Kunci poros dan alur pasak | Jenis kunci patah | Aplikasi Keyed Joint

Apa itu key &keyway?

Kunci dan alur pasak membentuk Sambungan kunci untuk mengamankan hub dan poros untuk mencegah gerakan relatif antara poros transmisi daya dan komponen yang terpasang. Misalnya, penggerak Roda Gigi, Katrol, atau Sprocket dihubungkan dengan aman menggunakan kunci ke poros transmisi daya (Gambar 1).
Sambungan kunci adalah bagian penting dari transmisi daya mekanis elemen poros dan kopling, yang memastikan sambungan mentransmisikan beban, daya &rotasi tanpa tergelincir dan dalam persyaratan akurasi desain.

Kunci biasanya terbuat dari baja dan dimasukkan atau dipasang di antara poros dan hub komponen dalam arah aksial untuk mencegah gerakan relatif. Kunci utama adalah ceruk di poros dan Alur pasak adalah ceruk di hub untuk menerima kunci dan dengan demikian mengunci komponen dengan aman. Umumnya, istilah keyseat jarang digunakan karena keyway mengacu pada kedua relung di industri (Gambar 2).

Keyways poros dan hub sering dipotong pada mesin tempat duduk utama tetapi juga dapat dibuat menggunakan broaching, penggilingan, pembentukan, slotting EDM.

Elemen penahan seperti Splines, kopling fleksibel, sambungan tirus dll juga digunakan. Jika transmisi daya sangat rendah, sekrup dan pin set dapat digunakan juga. Jika sekrup yang disetel atau dalam beberapa kasus sambungan kunci akan digunakan, harus ada metode pembatasan aksial seperti circlips dan cincin penahan.

Keuntungan &batas sambungan kunci

Ada berbagai keuntungan dan kerugian dari penggunaan kunci poros sehingga pertimbangan yang tepat harus diberikan pada detail yang lebih baik dari keseluruhan desain untuk mengevaluasi kesesuaian sambungan kunci.

Kelebihan kunci poros &sambungan berkunci

• Biaya produksi murah
• Distandarisasi dengan baik ( ISO, BS, DIN dan ANSI)
• Transmisi torsi sedang hingga tinggi
• Mudah dipasang dan dilepas, sehingga mudah digunakan kembali

Kekurangan kunci poros &sambungan berkunci

• Tidak cocok untuk beban dan guncangan arah bolak-balik
• Kemungkinan perpindahan aksial hub kecuali dikunci oleh komponen tambahan seperti sekrup set atau cincin penahan
• Seiring waktu sambungan kunci mungkin menjadi sangat sulit untuk dibongkar
• Keyways memperkenalkan titik tegangan karena efek takik dan mengurangi kekuatan poros
• Memperkenalkan ketidakseimbangan poros
• Sulit untuk menghitung dan menggabungkan pengangkutan beban dan analisis tumpukan toleransi sehingga sambungan kunci terlalu berdimensi
• Untuk mentransmisikan gaya aksial, diperlukan stop lock

Jenis Kunci

Kunci poros tersedia dalam berbagai jenis dan bentuk dan dapat dibagi ke dalam empat kategori berikut beserta subkategorinya. (Gambar 3)

1. Tombol Tenggelam
   • Tombol persegi panjang &persegi
   • Kunci paralel
   • Tombol kepala Gib
   • Kunci bulu (izin geser dengan kunci)
   • Kunci kayu
2. Tombol pelana
   • Kunci pelana datar &berongga
3. Tombol singgung
4. Tombol Bulat/Lingkar

Dari jenis kunci di atas, kunci Paralel persegi dan kunci woodruff mungkin digunakan lebih luas daripada yang lain karena kemudahan penggunaan dan biaya.

Kunci ganda – Karena toleransi manufaktur dan untuk menghindari kecocokan ganda, hanya satu kunci paralel yang digunakan, tetapi Kunci ganda adalah kadang-kadang digunakan untuk beban jarang yang sangat tinggi. Ini hanya harus dipertimbangkan jika bahannya ulet. Untuk ini, perhitungan harus didasarkan pada satu setengah kunci paralel.

Tombol Tenggelam

Kunci tenggelam ditenggelamkan ke dalam poros untuk setengah ketebalannya, di mana pengukuran dilakukan di sisi kunci. Tidak sepanjang garis tengah melalui poros. (Gambar 4 &5)

Kunci persegi/persegi

Kunci persegi panjang seperti yang ditunjukkan lebih lebar dari tingginya dan kadang-kadang disebut kunci datar. Ini digunakan pada poros dengan diameter hingga sekitar 500 mm atau 20″. Lebar kunci ekstra memungkinkannya untuk mentransmisikan torsi yang lebih besar tanpa menambah kedalaman. Peningkatan kedalaman berarti poros yang lebih lemah karena pengurangan luas penampang efektif poros.

Tombol persegi seperti namanya adalah kunci penampang persegi dan umumnya ditentukan untuk poros hingga sekitar 25mm atau 1″. Mereka dapat digunakan untuk poros yang lebih besar ketika kedalaman kunci yang lebih dalam diinginkan dibandingkan dengan kunci persegi panjang. Peningkatan kedalaman berarti poros yang lebih lemah karena pengurangan luas penampang efektif poros.

Kunci persegi dan persegi panjang mungkin memiliki lancip 1 dalam 100 sepanjang kunci seperti yang ditunjukkan pada gambar 6.

Kunci tenggelam paralel

Kunci tenggelam paralel dapat berupa bagian persegi panjang atau persegi tetapi tanpa lancip. Kunci ini tidak mahal dan tersedia. Ini adalah salah satu yang paling mudah dipasang. Tetapi kuncinya harus dipegang secara ideal oleh sekrup yang disetel melalui hub. Karena getaran atau pembalikan arah rotasi sering kali menekan tombol keluar.

Kunci-kunci ini umumnya dipasang dengan erat ke bagian bawah alur pasak poros dan sisi-sisi sambungan berkunci, meninggalkan celah di bagian atas alur pasak hub.

Kunci gib head tenggelam

Kunci sunk head-on Gib ditambahkan untuk membuatnya lebih mudah dilepas. Seperti yang ditunjukkan pada gambar 8, kunci cekung kepala Gib umumnya berbentuk persegi panjang atau persegi dengan lancip di permukaan atas untuk memastikan pas.

Tombol bulu

Kunci bulu dipasang ke poros atau hub untuk memungkinkan gerakan aksial relatif. Seperti yang ditunjukkan pada gambar, ada tiga kunci bulu utama. Berkepala dua , Bulu pasak dan Kunci bulu . Hal ini memungkinkan transmisi daya antara poros dan hub dengan permukaan paralel yang berlawanan, pada saat yang sama memungkinkannya untuk meluncur.

Kunci kayu

Kunci Woodruff adalah cakram setengah lingkaran dan cocok dengan ceruk melingkar di poros yang dikerjakan oleh pemotong alur pasak kayu. Kunci woodruff ini banyak digunakan pada peralatan mesin dan poros mobil dengan diameter ” hingga 2½” (6 mm hingga 60 mm). Kunci Woodruff tidak mampu membawa beban yang sama seperti kunci paralel yang panjang.

Keuntungan dari kunci Woodruff adalah mampu mengakomodasi setiap lancip di alur pasak hub, penahan dan kedalamannya mencegah kunci terbalik.

Kekurangan atau kekurangan kunci woodruff adalah bahwa kedalaman alur pasak melemahkan poros,  ini tidak dapat digunakan sebagai kunci bulu, sulit dipasang dan pendek serta tidak dapat membawa terlalu banyak beban.

Tombol sadel

Dibandingkan dengan sunk key, sadel key tidak ditenggelamkan ke dalam poros dan hub melainkan hanya ditenggelamkan ke dalam hub. Mereka baik duduk di datar atau keliling poros. Transmisi daya dicapai melalui gesekan antara poros dan kunci. Seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah, tombol Saddle dapat dibagi lagi menjadi Saddle datar dan Tombol pelana berongga dan hanya cocok untuk beban ringan agar tidak tergelincir di sepanjang poros.

Kunci pelana datar meruncing di bagian atas dan rata di bagian bawah seperti yang ditunjukkan pada gambar 13. Kunci pas dengan alur pasak hub tirus yang menekan permukaan datar poros ke bawah.

Kunci pelana berongga meruncing di bagian atas dan melengkung di bagian bawah seperti yang ditunjukkan pada gambar 14. Kunci pas dengan alur pasak hub yang meruncing dan didorong ke bawah pada permukaan melingkar poros yang melengkung.

Tombol singgung

Kunci tangen atau kadang disebut kunci tangensial dipasang sebagai pasangan pada sudut siku-siku seperti yang ditunjukkan pada gambar 15, di mana setiap kunci menahan torsi dalam satu arah saja. Ini digunakan dalam poros tugas berat besar.

Tombol Bulat / Melingkar

Kunci bulat melingkar di bagian dan masuk ke dalam lubang yang dibor sebagian di poros dan sebagian di hub. Mereka memiliki keuntungan dari pembuatan yang mudah karena alur pasak mereka dapat dibor dan dipasang kembali setelah bagian-bagian kawin dirakit. Tombol bundar biasanya dianggap paling sesuai untuk drive berdaya rendah.

Desain alur dan ukuran kunci

Pemilihan kunci poros sangat penting untuk menghindari kegagalan dini pada sambungan berkunci. Baca “Pemilihan kunci poros &panduan desain alur pasak poros” untuk memahami cara menghitung tegangan geser dan tekan pada kunci poros. Artikel ini juga membahas faktor-faktor penting seperti material kunci, jenis beban, kecocokan yang benar, dll untuk dipertimbangkan selama desain perwujudan sambungan kunci.

Standar &Spesifikasi

Lihat dimensi dan toleransi yang ditabulasikan dari alur pasak metrik untuk kunci paralel dan kunci woodruff sesuai BS 4235-1:1972. Bersamaan dengan toleransi ukuran alur pasak dan ukuran kedalaman alur pasak, beberapa standar juga memberikan informasi tentang ukuran kunci yang direkomendasikan, kedalaman alur pasak sebagai fungsi diameter poros

• Rekomendasi untuk ukuran kunci, panjang dan kedalaman alur pasak sebagai fungsi diameter poros disediakan dalam Standar ASME B17.1-1967, standar ASME B17.2-1967
• Spesifikasi untuk kunci metrik dan alur pasak – Kunci paralel dan lancip BS 4235-1:1972
• Pencocokan kunci kayu dengan diameter poros juga ditentukan dalam DIN 6888
• Tombol Tangential dan Tangential Keyways untuk beban kejut bolak-balik spesifikasi DIN 268:1974
• Tombol Tangential dan Tangential Keyways untuk spesifikasi beban konstan DIN 271:1974

Referensi

• Collins, J.A., Busby, H., &Staab, G. (n.d.). Desain Mekanik Elemen Mesin dan Mesin. John Wiley &Sons.
• Hamrock, B. J., Schmid, S. R., &Jacobson, B. O. (2006). Dasar-dasar elemen mesin:Bernard J. Hamrock, Steven R. Schmid, Bo O. Jacobson . Boston:Pendidikan Tinggi McGraw-Hill.
• Kurt M. Marshek, Robert C. Juvinall (2021). Dasar-dasar desain komponen mesin. John Wiley &Sons.