Pembuatan suatu mesin tentunya memerlukan banyak sekali komponen di dalamnya, mulai dari komponen kecil hingga besar. Dalam ilmu teknik misin, komonen-komponen ini disebut dengan elemen mesin. Berikut elemen mesin yang banyak digunakan:
1. POROS
Poros untuk meneruskan daya dapat dibagi menjadi :
1. Poros Transmisi Poros yang mendapat beban puntir murni atau torsi dan momen lentur. Daya di transmisikan kepada poros ini melalui roda gigi, puli, kopling, sabuk atau sproket rantai, dll.. Misalnya : poros motor diesel, motor listrik, turbin uap.
2. Spindel Poros transmisi yang relatif pendek, dimana beban utamanya berupa puntiran, seperti poros utama mesin perkakas. Syarat yang harus dipenuhi poros ini adalah deformasinya harus kecil dan bentuk serta ukurannya harus teliti.
3. Poros dukung (gandar) Poros seperti yang dipasang diantara roda-roda kereta barang, dimana tidak mendapat beban puntir, bahkan kadang-kadang tidak boleh berputar. Gandar ini hanya mendapat beban lentur, kecuali jika digerakkan oleh penggerak mula dimana juga akan mengalami beban puntir.
Menurut bentuknya, poros dapat digolongkan atas poros lurus umum, poros engkol sebagai poros utama dari mesin torak, dan lain-lain.
Untuk merencanakan sebuah poros, dengan memperhatikan jenis pembebanan. Hal-hal yang perlu diperhatikan :
1. Kekuatan Poros Suatu poros transmisi dapat mengalami beban torsi atau lentur atau gabungan antara torsi dan lentur. Juga ada poros yang mendapat beban tarik atau tekan seperti pada poros baling-baling kapal atau turbin, dan lain-lain. Kelelehan, tumbukan atau pengaruh konsentrasi tegangan bila diameter poros diperkecil (poros bertangga) atau bila poros mempunyai alur pasak, harus diperhatikan. Sebuah poros harus direncanakan sehingga cukup kuat untuk menahan beban-beban tersebut diatas.
2. Kekakuan Poros Walaupun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup, tetapi jika lenturan atau defleksi puntirannya terlalu besar, maka akan mengakibatkan ketidak telitian (pada mesin perkakas) atau getaran dan suara (misalnya pada turbin dan kotak raoda gigi). Maka dari itu, selain kekuatan poros, kekakuannya juga harus diperhatikan dan disesuaikan dengan macam mesin yang akan dilayani oleh poros tersebut.
3. Putaran Kritis Bila suatu mesin putarannya dinaikkan maka pada suatu harga putaran tertentu, dapat terjadi getaran yang luar biasa besarnya. Putaran ini disebut putaran kritis. Hal ini, dapat terjadi baik pada motor torak, turbin,motor listrik, dll, dan akan dapat mengakibatkan kerusakan pada poros dan bagianbagian lainnya. Jika mungkin, poros harus direncanakan sedemikian rupa sehingga putaran kerjanya lebih rendah dari 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 yang terancam kavitasi, dan poros-poros mesin yang sering berhenti lama. Sampai batas-batas tertentu dapat pula dilakukan perlindungan terhadap korosi.
5. Bahan Poros Bahan poros untuk mesin umum biasanya dibuat dari baja batang yang ditarik dingin dan difinis, baja karbon konstruksi mesin (disebut bahan S-C). Porosporos yang dipakai untuk meneruskan putaran tinggi dan beban berat umumnya dibuat dari baja paduan dengan pengerasan kulit yang sangat tahan terhadap keausan (baja khrom nikel, baja krom, baja krom molibdem, baja khrom nikel molibdem, dll.)
POROS DENGAN BEBAN BENGKOK (LENTUR)
Poros dengan beban bengkok ditentukan berdasarkan besarnya momen lentur yang terjadi, dan kemudian diperiksa dengan besarnya tegangan bengkok yang diijinkan bahan poros. Gandar dari kereta tambang dan kereta rel tidak dibebani dengan puntiran melainkan mendapat pembebanan lentur saja.
POROS DENGAN BEBAN KOMBINASI PUNTIR DAN LENTUR
Poros pada umumnya meneruskan daya melalui sabuk, roda gigi dan rantai, dengan demikian poros tersebut mendapat beban puntir dan lentur secara bersamaan. Beban yang bekerja pada poros pada 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
2. JENIS-JENIS PENGIKAT
Baut dan mur merupakan alat pengikat yang berfungsi untukk mencegah kecelakaan atau kerusakan pada mesin, pemilihanbaut dan mur harus dilakukkan secara seksama untuk mendapatkan ukuran yang sesuai.
JENIS-JENIS BAUT
Baut digolongkan berdasrkan bentuk kepalanya, yaitu segi enam, soket segi enam, dan kepala persegi. Baut dan mur dibagi menjadi berikut :
1. Baut penjepit
a. Baut tembus , untuk menjepit dua bagian melalui lubang tembus, dimana jepitan dikeratkan dengan sebuah mur.
b. Baut tap, untuk menjepit dua bagian dimana dikeratkan dengan ulir yang ditapkan pada salah satu bagian
c. Baut tanam, meruakan baut tanpa kepala dan diberi ulir pada kedua ujungna. Untuk dapat menjepit dua bagian, baut ditanam pada salah satu baian yang memppunyai lubang berulir, dan jeptan dikeratkan dengan sebuah mur.
b. Baut tap, untuk menjepit dua bagian dimana dikeratkan dengan ulir yang ditapkan pada salah satu bagian
c. Baut tanam, meruakan baut tanpa kepala dan diberi ulir pada kedua ujungna. Untuk dapat menjepit dua bagian, baut ditanam pada salah satu baian yang memppunyai lubang berulir, dan jeptan dikeratkan dengan sebuah mur.
2. Baut untuk pemakainan khusus dapat berupa
a. Baut pondasi yaitu untuk memasang mesin atau banguna pad pondasinya. Baut ini ditanam pada pondasi beton dan jepitan pada bagian mesin atau bangunan diketatkan dengan mur.
b. Baut penahan, untuk menahan dua bagian dalam jarak yang tetap.
c. Baut mata atau baut kait, dipasang pada bagian mesinsebagai kaitan untuk alat pengangkat
d. Baut T digunakan untuk mengait benda kerja atau alat pada meja atau dasaryang mempunyai alut T, sehingga letaknya dapat diatur
e. Baut kereta banyak dipakai pada badan kendaraan . Bagian persegi dibawah kepala dimasukkan ke dalam luban persegi yang pas sehingga baut tidak ikt berputar pada waktu mur diketatkan atau dilepas
b. Baut penahan, untuk menahan dua bagian dalam jarak yang tetap.
c. Baut mata atau baut kait, dipasang pada bagian mesinsebagai kaitan untuk alat pengangkat
d. Baut T digunakan untuk mengait benda kerja atau alat pada meja atau dasaryang mempunyai alut T, sehingga letaknya dapat diatur
e. Baut kereta banyak dipakai pada badan kendaraan . Bagian persegi dibawah kepala dimasukkan ke dalam luban persegi yang pas sehingga baut tidak ikt berputar pada waktu mur diketatkan atau dilepas
3. Macam-macam sekrup
a. sekrup mesin. mempunyai diameter sampai 8 mm dan pemakaian untuk beban yang tidak besar. Kepalanya mempunai alur lurus danalur silang untuk dapat dikeraskna dengan obeng
b. Sekrup penetap, digunakan untuk menetapkan naf pada porosatau dipakai sebagai pengganti pasak. Biasanya terbuat dari baja yang uungnya dikeraskan.
c. Sekrup pengetap. Sekrup ini mempunai ujung yang dikeraskan sehingga dapat mengetap lubang plat tipis aau bahan yang lunak pada waktu diputar masuk.
d. Mur . Pada umumna memiliki bentu segi enam.tetapi dalam pemakaian khusus dapat dipakai mur sengan bentuk bermacam macam seperti mur bulat, mur flens, mur tutup, mur mahkota, dan mur kuping
b. Sekrup penetap, digunakan untuk menetapkan naf pada porosatau dipakai sebagai pengganti pasak. Biasanya terbuat dari baja yang uungnya dikeraskan.
c. Sekrup pengetap. Sekrup ini mempunai ujung yang dikeraskan sehingga dapat mengetap lubang plat tipis aau bahan yang lunak pada waktu diputar masuk.
d. Mur . Pada umumna memiliki bentu segi enam.tetapi dalam pemakaian khusus dapat dipakai mur sengan bentuk bermacam macam seperti mur bulat, mur flens, mur tutup, mur mahkota, dan mur kuping
4. Pemilihan baut dan mur
Untuk menentukan ukuran baut dan mur ada beberapa faktor yang harus diperhatikan seperti sifat gaya yang bekerja pada bau , syarat kerja, kekuatan bahan , kelas ketelitian dll. adapun gaya-gaya yang bekerja dapat berupa :
a. Beban statis aksial murni
b. Beban aksial bersama beban puntir
c. Beban geser
d. Beban tumbukan aksial
3. Ulir
Ulir digunakan sebagai pengikat bagian-bagian pemesinan, untuk menghindari gerakan terhadap sesamanya.
Ulir selalu bekerja berpasangan yaitu ulir luar dan ulir dalam. Ulir pengikat mempunyai profil penampang berbentuk segitiga sama kaki.
Ulir disebut tunggal apabila hanya ada satu jualur yang melilit silinder, disebut dua atau tiga apabila ada dua atau tiga jalur yang memlilit dalam satu silinder. Ulir juda dapat berupa ulir kanan dan ulir kiri, umumnya yang banyak dipakai yaitu ulir kanan yang arah putarannya searah jarum jam.
Ulir digolongkan menurut bentuk profil penampangnya seperti ulir segitiga, perseegi, trapesium, gigi gergaji dan bulat. Bentuk ulir yang paling banyak dipakai yaitu ulir segitiga. Ada 2 jenis ulir yaitu ulir metris (halus) dann ulir withwort (kasar)
Ukuran ulir luar dinyatakan dengan diameter luar, untuk ulir dalam dinyatakan dengan diameter efektif,. Patokan yang dipakai untuk pemilihan kelas adalah sebagai berikut :
Kelas teliti ( kelas 1 dalam JIS )
Kelas sedang ( Kelas 2 dalam JIS ) untuk pemakaian umum
Kelas Kasar ( kelas 3 dalam JIS ) untuk ulir yang sukar dikerjakan , misalnya ulir dalam dari lubang yang panjang.
4. MACAM-MACAM PEGAS
1. Macam-macam pegas
Pegas dapat digolongkan atas dasar jenis beban yang dapat diterimanya
a. Pegas tekan atau kompresi
b. Pegas tarik
c. Pegas puntir
Menurut coraknya dibedakan menjadi :
a. Pegas tekan atau kompresi
b. Pegas tarik
c. Pegas puntir
d. Pegas volut
e. Pegas daun
f. Pegas piring
g. Pegas cincin
h. Pegas batang puntir
i. Pegas spiral atau pegas jam
2. Bahan Pegas
Bahan yang paling banyak digunakan untuk pegas yaitu baja dengan penampang lingkaran
Baja yang paling umum dipakai untuk pegas yang dibentuk panas adalah baja pegas., karena pembentukkannya dilakukan pada temperatur tinggi maka perlu dilakukan proses perlakuan panas setelahnya.
Baja tahan karat dipakai untuk ligkungan yang korosif. Perunggu fosfor merupakan bahan anti magnit dengan daya konduksi listrik yang baik.
3. Pegas ulir dengan beban berulang
Pegas yang nmendapatkan beban berulang berfrekuensi tinggi padapegas katup akan mengalami getaran yang besar hal ini dapat mengakibatkan patahnya pegas dalam waktu yang singkat. Untuk menghindari hal ini, frekuensi tingkat pertama dari pegas tidak boleh kurang dari 5,4 kali frekuensi pembebanan.
4. Alat Pencegahan dan Peredam Getaran
Ada beberapa gabungan antara pegas logam dan alat yang dapat meredam getaran dengan sangat baik yaitu :
a. Pegas karet, mempunyai sifat menyerap getaran karena elastisitasnya yang sangat tinggi
b. Pegas Udara memanfaatkan sifat compressible udara yang dikurung dalam suatu bellows
c. Peredam fluida, umumnya berbentuk silinder dengan torak dan berisi cairan yang umumnya berupa minyak
5. BANTALAN
Bantalan adalah suatu elemen mesin yang menumpu poros beban, sehingga putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman dan panjang umur.
Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh sistem akan menurun atau tak dapat bekerja secara semestinya.
Klasifikasi Bantalan
1. Atas dasar gerakan bantalan terhadap poros
a. Bantalan Luncur (Sliding Contact Bearing) Pada Bantalan ini terjadi gesekan luncur antara poros dan bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan perantaraan lapisan pelumas.
b. Bantalan Gelinding (Rolling Contact Bearing) Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti bola (peluru), rol atau rol jarum , dan rol bulat.
2. Atas dasar arah beban terhadap poros
a. Bantalan Radial Arah beban yang ditumpu bantalan ini adalah tegak lurus sumbu poros
b. Bantalan Axial Arah beban bantalan ini sejajar dengan sumbu poros
c. Bantalan gelinding khusus Bantalan ini dapat menumpu beban yang arahnya sejajar dan tegak lurus sumbu poros.
Perbandingan antara Bantalan Luncur dan Bantalan Gelinding
Bantalan Luncur mampu menumpu poros berputar tinggi dengan beban besar. Bantalan ini sederhana konstruksinya dan dapat dibuat serta dopasang dengan mudah, karena gesekannya yang besar pada waktu mulai jalan. Bantalan luncur memerlukan momen awal yang besar. Pelumasan pada bantalan ini tidak begitu sederhana. Panas yang timbul dari gesekan yang besar, terutama pada beban besar, memerlukan pendinginan khusus. Sekalipun demikian, karena adanya lapisan pelumas, bantalan ini dapat meredam tumbukan dan getaran sehingga hampir tidak bersuara. Tingkat ketelitian yang diperlukan tidak setinggi bantalan gelinding sehingga dapat lebih murah.
Bantalan Gelinding pada umumnya lebih cocok untuk beban kecil daripada bantalan luncur, tergantung pada bentuk elemen gelindingnya. Putaran pada bantalan ini dibatasi oleh gaya sentrifugal yang timbul pada elemen gelinding tersebut. Karena konstruksinya yang sukar dan ketelitiannya yang tinggi, maka bantalan gelinding hanya dapat dibuat oleh pabrik-pabrik tertentu saja. Adapun harganya pada umumnya lebih mahal daripada bantalan luncur. Untuk menekan biaya pembuatan serta memudahkan pemakaian bantalan gelinding diproduksi menurut standar dalam pelbagai ukuran dan bentuk. Keunggulan bantalan ini adalah pada gesekannya yang sangat rendah. Pelumasannya pun sangat sederhana, cukup dengan gemuk, bahkan pada macam yang memakai sil sendiri tidak perlu pelumasan lagi.
Bahan Untuk Bantalan Luncur
Bahan untuk bantalan luncur harus memenuhi persyaratan sebagai berikut :
– Mempunyai kekuatan yang cukup (tahan beban dan kelelahan)
– Dapat menyesuaikan diri terhadap lenturan poros yang tidak terlalu besar atau terhadap perubahan bentuk yang kecil.
– Mempunyai sifat anti las (tidak dapat menempel) terhadap poros jika terjadi kontak dan gesekan antara logam dan logam.
– Sangat tahan karat
– Cukup tahan aus
– Dapat membenamkan kotoran atau debu kecil yang terkurung didalam bantalan.
– Murah harganya.
– Tidak terlalu terpengaruh oleh temperatur
– Mempunyai koefisien gesek kecil
Bahan-bahan untuk bantalan umum
a. Paduan tembaga Termasuk dalam golongan ini adalah perunggu, perunggu fosfor, dan perunggu timah hitam, yang sangat baik dalam kekuatan, ketahanan terhadap karat, ketahanan terhadap kelelahan dan dalam penerusan panas. Kekakuannya membuat bahan ini sangat baik untuk bantalan mesin perkakas. Kandungan timah yang lebih tinggi dapat mempertinggi sifat anti las.
b. Logam putih Termasuk dalam golongan ini adalah logam putih berdasar Sn (yang biasa disebut logam babit), dan logam putih berdasar Pb. Keduanya dipakai sebagai lapisan pada logam pendukungnya. Bahan bantalan yang konvensional ini telah mengalami perbaikan dengan memakai bebagai tambahan sekalipun ketahanannya terhadap temperatur dan kelelahan serta kekuatannya menjadi berkurang. Sebagai contoh, Sn dan Cu ditambahkan untuk menaikkan ketahanannya terhadap korosi, atau ditambahkan Pb untuk menambah kemampuan menyesuaikan diri terhadap perubahan bentuk. Aneka ragam bahan ini mempunyai kemampuan yang paling luas.
6. KOPLING
Kopling adalah suatu elemen mesin yang berfungsi sebagai penerus putaran dan daya dari poros penggerak ke poros yang digerakkan secara pasti (tanpa terjadi slip), dan dimana sumbu kedua poros tersebut terletak pada satu garis lurus atau boleh sedikit berbeda sumbunya.
Dalam merencanakan kopling tetap, hal-hal penting ini menjadi pertimbangan
– Pemasangan yang mudah dan cepat
– Ringkas dan ringan
– Aman pada putaran tinggi, getaran dan tumbukan kecil
– Dapat mencegah pembebanan lebih
– Tidak ada atau sedikit mungkin bagian yang menonjol (menjorok)
– Terdapat sedikit kemungkinan gerakan aksial pada poros sekiranya terjadi pemuaian karena panas, dll.
Macam-macam Kopling Menurut sifat penyambungannya, kopling dapat digolongkan menjadi :
1. Kopling tetap
2. Kopling tidak tetap (dapat dilepaskan dan dihubungkan bila diperlukan atau berputar
KOPLING TETAP (COUPLING)
Kopling tetap mencakup kopling kaku yang tidak mengijinkan ketidak lurusan kedua sumbu poros, kopling luwes (fleksibel) yang mengijinkan sedikit ketidak lurusan sumbu poros dan kopling universal yang dipergunakan bila kedua poros akan membentuk sudut yang cukup besar.
a. Kopling kaku (Rigid Coupling)
1. Kopling bus (sleeve or muff coupling)
2. Kopling flens kaku (protected type flange coupling)
3. Kopling flens tempa (marine type flange coupling)
4. Kopling Klem (Clamp coupling)
b. Kopling luwes (fleksible coupling)
1. Kopling flens luwes
2. Kopling karet ban
3. Kopling karet bintang
4. Kopling gigi
5. Kopling rantai
c. Kopling Universal
1. Kopling universal hook
2. Kopling universal kecepatan tetap
Kopling Flens
Konstruksi kopling flens terdiri dari dua bagian yang masing-masing flens diikatkan pada ujung poros dengan sambungan pasak. Ukuran-ukuran kopling flens sudah ada dalam standar, bila pembuatannya tidak menggunakan standar dapat dibuat dengan proporsi sebagai berikut :
Sebagai dasar ukuran kopling adalah ukuran poros :
Diameter naf (hub) D = 2 d
Panjang naf (hub) L = 1,5 d
Diameter lingkaran baut Dp = 3 d
Tebal flens, tf = F = 0,5 d
Tebal flens pengaman, H-F = 0,25 d
Kopling Universal
Kopling universal digunakan untuk menghubungkan dua poros yang sumbusumbunya tidak sepusat (tidak terletak dalam satu garis lurus), tetapi garis sumbunya saling memotong. Penggunaannya dapat dilihat pada mesin frais universal, pada gardan mobil atau pada gardan motor BMW.
KOPLING TIDAK TETAP (CLUTCHES)
Kopling tidak tetap adalah suatu elemen mesin yang menghubungkan poros yang digerakkan dan poros penggerak, dengan putaran yang sama dalam meneruskan daya, serta dapat melepaskan hubungan kedua poros tersebut baik dalam keadaan diam ataupun berputar. Penggeraknya dapat dilakukan dengan cara manual, hidrolik, pneumatik maupun secara magnetik.
Macam-macam kopling tidak tetap
1. Kopling positif (kopling cakar)
2. Kopling gesek : – kopling kerucut – kopling plat – kopling sentrifugal
3. Kopling fluida
Kopling positif
Konstruksi kopling ini adalah yang paling sederhana dari antara kopling tak tetap. Dikatakan kopling positif karena kopling ini hanya bissa digunakan dalam satu arah saja. Kopling cakar persegi dapat meneruskan momen dalam dua arah putaran, tetapi tidak dapat dihubungkan dalam keadaan berputar. Dengan demikian tidak dapat sepenuhnya berfungsi sebagai kopling tak tetap sebenarnya. Sebaliknya, kopling cakar spiral dapat dihubungkan dalam keadaan berputar, tetapi hanya baik untuk satu arah putaran tertentu saja
Kopling Kerucut
Kopling kerucut adalah suatu kopling gesek dengan konstruksi sederhana dan mempunyai keuntungan dimana dengan gaya aksial yang kecil dapat ditransmisikan momen yang besar. Kopling macam ini dahulu banyak dipakai, tetapi sekarang tidak lagi, karena daya yang diteruskan tidak seragam. Meskipun demikian, dalam keadaan dimana bentuk plat tidak dikehendaki dan ada kemungkinan terkena minyak, kopling kerucut sering lebih menguntungkan.
Kopling plat
Kopling pelat adalah kopling gesek yang terdiri dari 2 buah flens dan pelat gesek (plat kopling). Flens dipasang mati dengan pasak pada poros penggerak, sedangkan plat kopling dan flens yang digerakkan dipasang pada poros yang digerakkan, plat kopling dan flens dapat bergerak kearah aksial. Pelat kopling dibuat dari baja tuang dilapisi dengan bahan terodo yang dijalin dengan kawat tembaga halus dan dicetak, dapat dijumpai pada kendaraan beroda empat.
Kopling Fluida
Pada tahun 1905 oleh Fettinger di Jerman dibuat untuk pertama kali suatu kopling yang meneruskan daya melalui fluida sebagai zat perantara. Kopling ini disebut kopling fluida dimana diantara kedua poros tidak terdapat hubungan mekanis Bila suatu impeller pompa dan suatu raner turbin dipasang saling berhadapan, dimana keduanya berada dalam ruangan berisi minyak, maka jika poros input yang dihubungkan dengan impeler pompa diputar, minyak yang mengalir dari impeler tersebut akan menggerakkan raner turbin yang dihubungkan dengan poros output.
Momen puntir yang diteruskan adalah berbanding lurus dengan pangkat lima diameter luar kopling dan kuadrat dari putaran. Dalam keadaan bekerja normal, putaran poros output < daripada putaran poros input. Perbedaan putaran ini disebut slip, yang besarnya antara 2 – 5 (%) daripada putaran poros input. Dalam keadaan slip sebesar ini effisiensi kopling mencapai harga max. Kopling fluida sangat cocok untuk menstransmisikan putaran tinggi dan daya besar.
Keuntungannya :
– Getaran dari sisi penggerak & tumbukan dari sisi beban tidak saling diteruskan.
– Jika terjadi pembebanan lebih, penggerak mulanya tidak akan terkena momen yang melebihi batas kemampuan.
– Umur mesin & peralatan yang dihubungkannya akan menjadi lebih lama/panjang.
– Diameter poros dapat dibuat lebih kecil
– Start dapat dilakukan dengan lebih mudah dan percepatan dapat berlangsung lebih halus, karena kopling dapat diatur sedemikian rupa sehingga penggerak mula diputar lebih dahulu sampai mencapai momen maksimumnya dan baru setelah itu momen diteruskan kepada poros yang digerakkan.
– Jika beberapa kopling fluida dipakai untuk menghubungkan beberapa penggerak mula secara serentak, distribusi beban yang merata diantara mesin-mesin penggerak mula tersebut dapat diperoleh dengan mudah.
