5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Diapers

Diapers adalah popok sekali pakai berdaya serap tinggi, terbuat dari plastik

serta campuran bahan kimia untuk menampung sisa-sisa metabolisme seperti air

seni dan feses (Diena,2009).

Susunan dari popok sekali pakai antara lain bagian penyerap yang terletak

di antara dua lembar kain bukan tenunan. Bagian ini dirancang untuk menyerap

dan mempertahankan cairan, dan kain bukan tenunan membuat popok menjadi

nyaman dan membantu mencegah kebocoran. (A.M. Cottenden, 1998)

Saat ini popok sekali pakai dibuang begitu saja dan tidak dimanfaatkan.

Padahal dari teknologi dan ekonomi popok bisa dimanfaatkan dan digunakan.

Popok sekali pakai (diapers) tidak mudah terurai karena terbuat dari molekul

sodium polyacrylate. Sodium Polyacrylate adalah suatu polymer yang secara luas

yang digunakan pada berbagai produk Senyawa polimer tersebut mempunyai

kemampuan untuk menyerap sebanyak 200 – 300 kali massa nya di dalam air.

Acrylate polymers biasanya digunakan untuk reaksi yang bersifat anionic (Sri,

2010)

Gambar 2.1 Popok sekali pakai (Diapers)

6

2.2 Tabung

Tabung merupakan bangun ruang yang mempunyai dua sisi yang

kongruen dan sejajar yang berbentuk lingkaran serta sebuah sisi lengkung.

Gambar 2.2 Tabung

Keterangan :

r = jari-jari tutup / alas tabung

t = tinggi tabung

Rumus pada tabung

Volume tabung =

Luas alas =

Luas permukaan tabung =

2.3 Perhitungan Momen Inersia Tabung

Besarnya daya untuk momen inersia dapat dihitung dengan persamaan :

Dimana :

m = massa

R = Jari-jari tabung

I = Momen inersia (kg.m2)

2.4 Teori Dasar Tegangan

Hukum Hooke merupakan dasar dari perhitungan tegangan suatu benda

atau material. Hukum Hooke memiliki rumus sebagai berikut :

Tegangan = Modulus Elastisitas x Regangan

7

σ = ε x E…...

dimana :

σ = tegangan (Pa)

ε = modulus elastisitas / modulus young (Pa)

E = regangan

Gambar 2.3 Contoh Bentuk Regangan

dimana:

lf = panjang akhir material (m)

lo = panjang awal material sebelum diberi beban (m)

2.4.1 Tegangan Dalam Pipa

Tegangan dalam pipa arahnya bergerak mengikuti arah sumbu dengan

prinsip sebagai berikut:

• Tegangan longitudinal

Tegangan longitudinal (SL) atau tegangan aksial ialah tegangan yang arahnya

sejajar dengan sumbu longitudinal. Hasil tegangan ini dinyatakan positif ketika

tegangan yang terjadi ialah tegangan tarik negative. Gaya yang disebabkan oleh

tegangan longitudinal ialah gaya aksial dan bending.

• Akibat gaya aksial :

…………..(Ap- Greid & Gas Design Course, hal.15)

Dimana :

Fax = Gaya aksial (N)

Am = Luas penampang material dimana π.dm.t (m2)

dm = Diameter rata rata pipa dimana (m)

8

d0 = Diameter luar pipa (m)

d1 = Diameter dalam pipa (m)

• Akibat gaya tekanan pipa

…………..(Ap- Greid & Gas Design Course, hal.15)

Dimana :

P = Tekanan dalam aksial

Ai = Luas penampang pipa

• Akibat momen lendutan (momen bending)

…………..(Ap- Greid & Gas Design Course, hal.16)

Dimana :

C = Jarak seumbu netral ke titik yang diamati (m)

Ɩ = Momen inersia dari penampang pipa (m)

Mb = momen lendutan pada sebuah penampang (kg/mm2)

Tegangan ini disebut juga tegangan lendutan

Tegangan ini paling besar jika, C = Ro, yaitu :

Dimana :

Ro = Radius luar pipa (m)

Z = modulus luar permukaan (kg/mm2)

Jadi total keseluruhan tegangan longitudinal

σSL = …..(Ap- Greid & Gas Design Course, hal.17)

9

• Tegangan sirkumferensial

Tegangan ini terjadi apabila arahnya sejajar dengan sumbu sirkum, nama

lain tegangan sirkum ini adalah tegangan hoop atau tegangan tangsial (SH).

Tegangan ini cenderung positif sehingga ada kemungkinan untuk

membelah pipa menjadi dua. Tegangan ini dihitung dengan menggunakan

persamaan lame :

SH = …………..(Ap- Greid & Gas Design Course, hal.18)

Dimana :

R0 = radius luar pipa (m)

R1 = radius dalam pipa (m)

R = jarak radius titik yang sedang diperhatikan

Secara sederhana apabila penggunaan pipa tipis dilakukan penyederhanaan

rumus tegangan pipa tangensial yang bekerja di dalam pipa, yaitu :

• Akibat tekanan sepanjang pipa (F = P.di , Z ditahan oleh pipa seluas

Am = 2t )

SH = …………..(Ap- Greid & Gas Design Course, hal.18)

Lebih sederhana lagi menjadi :

SH =

Gambar 2.4 Tegangan Hoop pada Pipa

10

2.5 Menentukan Torsi

Torsi yang dialami oleh konveyor ulir dengan gerak searah dengan

jarum jam

Gambar 2.5 gaya yang terjadi pada poros ulir

Untuk menentukan torsi pada poros screw, maka akan dihitung

dengan rumus hukum Dinamika Rotasi

T = 𝝆 x r x Q

Dimana :

𝝆 = massa jenis

r = Radius poros

Q = Kapasitas Tabung

2.6 Kecepatan Putar Poros Tabung

ϑ =

Keterangan :

L = Panjang poros tabung

t = Waktu yang dibutuhkan

2.7 Menghitung Kecepatan Sudut

ω =

Dimana :

Ɵ

R

S

11

ϑ = Kecepatan putar poros

R = Jari-jari poros

2.8 Poros

Poros ialah salah satu Elemen Mesin yang berbentuk silindris memanjang

dengan penampang yang berbentuk lingkaran yang mempunyai fungsi

menyalurkan daya atau tenaga melalui putaran sehingga poros ikut berputar. Jadi,

poros bisa dikatakan transmisi atau penghubung dari sebuah elemen mesin yang

bergerak ke sebuah elemen mesin yang akan digerakan. Ada berbagai macam

penamaan poros, mulai dari shaft maupun axis ada juga yang menyebut poros

sebagai as namun disini as lebih berperan sebagai poros yang statis dan tidak ikut

berputar sebagai penyalur daya atau tenaga.

➢ Jenis – jenis Poros Pada Elemen Mesin

Ada beberapa jenis atau macam – macam poros bila ditinjau dari

spesifikasi masing – masing antara lain:

Jenis poros berdasarkan pembebanannya:

1. Poros Transmisi

Poros transmisi merupakan poros yang mengalami pembebabanan faktor

(torsi), pembebanan lentur murni, maupun kombinasi dari pembebanan

torsi lentur.

2. Spindel

Spindel merupakan poros transmisi yang memiliki dimensi lebih pendek

dengan pembebanan faktor saja. Contohnya : poros pada mesin perkakas.

3. Gandar

Gandar atau disebut juga poros roda yang biasa dijumpai pada roda

kereta api dan biasanya disebut dengan as.

➢ Jenis Poros Berdasarkan Bentuknya

1. Poros Lurus

2. Poros Engkol

3. Poros Luwes (Untuk trasmisi daya kecil)

Setelah kita mengetahui jenis – jenis serta penggunaan poros,

sekarang kita harus mengetahui bagaimana cara merancang poros yang

12

baik dan benar. Tetapi sebelum itu kita bahas dulu hal – hal penting yang

harus diperhatikan jika kita hendak merancang poros.

➢ 5 Hal Penting Yang Harus Diperhatikan Dalam Merancang

1. Kekuatan Poros

Kekuatan poros sangat penting dalam menentukan dan merancang

poros yang baik serta aman digunakan. Dengan melihat pembebanan

yang terjadi pada poros seperti beban 12actor, beban lentur, baban 12acto

kita dapat menentukan kekuatan poros yang sesuai. Selain itu kita harus

memerhatikan factor lainnya seperti kelelahan (fatigue), tumbukan, dan

kosentrasi tegangan.

2. Putaran Kritis Poros

Poros harus dirancang sedemikian rupa sehingga putaran kerja

yang dibutuhkan harus menjauhi putaran kritis dari poros itu sendiri.

Poros dapat dibuat bekerja di bawah putaran kritisnya ataupun di atas

putaran kritisnya untuk menghindari kegagalan.

3. Bahan Poros

Dari sisi teknis pemilihan bahan untuk pembuatan poros harus

memerhatikan ketersiaan bahan, biaya produksinya, serta

manufactureability atau kemampuan proses manufacturnya. Poros yang

berasal dari bahan yang langka di daerah kita serta membutuhkan

pekerjaan yang khusus akan menaikan harga produksi, oleh karena itu

perhatikan ketersediaan bahan poros di daerah sekitar.

4. Faktor Korosi

Penggunaan dan penempatan poros akan menentukan nilai korosi

pada poros. Oleh karena itu perhatikan penempatan poros agar 12actor

dapat dikurangi. Misal poros digunakan pada pompa mesin pompa air

laut maka poros tersebut harus lebih tahan korosi jika dibandingkan

dengan poros pada pompa air tawar. (Sularso,1991)

13

Tabel 2.1 Tabel baja karbon yang digunakan untuk konstruksi mesin dan baja

batang yang difinis dingin untuk poros.

Standar dan

macam

Lambang Perlakuan

panas

Kekuatan

Tarik

(kg/mm2)

Keterangn

Baja karbon

konstruksi

mesin (JIS G

4501)

S30C

S35C

S40C

S45C

S50C

S55C

Penormalan

Penormalan

Penormalan

Penormalan

Penormalan

Penormalan

48

52

55

58

62

66

Batang baja

yang difinis

dingin

S35C-D

S45C-D

S55C-D

-

-

-

53

60

72

Ditarik dingin,

digerinda,

dibubut, atau

gabungan antara

hal-hal tersebut

( Sularso, Dasar – dasar Perancangan dan Pemilihan Elemen Mesin,

Pradya Pramita, Jakarta 1997 ).

Tabel 2.2 Jenis-jenis faktor koreksi berdasarkan data yang akan

ditransmisikan, fc.

Data yang ditransmisikan fc

Daya rata – rata yang diperlukan 1,2 – 2,0

Daya maksimum yang diperlukan 0,8 – 1,2

Daya normal 1,0 – 1,5

( Sularso, Dasar – dasar Perancangan dan Pemilihan Elemen Mesin,

Pradya Pramita, Jakarta 1997 ).

Pada perhitungan poros, yang akan dihitung adalah bahan dan diameternya.

Pertama harus diketahui Daya Motor (P) dan Putaran Motor yang

14

diinginkan, setelah itu tentukan bahan yang akan digunakan lihat tabel 1.1 ,

selanjutnya tentukan daya rencana dengan rumus

Pd = Fc × P

Keterangan :

Pd = Daya rencana (Kw)

Fc = Faktor koreksi

P = Daya (Kw)

Setelah mengetahui daya rencana selanjutnya menentukan momen 14actor atau

momen rencana

T = 9,74 × 105 ×

Tegangan izin dicari dengan menggunakan persamaan

τα =

Keterangan :

σB = kekuatan tarik izin

Sf1 = kekuatan keamanan dari bahan S-C dengan pengaruh masa

Sf2 = pengaruh kekasaran permukaan poros

Faktor koreksi untuk momen faktor Kt dan Faktor lenturan Cb / Km

Tabel 2.3 Menentukan nilai Km / Cb dan Kt

Jenis Pembebanan

1.1 Poros Tetap

a. Beban perlahan

b. Beban tiba – tiba

1.2 Poros yang berputar

a. Beban perlahan ataupun

tetap

Km / Cb

1.0

1.5 – 2.0

1.5

1.5 – 2.0

Kt

1.0

1.5 – 2.0

1.0

1.5 – 2.0

15

b. Beban tiba–tiba – kejutan

ringan

c. Beban tiba–tiba – kejutan

berat

2.0 – 3.0 1.5 – 3.0

Sumber : R.S., Khurmi dan Gupta J.K., 1982

Mencari diameter poros

Ds = 1/3

Poros dengan beban faktor

Mt = 71620

Dimana : N = daya yang ditransmisikan

Mt = momen torsi

n = putaran poros

Kekakuan Poros

Ɵ = 584

Dimana : ds = diameter poros

Ɵ = sudut defleksi (deg)

L = panjang

Mt = momen 15actor

izin = modulus geser

Gambar 2.6 Poros

16

2.9 Bantalan

Bantalan adalah bagian dari hal terpenting dalam perancangan.

Penggunaanya yang ditempatkan untuk menumpu poros dengan putaran atau

gerakan bolak baliknya dapat bekerja secara halus, aman dan ketahanan

umurnya. Jika bantalan tidak berfungsi dengan baik maka prestasi kinerja

mesin akan menurun drastis sehingga jauh dari kata optimal.

Bantalan yang dipakai adalah bantakan jenis gelinding. Untuk bantalan

ini akan terjadi gesekan poros yang berputar dengan bagian gelinding dalam

bantalan, yaitu bola (peluru).

1. Faktor kecepatan (fn)

fn = (sularso dan K Suga 1991)

2. Faktor umur (fh)

fh = fn . (Sularso dan Suga (1991 ; Hal 143)

Keterangan :

fh = Faktor umur bantalan

fn = Faktor kecepatan

C = Kapasitas nominal statis

P = Gaya yang bekerja pada

3. Umur nominal bantalan (Lh)

Lh = 500 . fh3 (sularso dan K Suga, 1991)

17

Gambar 2.7 Bantalan

2.10 Pulley

Pulley adalah bagian atau bagian terpenting dalam suatu rancangan

mesin. Berfungsi sebagai media Transmisi atau meneruskan tenaga dari

poros satu ke poros lain dengan menggunakan sabuk v-belt.

Pulley bisa dibuat dari bes cor, atau baja cor. Pulley dapat dibagi dalam

beberapa jenis diantaranya:

- Sheaves/V-Pulley, pulley ini sering sekali digunakan karena

kemudahan dalam sistem operasinya digerakan oleh v-belt.

- Variable Speed Pulley, pulley ini hanya digunakan untuk mengontrol

kecepatan mesin. Dengan Variasi kecepatan dari drive yang

memungkinkan menghemat tenaga dibandingkan dengan Teknik

kontrol aliran.

- Mi–Lock Pulleys, pulley ini biasanya digunakan untuk pegas rem

dengan keamanan operasional yang sangat tinggi, dapat diandalkan

ketika ada rem kejut atau pengeram secara tiba-tiba. Secara garis besar

fungsinya menahan kegagalan kinerja mesin.

18

- Timing Pulley, pulley yang di aplikasikan seperti katrol dimana sangat

membutuhkan gaya Tarik untuk material yang mempunyai kebutuhan

lebih spesifik.

Diameter pulley yang digerakkan:

D2 =

Dimana:

D2 = Diameter pulley yang digerakkan (mm)

D1 = Diameter pulley penggerak (mm)

n1 = Putaran pulley penggerak (rpm)

n2 = Putaran pulley yang digerakkan (rpm)

2.11 Sabuk V-Belt

Sabuk “V”pada umumnya terbuat dari karet serta mempunyai penampang

trapesium. Sabuk “V” dibelitkan di keliling alur puli yang berbentuk V pula.

Sabuk ini sering digunakan karena harga yang murah dan mudah penanganannya

serta dapat mentransmisikan daya yang besar pada tegangan yang relative rendah.

Faktor – faktor yang mempengaruhi perhitungan besarnya daya yang akan di

transmisikan ialah :

1. Kecepatan linier sabuk

2. Tegangan sabuk yang terjadi

3. Bentuk sisi kontak sabuk dan pulley

4. Kondisi sabuk yang dipakai

Bahan V – Belt:

1. Kulit

2. Anyaman benang

3. Karet

Jenis – jenis V – Belt:

a. Tipe standart; ditandai huruf A, B, C, D, & E

b. Tipe sempit; ditandai simbol 3V, 5V & 8V

c. Tipe untuk beban ringan ; ditandai dengan 3L, 4L, & 5L.

19

Gambar 2.8 Belt dan Pulley

Gambar 2.9 Bagian-bagian V – Belt

Gambar 2.10 Jenis – jenis sabuk V

Gambar 2.11 Tegangan pada pulley

20

a. Mencari panjang sabuk :

Dimana :

L = panjang sabuk (mm)

x = jarak sumbu poros (mm)

r1 = jari-jari poros kecil (mm)

r2 = jari-jari poros besar (mm)

b. Kecepatan sabuk :

Dimana:

V = Kecepatan sabuk (m/s)

Dp = Diameter puli penggerak (mm)

n = Putaran Puli penggerak (rpm)

2.12 Menghitung Kapasitas Pencacahan

• Volume Pemotongan 1 kali putaran

V = P x L x T

Dimana :

P = Panjang pisau tetap

L = Jarak antar pisau tetap

T = Lebar pisau tetap

• Kecepatan Kelling

Kecepatan keliling (Vp) = π x Dp x n

Dimana :

Dp = Diameter poros

n = Putaran poros

21

• Kapasitas Pencacahan secara teortis

• Kapasitas pencacahan secara teoritis

=Vp x (Tebal mata pisau potong x ∑mata pisau potong) x tebal diapers x

koefisien pemakanan x massa jenis