Kunci Poros :Jenis, Ukuran, Bahan, Rumus Desain &Perhitungannya

Sambungan berkunci dicapai dengan memotong alur pasak pada poros dan hub serta memasukkan komponen yang disebut “kunci”. Meski berukuran kecil, kunci poros memegang peranan penting dalam transmisi mekanis. Kunci adalah elemen mekanis yang digunakan untuk memperbaiki poros dan roda gigi yang berputar. Hal ini terutama digunakan untuk mengirimkan torsi dengan mengamankan komponen secara melingkar pada poros. Beberapa kunci juga menyediakan fiksasi aksial atau memungkinkan pergerakan aksial, seperti sambungan antara roda gigi dan poros pada reduksi. Meskipun bukan bagian yang menonjol, kunci sangat penting dalam transmisi daya. Jadi hari ini, mari kita lihat lebih dekat Kunci Poros dengan membahas jenis, ukuran, bahan, dan desainnya!

Apa itu Kunci Poros?

Kunci poros, juga dikenal sebagai kunci motor, adalah batang pendek yang menghubungkan dua bagian yang berputar (biasanya poros dan hub), terbuat dari bahan berkekuatan tinggi untuk menyalurkan torsi. Fungsinya adalah untuk menyatukan dua bagian menjadi satu bodi berputar sekaligus memungkinkan rotasi sepanjang sumbu tanpa tergelincir atau tidak sejajar, memastikan presisi dan keandalan transmisi. Kunci poros umumnya digunakan pada sistem mekanis seperti mobil, sepeda motor, mesin pertanian, dan peralatan konstruksi.

Jenis Kunci Poros (Diagram, Fitur &Kegunaan)

Dalam berbagai jenis transmisi mekanis, berbagai jenis kunci memainkan peran penting dalam desain dan aplikasi alat berat. Konsep dasar koneksi berkunci meliputi kunci datar, kunci Woodruff, kunci lancip, dan kunci singgung, masing-masing dengan karakteristik dan cakupan aplikasinya sendiri. Di bawah ini kita akan mendalaminya secara detail dengan menyajikan diagram, fitur, dan penerapan masing-masing jenis kunci poros:

1. Kunci Datar (Kunci Tenggelam Paralel)

Kunci datar standar, alias kunci paralel, adalah jenis kunci tenggelam, digunakan untuk sambungan tetap, tanpa pergerakan aksial relatif antara poros dan hub. Kedua permukaan samping merupakan permukaan kerja, sedangkan terdapat jarak bebas antara permukaan atas dan bagian bawah alur pasak hub. Selama pengoperasian, torsi ditransmisikan melalui kompresi permukaan sisi alur pasak poros, kunci, dan hub. Ini adalah kunci persegi panjang atau persegi tanpa lancip, digunakan di mana hub perlu meluncur di sepanjang poros. Kunci poros datar mudah dibuat, nyaman untuk perakitan dan pembongkaran, keselarasan yang baik antara poros dan komponen yang dipasang di poros, tetapi tidak dapat memperbaiki pergerakan aksial komponen yang dipasang di poros

Kunci datar standar dapat dibagi menjadi tiga jenis berdasarkan tenggelamnya:ujung bulat (A), ujung persegi (B), ujung persegi panjang, ujung bulat tunggal (C):

• Kunci Tenggelam Datar Persegi Panjang

• Kunci Tenggelam Persegi

• Kunci Tenggelam Bulat (sisi ganda atau bulat tunggal)

2. Kunci Woodruff (Kunci Tenggelam Setengah Bulan)

Kunci Woodruff hadir dengan bentuk setengah bulan, dapat mengakomodasi setiap lancip di hub. Kedalaman ekstra pada poros mencegah kecenderungan terjadinya pembalikan pada alur pasak, namun kedalaman alur pasak melemahkan poros. Kunci Woodruff umumnya digunakan bersama dengan jurnal poros tirus untuk mengirimkan torsi. Slot kunci dikerjakan dengan pemotong penggilingan dengan bentuk yang sama dengan kunci setengah bulan, memungkinkannya berayun di sekitar pusat geometrisnya di dalam slot. Permukaan samping kunci adalah permukaan kerja, yang menyalurkan torsi melalui kompresi samping. Alur pasak digiling dengan pemotong berbentuk cakram, dan kuncinya sendiri berbentuk setengah lingkaran. Kunci berbentuk setengah lingkaran bagus untuk kemampuan manufaktur, perakitan mudah, dan sangat cocok untuk sambungan ujung poros meruncing. Namun slot poros secara signifikan mengurangi kekuatan poros; hanya cocok untuk koneksi beban ringan.

3. Kunci Sadel (Kunci Lancip)

Permukaan kerja kunci lancip berada pada permukaan atas dan bawahnya. Permukaan atasnya memiliki lancip 1:100, dan permukaan bawah alur pasak hub juga dirancang dengan lancip ini. Ketika kunci lancip dimasukkan ke dalam alur pasak poros dan hub, gaya pra-pengetatan yang signifikan dihasilkan pada permukaannya. Selama pengoperasian, kunci lancip terutama mengandalkan gesekan untuk mengirimkan torsi dan dapat menahan gaya aksial searah. Namun, hal ini dapat menyebabkan eksentrisitas antara poros dan hub, sehingga lebih cocok untuk sambungan yang akurasi pemusatannya tidak penting, bebannya stabil, dan kecepatannya rendah.

Lebih lanjut, tuts lancip dapat dibagi lagi menjadi tuts lancip standar, tuts pelana berongga, dan tuts lancip gib-head.

• Kunci Sadel Datar – terletak rata pada porosnya

• Kunci Sadel Berongga – bagian bawah kunci pas dengan permukaan lengkung poros

• Kunci Sadel Gib-Head – Memiliki pengait agar mudah dilepas

4. Tombol Gib-Head (Kunci Tenggelam)

Kunci lancip gib-head adalah jenis kunci lancip khusus, dengan kepala berbentuk kait yang dirancang untuk mengamankannya dengan lebih efektif pada alur pasak poros dan hub. Kepala gib memudahkan pelepasan kunci. Desain ini tidak hanya meningkatkan stabilitas sambungan tetapi juga mengurangi eksentrisitas antara poros dan hub sampai batas tertentu, sehingga meningkatkan presisi sambungan. Oleh karena itu, kunci lancip gib-head sangat cocok untuk aplikasi yang memerlukan akurasi pemusatan tinggi dan sambungan aman, seperti rakitan mekanis dalam rotasi kecepatan tinggi dan kondisi tugas berat.

5. Kunci Bulu (Kunci Tenggelam)

Feather Key dipasang ke poros atau hub dan juga memungkinkan pergerakan aksial. Permukaan samping kunci adalah permukaan kerja; itu mentransmisikan kekuatan melalui sisi-sisinya, memberikan keselarasan yang baik, dan mudah untuk dirakit dan dibongkar. Itu tidak memberikan fiksasi aksial. Kunci dipasang pada poros menggunakan baut, dan lubang berulir tengah digunakan untuk melepas kunci. Ini digunakan dalam situasi di mana komponen poros bergerak sedikit di sepanjang poros, seperti roda gigi geser di kotak roda gigi.

6. Kunci Dowel (Kunci Poros Bulat)

Kunci pasak dengan badan silinder, dapat dimasukkan ke dalam lubang yang dibor pada hub dan poros; paling cocok untuk drive berdaya rendah. Kunci silinder merupakan bentuk kunci poros motor yang umum. Berbentuk silinder dan sesuai dengan alur pada poros motor dan komponen transmisi. Mudah dipasang dan dapat menghasilkan torsi yang besar. Kunci pasak juga dapat dirancang sebagai pin lurus atau runcing untuk memenuhi berbagai kebutuhan.

• Kunci Dowel Pin Lurus

• Tombol Pin Bawah Meruncing

7. Kunci Singgung

Kunci poros singgung cocok dengan alur pasak hub dan poros; digunakan berpasangan pada sudut siku-siku satu sama lain. Setiap kunci menahan torsi dalam satu arah saja dan digunakan pada poros tugas berat yang besar. Terdiri dari dua kunci pas dengan lancip 1:100, permukaan atas dan bawah bersama-sama membentuk permukaan kerja, yang mampu mentransmisikan torsi besar. Sepasang kunci singgung hanya dapat mengirimkan torsi dalam satu arah, sedangkan dua pasang yang disusun pada 120°–135° digunakan untuk torsi dua arah. Ini digunakan dalam aplikasi beban tinggi di mana pemusatan tidak penting. Kunci singgung menghasilkan torsi melalui tekanan tangensial dan juga dapat menahan gaya aksial searah yang kecil.

Mereka terutama digunakan dalam situasi yang hanya memerlukan transmisi torsi searah, atau dalam kasus dua arah, dua pasang kunci singgung disusun pada jarak tertentu. Karena kemampuannya dalam menyalurkan torsi yang besar, kunci tangen biasa digunakan pada alat berat.

8. Kunci Spline

Shaft + Integrated Key =Spline Shaft, yang memungkinkan pergerakan aksial (umumnya digunakan pada transmisi gigi geser). Sambungan splined terdiri dari beberapa gigi kunci yang tersebar merata di sekitar poros dan lubang hub, dengan sisi gigi berfungsi sebagai permukaan kerja. Jenis sambungan ini memberikan kapasitas beban tinggi, kinerja pemusatan dan pemandu yang baik, dengan pelemahan kekuatan poros dan hub yang minimal. Ini sangat cocok untuk sambungan pemusatan dengan beban tinggi dan presisi tinggi yang sering kali memerlukan geser, seperti roda gigi geser pada transmisi. Spline dapat diklasifikasikan menjadi spline persegi panjang, spline segitiga, dan spline berbelit-belit berdasarkan bentuk giginya.

• Spline Persegi Panjang:Mudah dibuat menggunakan penggilingan, hobbing, broaching, atau pembentukan. Setelah penggilingan, presisi tinggi dapat dicapai. Standar mendefinisikan dua seri:tugas ringan (untuk beban rendah), dan tugas menengah (untuk beban sedang). Banyak digunakan dalam penerbangan, otomotif, traktor, peralatan mesin, mesin pertanian, dan perangkat transmisi mekanis umum.

• Spline Involute:Memiliki profil gigi yang involute. Di bawah beban, gaya radial menghasilkan pemusatan mandiri, memastikan tegangan gigi merata, kekuatan tinggi, dan umur panjang. Pembuatannya sama dengan roda gigi, memungkinkan presisi tinggi dan dapat dipertukarkan. Sudut tekanan standar αD adalah 30°, 37,5°, dan 45°, digunakan pada sambungan beban tinggi, pemusatan presisi tinggi, dan ukuran besar.

Bagan Ukuran Kunci Poros &Alur Pasak (Dimensi, Toleransi)

Untuk memastikan kesesuaian antara kunci poros dan komponen lainnya, kunci tersebut harus memenuhi dimensi standar:

• Diameter:Harus sama atau sedikit lebih kecil dari diameter lubang yang sesuai, biasanya lebih kecil 0,01–0,05 mm
• Panjang:Harus sedikit lebih panjang dari jarak antar bagian yang tersambung. Umumnya, panjang kunci sama dengan ketebalan bagian penghubung ditambah 1–2 mm
• Radius Fillet:Untuk mencegah kerusakan atau retak akibat tepi yang tajam, sebaiknya gunakan jari-jari 0,5–1 mm di kedua ujungnya
• Toleransi:Untuk memastikan kesesuaian yang ketat, toleransi produksi dikontrol dalam tingkat h6. h7. atau h8

Untuk membantu Anda lebih memahami dimensi kunci poros dan dengan cepat mendapatkan beberapa spesifikasi dimensi umum, kami mencantumkan tabel dimensi untuk jenis kunci poros umum di bawah ini:

Bagan Ukuran Kunci Datar (Kunci Poros Paralel &Dimensi Alur Pasak)

Diameter Poros
d Ukuran Kunci Nominal Kedalaman Slot Poros t₁ Kedalaman Slot Kunci t₂ Radius Sudut b (h9) jam (jam11) c atau r L (h14) Nomor. Toleransi Nomor. Toleransi Min Maks 6–8220.16–0.256–201.2+1.0+0.10.080.16>8–10336–361.801.40>10–12446–362.001.80>12–17550.25–0.414 –562.802.300.160.25>17–226614–703.502.80>22–308718–904.0+3.3+0.2>30–381080.4–0.622–1005.00.23.9 00.250.4>38–4412828–1405.003.30>44–5014936–1605.503.80>50–58161045–1806.304.30>58–65181150–200 7.004.40>65–7520120.6–0.856–2507.505.400.40.6>75–85221463–2509.005.40>85–95251470–2809.005.40>9 5–110281680–32010.006.40>110–130321890–36011.007.40>130–15036201.0–1.2100–40012.0+8.4+0.30.71. 0>150–1704022100–40013.00.39.40>170–2004525110–45015.0010.40>200–2305028125–50017.011.4>230–260 56281.6–2.0140–50020.012.41.21.6>260–2906332160–50020.012.4>290–3307036180–50022.014.4>330–3808 0402.5–3.0200–50025.015.42.02.5>380–4409045220–50028.017.4>440–50010050250–50031.019.5L Seri:  6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 125, 140, 160, 180, 200, 220, 250, 280, 320, 360, 400, 450, 500

Bagan Ukuran Kunci Woodruff (Kunci Poros Setengah Bulan &Dimensi Alur Pasak)

Ukuran Kunci
(b×h×D) Lebar b Tinggi h Diameter D Talang atau Radius s Nominalnya Toleransi Nominalnya h12 Nominalnya h12 Min Maks 1×1,4×41—1,404−0,120—1,5×2,6×71,5—2,6−0,1070—2×2,6×72—2,6070—2×3,7×102—3,7010−0,150—2,5×3,7×1 02,5—3,7−0,12100—3×5×133—50130—3×6,5×163—6,5016−0,180—4×6,5×16406.501600.160.254×7,5×194−0,0257 .5019−0.2100.250.405×6.5×165—6.501600.250.405×7.5×195—7.5−0.151900.250.405×9×225—902200.250.406×9 ×226—902200.250.406×10×256—10025−0.2100.400.608×11×288—1102800.400.6010×13×3210—13−0.183200.600.90

Bagan Ukuran Kunci Sadel (Kunci Poros Lancip Datar Standar &Dimensi Alur Pasak)

Lebar b b Toleransi (h8) Tinggi h h Toleransi (h11) Talang atau Radius c atau r Ukuran Dasar Batas Atas Ukuran Dasar Batas Atas 20−0,01420−0,0900,16–0,2530−0,01430−0,09040−0,01840−0,09050−0,01850−0,0900,25–0,4060−0,02260−0,09080−0,02770−0,0 90100−0,02780−0,0900,40–0,60120−0,03390−0,090140−0,033100−0,090150−0,033100−0,0900,60–0,80160−0,033100−0,110180−0 .033120−0.110200−0.033140−0.1101.60–2.00220−0.033140−0.110250−0.040160−0.1302.50–3.00280−0.040160−0.130300−0.046 Panjangnya L (toleransi h14):
18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 125, 140, 160, 180, 200, 220, 250, 280, 315, 355, 400, 450, 500

Bagan Ukuran Kunci Gib-Head (Kunci Poros Lancip Gib-Head &Dimensi Alur Pasak)

Lebar
b Toleransi (h8) Tinggi
jam Toleransi (h11) Tinggi Kepala
jam₁ Talang atau Radius
c atau r Dasar Batas Dasar Batas 44−0,01840−0,075100,16–0,2555−0,01850−0,0751266−0,02260−0,0901488−0,02270−0,090160,25–0,401010−0,02780−0,090 181212−0,02790−0,090201414−0,027100−0,090220,40–0,601616−0,033100−0,110251818−0,033120−0,110282020−0,033140−0 .110320.60–0.802222−0.033140−0.110362525−0.040160−0.130401.60–2.002828−0.040160−0.130453030−0.046180−0.13050 3232−0,046200−0,130563636−0,046220−0,130634040−0,054250−0,160702,50–3,004545−0,054280−0,16080Standar Panjang L (h14):
18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 125, 140, 160, 180, 200, 220, 250, 280, 320, 360, 400, 450, 500

Bagan Ukuran Kunci Tangen (Kunci Poros Tangensial Standar &Dimensi Alur Pasak)

Diameter Poros
d Kunci Kedalaman Alur Pasak Lebar Alur Pasak Talang
C Jari-jari
r Ketebalan
jam Lebar
b (±h11) Poros
t1 Pusat
t2 Poros
b1 Pusat
b2 Min Maks Min Maks 6018−0.0907.07.319.319.60.60.8—6520−0.0908.08.320.120.40.60.8—7022−0.1108.08.321.021. 30.60.8—7525−0.1109.09.323.223.50.60.8—8028−0.09010.010.324.024.40.81.0—8528−0.09010 .010.324.825.20.81.0—9030−0.09010.010.326.727.00.81.0—10032−0.11011.011.428.028.41.01 .2—11036−0.11012.012.431.031.41.01.2—12040014.014.434.635.11.62.01.01.214045016.016.43 7.738.31.62.01.01.216050018.018.442.042.81.62.01.01.220056020.020.449.650.32.02.51.62.0 25063−0.13022.022.459.960.62.53.02.02.531570028.028.472.172.83.04.0—40080−0.16036.036. 493.294.03.04.03.04.0500100−0.22050.050.5125.9126.65.07.0—630140−0.19063.063.5189.0189 .75.07.03.04.0800180080.080.5240.0240.77.09.0—1000200−0.220100.0100.5300.0300.77.09.0—

Bagan Ukuran Kunci Splines (Kunci Spline Persegi Panjang &Dimensi Alur Pasak)

Diameter Poros
d Seri Ringan Seri Sedang Spesifikasi
N × d × D × B Talang
c Jari-jari
r d₁menit αmin Spesifikasi
N × d × D × B Talang
c Jari-jari
r d₁menit αmin 116×11×14×30.20.1—136×13×16×3.514.41.0166×16×20×416.61.0186×18×22×50.30 .219.52.0216×21×25×521.22.0236×23×26×60.20.1223.56×23×28×621.21.2266×26× 30×624.53.86×26×32×623.61.2286×28×32×726.64.06×28×34×725.81.4326×32×36×6 0.30.230.22.78×32×38×629.41.0368×36×40×734.43.58×36×42×70.40.333.41.0428× 42×46×840.55.08×42×48×839.42.5468×46×50×944.65.78×46×54×942.61.4528×52×5 8×1049.64.88×52×60×1048.62.5568×56×62×100.40.353.66.58×56×65×1052.02.5628 ×62×68×1259.77.38×62×72×120.50.457.72.47210×72×78×1269.67.310×72×82×1267 .71.08210×82×98×1279.38.510×82×92×1277.02.99210×92×98×11 0.50.499.69.910×92×102×1487.34.510210×102×108×1699.611.310×102×1 12×160.60.597.76.211210×112×120×16108.810.510×112×125×18106.24.1

Bahan Kunci Poros

Sebagai komponen penting dalam transmisi mekanis, pemilihan material kunci poros berhubungan langsung dengan kinerja dan keandalan sistem mekanis. Bahan kunci poros yang umum adalah sebagai berikut:

1. Kunci baja karbon

Baja karbon adalah salah satu bahan kunci poros yang paling umum digunakan. Ia memiliki kekuatan dan ketahanan aus yang tinggi serta dapat menahan beban besar dan gaya benturan. Kunci baja karbon adalah pilihan pertama pada alat berat dan skenario yang perlu menahan beban tinggi. Selain itu, harga baja karbon yang relatif rendah juga menjadikannya menguntungkan secara ekonomi.

2. Kunci baja tahan karat

Kunci baja tahan karat bekerja dengan baik di lingkungan yang lembap atau korosif. Ketahanannya terhadap korosi yang sangat baik memungkinkannya mempertahankan kinerja yang stabil untuk waktu yang lama dalam kondisi yang keras. Meskipun harga kunci baja tahan karat lebih tinggi dibandingkan kunci baja karbon, kunci baja tahan karat adalah pilihan yang lebih cocok dalam aplikasi yang memerlukan stabilitas jangka panjang dan ketahanan terhadap korosi.

3. Kunci logam non-besi

Kunci logam non-ferrous, seperti kunci tembaga atau kunci aluminium, memiliki keunggulan dalam aplikasi spesifik tertentu. Misalnya, dalam skenario yang memerlukan konduktivitas, kunci tembaga digunakan karena konduktivitasnya yang baik. Demi desain yang ringan, kunci aluminium lebih disukai karena kepadatan dan bobotnya yang lebih rendah.

Kelas Material Kunci Poros

1. Baja 45# adalah bahan kunci poros yang umum digunakan dengan kekuatan dan ketahanan aus yang tinggi serta kinerja biaya tinggi.
2. Baja 40Cr memiliki kekuatan dan kekerasan tinggi, cocok untuk menahan torsi dan gesekan intensitas tinggi.
3. Baja 42CrMo memiliki kekuatan dan ketangguhan tinggi, serta memiliki sifat mekanik yang baik sekaligus memiliki kekuatan tinggi.
4. Baja tahan karat memiliki ketahanan terhadap korosi dan karat, cocok untuk beberapa kunci poros yang perlu dioperasikan di lingkungan lembab atau korosif.
5. Bahan seperti karet atau poliuretan digunakan untuk kunci poros yang perlu disegel atau menyerap guncangan.

Prinsip Pemilihan Material untuk Kunci Poros

Pemilihan material kunci poros harus didasarkan pada faktor-faktor seperti daya transmisi, kecepatan, torsi, lingkungan kerja, dan masa pakai.

• 1. Persyaratan kekuatan tinggi:Kunci poros biasanya harus mampu menahan torsi besar dan biasanya terbuat dari bahan berkekuatan tinggi, seperti baja 45#, 40Cr, 42CrMo, dll.
• 2. Persyaratan ketahanan aus yang tinggi:Kunci poros harus mampu menahan gesekan dan keausan selama putaran kecepatan tinggi, sehingga kekerasan dan kekuatan material harus tinggi, seperti 40Cr.
• 3. Persyaratan ketahanan korosi yang tinggi:Kunci poros yang beroperasi di lingkungan lembab atau korosif harus mampu menahan korosi, sehingga sering kali terbuat dari baja tahan karat.
• 4. Persyaratan penyegelan yang tinggi:Beberapa kunci poros perlu berfungsi sebagai segel selama rotasi, biasanya terbuat dari bahan seperti karet atau poliuretan.

Desain Kunci Poros (Faktor Kunci, Rumus &Perhitungan)

Desain kunci poros memerlukan pertimbangan komprehensif terhadap berbagai faktor dan harus dihitung menggunakan rumus khusus untuk memastikan bahwa kunci tersebut mempertahankan kondisi kerja dan masa pakai yang baik selama pengoperasian. Desain kunci poros terutama melibatkan dua aspek:desain dimensi dan desain bentuk. Desain dimensi ditentukan oleh ukuran poros dan alur pasak, sedangkan desain bentuk harus mempertimbangkan kondisi kerja, lingkungan, dan beban. Di bawah ini kami jelaskan secara detail dari sudut pandang rumus teoritis, langkah perhitungan, esensi desain, dan pertimbangan utama untuk membantu Anda memahami sepenuhnya desain kunci poros.

Faktor Utama yang Perlu Dipertimbangkan untuk Desain Kunci Poros

Desain Struktural Kunci

1. Analisis Beban:Pertama, analisis jenis beban yang akan ditanggung oleh kunci, termasuk beban aksial dan beban torsi, untuk menentukan beban desain.
2. Pemilihan Bahan:Pilih bahan yang sesuai berdasarkan beban desain, kondisi kerja, dan biaya. Bahan umum termasuk baja, aluminium, dan tembaga.
3. Desain Dimensi:Berdasarkan material yang dipilih dan beban desain, tentukan dimensi geometris kunci, termasuk lebar, tinggi, dan panjang.
4. Desain Alur Pasak:Pertimbangkan kesesuaian antara kunci dan bagian yang berpasangan, termasuk bentuk, dimensi, dan jarak bebas alur pasak.

Perhitungan Kekuatan

1. Analisis Beban pada Kunci:Analisis gaya-gaya yang bekerja pada kunci berdasarkan beban dan desain struktur, termasuk gaya aksial dan gaya geser.
2. Analisis Stres:Hitung distribusi tegangan pada kunci, dengan mempertimbangkan beban statis dan dinamis.
3. Analisis Deformasi:Hitung deformasi kunci di bawah beban, termasuk deformasi aksial dan deformasi lentur.

Verifikasi Kekuatan

1. Evaluasi Kekuatan:Evaluasi apakah tegangan dan deformasi yang dihitung memenuhi persyaratan desain dan faktor keamanan.
2. Penilaian Umur Kelelahan:Menilai umur kelelahan kunci pada pembebanan siklik, dengan mempertimbangkan inisiasi dan perambatan retak lelah.
3. Verifikasi dan Optimasi:Berdasarkan evaluasi kekuatan dan kelelahan, lakukan verifikasi dan optimalisasi struktural untuk memastikan kunci aman dan andal saat digunakan.

Rumus Perhitungan Dimensi Kunci Poros

a. Ketika lebar kunci diketahui:

Kedalaman (h ), tinggi (t ), dan lebar atas (b ) dapat dihitung menggunakan rumus berikut:

• h = d / 2
• t = d / 2
• b = S × d

Dimana:

• d  =diameter poros
• S  =rasio lebar kunci terhadap diameter poros, biasanya antara 0,1 dan 0,3

b. Ketika tinggi kunci diketahui:

Lebar, kedalaman, dan lebar atas dapat dihitung sebagai:

• b = S × d
• h = 2 × t
• B = S × d + k

Dimana:

• k  =faktor keamanan, umumnya sekitar 0,1

Rumus &Perhitungan Kekuatan Kunci Poros

Sambungan berkunci adalah metode penting untuk transmisi torsi dalam sistem mekanis. Desainnya harus mempertimbangkan dua aspek kekuatan inti: kekuatan geser dan kekuatan lentur.

Formula Kekuatan Lentur

Pada saat poros dioperasikan, kunci mengalami beban lentur. Oleh karena itu, kekuatan lentur kunci harus diperhatikan.

• Momen lentur:
  M = F × b / 2 Dimana:
  • F  =menekan tombol
  • b  =lebar kunci
• Tekanan lentur:
  σ_b = 4M / (π × d³) Dimana:
  • d  =diameter poros
  • π  =3,1416

Formula Kekuatan Geser

Kekuatan geser kunci harus memenuhi persyaratan kondisi kerja:

• τ = F / (b × h)

Dimana:

• F  =menekan tombol
• b  =lebar kunci
• h  =tinggi kunci

Rumus Inti Verifikasi Kekuatan

Pemeriksaan Kekuatan Geser

• τ =F / A ≤ [τ]

Dimana:

• τ =tegangan geser aktual (MPa)
• F =gaya geser =2 × M / d
• A =luas geser =b × l
• [τ] =tegangan geser ijin (MPa)

Pemeriksaan Kekuatan Tekan

• σ_jy =F / A_jy ≤ [σ_jy]

Dimana:

• σ_jy =tegangan tekan aktual (MPa)
• A_jy =luas tekan =l × (h / 2)
• [σ_jy] =tegangan tekan izin (MPa)

Langkah Perhitungan dan Analisis Kasus

Kasus 1:Verifikasi Kekuatan Kunci yang Ada

Diberikan:

• Diameter poros d =70 mm
• Torsi M =600 N·m
• Dimensi kunci:b =16 mm, h =10 mm, l =50 mm
• Tekanan yang diijinkan:[τ] =60 MPa, [σ_jy] =100 MPa

Langkah 1:Hitung gaya geser (F)
F =2 × M / hari =2 × 600 × 1000 / 70 =17142,86 N

Langkah 2:Tegangan geser (τ)
τ =17142,86 / (16 × 50) =21,43 MPa <60 MPa → Lulus

Langkah 3:Tegangan tekan (σ_jy)
σ_jy =17142,86 / (50 × 5) =68,57 MPa <100 MPa → Lulus

Kasus 2:Desain Panjang Kunci Minimum

Diberikan:

• Diameter poros d =50 mm
• Torsi M =1600 N·m
• Tekanan yang diijinkan:[τ] =80 MPa, [σ_jy] =240 MPa

Langkah 1:Gaya geser (F)
F =2 × 1600 × 1000/50 =64000 N

Langkah 2:Panjang kunci dari kondisi geser
aku ≥ 64000 / (16 × 80) =50 mm

Langkah 3:Panjang kunci dari kondisi tekan
l ≥ 64000 / (5 × 240) ≈ 53,3 mm

Pilihan akhir:Berdasarkan seri standar, pilih l =56 mm

Pedoman dan Pertimbangan Desain

Pemilihan Jenis Kunci

• Tombol yang longgar (misalnya, kunci datar, kunci Woodruff):
  Mengirimkan torsi melalui permukaan samping; cocok untuk aplikasi presisi tinggi tanpa gaya aksial.
• Tombol yang pas sekali (misalnya, tombol lancip, tombol singgung):
  Mengirimkan torsi melalui gesekan pada permukaan atas dan bawah; cocok untuk beban berat dengan persyaratan presisi lebih rendah.

Hubungan Antara Panjang Kunci dan Panjang Hub

• Panjang kunci biasanya 5–10 mm lebih pendek dari panjang hub untuk menghindari gangguan perakitan.
• Panjang kunci standar harus mengikuti nilai Buku Panduan Desain Mekanis (misalnya, 50, 56, 63, 70 mm, dll.)

Penerapan dan Kontroversi Formula

Untuk kunci yang pas seperti kunci lancip, buku pegangan yang berbeda mungkin memperlakukan koefisien gesekan (μ) secara berbeda.
Beberapa rumus menggunakan 6μd, sementara yang lain menggunakan bμd.
Kami merekomendasikan untuk mengikuti rumus dari sumber resmi (seperti edisi Cheng Dashian atau Qin Datong) dan memvalidasinya melalui analisis dimensi (unit).

Penjelasan Utas UNS:Makna, Standar, Kesesuaian Kelas, dan Bagan Dimensi Pemecahan Masalah PCB:Identifikasi &Selesaikan Masalah Perakitan Dini untuk Barang Elektronik yang Andal