63
BAGIAN 4 ELEMEN MESIN
1. Gaya
Gaya beban merupakan faktor terpenting dalam bidang perancangan mesin, karena berpengaruh sangat besar pada hasil rancangan. Disaat elemen mesin melaksanakan
fungsinya sebagaimana yang dikehendaki, maka berbagai bentuk gaya akan bekerja padanya, sesuai dengan konstruksi dan sifat kerja elemen mesin tersebut.
Sesuai bunyi Hukum Newton Ketiga, Besarnya gaya yang bekerja pada elemen mesin gaya aksi akan mendapatkan tahanan dari elemen mesin tersebut dalam besar yang
sama tetapi dengan arah yang berlawanan gaya reaksi. Seandainya gaya reaksi tidak terjadi, tentulah gaya aksi tidak akan berarti apa-apa sama sekali dan akan sangat sulit untuk
dideteksi sifat kerjanya. Dengan demikian besarnya gaya aksi baru akan bernilai, jika ada reaksi dari tahanan.
Dengan demikian ada berbagai jenis gaya yang biasa mengenai elemen mesin, yakni :
a. Gaya tarik dan tekan Tensile and compressive force
Untuk memulai diskusi ini, kita ambil kasus paling sederhana dimana sebatang logam dengan luas penampang konstan, dibebani melalui kedua ujungnya dengan sepasang gaya
linier dengan arah saling berlawanan yang berimpit pada sumbu longitudinal batang dan bekerja melalui pusat penampang melintang masing-masing. Untuk kesetimbangan statis
besarnya gaya-gaya harus sama. Apabila gaya-gaya diarahkan menjauhi batang, maka
batang disebut di-tarik; jika gaya-gaya diarahkan pada batang, disebut di-tekan. Kedua
kondisi ini digambarkan pada Gb. 1.1. Dibawah aksi pasangan gaya-gaya ini, hambatan internal terbentuk didalam bahan
dan karakteristiknya dapat dipelajari dari bidang potongan melintang disepanjang batang tersebut. Bidang ini ditunjukkan sebagai a-a di Gb. 1.2a. Jika untuk tujuan analisis porsi
batang disebelah kanan bidang dipindahkan, seperti pada Gb. 1.2b, maka ini harus digantikan dengan sesuatu untuk memberikan efek pada porsi sebelah kiri tersebut. Dengan
cara introduksi bidang potong ini, gaya-gaya internal awal sekarang menjadi gaya eksternal terhadap porsi sisa batang. Untuk kesetimbangan pada porsi sebelah kiri, efek ini harus
berupa gaya horisontal dengan besar P. Namun demikian, gaya P yang bekerja tegak-lurus normal pada penampang melintang a-a ini secara aktual merupakan resultan distribusi
gaya-gaya yang bekerja pada penampang melintang dengan arah normal. Disini sangat penting untuk membuat beberapa asumsi berkaitan dengan variasi
distribusi gaya-gaya, dan karena gaya P bekerja pada penampang melintang maka secara umum diasumsikan bahwa gaya-gaya tersebut adalah seragam diseluas penampang.
64 Gambar :
Gb. 1.1 Gb. 1.2
- Gaya tarik F
ta
merupakan : gaya yang dalam kerjanya menarik elemen mesin secara berlawanan terhadap reaksi tahanannya, tepat pada garis sumbu benda. Sehingga mengakibatkan
perpanjangan peregangan pada elemen mesin tersebut. Gambar :
Reaksi Aksi
- Gaya tekan F
te
merupakan : gaya yang dalam kerjanya menekan elemen mesin secara berlawanan terhadap reaksi tahanannya, tepat pada garis sumbu benda. Sehingga mengakibatkan
terjadinya pemendekan pengkerutan pada benda. Gambar :
Reaksi Aksi
2. Momen