shaft layout (tata letak poros)

Di awal desain, Engineer perlu menentukan tata letak pada poros. Engineer perlu memutuskan di mana semua roda gigi, bantalan, puli, dll akan bersentuhan dengan poros. Kemudian engineer perlu menentukan jenis beban apa yang akan diletakkan objek pada poros. Setelah melakukan ini, free body diagram dibuat untuk melihat bagaimana gaya akan berinteraksi sebagai penentu di mana tegangan dan perpindahan maksimum akan terjadi. Ini juga akan memungkinkan untuk membuat diagram geser dan momen, yang kemudian dapat digunakan untuk menentukan tegangan geser dan tegangan lentur pada setiap titik pada balok.

Biasanya, geometri poros adalah silinder bertingkat. Ini akan membantu memposisikan komponen. Ini juga akan membantu mendukung komponen ketika ada gaya aksial akibat beban dorong. Contoh komponen yang akan menghasilkan beban dorong adalah roda gigi cacing. Profil bertingkat poros hanya akan menahan komponen di satu sisi. Jika perlu menahan kedua sisi harus ditopang dengan cincin penahan, spacer, atau klem untuk menahan komponen di kedua sisi. Dengan memiliki komponen yang mendukung dengan kuat tidak hanya membantu penyelarasan, tetapi juga dapat membantu mengurangi getaran dan suara bising dari komponen saat sedang beroperasi.

a) Vertical worm-gear speed reducer dan b) contoh konfigurasi poros bertingkat. Sumber: Buku Shigley’s Mechanical Engineering Design (2011).

Tata Letak Aksial (Sumbu) Poros

Penempatan komponen aksial sering ditentukan oleh tata letak housing dan komponen penyambung lainnya. Secara umum, yang terbaik adalah komponen pendukung pembawa beban antara bantalan daripada bantalan tempel kantilever. Katrol dan sproket sering kali perlu dipasang di luar untuk kemudahan pemasangan sabuk atau rantai. Panjang kantilever harus tetap pendek untuk meminimalkan defleksi.

Hanya dua bantalan yang harus digunakan dalam banyak kasus. Untuk membawa poros yang sangat panjang beberapa komponen bantalan mungkin perlu menyediakan lebih dari dua bantalan pendukung. Dalam hal ini, perhatian khusus harus diberikan pada penyelarasan bantalan.

Poros harus dijaga tetap pendek untuk meminimalkan momen lentur dan defleksi. Beberapa ruang aksial antara komponen diinginkan untuk memungkinkan aliran pelumas dan untuk menyediakan ruang akses untuk pembongkaran komponen dengan penarik. Komponen bantalan beban harus ditempatkan di dekat bantalan, sekali lagi untuk meminimalkan momen lentur di lokasi itu mungkin memiliki konsentrasi tegangan, dan untuk meminimalkan defleksi pada komponen pembawa beban.

Tata Letak Transmisi Torsi Poros

Sebagian besar poros berfungsi untuk mentransmisikan torsi dari roda gigi input atau katrol, melalui poros, ke roda gigi atau katrol keluaran. Tentu saja, poros itu sendiri harus berukuran untuk mendukung tegangan puntir dan defleksi torsi. Juga perlu menyediakan sarana untuk mentransmisikan torsi antara poros dan roda gigi. Elemen transfer torsi yang umum adalah:

  • Keys (pasak)
  • Splines
  • Setscrews (sekrup)
  • Pins
  • Press atau Shrink Fit
  • Tapered Fit

Selain mentransmisikan torsi, banyak dari perangkat ini dirancang untuk gagal jika torsi melebihi batas operasi yang dapat diterima supaya melindungi komponen yang lebih mahal.

Salah satu cara yang paling efektif dan ekonomis untuk mentransmisikan torsi tingkat sedang hingga tinggi adalah melalui key (pasak) yang sesuai dengan alur masuk poros dan roda gigi. Komponen berpasak umumnya memiliki selip yang pas ke poros, jadi perakitan dan pembongkarannya mudah. Pasak menyediakan untuk orientasi sudut positif dari komponen, yang berguna dalam kasus sudut fase penting ditinjau.

Akhirnya, ingat selama desain, selalu penting untuk memikirkan bagaimana merakit dan membongkar komponen ke dalam dan ke luar poros. Umumnya, komponen yang dipasang di tengah poros memiliki diameter hub yang lebih besar yang akan semakin mengecil menjelang ujung poros. Jika poros memerlukan bahu di setiap sisi komponen, poros perlu menggunakan semacam cincin penahan atau penjepit. Terakhir, jika poros menggunakan komponen yang dipasang dengan press fit, toleransi harus diperhatikan.

Desain tata letak poros dengan FEA

Untuk mendesain struktur yang kompleks dengan detail dan interaksi beban yang rumit seperti pada kasus shaft, salah satu cara yang paling umum digunakan untuk melakukan analisis baik untuk menghitung tegangan, defleksi, fatigue, atau mungkin critical speed untuk menentukan layout yang paling optimal adalah menggunakan Finite Element Analysis (FEA). MSC Nastran adalah software FEA original pertama di dunia yang banyak sekali digunakan di berbagai industri, salah satunya untuk mendesain poros. Pelajari selengkapnya tentang MSC Nastran.

>>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL TENTANG MANUFAKTUR DAN MATERIAL LAINNYA!

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Budynas, Richard G dan J. Keith Nisbett. 2011. Shigley’s Mechanical Engineering Design: Ninth Edition. Amerika Serikat: The McGraw-Hill Companies, Inc.

https://sbainvent.com/mechanical-design/mechanical-design-of-a-shaft/ (diakses pada tanggal 26 November 2021)

Author: admin

0 replies

Leave a Reply

Want to join the discussion?
Feel free to contribute!

Leave a Reply

Your email address will not be published.