Poros Sepeda Bab I V

Laporan perancangan poros sepeda
BAB I
PENDAHULUAN
1.1

Latar Belakang
Di Indonesia masih banyak konsumen yang menggunakan sepeda
untuk kebutuhan sehari-hari. Konsumen tentunya menginginkan suatu
produk yang nyaman dan tangguh. Poros merupakan salah satu bagian dari
sepeda yang funginya tidak dapat diabalkan. Karena poros berfungsi untuk
menahan beban sepeda maupun pengendara sendiri.
Poros merupakan bagian yang tidak kalah penting dalam bidang
permesinan. Perancangan
perancangan karena poros

poros adalah suatu

perencanaan dasar dari

merupakan salah satu elemen mesin yang

penting dan diperlukan sebagai penumpu dari pemasangan suatu roda pada
suatu konstruksi mesin, khusunya pada suatu kendaraan transportasi yang
sering kita temui di sekitar lingkungan sendiri.
Poros menumpu roda yang terpasang pada poros ini biasanya
diteruskan dengan bantalan/bearing yang merupakan salah satu komponen
mesin yang berfungsi sebagai penumpu poros agar dapat bergerak lebih
halus dan aman. Selain itu bantalan juga berfungsi memperpanjang umur
dari poros yang ditumpunya. Dari poros ke roda di ikat menggunakan baut
dan mur yang merupakan salah satu hal yang tidak bisa dipisahkan dari
elemen mesin, kedua benda ini sangat sering kita temui yang fungsinya
sebagai pengikat dari satu komponen ke komponen lainnya dari elemen
mesin. Oleh karena itu perlu perancanagan poros secara teliti.

Tugas Elmes I

1

Laporan perancangan poros sepeda
1.2

Maksud dan Tujuan
Tujuan dari perancangan poros sepeda ini adalah untuk menentukan
diameter poros serta bahan poros yang akan digunakan.

1.3

Batasan Masalah
Dalam perancangan poros sepeda ini dilakukan perhitungan yang
hanya meliputi bagian–bagian dari poros sepeda untuk menentukan
diameter poros yang digunakan.

1.4

Cara Memperoleh Data
Data yang dibutuhkan selama proses perancangan poros ini diperoleh
dengan mengukur jarak bantalan roda , jarak tumpuan body ke poros, tinggi
titik berat, jari-jari telapak roda

Tugas Elmes I

2

Laporan perancangan poros sepeda
1.5

Metodologi Perhitungan
START
b

a

1Beban pada poros belakang W (kg)
Jarak bantalan roda g (mm)
Jarak tumpuan body ke poros j (mm)
Tinggi titik berat h (mm)
Kecepatan kerja maks. V (km/h)
Jari-jari telapak roda r (mm)

9 Diameter poros ds (mm)

10 Tegangan lentur pada tumpuan
roda di sebelah dalam bearing
rodaσb(kg/mm2)
2 Momen pada tumpuan roda karena beban statis M1(kg mm)
11 Faktor keamanan kelelahan n
3.

<

4 Momen pada tumpuan roda karena gaya vertikal tambahan M2(kg mm)

n:1

>
=
13 Diameter =
porosds (mm)
=
Bahan poros
Perlakuan Panas

5 Jarak dari tengah bantalan ke ujung
luar bantalan roda a (mm)
Panjang bantalan roda l (mm)

STOP

6Beban horizontal P (kg)
Beban pada bantalan karena beban
horizontal Q0 (kg)
Beban pada telapak roda karena
beban horizontal R0 (kg)

END

7Momen lentur pada bearing tumpuan
roda sebelah dalam karena beban
horizontal M3 (kg mm)

b

8 Macam, pemakaian, bahan,
Tegangan lentur yang diizinkan
menurut macam roda σWb (kg/mm2)
Faktor tambahan untuk tegangan
menurut pemakaian roda m

a

Tugas Elmes I

12

3

Laporan perancangan poros sepeda
1.6 Sistematika Penulisan
Laporan ini terdiri dari 5 Bab, yaitu
Bab 1 berisikan latar belakang, tujuan, batasan masalah, cara memperoleh
data serta sistematika penulisan.
Bab 2 Pada bab ini berakitan dengan pembahasan teori dasar tentang suatu

poros dan komponen yang berkaitan dalam poros roda sepeda.
Bab 3 membahas perhitungan dalam perancangan poros sepeda serta berisi
rumus-rumus perhitungan yang merupakan suatu inti dari proses
perancangan ulang poros roda belakang.
Bab 4 memaparkan analisa dari hasil perhitungan yang diperoleh.
Terakhir adalah Bab 5 berisikan kesimpulan yang merupakan pembahasan
ringkas dan rangkuman dari hasil perhitungan.

Tugas Elmes I

4

Laporan perancangan poros sepeda
BAB II
TEORI DASAR
2.1

Poros
Poros adalah salah satu Elemen Mesin yang berbentuk silindris
memanjang dengan penampang yang biasanya berbentuk lingkaran yang

memiliki fungsi sebagai penyalur daya atau tenaga melalui putaran sehingga
poros ikut berputar. Jadi, poros bisa dikatakan transmisi atau penghubung
dari sebuah elemen mesin yang bergerak ke sebuah elemen mesin yang akan
digerakan.
Ada berbagai macam penamaan poros, mulai dari shaft maupun axis ada
juga yang menyebut poros sebagai as namun disini as lebih berperan sebagai
poros yang statis dan tidak ikut berputar sebagai penyalur daya atau tenaga
Beban yang didukung oleh poros pada umumnya adalah roda gigi, roda
daya (fly wheel), roda ban (pulley), roda gesek, dan lain lain. Poros hampir
terdapat pada setiap konstruksi mesin dengan fungsi yang berbeda beda.
dilihat dari fungsinya poros dibedakan menjadi :
1. Poros dukung : misalnya gandar, poros motor
2. Poros transmisi : misalnya poros motor listrik, poros gigi transmisi pada
gear box
3. Gabungan antara poros dukung dan transmisi : misalnya poros pada roda
mobil
Perencanaan poros mengacu pada kekuatan bahan poros. untuk bahan
yang liat (ductile material), ukuran poros dihitung dengan menggunakan
teori tegangan geser meksimal, sedangkan untuk bahan yang getas (brittle
material) dihitung dengan teori tegangan normal maksimal. dimana kedua

teori

tersebut

dikembangkan

dari

teori

tegangan

utama

yaitu

Rankine.Tegangan pada poros pada umumnya berupa tegangan puntir saja,
bengkok saja, atau gabungan puntir dan bengkok. Bahan poros pada
umumnya menggunakan machinery steels, dimana tegangan bengkok ijin

Tugas Elmes I

5

Laporan perancangan poros sepeda
sebesar 400-800 kg/cm persegi, tegangan geser ijin sebesar 420 kg/cm
persegi untuk yang berpasak dan 560 kg/cm persegi yang tanpa pasak. Yang
tergolong machinery steels yaitu high carbon steel dan tensile steel.
Dipasaran Indonesia yang tergolong kelompok tersebut adalah JIS s 45 c,
SCM-4
2.2

Macam-Macam Poros
Poros dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
a. Poros transmisi/Shaft
Poros semacam ini mendapat beban puntir murni atau beban puntir
dan lentur. Daya yang ditransmisikan kepada poros melalui kopling,
roda gigi, puli sabuk, atau sproket rantai, dan lain–lain.
b. Spindel
Poros transmisi yang relatif pendek, seperti poros utama pada mesin

bubut, dimana beban utamanya berupa puntiran, disebut spindel.
Syarat yang harus dipenuhi poros ini adalah deformasinya harus kecil
dan bentuk serta ukurannya harus teliti.
c. Line shaft
Poros ini berhubungan langsung dengan mekanisme yang digerakkan
dan berfungsi memindahkan daya dari motor penggerak ke mekanisme
tersebut.
d. Gandar
Poros

seperti

yang

dipasang

di

antara

roda-roda

kereta

barang,dimana tidak mendapat beban puntir,bahkan kadang-kadang
tidak boleh berputar,disebut gandar..
2.3 Hal-Hal yang Penting dalam Perencanaan Poros
a. Kekuatan poros
Poros transmisi mengalami beban puntir atau lentur maka
kekuatannya harus direncanakan sebelumnya agar cukup kuat dan
mampu menahan beban.
Tugas Elmes I

6

Laporan perancangan poros sepeda
b. Kekakuan poros
Lenturan yang dialami poros terlalu besar maka akan menyebabkan
ketidaktelitian atau getaran dan suara. Oleh karena itu kekakuan poros
juga perlu diperhatikan dan disesuaikan dengan mesin.
c. Putaran kritis
Putaran kerja poros haruslah lebih rendah dari putaran kritisnya demi
keamanan karena getarannya sangat besar akan terjadi apabila putaran
poros dinaikkan pada harga putaran kritisnya.
d. Korosi
Poros-poros yang sering berhenti lama maka perlu dipilih poros yang
terbuat dari bahan yang tahan korosi dan perlu untuk dilakukannya
perlindungan terhadap korosi secara berkala.
e.

Bahan poros
Poros yang biasa digunakan pada mesin adalah baja dengan kadar
karbon yang bervariasi.
Golongan
Baja lunak

Kadar C (%)
-0,15

Baja liat

0,2-0,3

Baja agak keras

0,3-0,5

Baja keras

0,5-0,8

Baja sangat keras

0,8-1,2

Tabel 2.1 Penggolongan Bahan Poros

2.4 Poros dengan Beban Lentur Murni
Gandar dari kereta tambang dan kereta rel tidak di bebani dengan dibebani
dengan puntiran melainkan mendapat pembebanan lentu saja. Dalam
kenyataanya,gandar tidak hanya mendapat beban statis saja melainkan juga

Tugas Elmes I

7

Laporan perancangan poros sepeda
beban dinamis, tetapi dalam perhitungan yang lebih teliti,beban dinamis
dalam arah tegak dan mendatar harus ditambahkan pada beban statis.
2.5 Poros dengan Beban Puntir
Berikut ini akan dibahas rencana sebuah poros yang mendapat
pembebanan utama berupa torsi,seperti pada poros motor dengan sebuah
kopling.
Jika diketahui bahwa poros yang akan direncanakan tidak mendapat beban
lain kecuali torsi, maka diameter poros tersebut dapat lebih kecil daripada
yang di bayangkan.
Meskipun demikian,jika diperkirakan akan terjadi pembebanan berupa
lenturan,tarikan,atau tekanan,misalnya sebuah sabuk,rantai atau roda gigi
dipasangkan pada poros motor,maka kemungkinan adanya pembebanan
tambahan tersebut perlu diperhitungkan dalam faktor keamanan yang diambil.
2.6 Poros dengan Beban Puntir dan Lentur
Poros pada umumnya meneruskan daya melaui sabuk,sabuk,roda gigi dan
rantai. Beban yang bekerja pada poros umumnya adalah beban berulang. Jika
poros tersebut mempunyai roda gigi untuk meneruskan daya besar maka
kejutan berat akan terjadi pada saat mulai atau sedang berputar. Dengan
mengingat macam beban ,sifat beban,dll. ASME menganjurkan suatu rumus
untuk untuk menghitung diameter poros secara sederhana dimana sudah
dimasukan pengaruh kelelahan karena beban berulang.
2.7 Sepeda
Sepeda adalah kendaraan beroda dua atau tiga, mempunyai setang, tempat
duduk, dan sepasang pengayuh yang digerakkan kaki untuk menjalankannya.
Seperti ditulis Ensiklopedia Columbia, nenek moyang sepeda diperkirakan
berasal dari Perancis. Menurut kabar sejarah, negeri itu sudah sejak awal abad
ke-18 mengenal alat transportasi roda dua yang dinamai velocipede. Bertahuntahun, velocipede menjadi satu-satunya istilah yang merujuk hasil rancang
bangun kendaraan dua roda.

Tugas Elmes I

8

Laporan perancangan poros sepeda
2.7.1 Sejarah Sepeda
Sepeda yang kita kenal sekarang memiliki sejarah yang sangat panjang.
Dari bentuk sepeda yang sangat primitif, beroda tiga, hingga kehadiran
sepeda dengan berbagai tipe dan model yang kita kenal dewasa ini. Semua
tidak lepas dari inovasi dan kreatifitas para ahli dari berbagai bidang yang
saling melengkapi satu sama lain..

Gambar 2.1 Sepeda pertama

Ensiklopedia Columbia memperkirakan bahwa nenek moyang sepeda
berasal dari Perancis. Menurut catatan sejarah, negeri ini sudah mengenal
kendaraan roda dua ini semenjak awal abad ke-18. Mereka menyebutnya
dengan velocipede.
Namun, penemu sepeda yang ditemui dari berbagai sumber dan catatan
sejarah bukan dari Perancis. Melainkan berkebangsaan Jerman, yaitu Baron
Karls Drais von Sauerbronn. Tahun 1818, seorang kepala pengawas hutan
bernama Baron Karls Drais von Sauerbronn dari Jerman menyempurnakan
velocipede.
Sebagai seorang Kepala Pengawas hutan, ia memang membutuhkan alat
transportasi untuk mempermudah mobilitas kerjanya yang tinggi. Model
sepeda yang dikembangkannya masih sangat sederhana, gabungan antara
model sepeda dan kereta kuda. Sejarah kemudian mencatat nama Baron
Karls Drais von Sauerbronn atau dikenal juga dengan Karls Drais sebagai
penemu sepeda. Karena ia dianggap sebagai peletak dasar pertama teknologi
pembuatan sepeda.

Tugas Elmes I

9

Laporan perancangan poros sepeda
Tahun 1839 Kirkpatrick MacMillan seorang pandai besi dari Scotlandia
menciptakan pedal besi untuk mengayuh sepeda. Pedal besi ini berfungsi
sebagai alat untuk mendorong atau menggerakkan sepeda. Pedal diaktifkan
oleh engkol melalui gerakan turun naik kaki dalam mengayuh sepeda.
MacMillan kemudian menghubungkan pedal dengan tongkat kemudi atau
stang sederhana yang berfungsi penting untuk memandu arah perjalanan
sepeda.
Tahun 1855 ditemukan pemberat engkol oleh Ernest Michaux seorang
pandai besi berkebangsaan Perancis. Pemberat engkol ini bermanfaat untuk
menjaga agar gerak sepeda menjadi lebih stabil.
Tahun 1965 kembali seorang ahli Prancis lainnya, Pierre Lallement,
menambahkan lingkaran besi pada roda saat ini kita kenal dengan istilah
pelek atau velg–. Selain itu, Lallement juga memperkenalkan model sepeda
dengan ban belakang lebih kecil dari pada ban depan.

Gambar 2.2 Sepeda high wheel

Selanjutnya, perkembangan industri dan model sepeda terus berkembang
pesat. Terutama setelah dikenalnya teknologi pembuatan baja berlubang dan
penemuan-penemuan lainnya seperti rem, rantai, stang yang bisa digerakkan
dan lain-lain.

Tugas Elmes I

10

Laporan perancangan poros sepeda
2.7.2.Jenis-Jenis Sepeda
Jenis sepeda saat ini sudah semakin beraneka ragam. Dilihat dari jenis
dan desainnya, sepeda memiliki karakteristik dan fungsi yang berbeda.
Berikut adalah beberapa jenis sepeda yang banyak dipakai masyarakat
 Single Speed
Sepeda jenis ini biasanya digunakan di dalam perkotaan yang
minim hambatan. Hanya memiliki 1 gir, sehingga pengendaranya tidak
perlu mengatur kecepatan pada sepeda. Salah satu dari jenis sepeda
single speed ini adalah sepeda fixie, yang sedang digandrungi para
kaula muda sekarang.

 Road Bike
Road bike atau yang lebih akrab dikenal dengan sepeda balap ini,
biasanya digunakan pada jalan raya yang mulus atau beraspal (road).
Cocok juga jika Anda menggunakannya untuk bekerja di daerah
perkotaan yang umumnya melewati jalan yang sudah beraspal baik.
Jenis sepeda ini masih terbagi atas beberapa model lainnya.

Gambar 2.4 Road Bike

Tugas Elmes I

11

Laporan perancangan poros sepeda


Competitive Road Bike
Merupakan jenis sepeda balap yang biasa digunakan untuk
pertandingan. Karena fungsinya tersebut, sepeda ini hanya memiliki
berat sekitar 5 kg, sehingga sangat ringan untuk diangkat.

Gambar 2.5 Competitive Road Bike



Time Trial Bike
Termasuk pengembangan dari Competitive Road Bike. Digunakan
untuk pertandingan yang memerlukan kecepatan. Didesain dengan
bentuk aerodinamis yang dapat menahan terpaan angin yang dapat
menghambat lajunya. Seperti sepeda balap pada umumnya, sepeda
ini sangat ringan.

Gambar 2.6 Time Trial Bike

Tugas Elmes I

12

Laporan perancangan poros sepeda


Mountain Bike
Biasa dikenal dengan sepeda gunung. Sepeda ini cocok digunakan
untuk pengendara yang senang berpetualang di alam bebas. Didesain
agar dapat menaklukan jalanan alam bebas atau pegunungan yang
tidak mulus dan menantang.

Gambar 2.7 Mountain Bike



All Mountain Bike
Kelebihannya ada pada fitur shock absorber yang biasa dilalui oleh
sepeda gunung. Cocok untuk jalan yang terjal karena mampu
membuat pengendara tetap nyaman.

Gambar 2.8 All Mountain Bike

Tugas Elmes I

13

Laporan perancangan poros sepeda


Free Ride Bike
Bentuk sepeda Freeride hampir mirip dengan jenis bentuk sepeda
downhill, mampu menempuh tanjakan berbukit sama baiknya
dengan saat menuruninya, namun perbedaan yang mendasar adalah
sepeda freeride memiliki suspensinya yang lebih sedikit dan lebih
ringan. Sepeda ini biasa digunakan untuk menaklukan medan jalan
yang ekstrem.

Gambar 2.9 Free Ride Bike



Downhill Bike
Sepeda ini sangat cocok digunakan untuk menuruni gunung dengan
kecepatan tinggi.

Gambar 2.10 Downhill Bike



Cross Country (XC) Bike
Jika Anda akan melewati medan yang bervariasi. Misal, melalui
jalanan beraspal, tanah, datar, menanjak atau menurun, Anda dapat
menggunakan sepeda jenis ini untuk melakukan perjalanan.

Tugas Elmes I

14

Laporan perancangan poros sepeda

Gambar 2.11 Cross Country (XC) Bike



Sepeda Lipat
Jenis sepeda yang banyak dipilih karena kepraktisannya. Seperti
namanya, sepeda ini dapat dilipat sehingga memudahkan untuk
dibawa-bawa. Anda mungkin dapat melihat, pengendara yang
melipat sepedanya dan naik kereta atau bus. Sehingga jika seluruh
perjalanan tidak mungkin ditempuh dengan sepeda, maka dengan
sepeda lipat Anda dapat menggunakan transportasi lain untuk sampai
ke tujuan. Penyimpannya juga tidak membutuhkan ruang yang besar,
karena dapat dilipat.

Gambar 2.12 Sepeda Lipat

Tugas Elmes I

15

Laporan perancangan poros sepeda
2.7.3 Bagian-Bagian Sepeda

Gambar 2.13 Bagian-bagian sepeda

Untuk keterangannya sebagai berikut :
1. Frame/Rangka

Gambar 2.14 Rangka Sepeda

2. Fork/Garpu

Gambar 2.15 Garpu

Tugas Elmes I

16

Laporan perancangan poros sepeda
3. Atas

: Seat Post / Tiang Penahan Sadel (Tempat duduk)

Tengah

: Stem / Tiang Penghubung Garpu Depan ke Stang Sepeda

Bawah

: Handle Bar / Stang

Gambar 2.16 Tiang penahan sadel, Tiang Garpu, Stang

4. Rem / Brake

Gambar 2.17 Rem

5. Gigi Depan Penghubung Pedal

Gambar 2.18 Gigi Depan Penghubung Pedal

Tugas Elmes I

17

Laporan perancangan poros sepeda
6. Wheel Set/ Roda Berikut Jari-jari dan Komponen Lainnya

Gambar 2.19 Wheel Set

7. Chain / Rantai Sepeda

Gambar 2.20 Rantai Sepeda

8. Ban

Gambar 2.21 Ban

Tugas Elmes I

18

Laporan perancangan poros sepeda
2.7.4 Bagian-Bagian Poros Sepeda Belakang

Gambar 2.22 Bagian-bagian poros sepeda

Dari Gambar di atas dapat dilihat beberapa bagian poros roda belakang sepeda, yaitu :


Poros utama



Baut Pengunci



Ring



Mur

Tugas Elmes I

19

Laporan perancangan poros sepeda
2.7.5 Prinsip Kerja Poros Roda Belakang Sepeda
Seperti umumunya poros roda dimana memiliki prinsip kerja yang sama
hanya saja terdapat beberapa perbedaan saja. Dari poros roda sepeda ini
memiliki prinsip kerja sebgai berikut :


Poros di pasang di body sepeda bagian belakang.



Pemasangan poros pada body belakang sepeda ditumpu pada frame
belakang sepeda dan diikat oleh baut pada ujung-ujung poros dengan
pengikat ulir yang terdapat pada poros.



Pada poros tersebut di pasang 2 bearing untuk penempatan hub ke
roda sehingga roda belakang sepeda dapat berputar, karena
dipasangnya hub roda belakang dengan roda gigi dan dikaitkan
rantai sebagai pemindah trasmisi putaran dari kaki pengendara
melalui pedal kayuh, sehingga roda belakang pun dapat berputar.

2.7.6 Gaya-Gaya yang Bekerja
Melihat prinsip kerja poros diatas dipasang pada body belakang sepeda
dan terdapat bearing untuk menyambungkan hub supaya roda belakang
berputar , dapat dipastikan gaya-gaya yang terjadi adalah beban lentur pada
ujung-ujung poros yang di dapat dari beban pengendara sepeda dan hanya
terjadi pembebanan lentur murni.

Tugas Elmes I

20

Laporan perancangan poros sepeda

BAB III
PERHITUNGAN
3.1 Perhitungan Poros Roda Belakang Sepeda
Melakukan perhitungan untuk mendapatkan diameter, bahan dan perlakukan
panas poros roda belakang sepeda. Serta memiliki kecocokan antara poros dalam
aslinya dengan hasil perhitungan
3.1.1 Data yang Diperoleh

Gambar 3.1 Poros Roda Belakang Sepeda



Massa Sepeda

: 9,5 kg



Massa Pengendara

: 100 kg



Beban Statis pada Poros Belakang (W)

: 30,76 kg



Jarak Bantalan Roda (g)

: 140 kg



Jarak Tumpuan Body ke Poros (j)

: 160 kg



Tinggi Titik Berat (h)

: 480 mm

Kecepatan Kerja Maksimum (V)

km
: 50 h



Tugas Elmes I

21

Laporan perancangan poros sepeda


Jari-Jari Telapak Roda (r)

: 279,5 mm

3.1.2 Perhitungan Distribusi Beban pada Masing-Masing Roda
DBB :
W = 109,5 kg (massasepeda + pengendara)

A

B
598 mm

430 mm

Ra

Rb

Reaksi Tumpuan :

∑ Fy

= 0 (↑+)

= Ra + Rb – W = 0
= Ra + Rb – 109,5 kg = 0
Ra + Rb = 109,5 kg ……. (1)

∑MA

= 0 (→+)

(W x 430) – (Rb x 598)

=0

(109,5 x 430) – (Rb x 598)

=0

47085 – (Rb x 598)

=0
Rb

=

47 085
5 98

= 78,74 kg ……. (2)

Subtitusi Persamaan 1 dan 2
Ra + Rb = 109,5 kg
Ra = 109,5 – 78,74
= 30,76 kg (Beban pada poros belakang sepeda)
3.1.3

Menentukan Momen pada Tumpuan Roda Karena Beban Statis
M1 =

j - g) W
¿
¿
¿



M1 : Momen pada tumpuan roda karena beban statis (kg.mm)



j

: Jarak tumpuan body ke poros (mm)



g

: Jarak bantalan roda (mm)



W : Beban statis pada poros belakang (kg)

Tugas Elmes I

22

Laporan perancangan poros sepeda
160 - 140) 30,76
¿
M1=
¿
¿
= 153,8 kg.mm
3.1.4

Penentuan Besar αv dan αL

Dari tabel pada buku Sularso hal. 15 ditentukan beberapa ketentuan.
Kecepatan Kerja Max. (km/jam)
120 atau kurang
120-160
160-190
190-210

αv
0,4
0,5
0,6
0,7

αL
0,3
0,4
0,4
0,5

Tabel 3.1 Tabel penentuan αv dan αL dari kecepatan kerja

Data yang di dapat dari tabel berhubungan dengan kecepatan kerja. Pada
sepeda diperoleh, bahwa kecepatan sepeda maksimum bisa mencapai 50 km/jam.
Jadi untuk αv = 0,4 dan αL = 0,3
3.1.5 Momen pada Tumpuan Roda Karena Gaya Vertikal Tambahan
M2 = αV.M1


M2 : Momen pada tumpuan roda karena gaya vertikal tambahan (kg.mm)



αV : Harga yang didapat dari tabel 3.1



M1 : Momen pada tumpuan roda karena beban statis (kg.mm)

M2= 0,4 x 153,8
= 61,52 kg.mm
3.1.6 Input Data


Jarak dari penumpu poros ke bantalan roda (a) = 9 mm



Panjang bearing roda (l) = 5mm

3.1.7 Mencari Pengaruh Beban Horizontal


Beban horizontal
P = αL.W


Tugas Elmes I

P

: Beban horizontal (kg)

23

Laporan perancangan poros sepeda


αL : Harga yang di dapat dari tabel 3.1



W : Beban statis pada poros belakang (kg)

P= 0,3 x 30,76
= 9,23 kg


Beban pada bantalan karena beban horizontal

( hj )

Qo = P


Qo : Beban pada bantalan karena beban horizontal (kg)



P

: Beban horizontal (kg)



h

: Tinggi titik berat (mm)



j

: Jarak tumpuan body ke poros (mm)

Qo = 9,23

( 480
160 )

= 27,69 kg


Beban pada telapak roda karena beban horizontal
Ro = P

(gh + r )



Ro : Beban pada telapak roda karena beban horizontal (kg)



P

: Beban horizontal (kg)



h

: Tinggi titik berat (mm)



r

: Jari-jari telapak roda (mm)



g

: Jarak bantalan roda (mm)

Ro = 9,23

+ 279,5
(480
)
140

= 50,08 kg
3.1.8 Momen Lentur pada Bearing Tumpuan Roda Sebelah Dalam
M3 = P + Qo (a + l) - Ro [(a + l) – (j – g) / 2]


M3 : Momen lentur pada bearing tumpuan roda sebelah dalam (kg.mm)



P

Tugas Elmes I

: Beban horizontal (kg)

24

Laporan perancangan poros sepeda


Qo : Beban pada bantalan karena beban horizontal (kg)



a

: Jarak dari penumpu poros ke bantalan roda (mm)



l

: Panjang bearing roda (mm)



Ro : Beban pada telapak roda karena beban horizontal (kg)



j

: Jarak tumpuan body ke poros (mm)



g

: Jarak bantalan roda (mm)

M3 = 9,23 + 27,69 (9 + 5)–50,08[(9 + 5) – (160 – 140) / 2]
= 187,57 kg.mm
3.1.9 Tegangan Lentur yang Diizinkan
Sebelum mecari tegangan lentur yang diizinkan kita perlu mengetahui bahan
dari poros sepeda ini sebagai berikut :
Standar dan Macam

Lambang

Perlakuan Panas

Kekuatan tarik

Baja karbon

S30C

Penormalan

(kg/mm2)
48

kontruksi mesin (JIS

S35C

“

52

G4501)

S40C

“

55

S45C

“

58

S50C

“

62

Batang baja yang

S55C
S35C-D

“
-

66
53

difinis dingin

S45C-D

-

60

S55C-D

-

72

Keterangan

Ditarik dingin,
digerinda, dibubut, atau
gabungan antara
hal-hal tersebut

Tabel 3.2 Baja karbon dan baja batang yang difinis dingin



Dari tabel 3.2, baja yang dipilih adalah S55C (Baja karbon JIS G4501)



Kekuatan tarik (σB) 66 kg/mm2



Perlakuan panas penormalan / normalizing

Tugas Elmes I

25

Laporan perancangan poros sepeda
Faktor keamanan beban statis 6 (SF1) ; dipilih dengan harga 6 karena



untuk baja berbahan S-C dengan pengaruh massa dan baja paduan,
dan harga SF1-nya adalah 6
Faktor keamanan beban dinamis 2 (SF2) ; sedangkan kenapa untuk



harga ini dipilih 2, karena pengaruh konsentrasi tegangan tidak terlalu
besar akibat dari putara bantalan pada poros, maka untuk nilai SF 2-nya
dengan rentan harga 1,3 sampai 3,0 dipilih harga 2,0.
Pemakaian Gandar
Gandar pengikut (tidak termasuk

Faktor Tambahan Tegangan m
1,0

dengan rem cakeram)
Gandar yang digerakkan ; di

1,1 – 1,2

tumpu pada ujungnya
Gandar yang digerakkan ;

1,1 – 1,2

lenturan silang
Gandar yang digerakkan ;

1,2 – 1,3

lenturan terbuka
Tabel 3.3 Faktor tambahan tegangan pada gandar

Faktor tambahan tegangan dikutip dari tabel sularso hal. 13, yaitu di



atas pada tabel 3.3 dengan ketentuan gandar yang digerakkan ;
ditumpu pada ujung-ujungnya (m) = 1,2
σB

σWb = SF x SF
1
2
σ Wb



: Tegangan lentur yang diizinkan (kg/mm2)

 σB

: Kekuatan tarik bahan (kg/mm2)

 SF1

: Safety Factor 1

 SF2

: Safety Factor 2

σ Wb

=
=

66
6x2

66
12

= 5,5 kg/mm2

Tugas Elmes I

26

Laporan perancangan poros sepeda

3.1.10Diameter Poros
ds ≥

[

10,2
x m ( M 1+ M 2+ M 3
σ Wb

1
3

]



ds

: Diameter poros (mm)



m

: Faktor tambahan tegangan



M1 : Momen pada tumpuan roda karena beban statis (kg.mm)



M2 : Momen pada tumpuan roda karena gaya vertikal (kg.mm)



M3 : Momen lentur pada bearing tumpuan roda sebelah dalam (kg.mm)



σ Wb

ds ≥

[

: Tegangan lentur yang diizinkan (kg/mm2)

10,2
x 1,2 ( 153,8 + 61,52+ 187,57
5,5

]

1
3

ds ≥ 9,65 mm = 10 mm
3.1.11Tegangan Lentur Pada Tumpuan Roda Di Sebelah Dalam Bearing
Roda
M 1+ M 2 + M 3
10,2 x m ¿
¿
1
σb =
¿
3
¿
¿
¿


σb

: Tegangan lentur pada tumpuan roda disebelah dalam
bearing roda (kg/mm2)



m

: Faktor tambahan tegangan



M1

: Momen pada tumpuan roda karena beban statis (kg.mm)



M2

: Momn pada tumpuan roda karena gaya vertikal (kg.mm)



M3

: Momen lentur pada bearing tumpuan roda sebelah
dalam (kg.mm)



Tugas Elmes I

ds

: Diameter poros (mm)

27

Laporan perancangan poros sepeda
[ 10,2 x 1,2(153,8 + 61,52+ 187,57)]

σb=

1
3

103

σb= 0,018 kg/mm2
3.1.12 Faktor Keamanan Kelelahan
σ Wb
≥1
σb

n=


n

: Faktor keamanan kelelahan



σWb

: Tegangan lentur yang diizinkan (kg.mm2)



σb

: Tegangan lentur pada tumpuan roda di sebelah dalam
bearing roda (tegangan yang terjadi) (kg.mm2)

n=

5,5
0,018

n = 305,56
305,56 ≥1
hal ini memenuhi persyaratan perancangan yaitu n ≥ 1, sehingga hasil
perancangan dapat dikatakan baik.
3.1.13 Ketentuan untuk Faktor Keamanan
Dari buku Sularso ditentukan bahwa untuk factor keaman yang dihitung
harus memenuhi (n) lebih dari atau sama dengan satu, dan hasil di atas hasilnya
adalah 305,56 berarti factor keamanan untuk poros adalah baik.
3.2 Hasil Perhitungan
 Diameter poros roda (ds)

: 9,65 mm → 10 mm

 Bahan poros

: S55C (baja karbon konstruksi mesin
JIS G 4501)

Tugas Elmes I

28

Laporan perancangan poros sepeda

BAB IV
ANALISA
Dari hasil perhitungan poros roda belakang sepeda diambil beberapa analisis
sebagai berikut :


Diperoleh diameter poros pada perhitungan sebesar 9,65 mm di
bulatkan ke atas menjadi 10 mm itu untuk memperkuat poros sendiri
dimana kelengkapan standar untuk poros sepedanya adalah
berdiamater 10 mm di pasaran.



Faktor keamanan kelelahan dihasilkan lebih besar dari 1 yaitu dalam
standar faktor keamanan kelelahan mimimal harganya adalah 1, itu
berarti poros yang dirancang termasuk baik dari segi faktor
keamanan kelelahan.



Dari perancangan ulang poros roda belakang sepeda di dapatkan
hasil 10 mm dan di bandingkan dengan poros aslinya yang sama
berdiameter 10 mm, itu menyatakan bahwa proses perancangan
ulang ini sesuai dengan yang aslinya.

Tugas Elmes I

29

Laporan perancangan poros sepeda

BAB V
KESIMPULAN
Hasil yang diperoleh dari perancangan poros belakang sepeda gunung yang
telah dilakukan adalah sebagai berikut :


Momen pada tumpuan roda
karena beban statis (M1)

: 153,,8 kg.mm



Momen pada tumpuan roda
karena gaya vertikal tambahan (M2)

: 61,52 kg.mm



Beban Horizontal (P)

: 9,23 kg



Beban pada bantalan karena



beban horizontal (Qo)

: 27,69 kg

Beban pada telapak roda

: 50,08 kg

karena beban horizontal (Ro)


Momen lentur bearing
tumpuan roda sebelahdalam (M3)

: 187,57 kg.mm



Tegangan lentur yang

: 5,5 kg/mm2

Tugas Elmes I

30

Laporan perancangan poros sepeda
diizinkan(σWb)


Diameter poros (ds)

: ≥ 9,65 mm → 10 mm



Kekuatan tarik bahan (σb)

: 0,018 kg/mm2



Faktor kemanan kelelahan (n)

: 305,56

Bahan poros
konstruksi mesin

: S30C (baja karbon
JIS G 4501)

DAFTAR PUSTAKA

1. Suga Kiyokatsu & Sularso, Dasar perencanaan Dan Pemilihan Elemen
Mesin. Pradnya Paramitha : Jakarta, 1997
2. Sato, G. Takeshi dan N. Sugiarto H. Menggambar Mesin Menurut Standar
ISO. Pradnya Paramita: Jakarta,1999
3. http://kuclukkk94.blogspot.com/2012/07/pengertian-flowchart-diagramalir.html
4. http://id.wikipedia.org/wiki/Sepeda
5. http://www.jualbeliforum.com/sejarah/23700-sejarah-sepeda-bermula-

dieropa.html
6. http://sahabat-sepeda.blogspot.com/2011/10/jenis-jenis-sepeda.html
7. http://sanatoriummtb-redlengkob.blogspot.com/2012/12/bagian-bagian-

sepeda-gunung.html
8. http://web.ipb.ac.id/~tepfteta/elearning/media/Bahan%20Ajar
%20Motor%20dan%20Tenaga%20Pertanian/sistem%20transmisi
%20tenaga-1.htm
9. http://teknikdesaindanmanufaktur.blogspot.nl/2014/10/kuliahelemen-mesin.html
10.http://id.scribd.com/doc/47730081/ELEMEN-MESINI
11.http://id.scribd.com/doc/166210697/BAB-II-LandasanTeorii#scribd
12. https://wijangprabowo.wordpress.com

-

Tugas Elmes I

31

Laporan perancangan poros sepeda

Tugas Elmes I

32