bab lima perencanaan.doc

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

BAB V

PERENCANAAN POROS

Poros (shaft) adalah suatu bagian stationare yang berputar, dimana terpasang

elemen-elemen seperti roda gigi, pulley, bantalan , sproket, engkol dan elemen – elemen

pemindah daya lainnya.

Pada perencanaan mesin perontok padi ini , menggunakan 4 buah poros. Maka langkah-

langkah perhitungannya sebagai berikut:

5.1 Perencanaan Poros I

Pada poros I terdapat 1 buah roda gigi dan mendukung beban dari perontok padi.

Untuk roda gigi:

= sudut kontak roda gigi = 200 full depth

w1= 17,8 kg = 39,216 lb

Fr = 25,2 lb tg 200 = 9,172 lb

Untuk perontok padi:

Ftp (gaya tekan) = 115,57 N

= 25,98 lb

Berat perontok:

Bahan AISI 304 Steel ρ = 7900 kg/m3

Wp1 = ρ x v x g

=

= 684 ,76 N

= 153,94 lb

Laporan Perencanaan Elemen MesinMesin Perontok Padi dan sekaligus Proses Pembersihannya

57

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

Av Bv Ft Fr

AH BH C

55 cm 5 cm w1

Pada bidang horizontal

Reaksi tumpuan

MA = 0

Ft.60 - BH.55 + Ftp .27,5 = 0

25,2 .60 + 25,98 .27,5 = BH .55

BH= 40,48 lb

FH = 0

Ft1 + Ftp- AH- BH=0

25,2 + 25,98 – AH – 40,48 = 0

AH =10,7 lb

Ftp = 25,98 lb

AH = 10,7 lb

Ft1 = 25,2 lb

BH = 40,48 lb

Load diagram

Laporan Perencanaan Elemen MesinMesin Perontok Padi dan sekaligus Proses Pembersihannya

58

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

25,2 lb

10,7 lb

25,98 lb 40,48 lb

Diagram shear

Momen Bending

Mp = AH x ½ (a-b)

= 10,7 lb x 27,5 cm

= 294,25 lb cm

Mb = Ft1 x (b-c)

= 25,2 lb x 5 cm

= 126 lb cm

294,25 lb cm

126 lb cm

Diagram Momen

Pada bidang Vertikal

Reaksi tumpuan

MA = 0

( Fr1 + w1 ) . 60 – Bv.55 +Wp.27,5 =0

(9,172 + 39,216) . 60 – Bv.55 + 153,94 . 27,5 = 0

Bv = 129,76 lb

Fv = 0

Laporan Perencanaan Elemen MesinMesin Perontok Padi dan sekaligus Proses Pembersihannya

59

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER(Fr1 +w1) - Av –Bv + Wp = 0

(9,172 + 39,216) – Av – 129,76 +153,94 = 0

Av = 72,568 lb

Wp = 153,94 lb

AV = 72,528 lb

Fr = 48,388 lb

BV =129,76 lb

Load diagram

72,528 lb 48,388 lb

153,94 lb 129,76 lb

Diagram shear

Momen Bending:

Mp = Av x ½ (a-b)

Laporan Perencanaan Elemen MesinMesin Perontok Padi dan sekaligus Proses Pembersihannya

60

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER = 72,568 lb x 27,5 cm

=1995,62 lb cm

Mb = (Fr + w1) x b-c

= 48,388 lb x 5cm 1995,62 lb cm

= 241,94 lb cm

241,94 lb cm

Diagram momen

Dari diagram momen arah horizontal dan vertikal didapat momen terbesar di tengah

perontok, sehingga momen total:

Mp =

=

= 2010,23 lb cm = 791,43 lb in

Torsi =

Sehingga tegangan maksimum untuk poros pejal :

max =

=

D3

Dimana : SSyp = 0,5 Syp

= tegangan geser yang diijinkan dari bahan (psi)

N = faktor keamanan = 2

Dari table A-2 machine design direncanakan poros type 1010 HR dengan data sebagai

berikut :; Syp = 42000 psi

Ssyp = 0,5 Syp = 0,5 x 42000 = 21000 psi

Laporan Perencanaan Elemen MesinMesin Perontok Padi dan sekaligus Proses Pembersihannya

61

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBERSehingga:

D3

D3 0,386 in3

D 0,73 in

Jadi diameter minimal poros = 0,73 in

Kami rencanakan diameter poros = 1 in

Menetukan diameter poros pada bantalan :

Karena gaya pada bearing B lebih besar daripada di bearing A, maka diambil titik

di B untuk mendapatkan diameter bearing

FB =

=

= 135,93 lb

untuk menentukan diameter bearing digunakan persamaan :

Db ≥ 0,128 in

Kami rencanakan diameter poros untuk bantalan Db = 0,75 in

Perencanaan Poros II

Ft2 Fr2

AH BH

Laporan Perencanaan Elemen MesinMesin Perontok Padi dan sekaligus Proses Pembersihannya

62

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

Fr1 Av BV W2

W1

6 cm 55 cm 5 cm

Poros II terdapat 1 buah pulley, 1 buah roda gigi, dan sudut kontak antara pulley

penggerak dan yang digerakkan dibentuk adalah 450

Untuk roda gigi:

Ft2 =25,2 lb

Fr2 = Ft2 tg 200 = 25,2 tg 200 = 9,172 lb

W2 = 4,44 kg = 9,782 lb

Untuk pulley:

W1 = 38,16 kg = 84,07 lb

Fr1 = 9,176 kg = 20,2 lb

Pada bidang horisontal:

Reaksi tumpuan

MA = 0

Ft2 .60 - Fr1 sin 45 x 6 - BH.55 = 0

25,2 x 60 - (20,2 sin 45 x 6) =BH . 55

BH = 25,93 lb

FH = 0

Ft2 + Fr1 sin 45 – BH - AH = 0

25,2 + 14,284 – 25,93-AH=0

AH = 13,853 lb

BH = 25,93 lb

AH = 13,853 lb

Laporan Perencanaan Elemen MesinMesin Perontok Padi dan sekaligus Proses Pembersihannya

63

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER Fr1 = 14,284 lb

Ft2 = 25,2 lb

Load diagram

25,93 lb 25,2 lb

14,284 lb 13,853 lb

Diagram shear

Momen bending :

Ma = Fr1 x (a-1)

=14,284 lb x 6 cm = 85,704 lb cm

Mb = Ft2 x (b-2)

= 25,2 lb x 5 cm = 126 lb cm

85,704 lb cm

126 lb cm

Diagram momen

Pada bidang vertikal

Reaksi tumpuan

MA = 0

(W2 +Fr2 ) x 60 - (W1 + Fr1 cos 45) x 6 – Bv.55 = 0

(9,782 + 25,2 ) x 60 - ( 84,07 + 20,2 cos 45) . 6 = Bv .55

Laporan Perencanaan Elemen MesinMesin Perontok Padi dan sekaligus Proses Pembersihannya

64

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER2098,92 – 590,12 =Bv . 55

Bv = 27,43 lb

Fv = 0

(Fr2 +W2) + (W1 + Fr1 cos 45) – Bv-Av = 0

(9,782 + 25,2) + (84,07 + 20,2 cos 45) – 27,43 = Av

Av = 105,9 lb

AV = 105,9 lb

BV = 27,43 lb

34,98 lb

98,35 lb Load diagram

27,43 lb 34,98 lb

98,35 lb 105,9 lb

Diagram shear

Momen bending :

Mb = (Fr2 +W2) x (b-2)

= 34,982 lb x 5 cm = 174,91 lb cm

Ma = ( W1 + Fr1 cos 45 ) x (a-1)

= 98,35 lb x 6 cm = 590,1 lb cm

Laporan Perencanaan Elemen MesinMesin Perontok Padi dan sekaligus Proses Pembersihannya

65

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

174,91 lb cm

590,1 lb cm

Diagram Momen

Dari diagram momen arah horisontal dan vertikal didapat momen terbesar di A, sehingga

momen total:

Ma =

=

Ma = 596,29 lb cm = 234,76 lb in

Torsi(T) = 37,8 lb in

Dari table A-2 machine design direncanakan poros type 1010 HR dengan data sebagai

berikut :; Syp = 42000 psi

Ssyp = 0,5 Syp = 0,5 x 42000 = 21000 psi

Sehingga:

D3

D3

D3 0,115 in3

D 0,486 in

Jadi diameter minimal poros = 0,486 in

Kami rencanakan diameter poros = 1 in

Menentukan diameter poros pada bantalan :

Karena gaya pada bearing A lebih besar daripada di bearing B, maka diambil titik

di A untuk mendapatkan diameter bearing

FA =

=

= 106,8 lb

Laporan Perencanaan Elemen MesinMesin Perontok Padi dan sekaligus Proses Pembersihannya

66

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBERuntuk menentukan diameter bearing digunakan persamaan :

Db ≥ 0,114 in

Kami rencanakan diameter poros untuk bantalan Db = 0,75 in

Perencanaan Poros III

Pada poros III terdapat 1 buah roda gigi

Dari data = sudut kontak roda gigi , = 200 full depth

Ft = 10,08 lb

Fr = Ft tg 200 = 10,08 tg 200 = 3,67 lb

w1= 12,36 kg = 27,23 lb

Ft Fr

Av Bv

Laporan Perencanaan Elemen MesinMesin Perontok Padi dan sekaligus Proses Pembersihannya

67

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER C C

AH BH

55 cm 5cm W1

Pada bidang horisontal

Reaksi tumpuan

MA = 0

Ft.60 – BH.55=0

10.08 x 60 = BH.55

BH = 10,996 lb

FH = 0

Ft - BH - AH = 0

10,08 – 10,996 - AH = 0

AH = - 0,916 lb (arah berlawanan) BH = 10,996 lb

AH = 0,916 lb

Ft = 10,08 lb

Load diagram

10,996 lb

10,08 lb

0,916 lb

Diagram shear

Momen bending

Mb = Ft x (b-c)

= 10,08 lb x 5 cm = 50,4 lb cm

Laporan Perencanaan Elemen MesinMesin Perontok Padi dan sekaligus Proses Pembersihannya

68

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

50,4 lb cm

Diagram Momen

Pada bidang vertikal

Reaksi tumpuan

MA = 0

( Fr +W) . 60 – Bv .55 = 0

(3,67 +27,23). 60 = Bv.55

Bv = 33,71 lb

Fv = 0

Fr + W – Bv – Av = 0

(3,67 + 27,23 ) – 33,71 = Av 30,9 lb

Av = -2,81 lb (arah berlawanan)

Av = 2,81 lb

Bv = 33,71 lb

Load Diagram

33,71 lb 30,9 lb

2,81 lb

Diagram shear

Momen bending

Mb = ( Fr +W) x (b-c)

Laporan Perencanaan Elemen MesinMesin Perontok Padi dan sekaligus Proses Pembersihannya

69

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER = 30,9 lb x 5 cm = 154,5 lb cm

154,5 lb cm

Diagram momen

Dari diagram momen arah horisontal dan vertikal didapat momen terbesar di B, sehingga

momen total:

Mb =

=

Mb = 162,51 lb cm = 63,98 lb in

Torsi (T) =

Dari table A-2 machine design direncanakan poros type 1010 HR dengan data sebagai

berikut :; Syp = 42000 psi

Ssyp = 0,5 Syp = 0,5 x 42000 = 21000 psi

Sehingga:

D3

D3

D3 0,0388 in3

D 0,34 in

Jadi diameter minimal poros = 0,34 in

Kita rencanakan diameter poros = 1 in

Menentukan diameter poros pada bantalan :

Karena gaya pada bearing B lebih besar daripada di bearing A, maka diambil titik

di B untuk mendapatkan diameter bearing

FB =

=Laporan Perencanaan Elemen MesinMesin Perontok Padi dan sekaligus Proses Pembersihannya

70

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER = 35,46 lb

untuk menentukan diameter bearing digunakan persamaan :

Db ≥ 0,066 in

Kami rencanakan diameter poros untuk bantalan Db = 0,75 in

Perencanaan Poros IV

Ft2 Fr2

AH BH

Fr1 Av Bv

W1 W2

6 cm 55 cm 5 cm

Poros IV terdapat 1 buah pulley, 1 buah roda gigi, dan sudut kontak antara pulley

penggerak dan yang digerakkan dibentuk adalah 450

Untuk roda gigi:

Ft2 = 10,08 lb

Fr2 = Ft2 tg 200 = 10,08 tg 200 = 3,67 lb

Laporan Perencanaan Elemen MesinMesin Perontok Padi dan sekaligus Proses Pembersihannya

71

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBERW2 = 7,91 kg = 17,43 lb

Untuk pulley:

W1 = 10,62 kg = 23,4 lb

Fr1 = 9,228 kg = 20,33 lb

Pada bidang horisontal

MA = 0

Ft2 x 60 - Fr1 sin 45 x 6 – BH.55 = 0

10,08 x 60 – (20,33 sin 45) x 6 = BH x 55

BH = 9,43 lb

FH = 0

Ft2 + Fr1 sin 45 – BH - AH = 0

10,08 + 20,33 sin 45 – 9,43 - AH = 0

AH = 15,02 lb

AH = 15,02 lb

BH = 9,43 lb

Ft = 10,08 lb

Fr = 14,375 lb

Load Diagram

9,43 lb

15,02 lb 10,08 lb

14,375 lb

Laporan Perencanaan Elemen MesinMesin Perontok Padi dan sekaligus Proses Pembersihannya

72

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

Diagram shear

Momen bending

Ma = Fr1 x (a-1)

= 14,375 lb x 6 cm = 86,25 lb cm

Mb = Ft2 x (b-2)

= 10,08 lb x 5 cm = 50,4 lb cm

50,4 lb cm

86,25 lb cm

Diagram momen

Pada bidang vertikal

Reaksi tumpuan

MA = 0

(Fr2 + W2) x 60 - (Fr1 cos 7 + W1) x 6 – Bv.55 = 0

(17,43+ 3,67) x 60 - (20,33 cos 45 +23,4) x 6 = Bv .55

1266 lb –226,653 lb = Bv.55

Bv = 18,9 lb

Fv = 0

(W2 + Fr2 ) + (W1 + Fr1cos 45) – Bv – Av = 0

21.1 + (23,4 + 20,33 cos 45) – 18,9 = Av

Av = 39,975 lb

Av = 39,975 lb

Bv = 18,9 lb

Laporan Perencanaan Elemen MesinMesin Perontok Padi dan sekaligus Proses Pembersihannya

73

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

21,1 lb

37,78 lb

Load Diagram

18,9 lb

39,975 lb 21,1 lb

37,78 lb

Diagram shear

Momen bending :

Mb = (W2 + Fr2 ) x (b-2)

= 21,1 lb x 5 cm =105,5 lb cm

Ma = (W1 + Fr1cos 45) x (a-2)

= 37,78 lb x 6 cm = 226,68 lb cm

105,5 lb cm

226,68 lb cm

Diagram momen

Laporan Perencanaan Elemen MesinMesin Perontok Padi dan sekaligus Proses Pembersihannya

74

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBERDari diagram momen arah horisontal dan vertikal didapat momen terbesar di A, sehingga

momen total:

MA =

=

MA = 242,53 lb cm = 95,49 lb in

Torsi (T) = 20,16 lb in

Dari table A-2 machine design direncanakan poros type 1010 HR dengan data sebagai

berikut :; Syp = 42000 psi

Ssyp = 0,5 Syp = 0,5 x 42000 = 21000 psi

Sehingga :

D3

D3

D3 0,047 in3

D 0,362 in

Jadi diameter minimal poros = 0,362 in

Kita rencanakan diameter poros = 1 in

Menentukan diameter poros pada bantalan :

Karena gaya pada bearing A lebih besar daripada di bearing B, maka diambil titik

di A untuk mendapatkan diameter bearing

FA =

=

= 42,7 lb

untuk menentukan diameter bearing digunakan persamaan :

Laporan Perencanaan Elemen MesinMesin Perontok Padi dan sekaligus Proses Pembersihannya

75

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBERDb ≥ 0,072 in

Kami rencanakan diameter poros untuk bantalan Db = 0,75 in

Laporan Perencanaan Elemen MesinMesin Perontok Padi dan sekaligus Proses Pembersihannya

76