkan kadang-kadang tidak boleh berputar, disebut gandar. Gandar ini hanya mendapat beban lentur, kecuali jika di gerakan oelh penggerak pemula dimana akan mengalami beban punter juga.[5]
Menurut bentuknya poros dapat di golongkan atas poros umum lurus, poros engkol sebagai poros utamadari mesin totak  dan lain-lain. Poros luwes untuk transmisi daya kecil agar terdapat kebebasan bagi perubahan arah dan lain-lain

2.2  Perencanaan poros
Untuk merencanakan poros hal --hal berikut perlu di perhatikan :
1.Kekuatan poros
Suatu poros transmisi dapat mengalami beban punter atau lentur atau gabungan antara puntir dan lentur, seperti baling-baling kapal atau turbin.[6], [7]
Kelelahan, atau tumbukan konsentrasi tegangan bila diameter poros diperkecil atau bila poros mempunyai alur pasak, harus di perhatikan.sebuah poros harus di rencanakan hingga cukup kuat untuk menahan beban di atas.
2.Kekakuan poros
Meskipun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup tetapi jika lenturan atau defleksi puntirnya terlalu besar akan mengakibatkan ketidaktelitian atau getaran dan suara( misal pada turbin atau kotak roda gigi) karena itu di samping kekuatan poros kekakuan juga harus diperhatikan dan di sesuaikan dengan macam mesin ayng akan di layani poros tersebut.
3.Putaran kritis
Bila putaran suatu mesin dinaikan maka pada suatu harga putaran tertentu dapat terjadi getaran yang luar biasa besarnya. Putaran ini disebut  putaran kritis. Hal dapat terjadi pada turbin , motor torak, motor listrik dan lain-lain. Dan dapat mengakibatkan kerusakan pada poros dan bagian-bagian lainnya. Jika mungkin poros harus di rencanakan dengan sedemikian rupa hingga putaran kerjanya lebih rendah daripada putaran kritisnya.
4.Korosi
Bahan-bahan tahan korosi (termasuk plastik) harus dipilih untuk poros propeller 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 umum biasanya dari baja batang yang di tarik dingin dan difinis, baja karbon konstruksi mesin, (disebut bahan S-C) yang dari hasilkan ingot. Meskipun demikian, bahan ini kelurusannya agak kurang tetap dan dapat mengalami deformasi karena tegangan yang kurang seimbang misalnya bila di beri alur pasak karena ada tegangan sisa dalam terasnya. Tetapi penarikan dingin membuat permukaan poros   menjadi keras dan kekuatannya bertanbah besar. Harga-harga yang terdapat dalam tabel di peroleh dari batang percobaan yang diameternya 25 mm, dalam hal ini harus diingat bahwa poros yang diameternya lebih besar dari 25 mm, harga-harga tersebut akan lebih rendah darpada yang ada di dalam tabel karena adanya pengaruh masa.
Poros-poros yang di pakai untuk meneruskan putaran tinggi dan beban berat umumnya dibuat dari baja paduan dengan permukaan kulit yang sangat tahan terhadap keausan. Beberapa diantaranya adalah baja khrom nikel, baja khrom nikel molibden, baja khrom, baja khrom molibden dan lain-lain. Sekalipun demikian pemakaian baja paduan khusus tidak selalu dianjurkan jika alasannya hanya karena putaran tinggi dan beban berat. Dalam hal demikian perlu di pertimbangkan penggunaan baja karbon yang di beri perlakuan panas secara tepat untuk memperoleh kekuatan yang di perlukan.

2.3 Poros dengan beban puntir
Berikut ini akan dibahas rencna poros yang mendapat  pembebanan utama berupa torsi, seperti poros motor dengan sebuah kopling. Jika di ketahui bahwa poros yang akan di rencanakan tidak mendapat beban lain kecuali torsi, maka diameter poros tersebut dapat lebih kecil yang di bayangkan. Meskipun demikian, jika diperkirakan akan terjadi pembebanan berupa lenturan, lenturan atau tarikan misalnya  jika sebuah sabuk, rantai atau roda gigi di pasangkan  pada poros motor maka kemungkinan adanya pembebanan tambahan tersebut perlu diperhitungkan dalam faktor keamanan yang diambil.
Tata cara perencanaan di berikan dalam sebuah diagram aliran. Jika P adalah daya nominal output dari motor penggerak, maka berbagai macam faktor keamanan biasanya dapat diambil perencanaan, sehingga koreksi pertama yang diambil kecil. Jika faktor koreksi adalah  C  maka daya rencana Pd (kW) sebagai patokan

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

Tabel   faktor-faktor koreksi daya yang akan di transmisikan, fc
Daya yang akan di transmisikanfc
Daya rata-rata yang diperlukan 1,2 -- 2,0
Daya maksimum yang diperlukan0,8 -- 1,2
Daya normal1,0  - 1,5

 Jika daya diberikan dalam daya kuda (PS), maka harus di kalikan dengan 0,735 untuk mendapatkan daya dalam kW
Jika momen puntir adalah T (kg.mm) maka n1
 
Pd  =      
Sehingga

T = 9,74  x 105     ..............................................................(2)

Bila momen rencana T (kg.mm) dibebankan pada suatu diameter poros ds (mm),  maka tegangan geser    (kg/mm2) maka terjadi adalah  d3s

   =      =      

Tegangan geser yang diijinkan  a   ( kg/mm2) untuk pemakaian umum pada poros dapat diperoleh dengan berbagai cara.  a di hitung atas dasar batas kelelahan puntir yang besarnya diambil 40% dari batas kelelahan tarik  yang besarnya  kira-kira 45% dari kekuatan tarik  B (kg.mm2)
Dalam hal ini maka besarnya  a   dapat di hitung

 a    =  B/(Sf1    Sf2)  ...........................................................(3)

Untuk menghitung diameter poros ds (mm) sebagai berikut :

ds  [  KtCbT ]1/3   .............................................................(4)

 
BAB 3
METODE PENELITIAN

Tahapan penelitian yang akan di rencanakan adalah sebagai berikut :
1.Pengumpulan data dan kajian pustaka tentang macam -- macam poros.
2.Pemodelan matematis dari data yang di peroleh.
3.Perancangan unit yang di teliti.
4.Melakukan uji coba dan evaluasi terhadap sistem yang sudah terintegrasi.
 

 
BAB 4
PEMBAHASAN
Pompa mempunyai daya 10 kW dengan putaran 1450 Rpm dengan bahan baja difinis dingin S30C

Penyelesaian
P    10 (kW), n1   1450 Rpm

fc     1,0

Pd  1,0   10    10  (kW).............................................. ......(1)

T = 9,74  x 105          6717 (kg.mm) ..............................(2)

S30C- D,  B   58 (kg/mm2),  Sf1    6,0  Sf2    2,0

 a       = 4,83 (kg/mm2) .........................................(2)

C b =  2,0   K t  =  1,5

ds  [  KtCbT ]1/3   .............................................................(4)

ds   [     ]1/3    

diameter  poros ds  = 28 mm

diameter bagian yang menjadi bantalan adalah =  30 mm  

jari-jari filet  = (30 -- 28)/2 = 1,0 mm

alur pasak  7    4    filet 0,4
 
konsentrasi tegangan pada poros bertangga adalah

1,0/28  = 0,034        30/28  =  1,07      

Konsentrasi tegangan pada poros dengan alur pasak adalah

0,4/28  = 0,014                

   5,1   3 =  1,56 kg/mm2

4,83  2,0/2,8   = 3,45 kg/mm2
1,56    2,0   1,5   = 4,68 kg/mm2
 
Diameter ds  = 31,5 mm

Diameter bagian bantalan  35 mm
Jari-jari filet (35  31,5)/2  =  1,75 mm
Alur  pasak   10   4,5  0.6

Konsentrasi tegangan dari poros bertangga adalah :

475/31,5  = 0,056      35/31,5  = 1,11     = 1,30
Konsentrasi tegangan dari poros dengan alur pasak adalah :
0,6/31,5 = 0,019      = 2,7          

  =  5,1    6717/(31,5)3 = 1,10kg/mm2

4,83     2,0/2,7  = 3,58 kg/mm2

1,10  2     1,5   = 3,3  kg/mm2

ds = 31,5 mm

S30C --D

Diameter poros :    31,5      35

Jari-jari filet = 1,75 mm

Pasak : 10   4,5    0,6

Diameter  poros motor dengan daya 10 kW    4 kutub adalah lebih besar dari   30 yaitu :  42

 
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
 
5.1 KESIMPULAN
Diameter  poros motor dengan daya 10 kW dengan putaran 1450 Rpm adalah    4 kutub adalah lebih besar dari   30 yaitu :  42

5.2 SARAN
Diharapkan kedepannya penelitian ini bukan hanya meneliti satu bidang ilmu saja bisa di gabungkan dua bidang ilmu yang berkaitan dengan mesin

 
DAFTAR PUSTAKA
[1][1]J. Teknik, M. Universitas, and S. Ratulangi, "PELABUHAN INDONESIA SORONG," vol. 10, 2020.
[2]M. Effendy, "Pengaruh Kecepatan Putar Poros Kompresor Terhadap Prestasi Kerja Mesin Pendingin Ac," Media Mesin Maj. Tek. Mesin, vol. 6, no. 2, pp. 55--62, 2015, doi: 10.23917/mesin.v6i2.2898.
[3]V. N. VAN HARLING and H. Apasi, "Perancangan Poros Dan Bearing Pada Mesin Perajang Singkong," Soscied, vol. 1, no. 2, pp. 42--48, 2018, doi: 10.32531/jsoscied.v1i2.164.
[4]M. Ibnu, R. Hari, and D. Nugraha, "Perancangan Poros Utama Mesin Bubut Kayu," vol. 4, no. 1, pp. 7--12, 2020.
[5]N. Nurato and K. Kushardiyanto, "Analisis Kekuatan Gandar Pada Kereta Api Penumpang," Sinergi, vol. 20, no. 2, p. 101, 2016, doi: 10.22441/sinergi.2016.2.003.
[6]R. Busur and S. Lingkaran, "Rancang bangun dan studi eksperimen pemanas air tenaga matahari dengan reflektor busur seperempat lingkaran," vol. 2, no. 1, pp. 1--10, 2018.
[7]H. Istiqlaliyah, "Perencanaan Mesin Peniris Minyak Pada Keripik Nangka Dengan Kapasitas 2 , 5 Kg / Menit," Nusant. Eng., vol. 2, no. 1, pp. 37--43, 2011.