Apa itu sumbu?
Poros pada dasarnya adalah bagian mesin yang berputar, mempunyai penampang melingkar, digunakan untuk menyalurkan daya dari satu bagian ke bagian lain atau dari mesin pembangkit tenaga ke mesin penyerap tenaga. Untuk menyalurkan daya, salah satu ujung poros dihubungkan dengan sumber listrik dan ujung lainnya dihubungkan dengan mesin. Poros dapat berbentuk padat atau berongga sesuai keinginan, dengan poros berongga membantu mengurangi berat dan memberikan keuntungan.
Gambaran umum sumbu
Poros merupakan salah satu elemen yang sangat penting digunakan pada mesin. Mereka digunakan untuk mendukung bagian yang berputar seperti katrol dan roda gigi. Mereka didukung oleh bantalan yang terletak di casing mesin yang kaku. Roda gigi dan katrol yang terletak pada poros membantu mentransmisikan gerakan.
Banyak elemen berputar lainnya yang dikunci pada poros. Poros mengalami momen lentur dan torsi akibat gaya reaksi dari komponen struktur yang ditopangnya dan torsi yang dihasilkan oleh transmisi daya.
Poros selalu mempunyai penampang melingkar dan dapat berongga atau padat. Poros dapat diklasifikasikan sebagai poros engkol, poros linier, poros artikulasi, atau poros fleksibel, tetapi poros linier biasanya digunakan untuk menyalurkan daya.
Poros biasanya didesain sebagai batang silinder curam sehingga mempunyai diameter yang berbeda-beda di sepanjang panjangnya, meskipun poros dengan diameter konstan mudah dibuat.
Besarnya tegangan pada poros berundak bervariasi menurut panjangnya. Poros dengan diameter seragam tidak cocok untuk pembongkaran, perakitan, pemeliharaan, dan poros ini menimbulkan komplikasi saat mengencangkan bagian-bagian yang terpasang padanya, terutama bantalan.
2
Jenis poros
01
Poros transmisi
Poros ini merupakan poros berundak yang digunakan untuk menyalurkan daya antara satu sumber ke mesin lain yang menyerap daya tersebut. Dipasang pada bagian berundak dari roda gigi poros, hub atau katrol untuk mentransmisikan gerakan.
Contoh: Poros overhead, spool, countershaft, dan semua poros pabrik.
gambar
02
Sumbu mekanis
Sumbu ini terletak di dalam rakitan dan merupakan bagian integral dari mesin.
Contoh : Poros engkol pada mesin mobil adalah poros mesin.
gambar
03
poros poros
Poros ini menopang elemen yang berputar, seperti roda, yang dapat dipasang pada rumah dengan bantalan, namun poros merupakan elemen yang tidak berputar. Ini terutama digunakan pada kendaraan.
Contoh: as pada mobil.
gambar
04
Poros
Ini adalah bagian mesin yang berputar yang menampung perkakas atau ruang kerja. Mereka adalah poros pendek yang digunakan pada mesin.
Contoh: Spindel pada mesin bubut.
gambar
3
Bahan poros
Biasanya baja ringan adalah bahan yang digunakan untuk poros. Jika diperlukan kekuatan tinggi, digunakan baja paduan seperti baja nikel-kromium, nikel, dan baja kromium-vanadium. Mereka dibentuk dengan pengerolan panas dan penarikan dingin serta penggilingan. Material yang biasa digunakan untuk poros konvensional adalah baja karbon grade 50C12, 50C4, 45C8, 40C8.
Bahan yang digunakan untuk poros harus mempunyai sifat sebagai berikut:
Bahan harus memiliki kekuatan tinggi;
Bahan harus memiliki ketahanan aus yang tinggi;
Bahan harus memiliki sifat perlakuan panas;
Bahan harus mempunyai sifat mekanik yang baik;
Materi harus memiliki sensitivitas takik yang rendah.
4
Ukuran poros standar
Sumbu mekanis
Hingga 25 mm dengan kelipatan 0,5 mm.
Poros transmisi
Ukuran standar poros - panjang langkah;
panjang langkah 25mm hingga 60mm-5mm;
panjang langkah 60mm hingga 100mm-10mm;
panjang langkah 110mm hingga 140mm-15mm;
Langkah 140mm hingga 500mm - 20mm.
Sumbu mesin tersedia dalam ukuran standar hingga 25 mm dengan kelipatan 5 mm. Untuk poros, panjang standarnya adalah 5m, 6m dan 7m, tetapi umumnya memakan waktu 1m hingga 2m.
5
tegangan pada poros
Tegangan yang ditimbulkan pada poros adalah:
Tegangan geser akibat transmisi torsi (torsi akibat pembebanan puntir);
Tegangan lentur, yang bersifat tekan atau tarik, akibat gaya yang bekerja pada elemen mekanis seperti katrol dan roda gigi serta berat sendiri poros;
Gabungan tegangan yang disebabkan oleh beban lentur dan puntir.
Tegangan geser maksimum yang diijinkan dari tegangan desain adalah:
1. Porosnya 56000kN/m2, dan ada ruang untuk alur pasak.
2. Porosnya 42000kN/m2 tanpa kelonggaran alur pasak.
Tegangan lentur maksimum yang diijinkan adalah:
1. Porosnya 112000kN/m2, dan ada ruang untuk alur pasak.
2. Porosnya 84000kN/m2 tanpa kelonggaran alur pasak.
6
Pembuatan poros
Poros diproduksi menggunakan proses pengerolan panas. Kekuatan poros pada pengerolan dingin lebih tinggi dibandingkan dengan pengerolan panas, namun pengerolan dingin menyebabkan tegangan sisa yang tinggi sehingga menyebabkan poros berubah bentuk selama pemrosesan. Proses penempaan digunakan untuk membuat poros berdiameter lebih besar.
Setelah penggulungan selesai, ujung poros diproses, salah satu ujung poros dipasang pada mesin inspeksi, dan ujung poros lainnya ditopang oleh turret mesin bubut. Untuk menyelesaikan poros, pahat ditahan pada tempatnya oleh dudukan pahat, dan ketika daya dihidupkan, chuck mulai memutar poros.
Indikator dial digunakan untuk memeriksa konsentrisitas poros sebelum pemesinan dan melakukan berbagai operasi seperti memutar, menghadap, membuat alur, dan memutar lancip tergantung pada tujuannya. Aplikasi bervolume tinggi, CNC, dan lainnya paling cocok untuk proses pemesinan akhir. Itu juga dapat dikerjakan dengan mesin CNC berujung ganda dengan sumbu dijepit di antara putaran pahat dan perlengkapan.
Untuk mencapai konsentrisitas dan kebulatan, perkakas yang berputar harus saling berhadapan pada garis tengah. Poros penggerak dan motor sering kali diproduksi menggunakan proses ini.
7
Penggerak poros
Kita tahu bahwa poros digunakan untuk transmisi daya, sehingga rumus yang digunakan untuk menghitung transmisi daya adalah: P=2πnT/60. Diantaranya, P adalah daya yang ditransmisikan (W); n adalah putaran per menit (rpm); T adalah torsi dalam N·m.
Kecepatan sumbu untuk berbagai aplikasi:
1. Mesin: 100~200;
2. Mesin pengerjaan kayu: 250~700;
3. Industri tekstil: 300~800;
4. Bengkel mesin ringan: 150~300;
5. Poros bantu: 200~600.
8
Desain poros
Poros dapat dirancang melalui dua proses berbeda berdasarkan pertimbangan beban yang berbeda:
1. Desain poros berdasarkan kekuatan Poros penggerak biasanya rentan terhadap momen lentur, torsi, tarikan aksial, dan kombinasinya. Biasanya, bantalan dibebani dengan kombinasi tegangan puntir dan tekuk.
Menahan tegangan tarik:
Tegangan tarik=P/A
Diantaranya, A=(π/4)xD2, D adalah diameter poros dalam mm.
Momen lentur bantalan:
Tegangan lentur=(MbxY)/I
Diantaranya, Mb=momen lentur; Y=D/2, dengan D adalah diameter; I=momen inersia=(πxD4)/64
Torsi bantalan:
Tegangan torsi=MtxR/J
Diantaranya,=momen memutar Gunung; R=D/2, dengan D adalah diameter; J=momen inersia kutub=(πxD4)/32
2. Desain poros berdasarkan kekakuan
Poros penggerak dikatakan kaku berdasarkan kekakuan torsi jika poros tidak terlalu banyak berputar.
{Gunung/J}={(Gxθ)/L}
Diantaranya, torsi Mt=mm dalam N; J=momen inersia kutub=(πxD4)/32; D=diameter poros (mm); θ=sudut puntir; G=modulus kekakuan N/mm2.
9
Kelebihan dan Kekurangan Poros
Keuntungan dari poros
Mereka cenderung tidak terjebak;
Sistem ini memerlukan lebih sedikit perawatan dibandingkan sistem rantai;
Mereka memiliki kekuatan torsi yang tinggi;
Mereka memiliki nilai momen inersia polar yang tinggi;
Mereka sangat kuat dan kecil kemungkinannya untuk gagal;
Bentuk bagian dalam poros berongga adalah berongga, sehingga membutuhkan lebih sedikit material;
Untuk nilai transmisi torsi yang sama, poros berongga lebih ringan bobotnya dibandingkan poros padat;
Mereka mempunyai radius girasi yang sangat tinggi.
Kekurangan Poros
Mereka kehilangan daya karena kopling yang longgar;
Mereka bergetar saat berputar;
Mereka menghasilkan suara yang konstan;
Biaya produksi dan pemeliharaan yang lebih tinggi;
Sulit untuk diproduksi;
Mengubah kecepatan suatu sumbu tidaklah mudah;
Waktu henti yang lama karena masalah mekanis;
Tetesan minyak pada poros atas;
Penggunaan kopling elastomer (seperti kopling pegas daun) dapat mengakibatkan hilangnya kecepatan antar poros;
Jika poros rusak, perbaikannya akan memakan banyak waktu.
