POROS
Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari
setiap mesin. Hampir semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran.
Peranan utama dalam transmisiseperti itu dipegang oleh poros.
Dalam bab ini akan dibicarakan hal poros penerus daya dan
pasak yang dipakaiuntuk meneruskan momen dari atau kepala poros.
1.1
Macam-macamm poros
Poros untuk meneruskan daya dikasifikasikan menurut pembebananya sebagai
berikut.
(1)
Poros transmisi
Poros macam ini mendapat beban puntir murni
atau puntir dan lentur. Daya ditransmisikan kepada poros ini melalui kopling, roda
gigi, puli sabuk atau sprocket rantai, dll.
(2)
Spindel
Poros transmisi yang relatif pendek,
seperti poros utama mesin perkakas, dimana beban utamanya berupa puntiran,
disebut sepindel. Syarat yang harus dipenuhi oleh spindle ini adalah
deformasinya harus kecil dan bentuk serta ukuranya harus teliti.
(3)
Gandar
Poros seperti yang dipasang diantara
roda-roda kereta barang, dimana tidak mendapatkan beban puntir, bahkan
kadang-kadang tidak boleh berputar, disebut gandar. Gandar ini hanya
mendapatkan beban lentur, kecuali jika digeerakan oleh penggerak mula dimana
akan mengalami beban puntir juga.
Menurut bentuknya, poros dapat digolongkan
atas poros lurus umum, poros engkol sebagai poros utama dari mesin totak, dll.,
poros luwes untuk transmisi daya kecil agar terdapat kebebasan bagi perubahan
arah, dan lain-lain.
1.2
Hal-hal Penting Dalam Perencanaan Poros
Untuk merencanakan sebuah poros, hal-hal berikut ini perlu diperhatikan.
(1)
Kekuatan poros
Suatu poros transmisi dapat mengalami beban
puntir atau lentur atau gabungan antara putir dan lentur seperti telah
diutarakan di atas. Juga ada poros yang mendapatkan beban tarik atau tekan
seperti poros baling-baling kapal atau turbin, dll. Kelelahan, tumbukan atau pengaruh
konsentrasi tegangan bila diamerter poros diperkecil (poros tetangga) atau bila
poros mempunyai alur pasak , harus diperhatikan. Sebuah poros harus
direncanakan hingga cukup kuat untuk menahan beban-beban di atas.
(2)
Kekakuan poros
Meskipun sebuah poros mempunyai kekuatan
yang cukup tetapi jika lenturan atau defleksi puntirnya terlalu besar akan
menyebabkan ketidak-telitian (pada mesin perkakas) atau getaran dan suara
(misal pada turbin dan kotak roda gigi). Karena itu disamping kekuatan poros,
kekakuanya juga harus diperhatikan dan disesuaikan dengan macam mesin yang akan
dilayani poros tersebut.
(3)
Putaran Kritis
Bila putaran suatu mesin dinaikan maka pada
suatu harga putaran tertentu dapat terjadi getaran yang luar biasa besarnya.
Putaran ini disebut putaran kritis. Hal ini dapat terjadi pada turbin, motor
torak, motor listrik, dll., dan dapat mengakibatkan kerusakan pada poros dan
bagian bagian lainya. JIka mungkin, poros harus direncanakan sedemikian rupa
hingga putaran kerjanya lebih rendah daripada putaran kritisnya.
(4)
Korosi
Bahan-bahan tahan korosi (termasuk plastik)
harus dipilih untuk poros propeller dan pompa bila terjadi kontak dengan fluida
yang korosif. Demikian pula untuk poros-poros yang terancam kavitasi, dan
poros-poros mesin yang sering berhehnti lama. Samapi batas-batas tertentu dapat
pula dilakukan perlindungan terhadap korosi.
(5)
Bahan Poros
Poros untuk mesin umum biasanya bibuat dari
baja batang yang ditarik dingin dan difinis, baja karbon konstruksi mesin
(disebut bahan S-C) yang dihasilkan dari ingot yang di-“kill”(baja yang dideoksidasikan
dengan ferrosilicon dan dicor; kadar karbon terjamin) (JIS G3123 Tabel 1.1).
Meskipun demikian, bahan ini kelurusanya aga kurang tetap dan dapat mengalami
deformasi karena tegangan yang kurang seimbang misalnya jika diberi alur pasak,
karena ada tegangan sisa di dalam terasnya. Tetapi penarikan dingin membuat
permukaan poros menjadi keras dan kekuatanya bertambah besar. Harga-harga yang
terdapat didalam table diperoleh dari batang percobaan dengan diameter 25mm;
dalam hal ini harus dingat bahwa untuk poros yang diameternya jauh lebih besar
dari 25mm, harga-harga tersebut akan lebih rendah daripada yang ada di dalam table
karena adanya pengaruh masa.
Poros-poros yang dipakai untuk meneruskan
putaran tinggi dan beban berat umunya dibuat dari baja paduan dengan pengerasan
kulit yang sangat tahan terhadap keausan. Beberapa diantaranya adalah baja khrom
nikel, baja khrom nikel molibden, baja khrom, baja khrom molibden, dll. (G4102,
G4103, G4104, G4105 dalam table 1.2). sekalipun demikian pemakaian baja paduan
khusus tidak terlalu dianjurkan ika alasanya hanya karena putaran tinggi dan
beban berat. Dalam hal demikian perlu dipertimbangkan penggunaan baja karbon
yang diberi perlakuan panas secara tepat untuk memperoleh kekuatan yang
diperlukan. Baja tempa (G3201, ditempa dari ingot
Table 1.1 Baja karbon untuk konstruksi
mesin dan baja batang yang difinis dingin untuk poros.
Standard an macam
|
Lambang
|
Perlakuan
panas
|
Kekuatan
tarik
(kg/mm²)
|
Keterangan
|
Baja karbon
konstruksi mesin
(JIS
G 4501)
|
S30C
|
Penormalan
|
48
|
|
S35C
|
“
|
52
|
||
S40C
|
“
|
55
|
||
S45C
|
“
|
58
|
||
S50C
|
“
|
62
|
||
S55C
|
“
|
66
|
||
Batang baja yang di finis dingin
|
S35C-D
S45C-D
|
-
-
|
53
60
|
Ditarik
dingin,digerinda,
|
S55C-D
|
-
|
72
|
Dibubut,
atau gabungan antara hal-hal
|
|
tersebut
|
Tabel 1.2 Baja paduan untuk poros
Standard an macam
|
Lambang
|
Pelakuan
panas
|
Kekuatan
tarik
(kg/mm²)
|
Baja khrom nikel
(JIS G 4102)
|
SNC 2
|
-
|
85
|
SNC 3
|
-
|
95
|
|
SNC21
|
Pengerasan
kulit
|
80
|
|
SNC22
|
“
|
100
|
|
Baja Khrom nikel
Molibden
(JIS G 4103)
|
SNCM 1
|
-
|
85
|
SNCM 2
|
-
|
95
|
|
SNCM 7
|
-
|
100
|
|
SNCM 8
|
-
|
105
|
|
SNCM22
|
Pengerasan
kulit
|
90
|
|
SNCM23
|
“
|
100
|
|
SNCM25
|
“
|
120
|
|
Baja khrom
(JIS G 4104)
|
SCr 3
|
-
|
90
|
SCr 4
|
-
|
95
|
|
SCr 5
|
-
|
100
|
|
SCr21
|
Pengerasan
Kulit
|
80
|
|
SCr22
|
“
|
85
|
|
Baja khrom molibden
(JIS G 4105)
|
SCM 2
|
-
|
85
|
SCM 3
|
-
|
95
|
|
SCM 4
|
-
|
100
|
|
SCM 5
|
-
|
105
|
|
SCM21
|
Pengerasan
kulit
|
85
|
|
SCM22
|
“
|
95
|
|
SCM23
|
“
|
100
|
Yang dikil dan disebut bahan SF; kekuatan
dijamin) juga sering dipakai. Poros-poros
yang bentuknya sulit seperti poros engkol, besi cor nodul atau coran lainya
telah banyak dipakai. Gandar atau untuk kereta rel dibuat dari baja karbon,
khususnya yang dinyatakan dalam E4502 (Tabel 1 .3). Demi keamanan, perlu
dipertimbangkan secara hati-hati.
Tabel 1.3 Bahan poros untuk kendaraan rel.
Kelas
|
Lambang
|
Pemakaian utama
|
Perlakuan panas
|
Batas
Mulur (kg/mm²)
|
Kekuatan
tarik (kg/mm²)
|
|
Kelas 1
|
A
|
SFA 55A
|
Poros pengikut
|
Penormalan atau celup dingin dan perlunakan
|
28
|
55
|
B
|
SFA 55B
|
|||||
Kelas 2
|
A
|
SFA 60A
|
Gandar yang digerakan dan poros
pengikut
|
30
|
60
|
|
B
|
SFA 60B
|
|||||
Kelas 3
|
A
|
SFA 65A
|
Cleup dingin dan perlunakan
|
35
|
65
|
|
B
|
SFA 65B
|
|||||
Kelas 4
|
A
|
SFAQA
|
Celup dingin dan perlunakan bagian
tertentu
|
30
|
60
|
|
B
|
SFAQB
|
|||||
Pada umunya baja diklasifikasikan atas baja
lunak, baja liat, baja agak keras, dan baja keras. Diantaranya baja liat dan
baja aga keras banyak dipilih untuk poros. Kandungan karbonya adalah seperti
yang tertera dalam table 1.4. baja lunak yang terdapat dipasaran umunya agak
kurang homogen di tengah, sehingga tidak dapat dianjurkan untuk dipergunakan
sebagai poros penting. Baja agak keras umunya berupa baja yang di kilseperti
yang telah dijelaskan diatas. Baja semacam ini jika diberi perlakuan panas
secara tepat dapat menjadi bahan poros yang sangant baik.
Tabel 1.4 penggolongan baja secara umum.
GOLONGAN
|
KADAR C (%)
|
Baja lunak
|
-0,15
|
Baja Liat
|
0,2-0,3
|
Baja agak keras
|
0,3-0,5
|
Baja sangat keras
|
0,5-0,8
|
Baja sangat keras.
|
0,8-1,2
|
Meskipun demikian, untuk perencanaan yang
baik, tidak dapat dianjurkan untuk memilih baja atas dasar klasifikasi yang
terlalu umum seperti diatas. Sebaiknya pemilihan pemilihan dilakukan atas dasar
standar-standar yang ada. Nama-nama dan lambing-lambang dari bahan-bahan
menurut standar beberapa Negara serta persamaanyadengan JIS (standar jepang ) untuk poros diberikan pada table
1.5.
Tabel 1.5 Standar baja
Nama
|
Standar Jepang (JIS)
|
Standar Amerika (AISI), Inggris (BS),
Dan Jerman (DIN)
|
Baja karbon konstruksi mesin
|
S25C
|
AISI 1025, BS060 A25
|
S30C
|
AISI 1030, BS060 A30
|
|
S35C
|
AISI 1035, BS060 A35, DIN C35
|
|
S40C
|
AISI 1040, BS060 A40
|
|
S45C
|
AISI 1045, BS060 A45, DIN C45, CK45
|
|
S50C
|
AISI 1050, BS060 A50, DIN St 50.11
|
|
S55C
|
AISI 1055, BS060 A55
|
|
Baja Tempa
|
SF 40,45
|
ASTM A105-73
|
50,55
|
||
Baja nikel khrom
|
SNC
|
BS 653M31
|
SNC22
|
BS En36
|
|
Baja nikel khrom molibden
|
SNCM 1
|
AISI 4337
|
SNCM 2
|
BS830M31
|
|
SNCM 7
|
AISI 8645, BS En100D
|
|
SNCM 8
|
AISI 4340, BS817M40, 816M40
|
|
SNCM 22
|
AISI 4315
|
|
SNCM 23
|
AISI 4320, BS En325
|
|
SNCM 25
|
BS En39B
|
|
Baja khrom
|
SCr 3
|
AISI 5135, BS530A36
|
SCr 4
|
AISI 5140, BS530A40
|
|
SCr 5
|
AISI 5145
|
|
SCr21
|
AISI 5115
|
|
SCr22
|
AISI 5120
|
|
Baja khrom molibden
|
SCM2
|
AISI 4130, DIN 34CrMo4
|
SCM3
|
AISI 4135, BS708A37, DIN34CrMo4
|
|
SCM4
|
AISI 4140, BS708M40, DIN42CrMo4
|
|
SCM5
|
AISI 4145, DIN50CrMo4
|
