τ
2.4
Gambar 2.17. Tegangan geser torsi, Zainuri, 2010.
Keterangan : τ = Tegangan geser torsi pada permukaan luar poros atau Tegangan
geser maksimum. r = Radius poros,
T = Momen puntir atau torsi, J = Momen inersia polar,
C = Modulus kekakuan untuk material poros, l = Panjang poros,
= Sudut puntir dalam radian sepanjang l. 1.
Tegangan geser torsi pada jarak x dari pusat poros adalah:
2.5
2. Dari persamaan 2.4-2.5 diperoleh:
T J
= τ
r atau T= τ
J r
2.6
Untuk poros pejal berdiameter d, maka momen inersia polar J adalah:
J =
xx xx
= d
d =
d 2.7
T = τ d
d =
τ d 2.8
Untuk poros berlubang dengan diameter luar d
o
dan diameter dalam d
i
, maka momen inersia polar J adalah:
J = [
d d
i
dan r = d
2.9
T = τ [
d d
i
] d
= τ [
d d
i
d ]
2.10
= τ d
dimana k = d
i
d 3. Kekuatan poros berarti torsi maksimum yang ditransmisikan oleh poros. Jadi
desain sebuah poros digunakan untuk kekuatan. persamaan diatas Daya yang ditransmisikan oleh poros dalam watt adalah:
P = Watt
2.11
Keterangan: T = Torsi yang ditransmisikan dalam N-m, dan
ω = Kecepatan sudut dalam rads.
2.8. Gandar
Menurut Sularso dan Suga, 1997, poros merupakan salah satu bagian terpenting dari setiap elemen mesin, hampir semua mesin meneruskan tenaga
bersama-sama dengan putaran. Peranan utama dalam transmisi seperti itu dipegang oleh poros.
Gandar merupakan poros roda yang tidak memindahkan gaya, bahkan gandar terkadang tidak boleh ikut berputar. Gandar hanya mendapat beban lentur, kecuali
jika digerakkan oleh penggerak mula. terkadang juga mengalami beban puntir. Seperti terlihat pada gambar 2.18 di bawah ini.
Gambar 2.18. Gandar roda.
Dalam merancang sebuah poros, hal-hal yang perlu diperhatikan adalah: 1.
Kekakuan poros. Meskipun sebuah poros mempunyai kekakuan yang cukup tetapi jika lenturan
atau defleksi puntirannya terlalu besar akan mengakibatkan ketidak-telitian pada mesin perkakas atau getaran dan suara misalnya pada turbin dan kotak roda
gigi. Karena itu, disamping kekuatan poros, kekakuannya juga harus diperhatikan dan disesuaikan dengan macam mesin yang akan dilayani poros
tersebut.
2. Puntiran kritis
Bila putaran suatu mesin dinaikan, maka pada suatu harga putaran tertentu terdapat getaran yang luar biasa besarnya, putaran ini disebut putaran kritis. Hal
ini dapat terjadi pada turbin, motor torak, motor listrik, dll., dan dapat mengakibatkan kerusakan pada poros dan bagian-bagian lainnya. Jika mungkin,
poros harus direncanakan sedemikian rupa hingga putaran kerjanya lebih rendah dari putaran kritisnya.
3. Korosi
Bahan-bahan tahan korosi termasuk plastik harus dipilih untuk poros propeller dan pompa bila terjadi kontak dengan fluida yang korosif. demikian pula untuk
poros-poros yang terancam kavitasi, dan poros-poros mesin yang sering berhenti lama. Sampai batas-batas tertentu dapat pula dilakukan perlindungan terhadap
korosi. 4.
Bahan poros Poros-poros yang dipakai untuk meneruskan putaran tinggi dan beban berat
umumnya dibuat dari baja paduan dengan pengerasan kulit permukaan yang sangat tahan terhadap keausan. Beberapa diantaranya adalah baja chrom nikel,
baja chrom nikel molibden, baja chrom, dan lain-lain. Nama
–nama dan lambang-lambang dari bahan menurut standart beberapa negara serta serta persamaannya dengan JIS Standart Jepang untuk poros diberikan dalam
lampiran tabel standart baja.
2.8.1. Poros dengan Tegangan Lentur Bending stress
Tegangan lentur merupakan tegangan yang diakibatkan oleh bekerjanya momen lentur pada benda. Sehingga lenturan benda disepanjang sumbunya
menyebabkan sisi bagian atas tertarik, karena bertambah panjang dan sisi bagian bawah tertekan. Dengan demikian struktur material benda di atas sumbu akan
mengalami tegangan tarik, sebaliknya dibagian bawah sumbu akan menderita tegangan tekan. Sedangkan daerah diantara permukaan atas dan bawah, yaitu