4

2dA

x

y

y

x

A

P

Standar Tunggal (Miring) Pada Sepeda Motor

Dimensi:

Tugas Elemen Mesin

230

20

P

P cosP

cosP

P

P

cosP

cosP

FBD:

Gaya pada arah Y:

…………….…………….(1)

Tugas Elemen Mesin

300

Asumsi yang digunakan:

Material: Gray cast iron ASTM 35

Sut= 252MPa ; Suc=855MPa (Buku Juvinal, appendix C-3a)

Diameter Material: 25 mm

Beban Motor= 100 Kg

Beban Pengendara= 130Kg

Beban Total:

P= 100+120=230 Kg= 2300N (g=10m/s2)

Subtitusi P ke persamaan (1) :

= 1,13MPa

Lingkarang Mohr :

Untuk kasus Compression

Tugas Elemen Mesin

σ+σ- σ1σ2

855 Suc

Teori Kegagalan Coulomb-Mohr :

Faktor keamanan

Batasan Beban sebelum gagal

KN

»Sistem ini tidak akan terjadi Buckling karena bahannya getas.

Tugas Elemen Mesin

855

MPa

Suc252 Sut

σ+1,13

2. Standar Ganda (Tegak) Pada Sepeda Motor

Dimensi Ukuran:

(Satuan dalam cm)

Tugas Elemen Mesin

3

5

725

cosP

cosP

4

2dA

x

y

y

x

A

P

cosP

2

cosP

2

cosP

FBD:

Tugas Elemen Mesin

Gaya pada arah Y:

…………….…………….(1)

Asumsi yang digunakan:

Material: Gray cast iron ASTM 35

Sut= 252MPa ; Suc=855MPa (Buku Juvinal, appendix C-3a)

Diameter Material: 3cm

Beban Motor= 100Kg

Beban Pengendara= 130Kg

Beban Total:

P= 100+130=230Kg= 2300N (g=10m/s2)

Subtitusi P ke persamaan (1) :

MPa

Material ini cukup aman untuk menahan beban motor dan penumpang.

Tugas Elemen Mesin

x

CW

CCW

0

UCS

Suc

1293

57,1

MPa1

Sut

0σ+

855 MPa

Lingkaran Mohr :

Untuk kasus Uniaxial Compression,

Teori Kegagalan Coulomb-Mohr :

Tugas Elemen Mesin

MPa

Suc

855

Suc

Faktor Keamanan:

544

Beban maximum sebelum gagal lelah:

KN

Maka sistem ini yang diasumsikan seperti yang diatas, tidak akan terjadi Buckling karena

bahannya getas, berdasarkan teori Coulomb-Johson (buku Shigley), dinyatakan bahwa

,

Sedangkan syarat buckling yaitu:

dimana, Kekuatan mengalah hanya ada pada material ulet.

Tugas Elemen Mesin

1. The shaft illustrated in fig. P.23 rotates at high speed while the imposed loads remain

static. The shaft is machined from AISI 1040 Steel, oil-quenched and tempered at

10000F. If the loading is sufficiently great to produce a fatigue failure (after perhaps 106

cycles), where would the failure most likely occur? (Show all necessary computation and

reasoning, but do not unnecessary computation)

Dari gambar diketahui bahwa batas kekuatan kegagalan akan terjadi pada B dibanding C.

B mempunyai area bagian lebih kecil dibandingkan C, momen bending akan lebih besar,

faktor tekanan konsentrasi lebih besar. Itu berarti kegagalan lelah tidak akan terjadi di

daerah pembebanan F, walaupun momen maksimum terjadi di sini, sebab di sini tidak

ada tekanan konsentrasi dan area bagian yang lebih besar dari 3 inchi juga.

Solution:

Kita mulai menyelesaikan permasalahan dengan mencari besarnya tegangan di B, karena

cukup memungkinkan dilakukan perhitungan pada beberapa titik dan menghitung

kekuatannya berupa tegangan di B.

Tugas Elemen Mesin

F/2 (lb) F/2 (lb)

ABCDE F

F (lb)

F/2 (lb) F/2 (lb)

maxM

AM

BM

DM

ABCDE F

Diagram Momen:

Diketahui: Material: AISI 1040 steel roll quenched pada suhu 10000F

Data dari tabel A-17 buku Shigley, diperoleh:

Sut= 75,3 KSi

Sy= 51,3 KSi

Se´= 0,5 (75,3)= 37,65 KSi

Ka= 0,775 (Buku Juvinal, Figure 8.13 untuk Hot Rolled)

Size factor = 0,869(1)-0,097 = 1 (Buku Shigley, Figure 7.16,)

Kc= 1

Kd= 1- ( 3,2. 10-3 ) (1000-840)= 0,488

Ditanya: Letak terjadi kegagalan lelah?

Solusi:

Dengan menggunakan Figure A.26-9 (buku Shigley) untuk titik B, maka:

= =

= = 0,0125

Tugas Elemen Mesin

Dari interpolasi, diperoleh: Kt= 1,1

q= 0,79

Kft = 1+(Kt – 1)q

= 1+ (1,1 - 1) 0,79

= 1,079

Ke= = = 0,926

Se di titik B= Ka. Kb. Kc. Kd. Ke. Se´

= (0,775).(1).(1).(0,488).(0,926).(37,65)

= 13,18 ksi

Untuk mengetahui besarnya tegangan di B,

Besarnya momen bending di B yaitu: MB= = 2F

0,098 in3

=

Tugas Elemen Mesin

2. Poros Engkol Sepeda

Penampang kritis dari sebuah poros engkol sepeda mengalami beban momen lentur

dan momen puntir seperti pada gambar berikut ini :

Tugas Elemen Mesin

Kritis

Asumsi :

Material Gray Cast Iron

ASTM 20 dengan Sut = 142 MPa, dan Suc = 572 MPa (Juvinal’s Book)

Torsi 400 N.m

Momen lentur 30 N.m

Faktor keamanan 2

Menetukan diameter poros…?

Solusi : Asumsikan bahwa pedal rigid, terjadi momen puntir dan momen bending

Beban Statis

Pukul 12 :

Teori Kegagalan Coulomb Mohr

Tugas Elemen Mesin

Analisa :

Dengan menggunakan Principle Max-Stress, maka :

Maka,

Tugas Elemen Mesin

Berdasarkan tabel A-13 (Shigley’s Book, hal 476) ukuran yang disenangi yang tersedia

diperoleh 40 mm.

Beban fluktuasi

t t

Amplitudo tegangan didekati dengan distortion energy theory sebagai equivalent

kombinasi tegangan kombinasi:

Tegangan rata-rata didekati dengan maximum principal stress hasil dari

superposisi seluruh tegangan statis (rata-rata). Dengan menggunakan lingkaran

Mohr

Asumsi

Material Gray Cast Iron

ASTM 20 dengan Sut = 142 MPa, dan Suc = 572 MPa (Juvinal’s Book)

Tugas Elemen Mesin

Torsi 400 N.m

Momen lentur 30 N.m

Faktor keamanan 2

Torsi operasinya konstan , sedangkan momen lenturnya bolak – balik

Umurnya tak terbatas

Diameter diantara 10 dan 50 mm. Jika tidak, solusinya harus diulang nilai yang

memadai

P .

Tugas Elemen Mesin

Sut=142 MPa

Tugas Elemen Mesin

3. Figure P8.32 shows a ½ in. pitch roller chain plate, as used on bicycle chain. It is made of carbon steel, heat-treated to give Su= 140 ksi and Sy= 110 ksi. All surface are comparable to the machined category. Since a roller chain cannot transmit compression, the link is loaded in repeated axial tension (load fluctuates between 0 and a maximum force as the link goes from the slack side to the tight side of the chain) by pins that go through the two holes. Estimate the maximum tensile force that would give infinite fatigue life with a safety factor of 1,2.

Diketahui: Material terbuat dari Carbon Steel, heat-treated

Semua permukaan termasuk proses permesinan

Su= 140 ksi

Sy= 110 ksi

Faktor Keamanan (n)= 1,2

Ditanya: Gaya tarik maksimum:….?

Jawab: Ka=0,7 (Gradien factor untuk material dengan diameter 0,4in-2in)

Kb= 1

Kc= 1 Load Factor untuk kasus Axial

Kd= 1

= = 0,33

Tugas Elemen Mesin

Dari Figure A-26 buku Shigley, diperoleh:

Kt= 2,35

q= 0,82 ;

maka: Kft = 1+(Kt – 1)q

= 1+(2,35 - 1) 0,82

= 2,066

Ke= = = 0,48

Dari table 8.1 buku Juvinal, diperoleh: Se´= 0,75 Su

Maka:

Se= Ka. Kb. Kc. Kd. Ke. Se´

= (0,7).(1).(1).(1).(0,48).(0,75 x 140ksi)

= 35,28

in2

Tugas Elemen Mesin

28,35

yS

110

uS

140

m

m

a

a

Kriteria Garis Good-Man :

1252 = 35,28

= = 28,7 ksi

Maka:

Tugas Elemen Mesin

Tugas Elemen Mesin