defleksi poros (shaft deflections) dan putaran kritis poros

Beberapa komponen segel putar memiliki perpindahan poros lateral yang signifikan yang harus ditangani dengan benar untuk kinerja segel yang memuaskan. Contoh perpindahan poros lateral adalah defleksi.

Defleksi poros yang terdiri dari linier dan sudut, harus diperiksa pada roda gigi dan bantalan. Defleksi yang diizinkan akan bergantung pada banyak faktor, dan katalog bantalan dan roda gigi harus digunakan untuk panduan pada misalignment (ketidaksejajaran) yang diperbolehkan untuk bantalan dan roda gigi tertentu.

Contoh Soal Defleksi Poros

Jika poros dibebani dengan gaya F, batang poros akan melengkung ke bawah dengan defleksi di titik C adalah y_C, seperti gambar di bawah.

R_A = Fb/L ; R_B = F_a/L ; M_AC =Fbx/L dan M_BC = (F_a/L) (L-X) untuk 0 <= X <= a

Defleksi yang timbul sepanjang AC (y_AC) adalah: y_AC = [Fbx/(6EIL)](L²-X²-b²)

Bila x = a, y_c = [Fab/(6EIL)] (L²-x²-b²).

Dengan memasukkan L = a+b, defleksi di titik C adalah y_c = Fa²b²/(3EIL).

I adalah momen inersia penampang dan E adalah modulus elastisitas bahan poros.

Putaran Kritis Poros (Critical Speed)

Putaran kritis adalah putaran sudut teoretis yang membangkitkan frekuensi alami benda yang berputar, seperti poros. Saat kecepatan rotasi mendekati frekuensi alami objek, objek mulai beresonansi yang secara dramatis meningkatkan getaran sistemik. Resonansi yang dihasilkan terjadi terlepas dari orientasi. Ketika kecepatan rotasi sama dengan nilai numerik getaran alami maka kecepatan itu disebut kecepatan kritis.

Untuk poros yang berputar ada kecepatan di mana, untuk setiap defleksi awal yang kecil, gaya sentrifugal sama dengan gaya pemulih elastis. Pada titik ini defleksi meningkat pesat dan poros dikatakan “berputar”. Di bawah dan di atas kecepatan ini efek ini sangat berkurang. Putaran kritis tergantung pada dimensi poros, material poros dan beban poros.

Putaran kritis poros n_cr (RPM) dapat dihitung dengan rumus:

dengan g adalah percepatan gravitasi dan y₁, y₂, ….. y_n adalah defleksi yang terjadi pada titik dimana F₁, F₂,…. F_n bekerja.

Contoh Soal Putaran Kritis Poros

Sebuah poros mendapat pembebanan dengan diameter poros d =2 in dan modulus elastis E = 3 x 10⁷ psi. Tentukan defleksi di titik C dan D dan putaran kritis poros n_cr.

Penyelesaian

Momen Inersia Penampang: I = (π/64) d⁴ = (π/64) 2⁴ = 0,7854 in⁴

Berdasarkan rumus y_AC = [Fbx/(6EIL)](L²-X²-b²)

Defleksi titik C akibat F1 saja: y =[(80x30x60)/(6×3.10⁷x0,7854×90)] (90²-60²-30²) = 0,04074 in

Deleksi titik C akibat F2 saja: y =[(120x20x30)/(6×3.10⁷x0,7854×90)] (90²-20²-30²) = 0,03848 in

Jadi defleksi di titik C akibat F1 dan F2 adalah y_C = 0,040747 + 0,03848 = 0,07922 in

Defleksi titik D akibat F1 saja: y = [(80x30x20)/(6×3.10⁷x0,7854×90)] (90²-30²-20²) = 0,02565 in

Defleksi titik D akibat F2 saja: y = [(120x20x70)/(6×3.10⁷x0,7854×90)] (90²-20²-70²) = 0,03697 in

Jadi defleksi di titik D akibat F1 dan F2 adalah y_D = 0,02565 + 0,03697 = 0,06262 in

Putaran kritis poros n_cr dengan g = 386 in/s² = 32,2 ft/s² = 9,81 m/s² adalah

PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL 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.

http://www.morseairsystems.com.au/news-critical-speed-of-shafts.html (diakses pada tanggal 30 November 2021)

Malau, V. 2012. Diktat Elemen Mesin. Departemen Teknik Mesin dan Industri UGM.