SlideShare a Scribd company logo
1 of 30
Download to read offline
BAB 1 Introduction 
I. Definition 
Penciptaan mesin baru yang lebih baik mesin dan meningkatkan yang sudah ada. Dalam merancang 
komponen mesin, diperlukan untuk memiliki pengetahuan yang baik tentang berbagai subyek seperti : 
 Matematika 
 Mekanika Teknik, 
 Kekuatan Bahan, 
 Teori Mesin, 
 Workshop Process 
 Engineering drawing. 
A. Yang perlu diperhatikan dalam Merancang mesin: 
 Jenis beban (Load) dan Tegangan (Stress) yang disebabkan oleh Gaya – gaya yang bekerja 
 Gerakan Bagian mesin : 
o Gerakak Curvilinear yang meliputi rotary, osilasi harmonik dan 
sederhana.. 
o Gerakan dengan kecepatan Konstan atau variabel 
o Gerakan Rectlinier : Gerakan searah atau bolak balik 
 Pemilihan materials. 
penting bahwa seorang desainer harus memiliki pengetahuan mendalam tentang 
sifat-sifat bahan (properties of materia) dan perilaku mereka di bawah kondisi kerja 
Cth : strength, durability, flexibility, weight, resistance to heat and corrosion, 
ability to cast, welded or hardened, machinability, electrical conductivity, etc 
 Frictional resistance and lubrication 
Selalu ada kehilangan daya akibat gaya gesekan dan perlu dicatat bahwa gesekan awal adalah 
lebih tinggi daripada menjalankan gesekan 
 Pemakaian komponen yang standart 
Penggunaan bagian standar terkait eratbiaya, karena biaya standar 
atau bagian saham hanya sebagian kecil dari biaya bagian yang sama made to order 
 Safety of operation 
Beberapa mesin sangat berbahaya untuk Dioperasikan khususnya yang 
bekerja dengan kecepatan tinggi untuk memastikan produksi pada tingkat maksimum 
 Assembling 
Unit yang besar seringkali harus dirakit di toko, diuji dan kemudian dibawa untuk diangkut ke 
mereka tempat pelayanan. 
B. System of Units
1. C.G.S. units, 
2. F.P.S. units, (Foot-pound-second) 
3. M.K.S. units, 
4. S.I. units 
C. Junis Gaya dan beban 
o Masa 
o Berat 
o Inertia 
o Gaya : an agent, which produces or tends to produce, destroy or tends to destroy 
motion. 
o Momen : Moment of a force = F × l 
o Kopel 
o Memontum Angular 
o Torsi : Gaya yang bekerja secara tegak lurus terhadap garis yang melalui titik pusat 
lingkaran 
. 
D. Material 
a. Metal : Ferous metal (iron, cast iron), Non ferous metal (alumunium, tembaga dll) 
b. Non Metal : Plastik, karet, keramik, 
Mechanical Properties of Metals (Sifat mekanin bahan)
Strength : adalah kemampuan suatu material untuk menahan gaya eksternal tanpa 
merusak material tersebut. Resistansi internal yang dilakukan oleh bagian material untuk 
menahan gaya eksternal yang diterapkan disebut stress 
Stiffness : kemampuan suatu material untuk menahan deformasi . ukuran kekakuan 
(stifness) adalah Modulus elastisitas 
Elasticity : kemampuan material untuk mendapatkan kembali bentuk aslinya setelah 
terjadi deformasi setelah kekuatan eksternal dihapus 
Plasticity : kemampuan dari bahan untuk mempertahankan deformasi ketika terjadi 
pembebanan secara permanen. 
Ductility : Kemampuan dari bahan yang memungkinkan untuk ditarik menjadi kawat 
dengan aplikasi dengan kekuatan tarik 
Brittleness :Sifat dari bahan yang mudah pecah (rapuh) hanya dengan distorsi permanen 
sedikit. Bahan rapuh ketika mengalami beban tarik 
Fatigue : Ketika material mengalami tegangan berulang yang akhirnya rusak pada pembebanan 
yang besarnya masih dibawah kekuatan material yang sebenarnya. Jenis kegagalan material ini 
dikenal sebagai Fatique atau kelelahan 
Hardness : Sifat yang sangat penting dari logam dan memiliki berbagai macam arti seperti 
ketahanan untuk dipakai menggaruk, kemampuan logam untuk memotong logam lain 
II. Manufacturing 
A. Manufacturing Processes 
o Primary shaping processes : The common operations used for this process are casting, 
forging, extruding, rolling, drawing, bending, shearing, spinning, powder metal forming, 
squeezing 
o Machining processes : Proses yang digunakan untuk memberikan bentuk akhir terhadap 
komponen mesin 
o Surface finishing processes : Proses yang digunakan untuk memberikan bentuk 
permukaan akhir yang baik untuk komponen mesin 
o Joining processes : Proses yang digunakan untuk bergabung dengan komponen mesin 
o Processes effecting change in properties : Proses ini digunakan untuk memberikan sifat 
yang spesifik tertentu untuk komponen mesin sehingga membuat mereka cocok untuk 
digunakan operasi tertentu 
BAB 2 Tegangan – tegangan sederhana 
Dalam praktek rekayasa (engineering) , biasanya bagian-bagian mesin akan mengalami berbagai macam 
gaya (force) yang disebabkan oleh salah satu atau lebih dari hal berikut : 
- Transimisi daya
- Berat mesin 
- Gesekan 
- Inersia dari bagian yang bergerak bolak balik 
- Perubahan suhu 
- Ketidak seimbangan bagian yang tidak bergerak 
A. Beban (Load) 
Didefinisikan sebagai kekuatan eksternal yang bekerja atas suatu 
bagian mesin 
 steady load 
 variable load 
 shock loads. 
 Impact load 
B. Tegangan (Stress) 
Ketika suatu gaya/beban eksternal bekerja pada bagian komponen, maka akan timbul kekuatan 
internal (sama dan berlawanan) yang yang terjadi pada bagian tersebut, yang menahan 
kekuatan eksternal. 
Gaya internal per satuan luas tersebut dikenal sebagai Tegangan / stress 
Dalam Satuan Internasional (SI) 
1 Pa = 1 N/m2 
1 MPa = 1 x 106 N/m2 = 1 N/mm2 
1 Gpa = 1 x 109 N/m2 = 1 kN/mm2 
C. Strain 
Ketika kekuatan atau beban bekerja pada komponen,maka komponen akan mengalami 
deformasi . deformasi per satuan panjang ini disebut sebagai (Regangan/strain) . 
D. (Tegangan tarik) Tensile Stress 
Ketika Sebuah benda dikenai dua gaya aksial yang sama besar dan berlawanan menarik 
P(jugadisebut beban tarik) maka tegangan akan terjadi pada setiap bagian bendat tersebut. Hal 
ini dikenal sebagai tegangan tarik
E. Beban tarik (Tensile Strain) 
karena beban tarik yang bekerja pada sebuah benda, maka akan ada 
penurunan ukuran luas penampang dan peningkatan panjang benda. Rasio peningkatan 
panjang dengan panjang aslinya dikenal sebagai regangan tarik (tensile strain) 
F. Beban tekan (Compresive Stress ) 
Ketika benda dikenai dua gaya aksial P yang sama dan berlawanan arah dan saling mendorong 
disebut juga beban tekan (compresive load) 
G. Regangan tekan (Kompresive Strain) 
karena beban tekan yang bekerja pada sebuah benda, maka akan ada peningkatan luas 
penampang dan penurunan panjang. Rasio dari penurunan panjang dengan panjang awal 
dikenal sebagai regangan tekan (compresive strain)
Modulus Young atau Modulus Elastisitas 
Hukum Hooke menyatakan bahwa ketika suatu material dibebani tidak melebihi pada batas 
elastisitasnya, tegangan secara langsung sebanding dengan regangan 
H. Tegangan Geser (Shear Stress ) dan Regangan Geser (Shear Strain) 
Ketika benda dikenai dua gaya yang sama besar dan berlawanan arah (P). 
dan gaya tersebut bekerja dalam arah tangensial terhadap permukaan yang terbebani, maka 
benda cenderung akan terputus pada bagian yang terbebani. Teganan ini disebut tegangan 
geser (shear stress) dan perubahan dimensi pada bagian ini disebut regangan geser (shear 
strain) 
Simbol tegangan geser = tau (τ) , Simbol regangan geser = phi (ф) 
** Tegangan geser yang terjadi seperti pada pake keling seperti pada gambar termasuk kategori 
tegangan geser tunggal 
Luas Penampang yang menerima tegangan adalah :
A = Luas penampang 
d = Diameter 
Sehingga Tegangan geser pada sambunga keling tunggal adalah 
τ = Tegangan geser 
P = Gaya 
Untuk tegangan geser ganda 
Luas Penampang A = 
Sehingga 
*** Ketika harus dibuat lubang pada plat dengan cara dipres atau dibor, maka alat yang 
digunakan harus dapat mengatasi resistensi gaya geser plat tersebut. 
Jika diameter lubang adalah “d” dan ketebalan plat “ t” maka luas area tegangan geser adala 
Dan Gaya yang dibutuhkan untk melubanbgi plat adalah
τu = Tegangan geser maksimum plat 
Modulus Regiditas 
Tegangan geser secara langsung sebanding dengan regangan geser atau 
atau atau 
Dimana 
τ = Tegangan geser 
ф = Regangan geser 
C = Modulus Rigiditas 
I. Tegangan kerja (Working stress) 
Ketika merancang bagian-bagian mesin, selalu diinginkan untuk menjaga agar tegangan yang 
terjadi harus lebih rendah daripada tegangan maksimum dari material. Tegangan ini dikenal 
sebagai tegangan kerja atau desain stres. Atau juga dikenal sebagai Safe atau Tegangan yang 
diijinkan 
Factor of Safety 
Didefinisikan secara umum sebagai rasio tegangan maksimum terhadap tegangan kerja 
Bab 4 
Sambungan Las 
Las adalah jenis sambungan Permanen yang dilakukan melalui penggabungan tepian dari 2 
bagian yang akan disambungkan. Proses bisa dilakukan dengan atau tanpa adanya tekanan 
(preasure) dan material pengisi (filler) 
Keuntungan las 
- Struktur las biasanya lebih ringan 
- Sambungan las memberikan efisiensi maksimum (mungkin 100%) 
- Perubahan dan penambahan dapat dengan mudah dibuat dalam struktur yang ada 
- Sebagai struktur, las halus dalam penampilan, 
- Pada sambungan las, tidak terjadi pelemahan bagian2 sambungan 
- Sambungan las memiliki kekuatan yang besar 
- Dapat menyambung benda2 yang memiliki bentuk melingkar, seperti pipa baja (rumit) 
- Sambungannya rigid (kaku) 
- Dimungkin melakukan pengelasan pada setiap titik di setiap bagian 
- Pengerjaan las lebih cepat 
Kerugian :
- Karena ada proses pemanasan & pendinginan dapat menimbulkan tegangan-tegangan 
tambahan pada material atau ganguan lainnya 
- Memerlukan tenaga kerja dengan keahlian tinggi 
- Dapat terjadi retakan pada sambungan 
- Proses pengecekan las cukup rumit 
Jenis – jenis las 
- Fussion welding : Proses pengelasan yang menggunakan panas. 
Menggunakan filler yang berupa logam cair. Biasanya komposisi filler menyerupai 
komposisi logam yang akan disambung. 
Jenis Fussion Welding: 
- Thermit Welding : Filler yang digunakan merupakan campuran besi oksida dan 
alumunium,yang juga disebut thermit. 
Biasa digunakan untuk menyambung komponen yang besar: Rel kereta chasis trailer dll 
- Gas Welding : Gas welding dibuat dengan menyalakan api dari oxy acetylene atau gas 
hidrogen. Api digunakan untuk memanaskan tepian material yang akan disambung. 
- Electric Arc Welding: memiliki cara yang hampir sama dengan las gas, tetapi 
menggunakan filler logam yang berasal dari elektroda. 
- Forge Welding :, bagian-bagian yang akan disambung terlebih dahulu dipanaskan sampai 
suhu yang tepat dalam tungku dan kemudian ditempa/dipalu 
Jenis2 sambungan las 
1) Lap Joint / Fillet joint 
1. Single transverse fillet, 2. Double transverse fillet, and 3. Parallel fillet joints. 
2) Butt Joint
Kekuatan sambungan Transverse Fillet Joint 
Lap joint/ fillet joint dirancang untuk dapat menahan beban tensil. 
untuk menentukan kekuatan sendi fillet, diasumsikan bahwa bagian dari fillet adalah 
tepat di siku segitiga ABC dengan AC miring membuat sudut yang sama dengan lainnya dua sisi 
AB dan BC 
t = Throat thickness (BD), 
s = Leg or size of weld, = Thickness of plate, and 
l = Length of weld, 
Throat thickness : t = s × sin 45° = 0.707 s 
Minimum area of the weld or throat area,
A = Throat thickness × Length of weld = t × l = 0.707 s × l 
Jika σt adalah tegangan tarik yang diijinkan untuk las logam, 
maka kekuatan tarik sambungan untuk las fillet tunggal, 
P = Throat area × Allowable tensile stress = 0.707 s × l × σt 
dan kekuatan tarik sambungan untuk las fillet ganda ; 
P = 2 × 0.707 s × l × σt = 1.414 s × l × σt 
Note: Since the weld is weaker than the plate due to slag and blow holes, therefore the weld is given a 
reinforcement which may be taken as 10% of the plate thickness 
Kekuatan sambungan paralel fillet joint 
Sambungan paralel fillet dirancang untuk menahan beban yang menimbulkan tegangan geser yang 
besar. 
Kita telah bahas dalam artikel sebelumnya, bahwa , 
- Throat thickness minimum A = 0,707 s × l 
Jika τ adalah tegangan geser yang diijinkan untuk logam las 
- Tegangan geser of the joint for double parallel fillet weld : 
P = 2 × 0.707 × s × l × τ = 1.414 s × l × τ 
Jika sambungan merupakan kombinasi transverse dam paralel seperti ditunjukkan pada Gambar. 10,8 
(b), maka kekuatan sambungan adalah jumlah kekuatan transverse dan parale fillet. 
P = (0.707x s × l1 × σt )+ (1.414 x s × l2 × τ)
Contoh : 
Sebuah plat lebar 100 mm dan tebal 10 mm yang akan dilas ke plat lain dengan cara 
fillet paralel ganda. Lempeng plat2 tersebut dikenakan beban statis 80 kN. Hitung panjang lasan jika 
tegangan geser yang diizinkan dalam lasan tidak melebihi 55 MPa 
Solution. 
Given: Lebar = 100 mm ; Tebal = 10 mm ; P = 80 kN = 80 × 103 N ; 
τ = 55 MPa = 55 N/mm2 
Let l = Length of weld, and s = Size of weld = Plate thickness = 10 mm 
We know that maximum load which the plates can carry for double parallel fillet weld (P) 
P = 2 × 0.707 × s × l × τ 
= 1.414 x s × l × τ 
80 × 103 = 1.414 × s × l × τ = 1.414 × 10 × l × 55 
80 × 103 = 778 l 
l = 80 × 103 / 778 = 103 mm 
Tambahkan 12,5 mm untuk area mulai dan area akhir las, 
l = 103 + 12,5 = 115,5 mm 
KeKuatan Butt Joint 
Butt joint adalah sambungan yang biasa digunakan untuk menahan tarikan atau tekanan
Kekuatan tarik pada butt joint (single-V or square butt joint) 
P = t × l × σt 
l = Length of weld 
Untuk double-V butt joint P = (t1 + t2) l × σt 
t1 = Throat thickness at the top, and 
t2 = Throat thickness at the bottom. 
Contoh Soal: 
A plate 100 mm wide and 12.5 mm thick is to be welded to another plate by means of parallel fillet 
welds. The plates are subjected to a load of 50 kN. Find the length of the weld so that the maximum 
stress does not exceed 56 MPa. Consider the joint first under static loading and then under fatigue 
loading 
Sebuah pelat 100 mm lebar dan tebal 12,5 mm yang akan dilas ke piring lain melalui lasan fillet paralel. 
Lempeng dikenakan beban 50 kN. Cari panjang lasan sehingga tegangan maksimum tidak melebihi 56 
MPa. Pertimbangkan sendi pertama di bawah pembebanan statis dan kemudian di bawah beban sikli 
Solution. Given: 
Lebar = 100 mm ; Tebal = 12.5 mm ; P = 50 kN = 50 × 103N ; τ = 56 MPa = 56 N/mm2 
Panjang lasan untuk pembebanan statis 
Jika l = Panjang las, dan 
s = Ukuran las = ketebalan pelat = 12,5 mm 
P = 1.414 x s × l × τ 
50 × 103N = 1.414 x s × l × τ 
50 × 103N = 1.414 × 12.5 × l × 56
50 × 103N = 990 l 
l = 50 × 103 / 990 = 50.5 mm 
Tambahkan 12,5 mm 
l = 50.5 + 12.5 = 63 mm 
Panjang lasan untuk loading kelelahan 
From Table 10.6, we find that the stress concentration factor for parallel fillet welding is 2.7. 
Permissible shear stress, τ = 56 / 2.7 = 20.74 N/mm2 
We know that the maximum load which the plates can carry for double parallel fi llet welds 
(P) = 50 × 103 = 1.414 s × l × τ = 1.414 × 12.5 × l × 20.74 = 367 l 
l = 50 × 103 / 367 = 136.2 mm 
Adding 12.5 for starting and stopping of weld run, we have 
l = 136.2 + 12.5 = 148.7 mm 
Contoh Soal: 
A plate 75 mm wide and 12.5 mm thick is joined with another plate by a single transverse weld and a 
double parallel fillet weld as shown in Fig. 10.15. The maximum tensile and shear stresses are 70 MPa 
and 56 MPa respectively. Find the length of each parallel fillet weld, if the joint is subjected to both 
static and fatigue loading 
Sebuah pelat 75 mm lebar dan tebal 12,5 mm bergabung dengan piring lain oleh las melintang tunggal 
dan fillet lasan paralel ganda seperti ditunjukkan pada Gambar. 10.15. Tarik maksimum dan tegangan 
geser adalah masing-masing 70 MPa dan 56 MPa. Cari panjang setiap fillet lasan paralel, jika sendi 
dibebani oleh beban statis dan kelelahan 
Solution : 
Given : Width = 75 mm ; Thickness = 12.5 mm ; στ = 70 MPa = 70 N/mm2 ; 
τ = 56 MPa = 56 N/mm2. 
The effective length of weld (l1) for the transverse weld may be obtained by subtracting 
12.5 mm from the width of the plate. 
l1 = 75 – 12.5 = 62.5 mm 
Length of each parallel fillet for static loading 
Let l2 = Length of each parallel fillet.
We know that the maximum load which the plate can carry is 
P = Area × Stress = 75 × 12.5 × 70 = 65 625 N 
Load carried by single transverse weld, 
P1 = 0.707 s × l1 × σt = 0.707 × 12.5 × 62.5 × 70 = 38 664 N 
and the load carried by double parallel fillet weld, 
P2 = 1.414 s × l2 × τ = 1.414 × 12.5 × l2 × 56 = 990 l2 N 
Load carried by the joint (P) = 65 625 = P1 + P2 = 38 664 + 990 l2 
l2 = 27.2 mm 
Adding 12.5 mm for starting and stopping of weld run, we have 
l2 = 27.2 + 12.5 = 39.7 say 40 mm 
Length of each parallel fillet for fatigue loading 
the stress concentration factor for transverse welds is 1.5 and for parallel fillet welds is 2.7. 
Permissible tensile stress, σt = 70 / 1.5 = 46.7 N/mm2 
and permissible shear stress, τ = 56 / 2.7 = 20.74 N/mm2 
Load carried by single transverse weld, 
P1 = 0.707 s × l1 × σt = 0.707 × 12.5 × 62.5 × 46.7 = 25 795 N 
and load carried by double parallel fillet weld, 
P2 = 1.414 s × l2 × τ = 1.414 × 12.5 l2 × 20.74 = 366 l2 N 
Load carried by the joint (P) = 65 625 = P1 + P2 = 25 795 + 366 l2 
l2 = 108.8 mm 
Adding 12.5 mm for starting and stopping of weld run, we have 
l2 = 108.8 + 12.5 = 121.3 mm 
Sambungan Skrup 
Sebuah sambungan skrup biasanya terrdiri dari dua buah elemen yaitu baut dan mur. Sambungan skrup 
biasanya digunakan pada bagian mesin yang membutuhkan kegiatan bongkar pasang yang cukup sering. 
Keuntungan
1. Sangat dapat diandalkan 
2. Sangat mudah untuk dibongkar pasang 
3. Tersedia banyak jenis sambungan untuk berbagai macam kebutuhan 
4. Memiliki biaya yang rendah 
Kerugian 
Konsentrasi tegangan pada bagian berulir yang juga meruapakan titik yang sangat rentan terhadap 
beban variabel 
Diameter Mayor : Diameter terbesar dari ulir skrup ( ulir luar dan ulir dalam) 
Diameter Minor : Diameter terkecil dari ulir skruo (ulir luar dan ulir dalam) 
Diameter Pirtch : Diameter imajiner 
Pitch : Jarak antara ulir yang dihitung dalam arah aksial 
Crest : Bagian puncak ulir 
Root : Bagian dasar dari ulir 
Kedalama Ulir : Jarak antara Crest dan root 
(Depth of thread) 
Sudut Ulir : Sudut ulir 
(angel of thread) 
Slope : Jarak setengan pitch 
Ulir
Bentuk umum sambungan skrup
Through bolt adalah sambungan skrup yang dibuat dengan cara melubangi dua bagian yang akan diikat 
bersama-sama , 
Dimana pada ujung bagian atas mur dipasang baut yang dapat mengencangkan sambungan tersebut 
Tap bolt adalah sambungan dengan membuat ulir dalam pada salah satu bagian yang akan disambung, 
kemudian ditanamkan batang yang berulir kedalamnya. Mur dipasang kemudian 
Stud Salah satu bagian yang akan disambung memiliki ulir tap (ulir dalam), untuk mengencangkan 
sambungan digunakan baut yang dikencangkan 
Ukuran baut dinyatakan dengan lambang M yang diikuti oleh diamete X pitch. (kadang ukuran pitch 
tidak disertakan) cth: M 5 ; M 12 
Merangcang baut 
Tegangan – tegangan yang timbul pada sambungan skrup akibat beban statis 
1. Teganan internal pada proses pengencangan 
2. Tegangan yang terjadi akibat beban eksternal 
3. Tegangan yang terjadi yang merupakan kombinasi dari beban eksternal dan proses 
pengencangan 
POROS (SHAFT) 
Definisi. 
Poros 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) 
Pembagian poros. 
1. Berdasarkan pembebanannya 
A. Poros transmisi (transmission shafts) 
Poros transmisi lebih dikenal dengan sebutan shaft. Shaft akan mengalami beban puntir berulang, beban 
lentur berganti ataupun kedua-duanya. Pada shaft, daya dapat ditransmisikan melalui gear, belt pulley, 
sprocket rantai, dll. 
B. Gandar 
Poros gandar merupakan poros yang dipasang diantara roda-roda kereta barang. Poros gandar tidak 
menerima beban puntir dan hanya mendapat beban lentur. 
C. Poros spindle 
Poros spindle merupakan poros transmisi yang relatip pendek, misalnya pada poros utama mesin 
perkakas dimana beban utamanya berupa beban puntiran. Selain beban puntiran, poros spindle juga 
menerima beban lentur (axial load). Poros spindle dapat digunakan secara efektip apabila deformasi 
yang terjadi pada poros tersebut kecil. 
2. Berdasar bentuknya 
A. Poros lurus 
B. Poros engkol sebagai penggerak utama pada silinder mesin 
Ditinjau dari segi besarnya transmisi daya yang mampu ditransmisikan, poros merupakan elemen mesin 
yang cocok untuk mentransmisikan daya yang kecil hal ini dimaksudkan agar terdapat kebebasan bagi 
perubahan arah (arah momen putar). 
Hal-hal yang harus diperhatikan. 
1. Kekuatan poros 
Poros transmisi akan menerima beban puntir (twisting moment), beban lentur (bending moment) 
ataupun gabungan antara beban puntir dan lentur. 
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 
Meskipun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup aman dalam menahan pembebanan tetapi 
adanya lenturan atau defleksi yang terlalu besar akan mengakibatkan ketidaktelitian (pada mesin 
perkakas), getaran mesin (vibration) dan suara (noise). 
Oleh karena itu disamping memperhatikan kekuatan poros, kekakuan poros juga harus diperhatikan dan 
disesuaikan dengan jenis mesin yang akan ditransmisikan dayanya dengan poros tersebut. 
3. Putaran kritis 
Bila putaran mesin dinaikan maka akan menimbulkan getaran (vibration) pada mesin tersebut. Batas 
antara putaran mesin yang mempunyai jumlah putaran normal dengan putaran mesin yang 
menimbulkan getaran yang tinggi disebut putaran kritis. Hal ini dapat terjadi pada turbin, motor bakar, 
motor listrik, dll. Selain itu, timbulnya getaran yang tinggi dapat mengakibatkan kerusakan pada poros 
dan bagian-bagian lainnya. Jadi dalam perancangan poros perlu mempertimbangkan putaran kerja dari 
poros tersebut agar lebih rendah dari putaran kritisnya, 
4. Korosi 
Apabila terjadi kontak langsung antara poros dengan fluida korosif maka dapat mengakibatkan korosi 
pada poros tersebut, misalnya propeller shaft pada pompa air. Oleh karena itu pemilihan bahan-bahan 
poros (plastik) dari bahan yang tahan korosi perlu mendapat prioritas utama.
5. Material poros 
Poros yang biasa digunakan untuk putaran tinggi dan beban yang berat pada umumnya dibuat dari baja 
paduan (alloy steel) dengan proses pengerasan kulit (case hardening) sehingga tahan terhadap keausan. 
Beberapa diantaranya adalah baja khrom nikel, baja khrom nikel molebdenum, baja khrom, baja khrom 
molibden, dll. Sekalipun demikian, baja paduan khusus tidak selalu dianjurkan jika alasannya hanya 
karena putaran tinggi dan pembebanan yang berat saja. Dengan demikian perlu dipertimbangkan dalam 
pemilihan jenis proses heat treatment yang tepat sehingga akan diperoleh kekuatan yang sesuai. 
Desain Poros 
Poros dapat dirancang atas dasar 
1. Kekuatan, dan 2. Rigidity dan stifness (kokoh dan kaku) 
Dalam merancang shaft atas dasar kekuatan, kasus-kasus berikut dapat menjadi pertimbangan 
(a) Poros mengalami momen puntir atau torsi saja, 
(b) Poros mengalami momen lentur saja, 
(c) Poros dikenakan dikombinasikan momen puntir dan momen lentur 
(d) Poros dikenai beban aksial di samping beban torsi dan lentur gabungan. 
A. Poros hanya Dikenakan Momen puntir saja 
Untuk menghitung diameter poros yang hanya terdapat momen puntir saja (twisting moment only), 
dapat diperoleh dari persamaan berikut : 
Perhitungan Pembebanan Pada Poros 
shaft 
Shaft (poros) adalah elemen mesin yang digunakan untuk mentransmisikan daya dari satu tempat 
ke tempat lainnya. Daya tersebut dihasilkan oleh gaya tangensial dan momen torsi yang hasil 
akhirnya adalah daya tersebut akan ditransmisikan kepada elemen lain yang berhubungan dengan 
poros tersebut. Poros juga merupakan 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. 
Jenis-Jenis Poros 
A. Berdasarkan pembebanannya 
 Poros transmisi (transmission shafts) 
Poros transmisi lebih dikenal dengan sebutan shaft. Shaft akan mengalami beban puntir 
berulang, beban lentur secara bergantian ataupun kedua-duanya. Pada shaft, daya dapat 
ditransmisikan melalui gear, belt pulley, sprocket rantai, dll. 
 Poros Gandar 
Poros gandar merupakan poros yang dipasang diantara roda-roda kereta barang. Poros 
gandar tidak menerima beban puntir dan hanya mendapat beban lentur. 
 Poros spindle 
Poros spindle merupakan poros transmisi yang relatip pendek, misalnya pada poros 
utama mesin perkakas dimana beban utamanya berupa beban puntiran. Selain beban 
puntiran, poros spindle juga menerima beban lentur (axial load). Poros spindle dapat 
digunakan secara efektip apabila deformasi yang terjadi pada poros tersebut kecil. 
B. Berdasarkan bentuknya 
 Poros lurus 
 Poros engkol sebagai penggerak utama pada silinder mesin 
Sifat-Sifat Poros Yang Harus Diperhatikan 
 Kekuatan poros 
Poros transmisi akan menerima beban puntir (twisting moment), beban lentur (bending 
moment) ataupun gabungan antara beban puntir dan lentur. 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. 
 Kekakuan poros 
Meskipun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup aman dalam menahan 
pembebanan tetapi adanya lenturan atau defleksi yang terlalu besar akan mengakibatkan 
ketidaktelitian (pada mesin perkakas), getaran mesin (vibration) dan suara (noise). Oleh karena
itu disamping memperhatikan kekuatan poros, kekakuan poros juga harus diperhatikan dan 
disesuaikan dengan jenis mesin yang akan ditransmisikan dayanya dengan poros tersebut. 
 Putaran kritis 
Bila putaran mesin dinaikan maka akan menimbulkan getaran (vibration) pada mesin 
tersebut. Batas antara putaran mesin yang mempunyai jumlah putaran normal dengan putaran 
mesin yang menimbulkan getaran yang tinggi disebut putaran kritis. Hal ini dapat terjadi pada 
turbin, motor bakar, motor listrik, dll. Selain itu, timbulnya getaran yang tinggi dapat 
mengakibatkan kerusakan pada poros dan bagian-bagian lainnya. Jadi dalam perancangan poros 
perlu mempertimbangkan putaran kerja dari poros tersebut agar lebih rendah dari putaran 
kritisnya. 
 Korosi 
Apabila terjadi kontak langsung antara poros dengan fluida korosif maka dapat 
mengakibatkan korosi pada poros tersebut, misalnya propeller shaft pada pompa air. Oleh karena 
itu pemilihan bahan-bahan poros (plastik) dari bahan yang tahan korosi perlu mendapat prioritas 
utama. 
C. Material poros 
Material yang biasa digunakan dalam membuat poros adalah carbon steel (baja karbon), yaitu 
carbon steel 40 C 8, 45 C 8, 50 C 4, dan 50 C 12. Namun, untuk poros yang biasa digunakan 
untuk putaran tinggi dan beban yang berat pada umumnya dibuat dari baja paduan (alloy steel) 
dengan proses pengerasan kulit (case hardening) sehingga tahan terhadap keausan. Beberapa 
diantaranya adalah baja khrom nikel, baja khrom nikel molebdenum, baja khrom, baja khrom 
vanadium, dll. Sekalipun demikian, baja paduan khusus tidak selalu dianjurkan jika alasannya 
hanya karena putaran tinggi dan pembebanan yang berat saja. Dengan demikian perlu 
dipertimbangkan dalam pemilihan jenis proses heat treatment yang tepat sehingga akan diperoleh 
kekuatan yang sesuai. 
D. Perhitungan Poros 
1. Pembebanan tetap (constant loads) 
.: Untuk Poros yang hanya terdapat momen puntir saja 
Dimana :
T = Momen puntir pada poros, J = Momen Inersia Polar, r = jari-jari poros = do/2, τ = torsional 
shear stress 
 Untuk poros solid (solid shaft), dapat dirumuskan : 
Sehingga momen puntir pada poros adalah: 
 Sedangkan momen inersia polar pada poros berongga (hollow shaft) digunakan : 
Dimana do dan di adalah diameter luar dan dalam 
Sehingga didapat : 
Dengan mensubstitusikan, di/do = k 
Maka didapat,
Daya yang ditransmisikan oleh poros dapat diperoleh dari : 
Dimana : P = daya (W), T = moment puntir (N.m), N = kecepatan poros (rpm) 
Untuk menghitung sabuk penggerak (belt drive), dapat digunakan : 
Dimana : 
T1 dan T2 : tarikan pada sisi kencang (tight) dan kendor (slack). 
R = jari-jari pulley 
.: Untuk Poros yang hanya terdapat bending momen saja 
Dimana : 
M = momen lentur pada poros, I = momen inersia, O = bending momen, y = jari-jari poros = d/2 
 Untuk poros solid (solid shaft), besarnya momen inersia dirumuskan : 
Setelah disubtitusikan didapatkan persamaan : 
 Sedangkan untuk poros berongga (hollow shaft), besarnya momen inersia dirumuskan :
Sehingga : 
.: Untuk Poros dengan kombinasi momen lentur dan momen puntir 
Jika pada poros tersebut terdapat kombinasi antara momen bending dan momen puntir maka 
perancangan poros harus didasarkan pada kedua momen tersebut. Banyak teori telah diterapkan 
untuk menghitung elastic failure dari material ketika dikenai momen lentur dan momen puntir, 
misalnya : 
 Maximum shear stress theory atau Guest’s theory: Teori ini digunakan untuk material yang 
dapat diregangkan (ductile), misalnya baja lunak (mild steel). 
 Maximum normal stress theory atau Rankine’s theory: Teori ini digunakan untuk material yang 
keras dan getas (brittle), misalnya besi cor (cast iron). 
Terkait dengan Maximum shear stress theory atau Guest’s theory bahwa besarnya maximum 
shear stress pada poros dirumuskan : 
Dengan mensubtitusikan nilai 휎b dan τ, didapat: 
Pernyataan dikenal sebagai equivalent twisting moment yang disimbolkan dengan . 
Sehingga dapat disimpulkan bahwa :
Selanjutnya, berdasarkan maximum normal stress theory, didapat : 
Dengan cara dan proses yang sama seperti sebelumnya, maka akan didapatkan 
2. Pembebanan berubah-ubah (fluctuating loads) 
Pada pembahasan sebelumnya telah dijelaskan mengenai pembebanan tetap (constant loads) 
yang terjadi pada poros. Dan pada kenyataannya bahwa poros justru akan mengalami 
pembebanan puntir dan pembebanan lentur yang berubah-ubah. Dengan mempertimbangkan 
jenis beban, sifat beban, dll. yang terjadi pada poros maka ASME (American Society of 
Mechanical Engineers) menganjurkan dalam perhitungan untuk menentukan diameter poros 
yang dapat diterima (aman) perlu memperhitungkan pengaruh kelelahan karena beban berulang. 
Dalam hal ini untuk momen puntir digunakan factor koreksi Kt dan untuk momen bending 
digunakan factor koreksi Km. Sehingga persamaan untuk Te dan Me menjadi,
Tabel 1 :factor koreksi 
3. Menentukan nilai safety factor 
Untuk menentukan safety factor (ns) pada poros, kami menggunakan metode Pugsley. 
Penentuan safety factor (ns) dengan menggunakan metode Pugsley dapat ditentukan melalui 
persamaan: 
dimana : 
nsx= safety factor untuk karakteristik A,B, dan C 
A = kualitas material, pembuatan, perawatan, dan pemerikasaan 
B = kontrol dari beban berlebih yang diberikan ke alat 
C = ketelitian dari analisa beban, data percobaan atau mengalami kemiripan dengan alat yang 
sejenis. 
nsy= safety factor untuk karakteristik D dan E 
D = Bahaya ke manusia 
E = Dampak Ekonomi 
Tabel 1.1 memberikan harga nsx untuk berbagai kondisi A,B, dan C. Untuk menggunakan tabel 
ini, digunakan beberapa karakterisrik untuk keterangan-keterangan seperti Very Good (vg), 
Good (g), Fair (f), atau Poor (p). Tabel 1.2 memberikan harga nsy untuk berbagai kondisi D dan 
E. Untuk menggunakan tabel tersebut, digunakan salah satu karekteristik seperti Very serious
(vs), Serious (s), atau Not serious (ns). Menempatkan harga dari nsx dan nsy dalam persamaan 
diatas menghasilkan harga safety factor. 
Penentuan harga A, B, C, D, dan E: 
 A = vg, karena poros merupakan salah satu komponen terpenting 
 B = g, karena poros hanya menerima beban yang konstan. 
 C = g, perhitungan yang akurat dalam merancang poros. Akan tetapi banyak variable yang tidak 
diketahui sehingga banyak menggunakan asumsi 
 D = vs, karena tidak ada factor yang membahayakan bagi pengguna. 
 E = ns, karena tidak ada perkara hukum. 
Tabel 1.1 
Karakteristik safety faktor A, B, dan C 
vg = very good 
g = good 
f = fair 
p = poor
Tabel 1.2 
Karakteristik safety faktor D dan E 
ns = not serious 
s = serious 
vs = very serious
Referensi: 
Khurmi, R.S. dan J.K. Gupta. 1982. A Text Book of Machine Design. Ram Nagar-New Delhi. 
Eurasia Publishing House 
Hamrock, dkk. 1999. Fundamentals of Machine Element . Singapore. Mc Graw-Hill

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Dasar perencanaan elemen mesin
Dasar perencanaan elemen mesinDasar perencanaan elemen mesin
Dasar perencanaan elemen mesin
 
pemesinan konvensional
pemesinan konvensionalpemesinan konvensional
pemesinan konvensional
 
6. mesin perkakas
6. mesin perkakas6. mesin perkakas
6. mesin perkakas
 
Mekanisme penguatan bahan
Mekanisme penguatan bahanMekanisme penguatan bahan
Mekanisme penguatan bahan
 
Bab4 mt uji tarik
Bab4 mt uji tarikBab4 mt uji tarik
Bab4 mt uji tarik
 
Diklat elemen mesin
Diklat elemen mesinDiklat elemen mesin
Diklat elemen mesin
 
KESETIMBANGAN
KESETIMBANGANKESETIMBANGAN
KESETIMBANGAN
 
(2)analisa tegangan
(2)analisa tegangan(2)analisa tegangan
(2)analisa tegangan
 
Pengujian lengkung (bend test)
Pengujian lengkung (bend test)Pengujian lengkung (bend test)
Pengujian lengkung (bend test)
 
2.1,9.14 contoh soal 1
2.1,9.14  contoh soal 12.1,9.14  contoh soal 1
2.1,9.14 contoh soal 1
 
Baut dan-mur
Baut dan-murBaut dan-mur
Baut dan-mur
 
Poros present (elemen mesin)
Poros present (elemen mesin)Poros present (elemen mesin)
Poros present (elemen mesin)
 
Elemen Mesin 3 - Perencanaan Kopling
Elemen Mesin 3 - Perencanaan KoplingElemen Mesin 3 - Perencanaan Kopling
Elemen Mesin 3 - Perencanaan Kopling
 
Elemen Mesin 1 - Keling 1
Elemen Mesin 1 - Keling 1Elemen Mesin 1 - Keling 1
Elemen Mesin 1 - Keling 1
 
Definisi tegangan
Definisi teganganDefinisi tegangan
Definisi tegangan
 
Elmesw10 coupling
Elmesw10 couplingElmesw10 coupling
Elmesw10 coupling
 
Laporan Praktikum Kerja Bangku
Laporan Praktikum Kerja BangkuLaporan Praktikum Kerja Bangku
Laporan Praktikum Kerja Bangku
 
Rumus perhitungan roda gigi lurus
Rumus perhitungan roda gigi lurusRumus perhitungan roda gigi lurus
Rumus perhitungan roda gigi lurus
 
MEKANIKA TEKNIK - TEGANGAN
MEKANIKA TEKNIK - TEGANGANMEKANIKA TEKNIK - TEGANGAN
MEKANIKA TEKNIK - TEGANGAN
 
Elemen Mesin 1 - Bantalan
Elemen Mesin 1 - BantalanElemen Mesin 1 - Bantalan
Elemen Mesin 1 - Bantalan
 

Viewers also liked

Bab 09 kekuatan sambungan las
Bab 09 kekuatan sambungan lasBab 09 kekuatan sambungan las
Bab 09 kekuatan sambungan lasRumah Belajar
 
Summer camp information sheet austria
Summer camp information sheet austriaSummer camp information sheet austria
Summer camp information sheet austriaemiliomerayo
 
Inbjudan kataseminar 2014
Inbjudan kataseminar 2014Inbjudan kataseminar 2014
Inbjudan kataseminar 2014emiliomerayo
 
Tugas ii (dasar perencanaan poros)
Tugas ii (dasar perencanaan poros)Tugas ii (dasar perencanaan poros)
Tugas ii (dasar perencanaan poros)Rinaldi Sihombing
 
Termodinamika (1- 2) j besaran_-_ besaran_sistem
Termodinamika (1- 2) j besaran_-_ besaran_sistemTermodinamika (1- 2) j besaran_-_ besaran_sistem
Termodinamika (1- 2) j besaran_-_ besaran_sistemjayamartha
 
Laporan Modulus Puntir (M4)
Laporan Modulus Puntir (M4)Laporan Modulus Puntir (M4)
Laporan Modulus Puntir (M4)GGM Spektafest
 
Bab 06 kriteria kegagalan lelah
Bab 06 kriteria kegagalan lelahBab 06 kriteria kegagalan lelah
Bab 06 kriteria kegagalan lelahRumah Belajar
 
Kinetic theory and non ideal gases
Kinetic theory and non ideal gasesKinetic theory and non ideal gases
Kinetic theory and non ideal gasesysitko2
 
Makalah Poros dan Pasak
Makalah Poros dan PasakMakalah Poros dan Pasak
Makalah Poros dan PasakHari Hidayat
 
Elemen Mesin Modul 1 - Perencanaan Poros
Elemen Mesin Modul 1 - Perencanaan PorosElemen Mesin Modul 1 - Perencanaan Poros
Elemen Mesin Modul 1 - Perencanaan PorosDewi Izza
 
Modul mekanika teknik 1
Modul mekanika teknik 1Modul mekanika teknik 1
Modul mekanika teknik 1Ibrahim Husain
 
Solutions completo elementos de maquinas de shigley 8th edition
Solutions completo elementos de maquinas de shigley 8th editionSolutions completo elementos de maquinas de shigley 8th edition
Solutions completo elementos de maquinas de shigley 8th editionfercrotti
 
Solution shigley's
Solution shigley'sSolution shigley's
Solution shigley'sAlemu Abera
 

Viewers also liked (18)

Bab 09 kekuatan sambungan las
Bab 09 kekuatan sambungan lasBab 09 kekuatan sambungan las
Bab 09 kekuatan sambungan las
 
Summer camp information sheet austria
Summer camp information sheet austriaSummer camp information sheet austria
Summer camp information sheet austria
 
Inbjudan kataseminar 2014
Inbjudan kataseminar 2014Inbjudan kataseminar 2014
Inbjudan kataseminar 2014
 
Tugas ii (dasar perencanaan poros)
Tugas ii (dasar perencanaan poros)Tugas ii (dasar perencanaan poros)
Tugas ii (dasar perencanaan poros)
 
Termodinamika (1- 2) j besaran_-_ besaran_sistem
Termodinamika (1- 2) j besaran_-_ besaran_sistemTermodinamika (1- 2) j besaran_-_ besaran_sistem
Termodinamika (1- 2) j besaran_-_ besaran_sistem
 
Laporan Modulus Puntir (M4)
Laporan Modulus Puntir (M4)Laporan Modulus Puntir (M4)
Laporan Modulus Puntir (M4)
 
2
22
2
 
Bab 06 kriteria kegagalan lelah
Bab 06 kriteria kegagalan lelahBab 06 kriteria kegagalan lelah
Bab 06 kriteria kegagalan lelah
 
Kinetic theory and non ideal gases
Kinetic theory and non ideal gasesKinetic theory and non ideal gases
Kinetic theory and non ideal gases
 
Makalah Poros dan Pasak
Makalah Poros dan PasakMakalah Poros dan Pasak
Makalah Poros dan Pasak
 
Pengujian Blanking
Pengujian BlankingPengujian Blanking
Pengujian Blanking
 
Materi pompa
Materi pompaMateri pompa
Materi pompa
 
Elemen Mesin Modul 1 - Perencanaan Poros
Elemen Mesin Modul 1 - Perencanaan PorosElemen Mesin Modul 1 - Perencanaan Poros
Elemen Mesin Modul 1 - Perencanaan Poros
 
Coining process
Coining processCoining process
Coining process
 
Termodinamika
TermodinamikaTermodinamika
Termodinamika
 
Modul mekanika teknik 1
Modul mekanika teknik 1Modul mekanika teknik 1
Modul mekanika teknik 1
 
Solutions completo elementos de maquinas de shigley 8th edition
Solutions completo elementos de maquinas de shigley 8th editionSolutions completo elementos de maquinas de shigley 8th edition
Solutions completo elementos de maquinas de shigley 8th edition
 
Solution shigley's
Solution shigley'sSolution shigley's
Solution shigley's
 

Similar to Diktat elmes 1

2. Tegangan Sederhana pada bagian mesin.pdf
2. Tegangan Sederhana pada bagian mesin.pdf2. Tegangan Sederhana pada bagian mesin.pdf
2. Tegangan Sederhana pada bagian mesin.pdfTotohHanafiah1
 
Elemen mesin 1
Elemen mesin 1 Elemen mesin 1
Elemen mesin 1 Polban
 
3+Kegiatan+belajar+3.pdf
3+Kegiatan+belajar+3.pdf3+Kegiatan+belajar+3.pdf
3+Kegiatan+belajar+3.pdfRismanYusuf1
 
Dasar dasar-kekuatan-bahan
Dasar dasar-kekuatan-bahanDasar dasar-kekuatan-bahan
Dasar dasar-kekuatan-bahanIshak Enginer
 
BAB 2 SIFAT MATERIAL.pptx
BAB 2 SIFAT MATERIAL.pptxBAB 2 SIFAT MATERIAL.pptx
BAB 2 SIFAT MATERIAL.pptxIrenGratia
 
Mata Kuliah Pengenalan Bahan Joni.pptx
Mata Kuliah Pengenalan Bahan Joni.pptxMata Kuliah Pengenalan Bahan Joni.pptx
Mata Kuliah Pengenalan Bahan Joni.pptxOssaSW
 
5303 bab 01_perpatahan_dan_kelelahan
5303 bab 01_perpatahan_dan_kelelahan5303 bab 01_perpatahan_dan_kelelahan
5303 bab 01_perpatahan_dan_kelelahanTian Jonathan
 
Modul metalurgi-2011-2012
Modul metalurgi-2011-2012Modul metalurgi-2011-2012
Modul metalurgi-2011-2012Feby Aulia
 
Bab C3-Sifat-sifat mekanik logam/metal.ppt
Bab C3-Sifat-sifat mekanik logam/metal.pptBab C3-Sifat-sifat mekanik logam/metal.ppt
Bab C3-Sifat-sifat mekanik logam/metal.pptParyantoDwiSetyawan
 
Analisis Perpatahan Getas (Cleavage Fracture Of Analysis) Dengan Metode Studi...
Analisis Perpatahan Getas (Cleavage Fracture Of Analysis) Dengan Metode Studi...Analisis Perpatahan Getas (Cleavage Fracture Of Analysis) Dengan Metode Studi...
Analisis Perpatahan Getas (Cleavage Fracture Of Analysis) Dengan Metode Studi...Adolvin Mahadiputra
 

Similar to Diktat elmes 1 (20)

Pengenalan Bahan
Pengenalan BahanPengenalan Bahan
Pengenalan Bahan
 
D047268825
D047268825D047268825
D047268825
 
2. Tegangan Sederhana pada bagian mesin.pdf
2. Tegangan Sederhana pada bagian mesin.pdf2. Tegangan Sederhana pada bagian mesin.pdf
2. Tegangan Sederhana pada bagian mesin.pdf
 
Tugas pengujian material
Tugas pengujian materialTugas pengujian material
Tugas pengujian material
 
Elemen mesin 1
Elemen mesin 1 Elemen mesin 1
Elemen mesin 1
 
Material teknik dan proses
Material teknik dan prosesMaterial teknik dan proses
Material teknik dan proses
 
3+Kegiatan+belajar+3.pdf
3+Kegiatan+belajar+3.pdf3+Kegiatan+belajar+3.pdf
3+Kegiatan+belajar+3.pdf
 
Dasar dasar-kekuatan-bahan
Dasar dasar-kekuatan-bahanDasar dasar-kekuatan-bahan
Dasar dasar-kekuatan-bahan
 
BAB 2 SIFAT MATERIAL.pptx
BAB 2 SIFAT MATERIAL.pptxBAB 2 SIFAT MATERIAL.pptx
BAB 2 SIFAT MATERIAL.pptx
 
Mata Kuliah Pengenalan Bahan Joni.pptx
Mata Kuliah Pengenalan Bahan Joni.pptxMata Kuliah Pengenalan Bahan Joni.pptx
Mata Kuliah Pengenalan Bahan Joni.pptx
 
5303 bab 01_perpatahan_dan_kelelahan
5303 bab 01_perpatahan_dan_kelelahan5303 bab 01_perpatahan_dan_kelelahan
5303 bab 01_perpatahan_dan_kelelahan
 
Laporan Uji Bahan
Laporan Uji BahanLaporan Uji Bahan
Laporan Uji Bahan
 
Pembentukan 1 2
Pembentukan 1 2Pembentukan 1 2
Pembentukan 1 2
 
1 cara kerja elemen mesin
1 cara kerja elemen mesin1 cara kerja elemen mesin
1 cara kerja elemen mesin
 
Sifat material1
Sifat material1Sifat material1
Sifat material1
 
Tegangan.ppt
Tegangan.pptTegangan.ppt
Tegangan.ppt
 
Isi makalah uji kuat tarik
Isi makalah uji kuat tarikIsi makalah uji kuat tarik
Isi makalah uji kuat tarik
 
Modul metalurgi-2011-2012
Modul metalurgi-2011-2012Modul metalurgi-2011-2012
Modul metalurgi-2011-2012
 
Bab C3-Sifat-sifat mekanik logam/metal.ppt
Bab C3-Sifat-sifat mekanik logam/metal.pptBab C3-Sifat-sifat mekanik logam/metal.ppt
Bab C3-Sifat-sifat mekanik logam/metal.ppt
 
Analisis Perpatahan Getas (Cleavage Fracture Of Analysis) Dengan Metode Studi...
Analisis Perpatahan Getas (Cleavage Fracture Of Analysis) Dengan Metode Studi...Analisis Perpatahan Getas (Cleavage Fracture Of Analysis) Dengan Metode Studi...
Analisis Perpatahan Getas (Cleavage Fracture Of Analysis) Dengan Metode Studi...
 

Diktat elmes 1

  • 1. BAB 1 Introduction I. Definition Penciptaan mesin baru yang lebih baik mesin dan meningkatkan yang sudah ada. Dalam merancang komponen mesin, diperlukan untuk memiliki pengetahuan yang baik tentang berbagai subyek seperti :  Matematika  Mekanika Teknik,  Kekuatan Bahan,  Teori Mesin,  Workshop Process  Engineering drawing. A. Yang perlu diperhatikan dalam Merancang mesin:  Jenis beban (Load) dan Tegangan (Stress) yang disebabkan oleh Gaya – gaya yang bekerja  Gerakan Bagian mesin : o Gerakak Curvilinear yang meliputi rotary, osilasi harmonik dan sederhana.. o Gerakan dengan kecepatan Konstan atau variabel o Gerakan Rectlinier : Gerakan searah atau bolak balik  Pemilihan materials. penting bahwa seorang desainer harus memiliki pengetahuan mendalam tentang sifat-sifat bahan (properties of materia) dan perilaku mereka di bawah kondisi kerja Cth : strength, durability, flexibility, weight, resistance to heat and corrosion, ability to cast, welded or hardened, machinability, electrical conductivity, etc  Frictional resistance and lubrication Selalu ada kehilangan daya akibat gaya gesekan dan perlu dicatat bahwa gesekan awal adalah lebih tinggi daripada menjalankan gesekan  Pemakaian komponen yang standart Penggunaan bagian standar terkait eratbiaya, karena biaya standar atau bagian saham hanya sebagian kecil dari biaya bagian yang sama made to order  Safety of operation Beberapa mesin sangat berbahaya untuk Dioperasikan khususnya yang bekerja dengan kecepatan tinggi untuk memastikan produksi pada tingkat maksimum  Assembling Unit yang besar seringkali harus dirakit di toko, diuji dan kemudian dibawa untuk diangkut ke mereka tempat pelayanan. B. System of Units
  • 2. 1. C.G.S. units, 2. F.P.S. units, (Foot-pound-second) 3. M.K.S. units, 4. S.I. units C. Junis Gaya dan beban o Masa o Berat o Inertia o Gaya : an agent, which produces or tends to produce, destroy or tends to destroy motion. o Momen : Moment of a force = F × l o Kopel o Memontum Angular o Torsi : Gaya yang bekerja secara tegak lurus terhadap garis yang melalui titik pusat lingkaran . D. Material a. Metal : Ferous metal (iron, cast iron), Non ferous metal (alumunium, tembaga dll) b. Non Metal : Plastik, karet, keramik, Mechanical Properties of Metals (Sifat mekanin bahan)
  • 3. Strength : adalah kemampuan suatu material untuk menahan gaya eksternal tanpa merusak material tersebut. Resistansi internal yang dilakukan oleh bagian material untuk menahan gaya eksternal yang diterapkan disebut stress Stiffness : kemampuan suatu material untuk menahan deformasi . ukuran kekakuan (stifness) adalah Modulus elastisitas Elasticity : kemampuan material untuk mendapatkan kembali bentuk aslinya setelah terjadi deformasi setelah kekuatan eksternal dihapus Plasticity : kemampuan dari bahan untuk mempertahankan deformasi ketika terjadi pembebanan secara permanen. Ductility : Kemampuan dari bahan yang memungkinkan untuk ditarik menjadi kawat dengan aplikasi dengan kekuatan tarik Brittleness :Sifat dari bahan yang mudah pecah (rapuh) hanya dengan distorsi permanen sedikit. Bahan rapuh ketika mengalami beban tarik Fatigue : Ketika material mengalami tegangan berulang yang akhirnya rusak pada pembebanan yang besarnya masih dibawah kekuatan material yang sebenarnya. Jenis kegagalan material ini dikenal sebagai Fatique atau kelelahan Hardness : Sifat yang sangat penting dari logam dan memiliki berbagai macam arti seperti ketahanan untuk dipakai menggaruk, kemampuan logam untuk memotong logam lain II. Manufacturing A. Manufacturing Processes o Primary shaping processes : The common operations used for this process are casting, forging, extruding, rolling, drawing, bending, shearing, spinning, powder metal forming, squeezing o Machining processes : Proses yang digunakan untuk memberikan bentuk akhir terhadap komponen mesin o Surface finishing processes : Proses yang digunakan untuk memberikan bentuk permukaan akhir yang baik untuk komponen mesin o Joining processes : Proses yang digunakan untuk bergabung dengan komponen mesin o Processes effecting change in properties : Proses ini digunakan untuk memberikan sifat yang spesifik tertentu untuk komponen mesin sehingga membuat mereka cocok untuk digunakan operasi tertentu BAB 2 Tegangan – tegangan sederhana Dalam praktek rekayasa (engineering) , biasanya bagian-bagian mesin akan mengalami berbagai macam gaya (force) yang disebabkan oleh salah satu atau lebih dari hal berikut : - Transimisi daya
  • 4. - Berat mesin - Gesekan - Inersia dari bagian yang bergerak bolak balik - Perubahan suhu - Ketidak seimbangan bagian yang tidak bergerak A. Beban (Load) Didefinisikan sebagai kekuatan eksternal yang bekerja atas suatu bagian mesin  steady load  variable load  shock loads.  Impact load B. Tegangan (Stress) Ketika suatu gaya/beban eksternal bekerja pada bagian komponen, maka akan timbul kekuatan internal (sama dan berlawanan) yang yang terjadi pada bagian tersebut, yang menahan kekuatan eksternal. Gaya internal per satuan luas tersebut dikenal sebagai Tegangan / stress Dalam Satuan Internasional (SI) 1 Pa = 1 N/m2 1 MPa = 1 x 106 N/m2 = 1 N/mm2 1 Gpa = 1 x 109 N/m2 = 1 kN/mm2 C. Strain Ketika kekuatan atau beban bekerja pada komponen,maka komponen akan mengalami deformasi . deformasi per satuan panjang ini disebut sebagai (Regangan/strain) . D. (Tegangan tarik) Tensile Stress Ketika Sebuah benda dikenai dua gaya aksial yang sama besar dan berlawanan menarik P(jugadisebut beban tarik) maka tegangan akan terjadi pada setiap bagian bendat tersebut. Hal ini dikenal sebagai tegangan tarik
  • 5. E. Beban tarik (Tensile Strain) karena beban tarik yang bekerja pada sebuah benda, maka akan ada penurunan ukuran luas penampang dan peningkatan panjang benda. Rasio peningkatan panjang dengan panjang aslinya dikenal sebagai regangan tarik (tensile strain) F. Beban tekan (Compresive Stress ) Ketika benda dikenai dua gaya aksial P yang sama dan berlawanan arah dan saling mendorong disebut juga beban tekan (compresive load) G. Regangan tekan (Kompresive Strain) karena beban tekan yang bekerja pada sebuah benda, maka akan ada peningkatan luas penampang dan penurunan panjang. Rasio dari penurunan panjang dengan panjang awal dikenal sebagai regangan tekan (compresive strain)
  • 6. Modulus Young atau Modulus Elastisitas Hukum Hooke menyatakan bahwa ketika suatu material dibebani tidak melebihi pada batas elastisitasnya, tegangan secara langsung sebanding dengan regangan H. Tegangan Geser (Shear Stress ) dan Regangan Geser (Shear Strain) Ketika benda dikenai dua gaya yang sama besar dan berlawanan arah (P). dan gaya tersebut bekerja dalam arah tangensial terhadap permukaan yang terbebani, maka benda cenderung akan terputus pada bagian yang terbebani. Teganan ini disebut tegangan geser (shear stress) dan perubahan dimensi pada bagian ini disebut regangan geser (shear strain) Simbol tegangan geser = tau (τ) , Simbol regangan geser = phi (ф) ** Tegangan geser yang terjadi seperti pada pake keling seperti pada gambar termasuk kategori tegangan geser tunggal Luas Penampang yang menerima tegangan adalah :
  • 7. A = Luas penampang d = Diameter Sehingga Tegangan geser pada sambunga keling tunggal adalah τ = Tegangan geser P = Gaya Untuk tegangan geser ganda Luas Penampang A = Sehingga *** Ketika harus dibuat lubang pada plat dengan cara dipres atau dibor, maka alat yang digunakan harus dapat mengatasi resistensi gaya geser plat tersebut. Jika diameter lubang adalah “d” dan ketebalan plat “ t” maka luas area tegangan geser adala Dan Gaya yang dibutuhkan untk melubanbgi plat adalah
  • 8. τu = Tegangan geser maksimum plat Modulus Regiditas Tegangan geser secara langsung sebanding dengan regangan geser atau atau atau Dimana τ = Tegangan geser ф = Regangan geser C = Modulus Rigiditas I. Tegangan kerja (Working stress) Ketika merancang bagian-bagian mesin, selalu diinginkan untuk menjaga agar tegangan yang terjadi harus lebih rendah daripada tegangan maksimum dari material. Tegangan ini dikenal sebagai tegangan kerja atau desain stres. Atau juga dikenal sebagai Safe atau Tegangan yang diijinkan Factor of Safety Didefinisikan secara umum sebagai rasio tegangan maksimum terhadap tegangan kerja Bab 4 Sambungan Las Las adalah jenis sambungan Permanen yang dilakukan melalui penggabungan tepian dari 2 bagian yang akan disambungkan. Proses bisa dilakukan dengan atau tanpa adanya tekanan (preasure) dan material pengisi (filler) Keuntungan las - Struktur las biasanya lebih ringan - Sambungan las memberikan efisiensi maksimum (mungkin 100%) - Perubahan dan penambahan dapat dengan mudah dibuat dalam struktur yang ada - Sebagai struktur, las halus dalam penampilan, - Pada sambungan las, tidak terjadi pelemahan bagian2 sambungan - Sambungan las memiliki kekuatan yang besar - Dapat menyambung benda2 yang memiliki bentuk melingkar, seperti pipa baja (rumit) - Sambungannya rigid (kaku) - Dimungkin melakukan pengelasan pada setiap titik di setiap bagian - Pengerjaan las lebih cepat Kerugian :
  • 9. - Karena ada proses pemanasan & pendinginan dapat menimbulkan tegangan-tegangan tambahan pada material atau ganguan lainnya - Memerlukan tenaga kerja dengan keahlian tinggi - Dapat terjadi retakan pada sambungan - Proses pengecekan las cukup rumit Jenis – jenis las - Fussion welding : Proses pengelasan yang menggunakan panas. Menggunakan filler yang berupa logam cair. Biasanya komposisi filler menyerupai komposisi logam yang akan disambung. Jenis Fussion Welding: - Thermit Welding : Filler yang digunakan merupakan campuran besi oksida dan alumunium,yang juga disebut thermit. Biasa digunakan untuk menyambung komponen yang besar: Rel kereta chasis trailer dll - Gas Welding : Gas welding dibuat dengan menyalakan api dari oxy acetylene atau gas hidrogen. Api digunakan untuk memanaskan tepian material yang akan disambung. - Electric Arc Welding: memiliki cara yang hampir sama dengan las gas, tetapi menggunakan filler logam yang berasal dari elektroda. - Forge Welding :, bagian-bagian yang akan disambung terlebih dahulu dipanaskan sampai suhu yang tepat dalam tungku dan kemudian ditempa/dipalu Jenis2 sambungan las 1) Lap Joint / Fillet joint 1. Single transverse fillet, 2. Double transverse fillet, and 3. Parallel fillet joints. 2) Butt Joint
  • 10. Kekuatan sambungan Transverse Fillet Joint Lap joint/ fillet joint dirancang untuk dapat menahan beban tensil. untuk menentukan kekuatan sendi fillet, diasumsikan bahwa bagian dari fillet adalah tepat di siku segitiga ABC dengan AC miring membuat sudut yang sama dengan lainnya dua sisi AB dan BC t = Throat thickness (BD), s = Leg or size of weld, = Thickness of plate, and l = Length of weld, Throat thickness : t = s × sin 45° = 0.707 s Minimum area of the weld or throat area,
  • 11. A = Throat thickness × Length of weld = t × l = 0.707 s × l Jika σt adalah tegangan tarik yang diijinkan untuk las logam, maka kekuatan tarik sambungan untuk las fillet tunggal, P = Throat area × Allowable tensile stress = 0.707 s × l × σt dan kekuatan tarik sambungan untuk las fillet ganda ; P = 2 × 0.707 s × l × σt = 1.414 s × l × σt Note: Since the weld is weaker than the plate due to slag and blow holes, therefore the weld is given a reinforcement which may be taken as 10% of the plate thickness Kekuatan sambungan paralel fillet joint Sambungan paralel fillet dirancang untuk menahan beban yang menimbulkan tegangan geser yang besar. Kita telah bahas dalam artikel sebelumnya, bahwa , - Throat thickness minimum A = 0,707 s × l Jika τ adalah tegangan geser yang diijinkan untuk logam las - Tegangan geser of the joint for double parallel fillet weld : P = 2 × 0.707 × s × l × τ = 1.414 s × l × τ Jika sambungan merupakan kombinasi transverse dam paralel seperti ditunjukkan pada Gambar. 10,8 (b), maka kekuatan sambungan adalah jumlah kekuatan transverse dan parale fillet. P = (0.707x s × l1 × σt )+ (1.414 x s × l2 × τ)
  • 12. Contoh : Sebuah plat lebar 100 mm dan tebal 10 mm yang akan dilas ke plat lain dengan cara fillet paralel ganda. Lempeng plat2 tersebut dikenakan beban statis 80 kN. Hitung panjang lasan jika tegangan geser yang diizinkan dalam lasan tidak melebihi 55 MPa Solution. Given: Lebar = 100 mm ; Tebal = 10 mm ; P = 80 kN = 80 × 103 N ; τ = 55 MPa = 55 N/mm2 Let l = Length of weld, and s = Size of weld = Plate thickness = 10 mm We know that maximum load which the plates can carry for double parallel fillet weld (P) P = 2 × 0.707 × s × l × τ = 1.414 x s × l × τ 80 × 103 = 1.414 × s × l × τ = 1.414 × 10 × l × 55 80 × 103 = 778 l l = 80 × 103 / 778 = 103 mm Tambahkan 12,5 mm untuk area mulai dan area akhir las, l = 103 + 12,5 = 115,5 mm KeKuatan Butt Joint Butt joint adalah sambungan yang biasa digunakan untuk menahan tarikan atau tekanan
  • 13. Kekuatan tarik pada butt joint (single-V or square butt joint) P = t × l × σt l = Length of weld Untuk double-V butt joint P = (t1 + t2) l × σt t1 = Throat thickness at the top, and t2 = Throat thickness at the bottom. Contoh Soal: A plate 100 mm wide and 12.5 mm thick is to be welded to another plate by means of parallel fillet welds. The plates are subjected to a load of 50 kN. Find the length of the weld so that the maximum stress does not exceed 56 MPa. Consider the joint first under static loading and then under fatigue loading Sebuah pelat 100 mm lebar dan tebal 12,5 mm yang akan dilas ke piring lain melalui lasan fillet paralel. Lempeng dikenakan beban 50 kN. Cari panjang lasan sehingga tegangan maksimum tidak melebihi 56 MPa. Pertimbangkan sendi pertama di bawah pembebanan statis dan kemudian di bawah beban sikli Solution. Given: Lebar = 100 mm ; Tebal = 12.5 mm ; P = 50 kN = 50 × 103N ; τ = 56 MPa = 56 N/mm2 Panjang lasan untuk pembebanan statis Jika l = Panjang las, dan s = Ukuran las = ketebalan pelat = 12,5 mm P = 1.414 x s × l × τ 50 × 103N = 1.414 x s × l × τ 50 × 103N = 1.414 × 12.5 × l × 56
  • 14. 50 × 103N = 990 l l = 50 × 103 / 990 = 50.5 mm Tambahkan 12,5 mm l = 50.5 + 12.5 = 63 mm Panjang lasan untuk loading kelelahan From Table 10.6, we find that the stress concentration factor for parallel fillet welding is 2.7. Permissible shear stress, τ = 56 / 2.7 = 20.74 N/mm2 We know that the maximum load which the plates can carry for double parallel fi llet welds (P) = 50 × 103 = 1.414 s × l × τ = 1.414 × 12.5 × l × 20.74 = 367 l l = 50 × 103 / 367 = 136.2 mm Adding 12.5 for starting and stopping of weld run, we have l = 136.2 + 12.5 = 148.7 mm Contoh Soal: A plate 75 mm wide and 12.5 mm thick is joined with another plate by a single transverse weld and a double parallel fillet weld as shown in Fig. 10.15. The maximum tensile and shear stresses are 70 MPa and 56 MPa respectively. Find the length of each parallel fillet weld, if the joint is subjected to both static and fatigue loading Sebuah pelat 75 mm lebar dan tebal 12,5 mm bergabung dengan piring lain oleh las melintang tunggal dan fillet lasan paralel ganda seperti ditunjukkan pada Gambar. 10.15. Tarik maksimum dan tegangan geser adalah masing-masing 70 MPa dan 56 MPa. Cari panjang setiap fillet lasan paralel, jika sendi dibebani oleh beban statis dan kelelahan Solution : Given : Width = 75 mm ; Thickness = 12.5 mm ; στ = 70 MPa = 70 N/mm2 ; τ = 56 MPa = 56 N/mm2. The effective length of weld (l1) for the transverse weld may be obtained by subtracting 12.5 mm from the width of the plate. l1 = 75 – 12.5 = 62.5 mm Length of each parallel fillet for static loading Let l2 = Length of each parallel fillet.
  • 15. We know that the maximum load which the plate can carry is P = Area × Stress = 75 × 12.5 × 70 = 65 625 N Load carried by single transverse weld, P1 = 0.707 s × l1 × σt = 0.707 × 12.5 × 62.5 × 70 = 38 664 N and the load carried by double parallel fillet weld, P2 = 1.414 s × l2 × τ = 1.414 × 12.5 × l2 × 56 = 990 l2 N Load carried by the joint (P) = 65 625 = P1 + P2 = 38 664 + 990 l2 l2 = 27.2 mm Adding 12.5 mm for starting and stopping of weld run, we have l2 = 27.2 + 12.5 = 39.7 say 40 mm Length of each parallel fillet for fatigue loading the stress concentration factor for transverse welds is 1.5 and for parallel fillet welds is 2.7. Permissible tensile stress, σt = 70 / 1.5 = 46.7 N/mm2 and permissible shear stress, τ = 56 / 2.7 = 20.74 N/mm2 Load carried by single transverse weld, P1 = 0.707 s × l1 × σt = 0.707 × 12.5 × 62.5 × 46.7 = 25 795 N and load carried by double parallel fillet weld, P2 = 1.414 s × l2 × τ = 1.414 × 12.5 l2 × 20.74 = 366 l2 N Load carried by the joint (P) = 65 625 = P1 + P2 = 25 795 + 366 l2 l2 = 108.8 mm Adding 12.5 mm for starting and stopping of weld run, we have l2 = 108.8 + 12.5 = 121.3 mm Sambungan Skrup Sebuah sambungan skrup biasanya terrdiri dari dua buah elemen yaitu baut dan mur. Sambungan skrup biasanya digunakan pada bagian mesin yang membutuhkan kegiatan bongkar pasang yang cukup sering. Keuntungan
  • 16. 1. Sangat dapat diandalkan 2. Sangat mudah untuk dibongkar pasang 3. Tersedia banyak jenis sambungan untuk berbagai macam kebutuhan 4. Memiliki biaya yang rendah Kerugian Konsentrasi tegangan pada bagian berulir yang juga meruapakan titik yang sangat rentan terhadap beban variabel Diameter Mayor : Diameter terbesar dari ulir skrup ( ulir luar dan ulir dalam) Diameter Minor : Diameter terkecil dari ulir skruo (ulir luar dan ulir dalam) Diameter Pirtch : Diameter imajiner Pitch : Jarak antara ulir yang dihitung dalam arah aksial Crest : Bagian puncak ulir Root : Bagian dasar dari ulir Kedalama Ulir : Jarak antara Crest dan root (Depth of thread) Sudut Ulir : Sudut ulir (angel of thread) Slope : Jarak setengan pitch Ulir
  • 18. Through bolt adalah sambungan skrup yang dibuat dengan cara melubangi dua bagian yang akan diikat bersama-sama , Dimana pada ujung bagian atas mur dipasang baut yang dapat mengencangkan sambungan tersebut Tap bolt adalah sambungan dengan membuat ulir dalam pada salah satu bagian yang akan disambung, kemudian ditanamkan batang yang berulir kedalamnya. Mur dipasang kemudian Stud Salah satu bagian yang akan disambung memiliki ulir tap (ulir dalam), untuk mengencangkan sambungan digunakan baut yang dikencangkan Ukuran baut dinyatakan dengan lambang M yang diikuti oleh diamete X pitch. (kadang ukuran pitch tidak disertakan) cth: M 5 ; M 12 Merangcang baut Tegangan – tegangan yang timbul pada sambungan skrup akibat beban statis 1. Teganan internal pada proses pengencangan 2. Tegangan yang terjadi akibat beban eksternal 3. Tegangan yang terjadi yang merupakan kombinasi dari beban eksternal dan proses pengencangan POROS (SHAFT) Definisi. Poros adalah suatu bagian stasioner yang beputar, biasanya berpenampang bulat dimana terpasang
  • 19. 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) Pembagian poros. 1. Berdasarkan pembebanannya A. Poros transmisi (transmission shafts) Poros transmisi lebih dikenal dengan sebutan shaft. Shaft akan mengalami beban puntir berulang, beban lentur berganti ataupun kedua-duanya. Pada shaft, daya dapat ditransmisikan melalui gear, belt pulley, sprocket rantai, dll. B. Gandar Poros gandar merupakan poros yang dipasang diantara roda-roda kereta barang. Poros gandar tidak menerima beban puntir dan hanya mendapat beban lentur. C. Poros spindle Poros spindle merupakan poros transmisi yang relatip pendek, misalnya pada poros utama mesin perkakas dimana beban utamanya berupa beban puntiran. Selain beban puntiran, poros spindle juga menerima beban lentur (axial load). Poros spindle dapat digunakan secara efektip apabila deformasi yang terjadi pada poros tersebut kecil. 2. Berdasar bentuknya A. Poros lurus B. Poros engkol sebagai penggerak utama pada silinder mesin Ditinjau dari segi besarnya transmisi daya yang mampu ditransmisikan, poros merupakan elemen mesin yang cocok untuk mentransmisikan daya yang kecil hal ini dimaksudkan agar terdapat kebebasan bagi perubahan arah (arah momen putar). Hal-hal yang harus diperhatikan. 1. Kekuatan poros Poros transmisi akan menerima beban puntir (twisting moment), beban lentur (bending moment) ataupun gabungan antara beban puntir dan lentur. 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 Meskipun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup aman dalam menahan pembebanan tetapi adanya lenturan atau defleksi yang terlalu besar akan mengakibatkan ketidaktelitian (pada mesin perkakas), getaran mesin (vibration) dan suara (noise). Oleh karena itu disamping memperhatikan kekuatan poros, kekakuan poros juga harus diperhatikan dan disesuaikan dengan jenis mesin yang akan ditransmisikan dayanya dengan poros tersebut. 3. Putaran kritis Bila putaran mesin dinaikan maka akan menimbulkan getaran (vibration) pada mesin tersebut. Batas antara putaran mesin yang mempunyai jumlah putaran normal dengan putaran mesin yang menimbulkan getaran yang tinggi disebut putaran kritis. Hal ini dapat terjadi pada turbin, motor bakar, motor listrik, dll. Selain itu, timbulnya getaran yang tinggi dapat mengakibatkan kerusakan pada poros dan bagian-bagian lainnya. Jadi dalam perancangan poros perlu mempertimbangkan putaran kerja dari poros tersebut agar lebih rendah dari putaran kritisnya, 4. Korosi Apabila terjadi kontak langsung antara poros dengan fluida korosif maka dapat mengakibatkan korosi pada poros tersebut, misalnya propeller shaft pada pompa air. Oleh karena itu pemilihan bahan-bahan poros (plastik) dari bahan yang tahan korosi perlu mendapat prioritas utama.
  • 20. 5. Material poros Poros yang biasa digunakan untuk putaran tinggi dan beban yang berat pada umumnya dibuat dari baja paduan (alloy steel) dengan proses pengerasan kulit (case hardening) sehingga tahan terhadap keausan. Beberapa diantaranya adalah baja khrom nikel, baja khrom nikel molebdenum, baja khrom, baja khrom molibden, dll. Sekalipun demikian, baja paduan khusus tidak selalu dianjurkan jika alasannya hanya karena putaran tinggi dan pembebanan yang berat saja. Dengan demikian perlu dipertimbangkan dalam pemilihan jenis proses heat treatment yang tepat sehingga akan diperoleh kekuatan yang sesuai. Desain Poros Poros dapat dirancang atas dasar 1. Kekuatan, dan 2. Rigidity dan stifness (kokoh dan kaku) Dalam merancang shaft atas dasar kekuatan, kasus-kasus berikut dapat menjadi pertimbangan (a) Poros mengalami momen puntir atau torsi saja, (b) Poros mengalami momen lentur saja, (c) Poros dikenakan dikombinasikan momen puntir dan momen lentur (d) Poros dikenai beban aksial di samping beban torsi dan lentur gabungan. A. Poros hanya Dikenakan Momen puntir saja Untuk menghitung diameter poros yang hanya terdapat momen puntir saja (twisting moment only), dapat diperoleh dari persamaan berikut : Perhitungan Pembebanan Pada Poros shaft Shaft (poros) adalah elemen mesin yang digunakan untuk mentransmisikan daya dari satu tempat ke tempat lainnya. Daya tersebut dihasilkan oleh gaya tangensial dan momen torsi yang hasil akhirnya adalah daya tersebut akan ditransmisikan kepada elemen lain yang berhubungan dengan poros tersebut. Poros juga merupakan 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
  • 21. tarikan, beban tekan atau beban puntiran yang bekerja sendiri-sendiri atau berupa gabungan satu dengan lainnya. Jenis-Jenis Poros A. Berdasarkan pembebanannya  Poros transmisi (transmission shafts) Poros transmisi lebih dikenal dengan sebutan shaft. Shaft akan mengalami beban puntir berulang, beban lentur secara bergantian ataupun kedua-duanya. Pada shaft, daya dapat ditransmisikan melalui gear, belt pulley, sprocket rantai, dll.  Poros Gandar Poros gandar merupakan poros yang dipasang diantara roda-roda kereta barang. Poros gandar tidak menerima beban puntir dan hanya mendapat beban lentur.  Poros spindle Poros spindle merupakan poros transmisi yang relatip pendek, misalnya pada poros utama mesin perkakas dimana beban utamanya berupa beban puntiran. Selain beban puntiran, poros spindle juga menerima beban lentur (axial load). Poros spindle dapat digunakan secara efektip apabila deformasi yang terjadi pada poros tersebut kecil. B. Berdasarkan bentuknya  Poros lurus  Poros engkol sebagai penggerak utama pada silinder mesin Sifat-Sifat Poros Yang Harus Diperhatikan  Kekuatan poros Poros transmisi akan menerima beban puntir (twisting moment), beban lentur (bending moment) ataupun gabungan antara beban puntir dan lentur. 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.  Kekakuan poros Meskipun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup aman dalam menahan pembebanan tetapi adanya lenturan atau defleksi yang terlalu besar akan mengakibatkan ketidaktelitian (pada mesin perkakas), getaran mesin (vibration) dan suara (noise). Oleh karena
  • 22. itu disamping memperhatikan kekuatan poros, kekakuan poros juga harus diperhatikan dan disesuaikan dengan jenis mesin yang akan ditransmisikan dayanya dengan poros tersebut.  Putaran kritis Bila putaran mesin dinaikan maka akan menimbulkan getaran (vibration) pada mesin tersebut. Batas antara putaran mesin yang mempunyai jumlah putaran normal dengan putaran mesin yang menimbulkan getaran yang tinggi disebut putaran kritis. Hal ini dapat terjadi pada turbin, motor bakar, motor listrik, dll. Selain itu, timbulnya getaran yang tinggi dapat mengakibatkan kerusakan pada poros dan bagian-bagian lainnya. Jadi dalam perancangan poros perlu mempertimbangkan putaran kerja dari poros tersebut agar lebih rendah dari putaran kritisnya.  Korosi Apabila terjadi kontak langsung antara poros dengan fluida korosif maka dapat mengakibatkan korosi pada poros tersebut, misalnya propeller shaft pada pompa air. Oleh karena itu pemilihan bahan-bahan poros (plastik) dari bahan yang tahan korosi perlu mendapat prioritas utama. C. Material poros Material yang biasa digunakan dalam membuat poros adalah carbon steel (baja karbon), yaitu carbon steel 40 C 8, 45 C 8, 50 C 4, dan 50 C 12. Namun, untuk poros yang biasa digunakan untuk putaran tinggi dan beban yang berat pada umumnya dibuat dari baja paduan (alloy steel) dengan proses pengerasan kulit (case hardening) sehingga tahan terhadap keausan. Beberapa diantaranya adalah baja khrom nikel, baja khrom nikel molebdenum, baja khrom, baja khrom vanadium, dll. Sekalipun demikian, baja paduan khusus tidak selalu dianjurkan jika alasannya hanya karena putaran tinggi dan pembebanan yang berat saja. Dengan demikian perlu dipertimbangkan dalam pemilihan jenis proses heat treatment yang tepat sehingga akan diperoleh kekuatan yang sesuai. D. Perhitungan Poros 1. Pembebanan tetap (constant loads) .: Untuk Poros yang hanya terdapat momen puntir saja Dimana :
  • 23. T = Momen puntir pada poros, J = Momen Inersia Polar, r = jari-jari poros = do/2, τ = torsional shear stress  Untuk poros solid (solid shaft), dapat dirumuskan : Sehingga momen puntir pada poros adalah:  Sedangkan momen inersia polar pada poros berongga (hollow shaft) digunakan : Dimana do dan di adalah diameter luar dan dalam Sehingga didapat : Dengan mensubstitusikan, di/do = k Maka didapat,
  • 24. Daya yang ditransmisikan oleh poros dapat diperoleh dari : Dimana : P = daya (W), T = moment puntir (N.m), N = kecepatan poros (rpm) Untuk menghitung sabuk penggerak (belt drive), dapat digunakan : Dimana : T1 dan T2 : tarikan pada sisi kencang (tight) dan kendor (slack). R = jari-jari pulley .: Untuk Poros yang hanya terdapat bending momen saja Dimana : M = momen lentur pada poros, I = momen inersia, O = bending momen, y = jari-jari poros = d/2  Untuk poros solid (solid shaft), besarnya momen inersia dirumuskan : Setelah disubtitusikan didapatkan persamaan :  Sedangkan untuk poros berongga (hollow shaft), besarnya momen inersia dirumuskan :
  • 25. Sehingga : .: Untuk Poros dengan kombinasi momen lentur dan momen puntir Jika pada poros tersebut terdapat kombinasi antara momen bending dan momen puntir maka perancangan poros harus didasarkan pada kedua momen tersebut. Banyak teori telah diterapkan untuk menghitung elastic failure dari material ketika dikenai momen lentur dan momen puntir, misalnya :  Maximum shear stress theory atau Guest’s theory: Teori ini digunakan untuk material yang dapat diregangkan (ductile), misalnya baja lunak (mild steel).  Maximum normal stress theory atau Rankine’s theory: Teori ini digunakan untuk material yang keras dan getas (brittle), misalnya besi cor (cast iron). Terkait dengan Maximum shear stress theory atau Guest’s theory bahwa besarnya maximum shear stress pada poros dirumuskan : Dengan mensubtitusikan nilai 휎b dan τ, didapat: Pernyataan dikenal sebagai equivalent twisting moment yang disimbolkan dengan . Sehingga dapat disimpulkan bahwa :
  • 26. Selanjutnya, berdasarkan maximum normal stress theory, didapat : Dengan cara dan proses yang sama seperti sebelumnya, maka akan didapatkan 2. Pembebanan berubah-ubah (fluctuating loads) Pada pembahasan sebelumnya telah dijelaskan mengenai pembebanan tetap (constant loads) yang terjadi pada poros. Dan pada kenyataannya bahwa poros justru akan mengalami pembebanan puntir dan pembebanan lentur yang berubah-ubah. Dengan mempertimbangkan jenis beban, sifat beban, dll. yang terjadi pada poros maka ASME (American Society of Mechanical Engineers) menganjurkan dalam perhitungan untuk menentukan diameter poros yang dapat diterima (aman) perlu memperhitungkan pengaruh kelelahan karena beban berulang. Dalam hal ini untuk momen puntir digunakan factor koreksi Kt dan untuk momen bending digunakan factor koreksi Km. Sehingga persamaan untuk Te dan Me menjadi,
  • 27. Tabel 1 :factor koreksi 3. Menentukan nilai safety factor Untuk menentukan safety factor (ns) pada poros, kami menggunakan metode Pugsley. Penentuan safety factor (ns) dengan menggunakan metode Pugsley dapat ditentukan melalui persamaan: dimana : nsx= safety factor untuk karakteristik A,B, dan C A = kualitas material, pembuatan, perawatan, dan pemerikasaan B = kontrol dari beban berlebih yang diberikan ke alat C = ketelitian dari analisa beban, data percobaan atau mengalami kemiripan dengan alat yang sejenis. nsy= safety factor untuk karakteristik D dan E D = Bahaya ke manusia E = Dampak Ekonomi Tabel 1.1 memberikan harga nsx untuk berbagai kondisi A,B, dan C. Untuk menggunakan tabel ini, digunakan beberapa karakterisrik untuk keterangan-keterangan seperti Very Good (vg), Good (g), Fair (f), atau Poor (p). Tabel 1.2 memberikan harga nsy untuk berbagai kondisi D dan E. Untuk menggunakan tabel tersebut, digunakan salah satu karekteristik seperti Very serious
  • 28. (vs), Serious (s), atau Not serious (ns). Menempatkan harga dari nsx dan nsy dalam persamaan diatas menghasilkan harga safety factor. Penentuan harga A, B, C, D, dan E:  A = vg, karena poros merupakan salah satu komponen terpenting  B = g, karena poros hanya menerima beban yang konstan.  C = g, perhitungan yang akurat dalam merancang poros. Akan tetapi banyak variable yang tidak diketahui sehingga banyak menggunakan asumsi  D = vs, karena tidak ada factor yang membahayakan bagi pengguna.  E = ns, karena tidak ada perkara hukum. Tabel 1.1 Karakteristik safety faktor A, B, dan C vg = very good g = good f = fair p = poor
  • 29. Tabel 1.2 Karakteristik safety faktor D dan E ns = not serious s = serious vs = very serious
  • 30. Referensi: Khurmi, R.S. dan J.K. Gupta. 1982. A Text Book of Machine Design. Ram Nagar-New Delhi. Eurasia Publishing House Hamrock, dkk. 1999. Fundamentals of Machine Element . Singapore. Mc Graw-Hill