Tinjau terhadap tegangan geser
Z p
k D
Fp
g
. .
. .
3
π τ =
....................................................................... lit.6 hal.297 Dimana:
τ
g
= tegangan geser yang terjadi kgmm
2
Fp = gaya yang bekerja
D
3
= diameter dalam ulir = 108,33 mm
p = pitch = 3,175 mm
Z = jumlah ulir = 10
k = tebal akar ulir = 0,84
Jadi,
10 175
, 3
84 ,
83 ,
108 6000
π τ
=
g
τ
g
= 0,658 kgmm
2
Tegangan geser izin bahan selinder adalah 0,658 kgmm
2
. Karena yang terjadi lebih kecil, maka aman. Bahan untuk tutup selinder ditentukan sama
dengan bahan silinder. Ulir yang ada pada tutup silinder merupakan pasangan dari ulir silinder. Ulir pada tutup selinder ini merupakan ulir dalam.
Jika ditinjau gaya-gaya yang terjadi terhadap ulir selinder dan dibandingkan dengan kekuatan yang dimiliki bahan silinder, maka ulir pada tutup silinder ini,
aman.
3.3.3. Torak
Pada torak bila ditinjau akibat adanya gaya yang bekerja yang dihasilkan fluida cair sehingga mendapat perlawanan dari gaya efektif yang bekerja pada
Universitas Sumatera Utara
batang torak. Hal inilah yang menyebabkan terjadinya geser pada daerah kritisnya.
Gambar 3.33. Torak Bahan yang dipilih untuk torak ini adalah perunggu fosfor cor dengan lambang
PCB 2B .......................................................................................... lit.6 hal.337. Dipilihnya bahan ini adalah karena beberapa pertimbangan antara lain:
- Diperlukan permukaan torak yang halus untuk mengurangi gesekan dengan
dinding silinder -
Torak akan lebih dahulu rusak dibandingkan komponen utama lainnya, jika terjadi pembebanan yang berlebihan.
Kekuatan tarik bahan = 30 kgmm
2
Faktor keamanan = 4dipilih
Jadi, Tegangan tarik ijin bahan,
5 ,
7 4
30
2
mm kg
t t
= =
=
ν σ
σ
Tegangan geser ijin bahan, 5
, 7
6 ,
. 6
, =
=
t g
σ σ
π 5
, 4
2
mm kg
=
Universitas Sumatera Utara
Gaya yang menyebabkan tegangan geser pada torak adalah bekerjanya tekanan fluida pada seluruh permukaan torak dan mendapat perlawanan dari gaya
efektif yang bekerja pada batang torak. Tegangan geser yang terjadi,
A F
g =
τ
Dimana: F = gaya yang menyebabkan tegangan geser
= p. π4.D
2
– d
2
= 1 π4100
2
– 78
2
= 3075,6 kg p = tekanan fluida = 1kgmm
2
D = diameter dalam selinder = 100mm d = diameter batang torak = 78mm
A = luas bidang geser = π.d.t
t = tebal minimum torakmm Tegangan geser yang terjadi dianggap sama dengan tegangan ijin bahan, sehingga
F d
t l
g
τ π
. .
≤
6 ,
3075 50
, 4
78
π
≤
36 ,
mm ≤
8 ,
2 mm
t ≥
Berdasarkan pertimbangan keamanan, proses pembuatan dan umur pemakaian komponen tersebut, maka tebal kritis torak dibuat menjadi 40mm.
Universitas Sumatera Utara
3.3.4. Bantalan dan Poros pada Kepala Batang Torak
Konstruksi untuk poros yang menahan sprocket dirancang seperti gambar 3.34. berikut.
Gambar 3.34. Poros dudukan sprocket Titik A dan titik D merupakan kedudukan dari sprocket. Dari perhitungan
terdahulu, telah diketahui bahwa beban yang didukung masing-masing sprocket adalah 2800 kg. Titik B dan titik C merupakan kedudukan dari bantalan yang
mendukung poros. Reaksi yang terjadi pada bantalan adalah gaya radial yang besarnya 2800 kg, sedangkan gaya aksial tidak ada.
P
r
= x.v.F
r
+ y.F
a
Dalam hal ini, F
r
= 2800 kg F
a
= nol V = 1 untuk cincin dalam berputar
Bantalan yang digunakan direncanakan adalah bantalan bola’mapan sendiri’ baris ganda, dengan
ά = 30
o
Sehingga, e = 0,80 .......................................................................... lit.6 hal.145 Untuk jenis bahan ini, berlaku:
Jika, 78
, ;
1 :
, .
= =
≤ y
x maka
e F
v F
r a
Universitas Sumatera Utara
Jadi, P
r
= x.v.F
r
+ y.F
a
= 112800 + 0,780 = 2800kg Faktor koreksi, fw = 1,
sehingga : P = fw.Pr
= 12800 = 2800kg
Hubungan beban dan umur bantalan adalah:
p
p C
n Lh
= .
. 60
10
6
Dimana : Lh = umur bantalan = 5000 jam, direncanakan N = putaran bantalan = 50 rpm
P = beban eqivalen dinamis = 2800 kg C = kapasitas dinamis
p
Lh n
p C
1 6
10 .
. 60
=
3 1
6
10 5000
50 60
2800
=
= 6905,4 kg Dengan demikian, kapasitas dinamis yang terjadi pada bantalan
tersebut adalah 67742 N. Dari standar bantalan yang ada, dapat diketahui nomor bantalan yang digunakan, yaitu MDJT 30 dengan data-data sebagai berikut:
- Diameter poros bantalan : 30 mm - Diameter luar
: 90 mm
Universitas Sumatera Utara
- Lebar : 36,51 mm
- Berat : 1,10 kg
- Kapasitas dinamis : 71000 N
Perhitungan momen pada poros, M
A
= 0 M
B
= -F
b
.50 = -280050 = -140000 kgmm M
C
= F
b
.50 = 280050 = 140000 kgmm M
D
= 0 Jadi momen lengkunglentur maksimum adalah 140000 kgmm
Momen tahanan lengkunglentur, W
bt
= π32.d
3
dengan, d = diameter poros pada titik B atau C = 30 mm =
π32.30
3
= 2650,7 mm
3
Tegangan lengkung yang terjadi 8
, 52
7 ,
2650 140000
2
mm kg
M M
bt b
b
= =
= σ
Tegangan geser yang terjadi
A F
g
=
τ ; dengan
A = π
4
. 30
2
= 706,86 mm
2
86 ,
706 2800
=
= 3,96 kgmm
2
Dengan demikian terjadi tegangan kombinasi,
2 2
2
g b
ge
σ σ
τ
+
=
Universitas Sumatera Utara
2 2
96 ,
3 2
8 ,
52 +
=
ge
τ
= 26,7 kgmm
2
Bahan yang digunakan untuk poros ini adalah baja AISI 3130 dengan kekuatan tarik maksimum 137 kpsi = 96,22 kgmm
2
v maks
t t
σ σ
=
24 4
22 ,
96
2
mm kg
= =
t g
σ τ
. 6
, =
4 ,
14 24
6 ,
2
mm kg
g
= =
τ Karena tegangan geser yang terjadi lebih kecil dari tegangan ijin bahan poros,
maka bahan aman untuk digunakan.
3.3.5. Sprocket dan Rantai
