Contoh Soal Sambungan Pasak Lengkap dengan Pembahasan dan Rumus Perhitungan

Pendahuluan

Dalam dunia teknik mesin dan perancangan elemen mesin, sambungan pasak merupakan komponen penting yang digunakan untuk menghubungkan poros dengan elemen mesin seperti roda gigi, pulley, sprocket, atau kopling. Sambungan ini berfungsi untuk meneruskan momen puntir (torsi) dari poros ke elemen yang dipasang tanpa terjadi slip.

Bagi mahasiswa teknik mesin maupun siswa SMK jurusan teknik, materi sambungan pasak sering muncul dalam soal ujian, tugas, maupun praktikum. Oleh karena itu, pemahaman tentang jenis pasak, rumus perhitungan, serta contoh soal sambungan pasak sangat penting untuk dikuasai.

Artikel ini membahas contoh soal sambungan pasak lengkap dengan pembahasan dan rumus perhitungan, disusun secara sistematis dan mudah dipahami. Artikel ini juga dioptimalkan dengan kata kunci seperti contoh soal sambungan pasak, rumus pasak, perhitungan sambungan pasak, elemen mesin, dan pembahasan soal teknik mesin.

baca juga:Makalah Rekonsiliasi Bank Terbaru 2026: Contoh Soal, Jurnal Penyesuaian, dan Pembahasan Detail

🔖 Baca juga:

Contoh Soal Ujian PPAT 2025 Lengkap dengan Pembahasan dan Tips Lulus

Pengertian Sambungan Pasak

Sambungan pasak adalah sistem pengikat antara poros dan hub (misalnya roda gigi atau pulley) menggunakan batang kecil berbentuk persegi atau persegi panjang yang disebut pasak. Pasak dimasukkan ke dalam alur pada poros dan hub sehingga keduanya dapat berputar bersama.

Fungsi utama sambungan pasak adalah:

1. Meneruskan torsi dari poros ke elemen mesin.
2. Mencegah terjadinya slip antara poros dan hub.
3. Memastikan posisi elemen tetap stabil selama beroperasi.

Dalam analisis teknik, sambungan pasak harus mampu menahan gaya geser dan tegangan tekan akibat beban torsi.

Jenis-Jenis Pasak

Beberapa jenis pasak yang umum digunakan dalam elemen mesin antara lain:

1. Pasak Persegi
   Digunakan untuk beban sedang hingga berat. Bentuknya sederhana dan mudah dibuat.
2. Pasak Persegi Panjang
   Cocok untuk poros dengan diameter besar dan beban tinggi.
3. Pasak Tirus
   Memiliki kemiringan tertentu untuk mengunci elemen lebih kuat.
4. Pasak Woodruff
   Berbentuk setengah lingkaran dan sering digunakan pada poros kecil.
5. Pasak Geser
   Digunakan pada sistem yang memungkinkan pergeseran aksial.

Pemilihan jenis pasak tergantung pada besar torsi, diameter poros, serta kebutuhan sistem transmisi daya.

Rumus Dasar Perhitungan Sambungan Pasak

Dalam perhitungan sambungan pasak, ada beberapa parameter penting yang harus diketahui:

• T = Torsi (Nm)
• d = Diameter poros (m atau mm)
• b = Lebar pasak (mm)
• h = Tinggi pasak (mm)
• l = Panjang pasak (mm)
• τ = Tegangan geser (MPa)
• σ = Tegangan tekan (MPa)

1. Rumus Torsi

$$T = \frac{P \times 60}{2\pi n}$$T=2πnP×60​

Keterangan:
P = Daya (W)
n = Putaran per menit (rpm)

2. Gaya Tangensial

$$F = \frac{2T}{d}$$F=d2T​

3. Tegangan Geser pada Pasak

$$\tau = \frac{F}{b \times l}$$τ=b×lF​

4. Tegangan Tekan pada Pasak

$$\sigma = \frac{F}{h \times l}$$σ=h×lF​

Pasak aman jika tegangan kerja lebih kecil dari tegangan izin material.

Contoh Soal Sambungan Pasak dan Pembahasan

Soal 1

Sebuah poros berdiameter 40 mm mentransmisikan torsi 500 Nm. Lebar pasak 10 mm dan panjang pasak 50 mm. Hitung tegangan geser pada pasak.

Langkah 1: Hitung gaya tangensial

d = 40 mm = 0,04 m$$F = \frac{2T}{d} = \frac{2 \times 500}{0,04} = 25000 \, N$$F=d2T​=0,042×500​=25000N

Langkah 2: Hitung tegangan geser$$\tau = \frac{F}{b \times l}$$τ=b×lF​

b = 10 mm
l = 50 mm$$\tau = \frac{25000}{10 \times 50}$$τ=10×5025000​$$\tau = \frac{25000}{500} = 50 \, MPa$$τ=50025000​=50MPa

Tegangan geser pasak = 50 MPa.

Soal 2

Sebuah motor 5 kW berputar pada 600 rpm. Diameter poros 50 mm. Hitung torsi yang ditransmisikan.

Langkah 1: Gunakan rumus torsi$$T = \frac{P \times 60}{2\pi n}$$T=2πnP×60​$$T = \frac{5000 \times 60}{2\pi \times 600}$$T=2π×6005000×60​$$T \approx 79,6 \, Nm$$T≈79,6Nm

Torsi yang ditransmisikan sebesar 79,6 Nm.

Soal 3

Jika gaya tangensial 20000 N bekerja pada pasak dengan tinggi 8 mm dan panjang 40 mm, hitung tegangan tekan.$$\sigma = \frac{F}{h \times l}$$σ=h×lF​$$\sigma = \frac{20000}{8 \times 40}$$σ=8×4020000​$$\sigma = \frac{20000}{320} = 62,5 \, MPa$$σ=32020000​=62,5MPa

Tegangan tekan = 62,5 MPa.

Soal 4

Poros diameter 60 mm mentransmisikan daya 10 kW pada 300 rpm. Hitung gaya tangensial.

Hitung torsi terlebih dahulu:$$T = \frac{10000 \times 60}{2\pi \times 300}$$T=2π×30010000×60​$$T \approx 318,3 \, Nm$$T≈318,3Nm

Hitung gaya tangensial:

d = 0,06 m$$F = \frac{2T}{d}$$F=d2T​$$F = \frac{2 \times 318,3}{0,06}$$F=0,062×318,3​$$F \approx 10610 \, N$$F≈10610N

Soal 5

Pasak memiliki lebar 12 mm, panjang 70 mm, dan menerima gaya 30000 N. Hitung tegangan geser.$$\tau = \frac{30000}{12 \times 70}$$τ=12×7030000​$$\tau = \frac{30000}{840}$$τ=84030000​$$\tau \approx 35,7 \, MPa$$τ≈35,7MPa

Langkah Sistematis Menyelesaikan Soal Sambungan Pasak

1. Tentukan data yang diketahui: daya, rpm, diameter poros, ukuran pasak.
2. Hitung torsi jika daya dan rpm diketahui.
3. Hitung gaya tangensial.
4. Hitung tegangan geser dan tegangan tekan.
5. Bandingkan dengan tegangan izin material.

Langkah ini sering digunakan dalam soal-soal teknik mesin di SMK maupun perguruan tinggi.

Faktor Keamanan dalam Perhitungan Pasak

Dalam praktik perancangan, digunakan faktor keamanan (safety factor) untuk memastikan pasak tidak gagal saat beroperasi. Biasanya:$$SF = \frac{\text{Tegangan Izin}}{\text{Tegangan Kerja}}$$SF=Tegangan KerjaTegangan Izin​

Jika SF > 1, maka desain dianggap aman.

Kesalahan Umum dalam Perhitungan

1. Tidak mengubah diameter ke meter saat menghitung gaya.
2. Salah memasukkan satuan daya (kW ke W).
3. Lupa menghitung torsi sebelum gaya tangensial.
4. Mengabaikan tegangan tekan selain tegangan geser.

Kesalahan ini sering terjadi dalam latihan soal sambungan pasak.

Aplikasi Sambungan Pasak dalam Industri

Sambungan pasak banyak digunakan pada:

• Sistem transmisi daya mesin industri
• Mesin kendaraan
• Gearbox
• Pompa dan kompresor
• Mesin produksi

Perhitungan yang tepat memastikan sistem bekerja aman dan tahan lama.

baca juga:Dosen Universitas Teknokrat Indonesia Raih Hibah Pengembangan Modul Digital dari Kemendiktisaintek

Kesimpulan

Sambungan pasak merupakan elemen mesin penting yang berfungsi meneruskan torsi dari poros ke elemen mesin lainnya. Dalam perhitungannya, diperlukan analisis torsi, gaya tangensial, tegangan geser, dan tegangan tekan.

Rumus utama yang digunakan meliputi:$$T = \frac{P \times 60}{2\pi n}$$T=2πnP×60​$$F = \frac{2T}{d}$$F=d2T​$$\tau = \frac{F}{b \times l}$$τ=b×lF​$$\sigma = \frac{F}{h \times l}$$σ=h×lF​

Dengan memahami contoh soal sambungan pasak lengkap dengan pembahasan dan rumus perhitungan ini, siswa dan mahasiswa dapat menguasai materi elemen mesin secara lebih mendalam. Artikel ini dapat dijadikan referensi belajar, bahan tugas, maupun persiapan ujian teknik mesin agar hasil perhitungan lebih akurat dan sistem transmisi daya lebih aman.

penulis:ilham