S
f2
= faktor pengaruh kekasaran permukaan. = 1,3 – 3,0
= 1,5 diambil Maka :
5 ,
1 6
60
a
⋅ =
σ
= 6,67 [kgmm
2
]
b. Torsi T
T = 9,74 . 10
5
.
1 d
n P
Sularso, Elemen Mesin, hal. 7 dimana :
P
d
= daya rencana = 19,3 HP = 14,18 [Kw] n
1
= putaran poros I = 730 [rpm] T
p1
= 9,74 . 10
5
. 730
18 ,
14
= 18895,4 [kgmm]
Untuk Torsi pada poros II : n
2
= 146 [rpm] T
p2
= 9,74 . 10
5
.
146 18
, 14
= 94575,4 [kgmm]
Universitas Sumatera Utara
Dengan cara yang sama didapatkaan torsi dari poros yang lainnya sebagai berikut :
Tabel 3.7 Jenis Bahan Poros Poros Putaran
rpm Bahan
Poros
t
σ kgmm
2
a
σ
kgmm
2
T kg.mm
I 730
S 45 C – D 60
6,67 18895,4
II 146
S 45 C – D 60
6,67 94575,4
III 29,2
S 45 C – D 60
6,67 472974,4
IV 14,6
S 45 C – D 60
6,67 945980,8
c. Perhitungan diameter poros dan tegangan yang terjadi. 1 Poros IV
Torsi T yang terjadi pada poros IV = 945980,8 [kg.mm] F
t6
=
6 6
r T
Sularso, Elemen Mesin, hal. 25 Dimana :
T
6
= Torsi pada roda gigi 6 r
6
= jari-jari lingkaran jarak bagi roda gigi 6. F
t6
=
360 8
, 945980
= 2627,72 [kg] Sehingga :
F
r6
= F
t6
. tg α
Dimana: F
r6
= gaya radial roda gigi 6. F
t6
= gaya tangensial roda gigi 6. Maka : F
r6
= 2627,72 . tg 20 = 953,86 [kg]
Universitas Sumatera Utara
Adapun gaya vertikal yg terjadi pada Poros IV :
Gambar 3.12 Gaya Vertikal pada Poros IV
R
vG
= 74
28 ,
266 341
74 86
, 953
341 12000
+ +
× +
= 6109,94 [kg] R
vH
= 12000 + 951,86 – 6109,94 = 6843,92 [kg]
Adapun gaya horizontal yang terjadi pada Poros IV :
Gambar 3.13 Gaya Horizontal pada Poros IV
R
Hg
= 74
28 ,
266 341
74 72
, 2627
28 ,
340 +
+ ×
+ ×
= 285,42 [kg]
Universitas Sumatera Utara
R
HH
= 0 + 2627,72 – 285,42 = 2342,3 [kg]
M
Vg
= 6109,94 x 681,28 = 4162579,9 [kg.mm]
M
VH
= R
vH
. 74
= 6843,92 x 74 = 506450,08 [kg.mm]
M
HG
= R
hG
. 341 = 285,42 x 341
= 97328,22 [kg.mm] M
HH
= R
HH
. 74 = 2342,3 x 74 = 173330,2 [kg.mm]
R
G
= Reaksi-reaksi pada poros IV
2 HG
2 VG
R R
+
=
2 2
42 ,
285 94
, 6109
+ = 6116,6 [kg]
R
H
=
2 HH
2 VH
R R
+
=
2 2
3 ,
2342 92
, 6843
+ = 7233,64 [kg]
M
A
= Momen lentur gabungan
2 HG
2 VG
M M
+
M
A
=
2 2
22 ,
97328 9
, 4162579
+ = 4163717,59 [kg.mm]
Universitas Sumatera Utara
M
H
=
2 HH
2 VH
M M
+
=
2 2
22 ,
97328 08
, 506450
+ = 515717,44 [kg.mm]
Maka momen terbesar terdapat di M
H
yaitu : 4163717,59 [kg.mm] T
e
=
2 2
G
T M
+
T
e
=
2 2
8 ,
945980 59
, 4163717
+ = 4269827,14 [kg.mm]
σ
a
= 16 T π.d
s 3
d
s
=
3
67 ,
6 14
, 3
8 ,
945980 16
⋅ ×
= 89,7 [mm] Maka diambillah diameter poros sebesar 89,7 [mm] dan dudukan tempat
bantalan dengan diameter 80 [mm] τ
k
= 8
, 945980
7 ,
89 1
, 5
3
= 6,61 [kgmm
2
] Besar tegangan geser yang diijinkan lebih besar dari tegangan geser yang
terjadi 6,67 kgmm
2
6,61 kgmm
2
, maka Poros IV aman untuk digunakan.
2 Poros III.
Bahan yang digunakan untuk poros ini adalah S45 C-D F
r5
= F
t5
. tg α
Dimana : F
r5
= gaya radial roda gigi 5. F
t5
= gaya tangensial roda gigi 5.
Universitas Sumatera Utara
Maka : F
t5
= F
t6
F
r5
= F
t5
. tg 20 = 2627,72 . tg 20
= 953,86 kg F
r4
= F
t4
. tg α
F
t4
=
4
r T
T
4
= 472974,4 [kg.mm] F
t4
=
300 4
, 472974
= 1576,581 [kg] F
r4
= 1576,581 . tg 20 = 572,29 [kg]
Adapun gaya vertikal yang terjadi pada Poros III :
Gambar 3.14 Gaya Vertikal pada Poros III
R
VE
=
230 60
29 ,
572 60
90 86
, 953
× −
+ ×
= 472,78 [kg]
Universitas Sumatera Utara
R
VF
= 953,86 – 572,29 – 472,78 = - 91,21 [kg] berlawanan arah
Adapun gaya horizontal yang terjadi pada Poros III :
Gambar 3.15 Gaya Horizontal pada Poros III
R
HE
=
230 60
581 ,
1576 74
90 86
, 953
× −
+ ×
= -23996,77[kg] R
HF
= 953,86– 1576,581 – - 23996,77 = 21466,32 [kg]
M
VE
= R
VE
. 74 M
VE
= 472,78 . 74 = 34985,72 [kg.mm]
M
VF
= R
VF
. 60 = -91,21 . 66
= -5472,6 [kg.mm] M
HE
= R
HE
. 74 = -23996,77 . 74
= -1775760,98 [kg.mm]
Universitas Sumatera Utara
M
HF
= R
HF
. 60 = 21466,32 . 60
= 1287979,2 [kg.mm]
R
E
= Reaksi pada poros III
2 2
77 ,
23996 72
, 34985
− +
= 42424,58[kg] R
F
=
2 2
32 ,
21466 21
, 91
+ −
= 21466,55 [kg]
M
E
= Momen lentur gabungan
2 2
98 ,
1775760 72
, 34985
− +
= 1776105,58[kg.mm] M
F
=
2 2
2 ,
1287979 6
, 5472
+ −
= 1287990,82 [kg.mm] Maka momen terbesar terdapat di M
E
= 1776105,58 [kg.mm] Berdasarkan perhitungan diatas maka diambillah torsi ekuivalennya dengan
menggunakan rumus sebagai berikut : T
e
=
2 2
E
T M
+ =
2 2
4 ,
472974 1776105,58
+ = 1838003,21 [kg.mm]
Maka diameter poros adalah : T
a
=
3 s
d T
16 ⋅
⋅ π
Universitas Sumatera Utara
Sehingga: d
s
=
3
67 ,
6 14
, 3
4 ,
472974 16
× ×
= 71,22 [mm] = 73 [mm] Maka diambillah diameter poros sebesar 73 [mm] dan dudukan tempat
bantalan dengan diameter 68 [mm]. Tegangan geser yang terjadi
τ
k
adalah : τ
k
= 4
, 472974
73 1
, 5
3
= 6,20 [kgmm
2
] Besar tegangan geser yang diijinkan lebih besar dari tegangan geser yang
terjadi 6,67 kgmm
2
6,20 kgmm
2
, maka Poros III aman untuk digunakan.
3 Poros II
Bahan yang digunakan untuk poros II ini adalah S 45 C-D. F
r3
= F
t4
. tg α
Dimana : F
r3
= gaya radial roda gigi 3. F
t3
= Gaya tangensial roda gigi 3. Maka :
F
t3
= F
t4
F
r3
= F
t3
. tg α
= 1576,581 . tg 20 = 572,29 [kg]
Universitas Sumatera Utara
F
r2
= F
t2
. tg α
T
2
= 94575, 4 [kg.mm] F
t2
= 225
4 ,
94575 = 420,33 [kg]
F
r2
= 420,33 . tg 20 = 152,57 [kg]
Adapun gaya vertikal yang terjadi pada Poros II :
Gambar 3.16 Gaya vertikal pada Poros II
R
VC
=
206 62
57 ,
152 62
78 43
, 563
× −
+ ×
= 378,22 [kg] R
VD
= 563,43 – 152,57 – 378,32 = 32,54 [kg]
Universitas Sumatera Utara
Adapun gaya horizontal yang terjadi pada Poros II :
Gambar 3.17 Gaya Horizontal pada Poros II
R
HC
=
206 62
33 ,
420 66
78 581
, 1576
× −
+ ×
= 975,56 kg R
HD
= 1576,581 – 420,33 – 975,56 = 180,69 kg
M
VC
= 378,32 . 66 = 24969,12 [kg.mm]
M
VD
= 32,54 . 62 = 2017,48 [kg.mm]
M
HC
= 975,56 . 66 = 64386,96 [kg.mm]
M
HD
= 180,69 . 62 = 11202,84 [kg.mm}
R
C
= Reaksi pada poros
2 2
56 ,
975 32
, 378
+ = 1046,34 [kg.mm]
Universitas Sumatera Utara
R
D
=
2 2
69 ,
180 54
, 32
+ = 183,59 [kg.mm]
M
C
= Momen lentur gabungan
2 2
96 ,
64386 12
, 24969
+ = 69058,94 [kg]
M
D
=
2 2
84 ,
11202 48
, 2017
+ = 11383,05 [kg]
Momen terbesar terdapat di M
c
yaitu 69058,94 [kg]. Berdasarkan perhitungan diatas, maka diambillah torsi ekuivalennya
dengan menggunakan rumus sebagai berikut : T
e
=
2 2
T Mc
+
=
2 2
4 ,
94575 69058,94
+ = 117105,03 [kg.mm]
Maka diameter poros adalah : T
a
=
3
16
s
d T
⋅ ⋅
π
d
s
=
3
67 ,
6 14
, 3
4 ,
94575 16
× ×
= 41,65 [mm] = 42 [mm] Maka diambillah diameter poros sebesar 42 [mm] dan dudukan
tempat bantalan dengan diameter 41 [mm]. Tegangan geser yang terjadi
τ
k
adalah : τ
k
= 4
, 94575
42 1
, 5
3
= 6,51 [kgmm
2
]
Universitas Sumatera Utara
Besar tegangan geser yang diijinkan lebih besar dari tegangan geser yang terjadi 6,67 kgmm
2
6,51 kgmm
2
, maka Poros II aman untuk digunakan.
4 Poros I
Bahan yang digunakan untuk poros I adalah S 45 C-D F
r1
= F
t1
. tg α
Dimana : F
r1
= gaya radial roda gigi 1 F
t1
= gaya tangensial roda gigi 1. Maka:
F
t1
= F
t2
F
r1
= F
t1
. tg α
= 420,33 . 20 = 152,57 [kg]
Adapun gaya vertikal yang terjadi pada Poros I :
Gambar 3.18 Gaya Vertikal pada Poros I
R
VA
=
216 150
57 ,
152 ×
= 105,95 [kg]
Universitas Sumatera Utara
R
VB
= 152,57 – 105,95 = 46,62 [kg]
Adapun Gaya horizontal yang terjadi pada Poros I :
Gambar 3.19 Gaya Horizontal pada Poros I
R
HA
= 216
150 33
, 420
×
= 291,89 [kg] R
HB
= 420,33 – 291,89 = 128,44 [kg]
M
VA
= 105,95 . 66 = 6992,7 [kg.mm]
M
VB
= 46,62 . 150 = 6993 [kg.mm]
M
HA
= 291,89 . 66 = 19264,7 [kg.mm]
M
HB
= 128,44 . 150 = 19266 kg.mm]
Universitas Sumatera Utara
R
A
= Reaksi pada poros
2 2
89 ,
291 95
, 105
+ = 310,52 [kg]
R
B
=
2 2
44 ,
128 62
, 46
+ = 132,88 [kg]
M
A
= Momen lentur gabungan
2 2
89 ,
291 7
, 6992
+ = 6998,78 [kg.mm]
M
B
=
2 2
19266 6993
+ = 20495,87 [kg.mm]
Momen terbesar terdapat di M
B
= 20495,87 [kg.mm] Berdasarkan perhitungan diatas maka diambillah torsi ekivalennya
dengan menggunakan rumus sebagai berikut : T
e
=
2 2
T M
B
+ =
2 2
4 ,
18895 87
, 20495
+ = 27876,81[kg.mm]
T
a
= Maka diameter poros adalah :
3
16
s
d T
⋅ ⋅
π
d
s
=
3
67 ,
6 14
, 3
81 ,
27876 16
× ×
= 27,78 [mm] = 28 [mm]
Universitas Sumatera Utara
Maka diambillah diameter poros sebesar 28 [mm] dan dudukan tempat bantalan dengan diameter 25 [mm].
Tegangan geser yang terjadi τ
k
adalah : τ
k
= 4
, 18895
28 1
, 5
3
= 4,38 [kgmm
2
]
Besar tegangan geser yang diijinkan lebih besardari tegangan geser yang terjadi 5 kgmm
2
4,38 kgmm
2
, maka poros aman untuk digunakan.
d. Perhitungan Pasak.
