Latihan Contoh Soal Sambungan Pasak pada Poros dan Hub Disertai Penyelesaian

Dalam dunia teknik mesin, sambungan pasak pada poros dan hub merupakan salah satu elemen mesin yang sangat penting dalam sistem transmisi daya. Komponen ini berfungsi untuk meneruskan momen puntir (torsi) dari poros ke elemen mesin seperti pulley, roda gigi, sprocket, atau kopling. Materi ini sering muncul dalam mata pelajaran Elemen Mesin, Gambar Teknik, hingga ujian kompetensi keahlian teknik mesin.

Melalui artikel ini, Anda akan mendapatkan pembahasan lengkap tentang teori dasar sambungan pasak pada poros dan hub, rumus perhitungan, serta latihan contoh soal sambungan pasak disertai penyelesaian langkah demi langkah yang mudah dipahami.

Pengertian Sambungan Pasak pada Poros dan Hub

Sambungan pasak adalah elemen pengunci yang dipasang di antara poros (shaft) dan hub agar keduanya dapat berputar bersama tanpa terjadi slip. Pasak ditempatkan dalam alur yang disebut keyway, baik pada poros maupun hub.

Ketika poros berputar, gaya tangensial akibat torsi akan diteruskan melalui pasak ke hub. Oleh karena itu, pasak harus mampu menahan gaya geser dan gaya tekan yang timbul selama proses transmisi daya.

baca juga:Kumpulan Contoh Soal Rekonsiliasi Bank dan Format Makalah yang Sistematis dan Mudah Dipahami

🔖 Baca juga:

Contoh Soal Kedalaman Semu Lengkap dengan Pembahasan Mudah Dipahami

Fungsi Sambungan Pasak

Beberapa fungsi utama sambungan pasak pada poros dan hub antara lain:

1. Meneruskan torsi dari poros ke hub
2. Mengunci posisi hub terhadap poros
3. Mencegah slip saat sistem bekerja
4. Memudahkan pembongkaran dan perawatan

Dalam praktik industri, sambungan pasak banyak digunakan pada sistem gearbox, mesin produksi, conveyor, dan peralatan mekanik lainnya.

Jenis-Jenis Pasak yang Umum Digunakan

Dalam teknik mesin, terdapat beberapa jenis pasak yang umum dipakai:

1. Pasak persegi
2. Pasak persegi panjang
3. Pasak tirus
4. Pasak setengah bulat (Woodruff key)
5. Pasak geser (feather key)

Pemilihan jenis pasak bergantung pada diameter poros, besar torsi, dan kebutuhan operasional mesin.

Prinsip Kerja dan Tegangan yang Terjadi

Sambungan pasak bekerja berdasarkan dua jenis tegangan utama:

1. Tegangan geser (shear stress) pada penampang pasak
2. Tegangan tekan (crushing stress) pada bidang kontak pasak dan hub

Jika tegangan yang terjadi melebihi batas izin material, maka pasak dapat mengalami kegagalan berupa patah geser atau deformasi tekan.

Rumus Dasar Perhitungan Sambungan Pasak

Sebelum mengerjakan latihan soal, pahami rumus dasar berikut.

1. Menghitung Torsi

Jika diketahui daya dan putaran:

T = (P × 60) / (2πn)

Keterangan:
T = torsi (N·m)
P = daya (W)
n = putaran (rpm)

Untuk perhitungan tegangan, ubah ke N·mm dengan mengalikan 1000.

2. Tegangan Geser

τ = 2T / (d × l × b)

Keterangan:
τ = tegangan geser (N/mm²)
d = diameter poros (mm)
l = panjang pasak (mm)
b = lebar pasak (mm)

3. Tegangan Tekan

σc = 4T / (d × l × h)

Keterangan:
σc = tegangan tekan (N/mm²)
h = tinggi pasak (mm)

Latihan Contoh Soal Sambungan Pasak pada Poros dan Hub Disertai Penyelesaian

Soal 1

Sebuah poros berdiameter 40 mm mentransmisikan daya 12 kW pada putaran 300 rpm. Jika digunakan pasak dengan ukuran 12 mm × 8 mm dan panjang 60 mm, hitung:

a. Torsi yang bekerja
b. Tegangan geser
c. Tegangan tekan

Penyelesaian:

Diketahui:
P = 12 kW = 12.000 W
n = 300 rpm

Hitung torsi:

T = (12.000 × 60) / (2π × 300)

T = 720.000 / 1884

T = 382,37 N·m

Ubah ke N·mm:

T = 382.370 N·mm

Hitung tegangan geser:

τ = (2 × 382.370) / (40 × 60 × 12)

τ = 764.740 / 28.800

τ = 26,55 N/mm²

Hitung tegangan tekan:

σc = (4 × 382.370) / (40 × 60 × 8)

σc = 1.529.480 / 19.200

σc = 79,66 N/mm²

Soal 2

Sebuah poros diameter 50 mm menggunakan pasak lebar 14 mm, tinggi 9 mm, dan panjang 80 mm. Jika torsi yang ditransmisikan sebesar 450 N·m, tentukan tegangan geser yang terjadi.

Penyelesaian:

Ubah torsi:

T = 450 × 1000 = 450.000 N·mm

Gunakan rumus:

τ = 2T / (d × l × b)

τ = (2 × 450.000) / (50 × 80 × 14)

τ = 900.000 / 56.000

τ = 16,07 N/mm²

Soal 3

Diketahui daya 18 kW dan putaran 500 rpm. Diameter poros 45 mm. Tentukan panjang pasak minimum jika lebar pasak 14 mm dan tegangan geser izin 50 N/mm².

Penyelesaian:

Hitung torsi:

T = (18.000 × 60) / (2π × 500)

T = 1.080.000 / 3142

T = 343,7 N·m

Ubah ke N·mm:

T = 343.700 N·mm

Gunakan rumus panjang pasak:

l = 2T / (d × b × τ)

l = (2 × 343.700) / (45 × 14 × 50)

l = 687.400 / 31.500

l = 21,82 mm

Jadi panjang pasak minimum sekitar 22 mm.

Soal 4

Sebuah sistem transmisi menggunakan poros diameter 60 mm dan mentransmisikan torsi 700 N·m. Jika digunakan pasak 18 mm × 11 mm dengan panjang 100 mm, tentukan apakah desain aman jika tegangan geser izin 55 N/mm².

Penyelesaian:

T = 700 × 1000 = 700.000 N·mm

τ = (2 × 700.000) / (60 × 100 × 18)

τ = 1.400.000 / 108.000

τ = 12,96 N/mm²

Bandingkan dengan izin:

55 N/mm² > 12,96 N/mm²

Desain aman karena tegangan kerja jauh di bawah batas izin.

Analisis Faktor Keamanan

Faktor keamanan dihitung dengan rumus:

SF = τ izin / τ kerja

Contoh:

SF = 55 / 12,96
SF = 4,24

Nilai ini menunjukkan sambungan sangat aman untuk penggunaan industri ringan hingga menengah.

Kesalahan Umum dalam Menghitung Sambungan Pasak

Beberapa kesalahan yang sering terjadi saat mengerjakan latihan contoh soal sambungan pasak pada poros dan hub:

1. Tidak mengonversi satuan kW ke W
2. Lupa mengubah N·m menjadi N·mm
3. Salah memasukkan diameter poros
4. Tertukar antara rumus tegangan geser dan tekan
5. Tidak melakukan analisis keamanan

Ketelitian dalam satuan dan rumus sangat penting.

Tips Agar Mahir Mengerjakan Soal Sambungan Pasak

Untuk menguasai materi ini, lakukan langkah berikut:

1. Hafalkan rumus dasar
2. Biasakan latihan soal dengan variasi data
3. Periksa satuan sebelum menghitung
4. Gunakan tabel standar ukuran pasak
5. Selalu hitung faktor keamanan

Semakin sering berlatih, semakin cepat dan tepat dalam menyelesaikan soal.

Pentingnya Perhitungan Sambungan Pasak dalam Dunia Industri

Dalam praktik industri, kegagalan sambungan pasak dapat menyebabkan:

1. Kerusakan roda gigi
2. Getaran berlebih
3. Kehilangan transmisi daya
4. Kerusakan sistem mesin

Oleh karena itu, perhitungan yang akurat sangat penting dalam desain elemen mesin agar sistem bekerja aman dan efisien.

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

Kesimpulan

Latihan contoh soal sambungan pasak pada poros dan hub disertai penyelesaian membantu memahami konsep dasar perhitungan torsi, tegangan geser, dan tegangan tekan. Dengan menguasai rumus serta langkah analisis keamanan, mahasiswa dan pelajar teknik mesin dapat merancang sambungan pasak yang aman dan sesuai standar teknik.

penulisilham