Praktikum Fenomena Dasar Mesin Putaran Kritis Poros PDF

Preview

Summary

DAFTAR ISI COVER .................................................................................................................. i DAFTAR ISI ......................................................................................................... ii DAFTAR GAMBAR ...................................

Description

Accelerat ing t he world's research.

Praktikum Fenomena Dasar Mesin Putaran Kritis Poros M ilham hambali

Related papers

Download a PDF Pack of t he best relat ed papers 

BAB 1 POROS DAN PASAK anggraeni gadis PERANCANGAN ULANG KOPLING PADA SEPEDA MOT OR GL PRO NEOT ECH Argo Syahiid Macam-Macam Poros Surya Purba

DAFTAR ISI

COVER .................................................................................................................. i DAFTAR ISI ......................................................................................................... ii DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... iii DAFTAR TABEL ................................................................................................ iv I.

PENDAHULUAN A. Latar Belakang ....................................................................................... 1 B. Tujuan Praktikum .................................................................................. 2

II.

TINJAUAN PUSTAKA A. Teori Dasar ............................................................................................ 3 B. Definisi Poros ...………………………………………………………. 5 C. Jenis – Jenis Bantalan ............................................................................ 6 D. Perencanaan Poros ................................................................................. 9 E. Getaran Pada Poros .............................................................................. 13 F. Perancangan Bahan dan Poros ............................................................. 15 G. Hal yang Harus Diperhatikan ………………………………………… 16

III. METODOLOGI PRAKTIKUM A. Alat dan Bahan .................................................................................... 23 B. Prosedur Praktikum ............................................................................. 25 IV.

DATA DAN PEMBAHASAN A. Data ..................................................................................................... 26 B. Pembahasan ......................................................................................... 26

V.

PENUTUP A. Kesimpulan ......................................................................................... 29 B. Saran ................................................................................................... 29

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

M ILHAM HAMBALI

1515021019

DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Bantalan Luncur …………………………………………………….... 6 Gambar 2. Bantalan Aksial ………………………………………………………. 7 Gambar 3. Bantalan Roda Pada Sudu ………………………………………….… 8 Gambar 4. Poros Transmisi Untuk Roda Gigi …………………………………... 12 Gambar 5. Beban Yang Diterima Oleh Poros …………………………………... 16 Gambar 6. Kecepatan Keritis Pertama dan Kedua Pada Poros …………………. 19 Gambar 7. Strobokop ………………………………………………………….... 23 Gambar 8. Poros Bahan Uji …………………………………………………….. 23 Gambar 9. Motor Listrik ………………………………………………………… 24 Gambar 10. Whirling Shift ……………………………………………………… 24 Gambar 11. Unit Instrument Control ……………………………………………. 24

M ILHAM HAMBALI

1515021019

DAFTAR TABEL Tabel 1. Penggolongan Bahan Poros ……………………………………………. 18 Tabel 2. Data Percobaan ……………………………………………………….... 26

M ILHAM HAMBALI

1515021019

I.

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Poros biasanya didefinisikan sebagai komponen yang berpenampang bulat, berputar dan mentransmisikan tenaga dari sumber gerak seperti motor atau mesin. Poros dapat membawa roda gigi (gear), pulley dan sprocket untuk mentransmisikan gerak putar dengan dipasangkan gear, belts dan rantai. Alternatifnya, poros bisa dihubungkan dengan poros lainnya dengan menggunakan kopling.

Dalam bidang konstruksi sifat material yang dapat terdefleksi merupakan suatu hal yantg sangat menakutkan karena bila saja hal tersebut terjadi maka struktur yang dibangun baik itu struktur statis maupun dinamisakan roboh atau mengalami kegagalan. Hal tersebut tentu saja akan membahayakan jika itu merupakan alat yang berfungsi untuk mengangkut orang atau ditempati banyak orang, oleh karena itu perlu perencanaan yang sangat matang untuk membangun suatu struktur tertentu. Begitu juga dengan poros, seperti poros turbin pada pembangkit daya (power plant) pada saatoperasi dengan putaran tertentu poros akan terdefleksi akibat berat rotor ataupun berat dia sendiri. Defleksi yang paling besar terjadi pada putaranoperasi itulah yang disebut dengan putaran kritis, yang dapat membuat struktur poros tersebut gagal sehingga dalam operasi dihindari kecepatan putar yang demikian. Oleh karena itu perlu pengetahuan yang dalam mengenai putaran kritis ini.

M ILHAM HAMBALI

1515021019

2

B. Tujuan Praktikum

1. Mengetahui fenomena dan pengaruh putaran kritis pada elemen poros. 2. Menentukan kecepatan putaran kritis poros – rotor hasil perhitungan dengan cara pengukuran. 3. Membandingkan kecepatan putaran poros – rotor hasil perhitungan teoritis dengan hasil pengukuran.

M ILHAM HAMBALI

1515021019

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Teori Dasar Suatu fenomena yang terjadi dengan berputarnya poros pada kecepatan – kecepatan tertentu adalah getaran yang sangat besar, meskipun poros dapat berputar dengan sangat mulus pada kecepatan – kecepatan lainnya. Pada kecepatan – kecepatan semacam ini dimana getaran menjadi sangat besar, dapat terjadi kegagalan diporos atau bantalan – bantalan. Atau getaran dapat mengakibatkan kegagalan karena tidak bekerjanya komponen – komponen sesuai dengan fungsinya, seperti yang terdapat pada sebuah turbin uap dimana ruang bebas antara rotor dan rumah sangat kecil. Getaran semacam ini dapat mengakibatkan apa yang disebut dengan olakan poros, atau mungkin mengakibatkan suatu osilasi puntir pada suatu poros, atau kombinasi keduanya. Mungkin kedua peristiwa tersebut berbeda, namun akan dapat ditunjukkan bahwa masing-masing dapat ditangani dengan cara yang serupa dengan memperhatikan frekuensi – frekuensi pribadi dari osolasi. Karena poros – poros pada dasarnya elastik, dan menunjukkan karakteristik – karakteristik pegas, maka untuk mengilustrasikan pendekatan dan untuk menjelaskan konsep-konsep dari suku-suku dasar yang dipakai dan digunakan analisa sebuah sistem massa dan pegas yang sederhana (Haris, 2016).

Pada suatu sistem poros rotor yang berputar,poros akan terdefleksi sehingga membentuk lengkungan dan terjadi gerajaan whirling. Apabila poros terpassang tepat di tengah-tengah antara tumpuan (pada bidang simetri), tegak lurus dan kaku pada poros rotor akan bergetar pada bidangnya sendiri. Untuk rotor yang terpasang bukan pada bidangnya sendiri sehingga gaya sentrifugal

M ILHAM HAMBALI

1515021019

4

dari massa eksentris pada poros rotor tidak bekerja pada suatu bidang. Gejala ini bisa menimbulkan efek giroskopik yang ikut mempengaruhi getaran sistem. Metode Rayleigh-Ritz merupakan salah satu metode yang sederhana untuk menentukan putaran kritis poros-rotor secara analitis,dengan asumsi massa poros dan efek giroskopik diabaikan. Melalui suatu penurunan analitis. Diantara teorinya sebagai berikut: 1. Massa bergerak di bidang horizontal Gambar dibawah memperlihatkan suatu massa dengan berat W pound yang diam atas suatu permukaan licin tanpa gesekan dan diikatkan ke rangka stasioner melalui sebuah pegas. Dalam analisa, massa pegas akan diabaikan atau tak dianggap. Sedang massa akan dipindahkan sejauh x dari posisi keseimbangannya, dan kemudian dilepaskan. Ingin ditentukan tipe dari gerakan maka dapat menggukan persamaan-persamaan Newton dan dengan persamaan energi. 2. Massa bergetar di suatu bidang vertikal Gambar dibawah memperlihatkan massa yang digantung dengan sebuah pegas vertikal. Bobot menyebabkan pegas melendut sejauh xst. bayangkan massa ditarik kebawah pada suatu jarak xo dari posisi keimbangannya dan kemudian dilepaskan dan ingin diketahui geraknya sebagai efek gravitasi. 3. Olakan poros Akan dibahas olakan poros untuk mengilustrasikan mengapa poros-poros menunjukkan lendutan yang sangat besar pada suatu kecepatan dari operasi, meskipun poros dapat beputar secara mulus pada kecepatan-kecepatan yang lebih rendah atau lebih tinggi. Sebuah poros dengan panjang L cm ditumpu oleh bantalan pada ujung-ujungnya, sebuah piringan yang dipandang sebagai sebuah massa terpusat dan beratnya W newton, aksi giroskop dari massa akan diabaikan, dan selanjutnya akan diasumsikan poros bergerak melalui sebuah kopling yang bekerja tanpa menahan lendutan poros. Poros dipandang vertikal sehingga gravitasi dapat diabaikan, meskipun hasil – hasil yang didapatkan akan sama apakah poros vertikal atau horizontal. Apabila titik berat dari massa ada di sumbu puntir, maka tidak akan ada ketakseimbangan macam apapun yang dapat menyebabkan poros berputar di suatu sumbu lain

M. ILHAM HAMBALI

1515021019

5

diluar sumbu poros. Namun dalam prakteknya, kondisi semacam itu tidak dapat dicapai, dan titik berat piringan ada di suatu jarak e yang boleh dikatakan kecil, dari pusat geometrik piringan. Dengan titik berat yang di luar sumbu putar atau sumbu bantalan, terdapat suatu gaya inersia yang mengakibatkan poros melendut. Pusat geometri dari piringan, O adalah sama dengan pusat poros pada piringan. Ketika poros berputar, titi tinggi T akan berputar terhadap sumbu bantalan. Gaya inersia piringan diseimbangkan oleh apa yang dapat disebut dengan gaya pegas dari poros ketika poros berputar. 4. Efek gesekan terhadap kecepatan kritis Meskipun persamaan teoritik yang diturunkan sebelumnya menunjukkan suatu putaran dengan jari – jari yang besarnya tak hingga pada kecepatan kritis, namun kondisi semacam ini secara praktek tidak mungkin. Menurut hasil-hasil yang diperoleh dari persamaan teoritik, poros yang berputar pada putaran kritis tentu saja akan patah atau terdistorsi. Tetapi, kita tahu bahwa poros-poros yang berjalan pada kecepatan kritis tidak perlu patah, dan mungkin berjalan dengan sangat kasar tetapi tanpa distorsi permanen (Irwan, 2013).

B. Definisi Poros

Poros adalah suatu bagian stasioner yang beputar, biasanya berpenampang bulat dimana terpasang elemen-elemen seperti roda gigi (gear). Poros bisa menerima beban lenturan, beban tarikan, beban tekan atau beban puntiran yang bekerja sendiri – sendiri atau berupa gabungan satu dengan lainnya. Poros adalah komponen mesin yang vital. Sebuah poros adalah bagian mesin yang berputar yang digunakan untuk memindahkan daya dari satu tempat ke tempat yang lain. Tenaga yang dipindahkan pada poros oleh sebuah gaya tangensial dan menghasilkan momen putar yang dipasang dalam tenaga yang diijinkan untuk dipindahkan pada beberapa mesin yang terhubung pada poros. Untuk memindahkan tenaga dari poros ke lainnya, berbagai komponen seperti puli, roda gigi, dan lain-lain dipasang pada poros.

M. ILHAM HAMBALI

1515021019

6

C. Jenis – Jenis Bantalan Untuk menumpu poros berbeban, maka digunakan bantalan, sehingga putaran atau gerakan bolak-balik dapat berlangsung secara halus dan tahan lama. Posisi bantalan harus kuat, hal ini agar elemen mesin dan poros bekerja dengan baik. Berdasarkan gerakan bantalan terhadap poros, maka bantalan dibedakan menjadi dua hal berikut: 1.

Bantalan luncur, dimana terjadi gerakan luncur antara poros dan bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan lapisan pelumas.

Gambar 1. Bantalan Luncur (Sumber: http//irwanprasetya.blogspot.co.id)

2. Bantalan gelinding, dimana terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti rol atau jarum. Berdasarkan arah beban terhadap poros, maka bantalan dibedakan menjadi tiga hal berikut : a) Bantalan radial, dimana arah beban yang ditumpu bantalan tegaklurus dengan poros. b) Bantalan aksial, dimana arah beban bantala ini sejajar dengan sumbu poros. c) Bantalan gelinding khusus, dimana bantalan ini menumpu beban yang arahnya sejajar dan tegak lurus sumbu poros.

M. ILHAM HAMBALI

1515021019

7

1.

Bantalan Luncur Menurut bentuk dan letak bagian poros yang ditumpu bantalan. Salah satunya adalah bantalan luncur. Adapun macam – macam bantalan luncur adalah sebagai berikut: a) Bantalan radial, dapat berbentuk silinder, elips, dan lain-lain. b) Bantalan aksial, dapat berbentuk engsel kerah Michel, dan lain-lain. c) Bantalan khusus, bantalan ini lebih ke bentuk bola. Bahan untuk bantalan luncur harus memenuhi persyaratan sebagai berikut: a) Mempunyai kekuatan cukup. b) Dapat menyesuaikan diri terhadap lenturan poros yang tidak besar. c) Mempunyai sifat anti las. d) Sangat tahan karat. e) Dapat membenamkan debu yang terbenam dalam bantalan. f)

Ditinjau dari segi ekonomi.

g) Tidak terlalu terpengaruh oleh temperatur. 2.

Bantalan Aksial Bantalan aksial digunakan untuk menahan gaya aksial. Adapun macamnya, yaitu bantalan telapak dan bantalan kerah. Pada bantalan telapaknya, tekanan yang diberikan oleh bidang telapak poros kepada bidang bantalan semakin besar untuk titik yang semakin dekat dengan pusat.

Gambar 2. Bantalan Aksial Kerah (Sumber: http//irwanprasetya.blogspot.co.id)

M. ILHAM HAMBALI

1515021019

8

3. Bantalan Gelinding Keuntungan dari bantalan ini mempunyai gesekan yang sangat kecil dibandingkan dengan bantalan luncur.

Gambar 3. Bantalan Bola Pada Sudu (Sumber: http//irwanprasetya.blogspot.co.id)

4. Sambungan Poros dan Naf Penyematan naf sebuah roda gigi, puli-sabuk, kopling, tuas, dan sebagainya pada poros dapat dilakukan dengan berbagai macam cara, antara lain dengan menggunakan pasak, pena, bus, cincin jepit, lewat kerut, pres atau lem. a) Pasak dan sambungan Pasak Pasak adalah suatu elemen mesin yang dipakai untuk menetapkan bagian-bagian mesin, seperti roda gigi, sprocket, puli, dan kopling pada poros. Momen diteruskan dari poros ke naf atau naf ke poros. b) Kerut dan pres Kedua cara penyambungan mengandung hal yang sama, yaitu bahwa penjepitan antara bagian yang dikehendaki disambung terjadi lewat perubahan bentuk elastik bagian itu sendiri. Pada penyambungan sistem ini, untuk menekan roda pada poros dapat dilakukan dengan cara memanaskan (dikerutkan) atau dapat juga menekan roda pada poros tanpa melalui pemanasan, atau dikatakan roda dipres pada poros.

M. ILHAM HAMBALI

1515021019

9

D. Perencanaan Poros

Gandar (berputar atau diam) atau poros adalah untuk menopang bagian mesin yang diam, berayun atau berputar, tetapi tidak menderita momen putar dan denga demikian tegangan utamanya adalah tekukan (bending). Gandar pendek juga disebut sebagai baut. Bagian yang berputar dalam bantalan dari gandar (dan poros) disebut tap. Poros (keseluruhannya berputar) adalah untuk mendukung suatu momen putar dan mendapat tegangan puntir dan tekuk. Menurut arah memanjangnya (longitudinal) maka dibedakan poros yang bengkok (poros engkol) terhadap poros lurus biasa, sebagai poros pejal atau poros berlubang, keseluruhannya rata atau dibuat mengecil.

Menurut penampang melintangnya disebutkan sebagai poros bulat dan poros profil (contohnya dengan profil alur banyak dan profil – K). Disamping itu dikenal juga poros engsel, poros teleskop, poros lentur, dan lainlain.Persyaratan khusus terhadap design dan pembuatan adalah sambunagn dari poros dan naf serta poros dengan poros. Pembuatan poros sampai diameter 150 mm adalah dari baja bulat (St 42, St 50, St 70 dan baja campuran) yang diputar atau ditarik. Dari lebih tebal ditempa menjadi jauh lebih kecil. Poros beralur diakhiri dengan penggosokan, dalam hal dikehendaki bulatan yang tepat.

Tempat bantalan dan peralihan menurut persyaratan diputar halus digosok, dipoles, dicetak dan pada pengaretan tinggi kemudian dikeraskan.Pemilihan bahan poros selain diarahkan menurut beban yang dikenakan dan kekakuan bentuk yang diperlukan juga menurut kondisi pemasangannya, contohnya pada poros rituel yang bahannya dipilih setelah untuk roda giginya. Pada bantalan luncur maka keausan dan sifat putaran darurat memegang perangkat, tetapi pemuaian dan nilai pukulan takikan menurun (kepekaan takikan lebih tinggi). Design pada poros diarahkan menurut bagian tetap yang mana poros atau gandar dihubungkan (bantalan, sil dan naf dari piringan atau roda yang dipasang). Sebagai gambaran maka tempat sambungan yang dibuat dengan benar yang peralihannya dibuatkan dengan baik (Permana, 2013).

M. ILHAM HAMBALI

1515021019

10

Yang perlu diperhatikan dalam perancangan poros ini diantaranya : 1. Gandar diam dapat ditahan jauh lebih ringan daripada poros yang berputar yang diputar. 2. Poros dari baja kekuatan tinggi tidak sekaku seperti dari St.42 yang semacam itu (modulus E sama), hanya kekuatan tekuk berubah-ubah atau kekuatan torsi berubah-ubah yang lebih besar, kalau pengaruh takikan yang tajam dihindarkan. 3. Poros berlubang dengan d1 = 0,5d beratnya hanya 75%, tetapi tahanan momennya 94% dari poros pejal. 4. Poros berputar yang kencang berlubang kencang memerlukan kekuatan yang baik, bantalan yang kaku dan pembentukan yang kaku. 5. Panjang konstruksi dari mesin seringkali sangat tergantung pada panjang dari tap bantalan, naf dan sil. Pengamanan Poros dan gandar terhadap pergeseran memanjang diperoleh melalui peralihan poros pada tempat bantalan atau cincin pengaman. Pengaman memanjang dari bantalan, naf, dan piringan dapat diperoleh seperti melalui pemutaran satu sisi, melalui mur poros atau cincin pengaman, kadang-kadang bentuk sambungan tidak meminta pengamanan memanjang (dudukan pres dan sebagainya). Dalam penjelasan selanjutnya akan kami jabarkan secara jelas, diantaranya : 1.

Fungsi Poros Poros dalam sebuah mesin berfungsi untuk meneruskan tenaga bersama – sama dengan putaran. Setiap elemen mesin yang berputar, seperti cakara tali, puli sabuk mesin, piringan kabel, tromol kabel, roda jalan dan roda gigi, dipasang berputar terhadap poros dukung yang tetap atau dipasang tetap pada poros dukung yang berputar. Contohnya sebuah poros dukung yang berputar, yaitu poros roda keran berputar gerobak. Untuk merencanakan sebuah poros, maka perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut: a) Kekuatan poros Pada poros transmisi misalnya dapat mengalami beban puntir atau lentur atau gabungan antara puntir dan lentur. Juga ada poros

M. ILHAM HAMBALI

1515021019

11

yangmendapatkan beban tarik atau tekan, seperti poros baling – baling kapal atau turbin. Kelelahan tumbukan atau pengaruh konsentrasi tegangan bila diameter poros diperkecil (poros bertangga) atau bila poros mempunyai alur pasak harus diperhatikan. Jadi, sebuah poros harus direncanakan cukup kuat untuk menahan beban – beban yang terjadi. b) Kekakuan poros Walaupun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup, tetapi jika lenturan dan defleksi puntirannya terlalu besar, maka hal ini akan mengakibatkan ketidaktelitian (pada mesin perkakas) atau getaran dan suara (misalnya pada turbin dan kotak roda gigi). c) Putaran kritis Putaran kritis terjadi jika putaran mesin dinaikkan pada suatu harga putaran tertentu sehingga dapat terjadi getaran yang terlalu besar. Hal ini dapat mengakibatkan kerusakan pada poros dan bagian – bagian yang lainnya. Untuk itu, maka poros harus direncanakan sedemikian rupa sehingga putaran kerjanya lebih rendah dari putaran kritis dan tidak akan merusak mesin yang akan menyebabkan suatu kerugian dari pihak si pengguna. d) Korosi Bahan-bahan tahan korosi harus dipilih untuk poros propeller dan pompa bila terjadi kontak dengan fluida yang korosif. Demikian pula untuk poros-poros yang terancam kavitas dan poros mesin yang sering berhenti lama. e) Bahan poros Bahan untuk poros mesin umum biasanya terbuat dari baja karbon konstruksi mesin, sedangkan untuk pembuatan poros y...