1 PERENCANAAN POROS TERHADAP BEBAN STATIS Shigleys Mechanical

1 PERENCANAAN POROS TERHADAP BEBAN STATIS Shigley’s - Mechanical Engineering Design

2 • Tegangan-tegangan pada permukaan poros bulat yang padat yang terjadi karena pembebanan gabungan dari lenturan dan puntiran adalah 15 -1 Dimana ; x = tegangan lentur xy = tegangan puntir d = diameter poros M = momen lentur pada penampang kritis T = momen puntir pada penampang kritis

3 • Dengan lingkaran Mohr didapat bahwa tegangan geser maksimum adalah (a) • Dengan mengganti x dan xy dari persamaan (a) (b)

4 • Teori tegangan-geser-maksimum dari kegagalan statis mengatakan bahwa Ssy = Sy/2. dengan menggunakan faktor keamanan n, sekarang kita dapat menulis persamaan (b) sebagai (c) • Atau 15 -2

5 • Pendekatan yang sama dengan menggunakan teori energi-distorsi menghasilkan (d) • Berlaku jika tegangan-tegangan tidak bervariasi

6 PENDEKATAN HISTORIS • Pada tahun 1927 Ameican Society of Mechanical Engineers telah memapankan suatu koda untuk perencanaan poros transmissi. Sekarang koda ini sudah bertahun-tahun tidak dipakai lagi, walaupun la mempunyai pengaruh historis yang lumayan. Koda ASME tersebut menetapkan suatu tegangan geser yang diizinkan sebagai harga terendah di antara dua harga berikut. (15 -3)

7 • Koda tersebut mengatakan bahwa tegangan-tegangan ini harus dikurangi 25% bila ada pemusatan tegangan, yang mungkin karena kelengkungan bahu atau alur pasak. • Kalau kita ganti p atas max pada persamaan (b) dari pasal sebelumnya, kita mendapatkan. (a) • Dalam koda tersebut, momen lentur M dan momen puntir T dikalikan dengan kombinasi faktor-faktor kejutan dan lelah, masing-masing Cm dan Ct, tergantung pada keadaan pemakaian tertentu. Jadi: (b)

8 • Persamaan (b) sekarang dapat diselesaikan untuk mencari diameter poros (15 -4) • HARGA Cm dan Ct yang disarankan terdapat pada tabel 15 -1.

9 Tabel 15 -1 harga-harga faktor momen lentur Cm dan faktor momen puntir Ct

10 LENTURAN BOLAK-BALIK dan PUNTIRAN yang STEADY • Setiap poros berputar yang dibebani dengan momen lentur dan puntir yang diam akan mengalami tegangan oleh tegangan lentur bolak-balik, karena perputaran poros, tetapi tegangan puntiran akan tetap steady. • Dengan menggunakan notasi bawah a untuk tegangan bolak-balik dan notasi bawah m untuk tegangan rata-rata (mean stress), Persamaan (15 -1) bisa dinyatakan sebagai (a)

11 • Dengan menyatakan Se sebagai batas ketahanan dan n sebagai faktor keamanan, persamaan perencanaan adalah (b) menggantikan a dari persamaan (a) dan menyelesaikan hasilnya untuk mendapatkan diameter, kita mendapatkan. • Dengan (15 -5)

12 PENDEKATAN SODERBERG

13 Gambar l 5 -l (a) Elemen tegangan poros satuan kedalaman yang mempunyai tegangan geser yang steady xy, dan tegangan bolak-balik x, akibat putaran; (b) elemen dipotong pada sudut