TEGANGAN SEDERHANA PADA KOMPONEN MESIN

Pada praktek enjinering pada komponen mesin bekerja berbagai gaya yang disebabkan

satu atau lebih dari :

1. Enerji yang diteruskan

2. berat dari mesin

3. Tahanan gesek

4. Enersia dari benda yang bergerak

5. Perubahan temperatur dls.

Berbagai gaya yang bekerja pada komponen menghasilkan berbagi tegangan

Beban

Beban didefiniikan sebagai gaya yang bekerja pada komponen yamh jenisnya adalah :

1. Beban mati atau tetap

2. Beban yang berubah-ubah

3. Beban kejut atau yang tiba-2 bekerja pada komponen

Tegangan

Jika gaya atau beban dari luar sistem bekerja pada suatu komponen, gaya internal ( yang

besarnya sama dan arahnya berlawanan) akan timbul pada berbagai bagian dari komponen

yang akan menahan gaya dari luar tersebut. Gaya internal per luas penampang pada setiap

bagian disebut tegangan unit atau secara sederhana disebut tegangan.

Secara matematis f = P/A

Dengan : f = tegangan

P = Gaya atau beban yang bekerja

A = luas penampang

Dalam unit M.K.S. tegangan dinyatakan dalam kg/cm2, sedangkan dalam S.I. N/mm2 atau

N/m2

Regangan

Jika gaya atau beban bekerja pada komponen, akan terjadi deformasi. Deformasi per

satuan panjang disebut sebagai regangan unit atau regangan.

Secara matematis e = δl/l atau δl = e.l

dengan : e = regangan

δl = perubahan panjang dari komponen

l = panjang awal dari komponen

Tegangan tarik dan regangan

x ft ft

P P P P

x

Tegangan tarik : ft = P/A

Regangan tarik : et = δl/l

Tegangan tekan dan regangan

x ft ft

P P P P

x

Tegangan tarik : fc = P/A

Regangan tarik : ec= δl/l

Tegangan geser (gunting) dan regangan

Tegangan geser : fs = Gaya tangensial / luas yang menahan

= P/A = P/ ( π/4 d2)

Modulus Elastisitas

Hukum Hook menyetakan jika material diberi beban dalam batas elastisitasnya, tegangan

adalah proporsional dengan regangannya, f α e

= E.e

E = f/e = P.l/A.δl

di mana E adalah sebuah konstanta yang disebut Modulus elastisitas yang dinyatakan

dalam kg/cm2(dalam sistem M.K.S.) atau N/mm2 (dalam sistem S.I.)

Modulus geser atau modulus÷ kekakuan

Secara eksperimental, dalam batas elastis, tegangan geser adalah proporsional terhadap

regangan geser. Secara matematis : fs α ø

= N ø dengan : fs = tegangan geser

ø = regangan geser N = Modulus kekakuan

Tabel : Modulus Elastisitas dan modulus kekakuan

dari material yang digunakan saat ini

Material E (kg/cm2) N (kg/cm2)

Baja

Besi tempa

Besi tuang

Tembaga

Kuningan

Timah

2 ÷ 2,2 x 106

1,9 ÷ 2,0 x 106

1,0 ÷ ,16 x 106

0,9 ÷ 1,1 x 106

0,8 ÷0,9 x 106

0,1 x 106

0,8 ÷ 1,0 x 106

0,8 ÷ 0,9 x 106

0,4 ÷0,5 x 106

0,3 ÷ 0,5 x 106

0,3 ÷0,5 x 106

0,1 x 106

Tegangan Bantalan

Tegangan kompresi yang terlokaisasi pada bidang kontak dua bagian disebut tegangan

bantalan atau tegangan. Tegangan ini diperhitungkan pada rancangan paku keeling,

sabungan cotter, knuckle dls.

Pada gambar a) di bawah sebuah pin dan lubang diberi beban. Distribusi tegangan

bantalan tidak uniform. Tegangan tersebut sesuai dengan bentuk permukaan sifat fisik dari

material. Distribusi tersebut adalah seperti pada gambar b). Oleh karena distribusi

sesungguhnya dari tegangan tersebut sulit ditentukan, untuk itu tegangannya biasanya

dihitung berdasarkan besar beban dibagi proyeksi bidang kontak dari pin.

Dengan demikian tegangan bantalan adalah : fb = P/l.d

Sedangkan untuk paku keling tegangan bantalan adalah : fb = P/(d.t.n)

Dengan : P = gaya yang bekerja pada pin

d = diameter pin

l = panjang bidang kontak

t = tebal dari pelat

n = jumlah paku keling

Contoh :

Pelat pondasi yang berbentuk bujur sangkar pada setiap

sudutnya diikat dengan baut dan mur seperti pada gambar.

Pelat tersebut duduk pada ring washer dengan diamter

dalam sebesar 22 mm dan diameter luar 50 mm. Ring

washer yang terbuat dari tembaga dengan ukuran diameter

dalam 22 mm dan diameter luar 44 ditempatkan antara mur

dan pelat pondasi. Jika pelat pondasi membawa beban

sebesar 12 ton (termasuk berat pelat tersersebut terdistribusi

secara merata pada keempat sudut) hitunglah tegangan

tekan pada ring washer bagian bawah sebelum mur

dikencangkan. Berapa besar tegangan pada ring washer atas

dan bawah jika mur dikencangkan sebesar 500 kg pada

setiap baut?

Penyelesaian :

Diameter baut 20 mm = 2 cm

Diameter dalam washer bawah 22 mm = 2,2 cm

Diameter luar washer bawah 50 mm = 5 cm

∴Luas washer bawah A1 = π/4(52 – 2,22) = 15,83 cm2

Diameter dalam washer atas 22 mm = 2 cm

Diameter luar washer atas 44 mm = 4,4 cm

∴ Luas washer atas = π/4(4,42 – 22) = 11,4 cm2

Beban total keempat washer = 12 ton = 12.000 kg

∴ setiap washer bawah sebelummur dikwncangkan =

12.000/4 = 3.000 kg

Diagram Tegangan – Regangan

Dalam merancang berbagai komponen mesin perlu

mengetahui bagaimana material berfungsi pada operasinya.

Untuk itu perlu untuk mengetahui sifat dari material.