copy of element mesin ib

5/11/2018 Copy of Element Mesin Ib - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copy-of-element-mesin-ib 1/22

BAB II

DASAR TEORI

Beri sub judul 2.1…..

Singkong merupakan tanaman umbi-umbian yang buahnya biasa digunakan

untuk membuat berbagai jenis makanan tradisional. Makanan tradisional yang dapat

dibuat dengan menggunakan bahan utama yang berasal dari singkong anatara lain; getuk,

gaplek, oyek, tiwul, kerupuk dan lain sebagainya. Selain sebagai bahan makanan

tradisional, dewasa ini singkong telah banyak digunakan untuk membuat berbagai jenis

roti yang termasuk jenis makanan moderen yang dapat meningkatkan harga jualnya.

Sebelum diolah menjadi berbagai jenis roti, singkong terlebih dahulu diolah

menjadi tepung tapioka. Tepung tapioka sendiri dibuat dengan cara : (a) singkong diparut

terlebih dahulu, (b) kemudian hasil parutan tersebut diperas dengan ditambahkan sedikit

air, (c) hasil perasan tersebut kemudian diendapkan, (d) tahap terakhir adalah proses

pengeringan dari endapan yang telah dihasilkan. Endapan yang sudah kering tersebut

dinamakan tepung tapioka.

Proses pemarutan singkong untuk membuat tepung tapioka merupakan proses

pemarutan kapasitas besar dan dilakukan dalam waktu yang lama. Hal ini meneybabkan

prosusen pembuat tepung tapioka memerlukan sebuah mesin untuk mengerjakannya.

Mesin yang diperlukan haruslah irit dalam pengopersian, memiliki keefisienan tinggi,

tidak menimbulkan suara bising serta aman dan nyaman dalam pengoperasian. Pemilihan

elemen-elemen untuk perancangan dan pembuatan mesin pemarut singkong ini juga



harus memperhatikan kekuatan bahan, safety factor , dan ketahanan dari berbagai

komponen tersebut. Elemen mesin tersebut adalah mototr elektrik, poros, pully, bantalan

duduk, mur dan baut.

2.1. Motor Elekktrik

Motor elektrik berfungsi sebagai tenaga penggerak yang digunakan untuk

memutar roll pemarut. Pengguanaan motor elektrik disesuaikan dengan kebutuhan daya

mesin yang diperlukan untuk proses pemarutan. (Uraian disini belum dikaitkan dengan

perancangan, tapi teori dasar/ umum)

Gambar 2.1. Motor Elektrik

Jika 1n (rpm) adalah putaran dari poros motor listrik dan T (kg.mm) adalah torsi pada

poros motor listrik, maka besarnya daya P (kW) yang diperlukan untuk menggerakkan

sistem adalah :



151074,9n

T P

×= (Sularso, 1997)

Dengan : P = Daya motor listrik (kW)

T = Torsi (kg.mm)

2.2. Poros

2.2.1. Macam-macam poros

Poros berperan meneruskan daya bersama-sama dengan putaran. Pada

umumnya poros meneruskan daya melalui sabuk, roda gigi dan rantai, dengan demikian

poros menerima beban puntir dan lentur (Sularso, 1997). Ada beberapa macam jenis

poros, di antaranya yaitu :

1. Porors Transmisi

Porors transmisi mendapat beban puntir murni atau beban puntir dan lentur. Poros

transmisi berfungsi untuk meneruskan daya dari salah satu elemen ke elemen yang

lain melalui kopling.

2. Spindel

Spindel merupakan poros transmisi yang relatif pendek, seperti poros utama

pada mesin perkakas di mana beban utamanya berupa puntiran. Syarat yang

harus dipenuhi oleh poros ini adalah deformasinya harus kecil dan bentuk serta

ukurannya harus teliti.

2. Gandar



Poros gandar dipasang pada roda-roda kereta api barang, sehingga tidak

mendapat beban punter, terkadang poros gandar juga tidak boleh berputar.

Gandar hanya mendapat beban lentur, kecuali jika digerakkan oleh penggerak

mula yang memungkinkan mengalami beban puntir.

2.2.2. Hal-hal penting yang perlu diperhatikan dalam perancanaan poros

Untuk merancanakan sebuah poros, hal-hal yang perlu diperhatikan adalah sebagai

berikut :

1. Kekuatan poros

Suatu poros transmisi dapat mengalami bebn puntir atau lentur atau gabungan

antara puntir dan lentur. Juga ada poros yang mensapat beban tarik atau tekan

seperti poros baling-baling kapal atau turbin, dan lain-lain. Kelelahan tumbukan

atau pengaruh konsentrasi tegangan bila diameter poros diperkecil (poros

bertangga) atau bila poros mempunyaialur pasak harus diperhatikan. Sehingga

sebuah poros harus direncanakan cukup kuat untuk menahan beban-beban di atas.

2. Kekakuan poros

Meskipun sebuah poros telah memiliki kekuatan yang cukup, akan tetapi jika

lenturan atau defleksi puntirnya terlalu besar akan mengakibatkan ketidaktelitian

pada suatu mesin perkakas. Hal ini dapat berpengaruh pada getaran dan suaranya

(misalnya pada turbin dan kotak roda gigi). Kekakuan poros juga harus

diperhatikan dan disesuaikan dengan macam mesin yang akan menggunakan

poros tersebut.

3. Putaran kritis



Bila (kecepatan) putaran suatu mesin dinaikan maka pada suati harga putaran

tertentudapat terjadi getaran yang luar biasa besarnya. Putaran ini dinmakan

putaran kritis. Hal semacam ini dapat terjadi pada turbin, motor torak, motor

listrik yang dapat mengakibatkan kerusakan pada poros dan bagian-bagian

lainnya.jika memungkinkan, maka poros harus direncanakan sedemikian rupa

sehinnga kerjannya menjadi lebih rendah daripada putaran kritisnya.

4. Korosi

Pengguanaan poros propelar pada pompa harus memilih bahan-bahan yang tahan

korosi (termasuk plastik), karena akan terjadi kontak langsung dengan fluida yang

bersifat korosif. Hal tersebut juga berlaku untuk poros-poros yang terancam

kavitasi dan poros pada mesin-mesin yang berhenti lama. Usaha perlindungan

dari korosi dapat pula dilakukan akan tetapi sampai batas-batas tertentu saja.

5. Bahan poros

Poros pada mesin umumnya terbuat dari baja batang yang ditarik dingin dan

difinis. Meskipun demikian, bahan tersebut kelurusannya agak kurang tetap dan

dapat mengalami deformasi karena tegangan yang kurang seimbang misalnya jika

diberi alur pasak, karena ada tegangan sisa dalam terasnya. Akan tetapi, penarikan

dingin juga dapat membuat permukaannya menjadi keras dan kekuatannya

bertambah besar.

Poros-poros yang dipakai untuk meneruskan putaran tinggi dan beban berat

umumnya dibuat dari baja paduan dengnan pengerasan kulit yang sangat tahan

terhadap kausan. Beberapa bahan yang dimaksud di antaranya adalah baja khrom,



nikel, baja khrom nikel molibdem, dan lain-lain. Sekalipun demikian, pemakaian

baja paduan khusus tidak selalu dianjurkan jika alasanya hanya untuk putaran

tinggi dan beban berat saja. Hal ini perlu mempertimbangkan dalam pengguanaan

baja karbon yang diberi perlakuan panas secara tepat untuk memperoleh kekuatan

yang diperlukan.

Gambar 2.2. Poros

2.2.3. Rumus perhitungan

Beri kalimat pengantar

P fc P d .= (Sularso, 1994: 7)

Dengan : d P = Daya rencana (HP)

fc = Faktor koreksi

P = Daya nominal output dari motor penggerak (HP)

T = 9,74.10 5 1n

Pd (Sularso, 1994: 7)

Dengan : T = Momen puntir (N.mm)

n 1 = putaran motor penggerak (rpm)



Tegangan geser :

)2( 1 Sf Sf Ba +=σ τ (Sularso, 1994: 7)

Maka diameter poros untuk beban puntir dan lentur :

d3/1

22 ).().(1,5

+≥ T Kt M k a

m sτ

(Sularso, 1994: 7)

Dengan : d s = Diameter poros (mm)

aτ = Tegangan geser (kg/mm 3 )

k m = Faktor korelasi

k t = Faktor koreksi

Tegangan geser maksimum :

23

max ).().()/1,5( T K M k d t m s +=τ (Sularso, 1994: 7)

2.3. Puli V- Belt

Puli V-belt merupakan salah satu elemen mesin yang berfungsi untuk

mentransmisikan daya seperti halnya sproket rantai dan roda gigi. Puli pada umumnya

dibuat dari besi cor kelabu FC 20 atau FC 30, dan adapula yang terbuat dari baja.

Perkembangan yang pesat dalam bidang penggerak pada berbagai mesin yang

menggunakan motor listrik telah membuat arti sabuk untuk alat penggerak menjadi

berkurang. Akan tetapi, sifat elastisitas daya dari sabuk untuk menampung kejutan dan



getaran pada saat transmisi membuat sabuk tetap dimanfaatkan untuk mentransmisikan

daya dari penggerak pada mesin perkakas.

Keuntungan jika mengguanakan puli :

1. Bidang kontak sabuk-puli luas, teganganpuli biasanya lebih kecil sehingga

lebar puli bias dikurangi.

2. Tidak menimbulkan suara yang bising dan lebih tenang.

Gambar 2.3. Puli

V- Belt

Sabuk atau belt terbuat dari karet dan mempunyai penampung trapesium.

Tenunan, teteron dan semacamnya digunakan sebagai inti sabuk untuk membawa tarikan

yang besar. Sabuk V dibelitkan pada alur puli yang berbentuk V pula. Bagian sabuk yang

membelit akan mengalami lengkungan sehingga lebar bagian dalamnya akan bertambah

besar. Gaya gesekan juga akan bertambah karena pengaruh bentu baji, yamg akan

menghasilkan transmisi daya yang besar pada tegangan yang relative rendah. Hal ini



merupakan salah satu keunggulan dari sabuk-V jika dibandingkan dengan sabuk rata.

Gambar di bawah menunjukan berbagai porsi penampang sabuk-V yang umum dipakai.

Gambar 2.4. Konstruksi dan ukuras penampang sabuk-V

(Sularso, 1994: 164)

Pemilihan puli belt sebagai elemen transmisi didasarkan atas pertimbangan-

pertimbangan sebagai berikut :

• Dibandingkan roda gigi atau rantai, penggunaan sabuk lebih halus, tidak

bersuara, sehingga akan mengurangi kebisingan.

• Kecepatan putar pada transmisi sabuk lebih tinggi jika dibandingkan dengan

belt.

• Karenan sifat penggunaan belt yang dapat selip, maka jika terjadi kemacetan

atau gangguan pada salah satu elemen tidak akan menyebabkan kerusakan pada

elemen lain.

2.3.2. Rumus perhitungan puli dan sabuk



Mesin pemarut singkong ini menggunakan sabuk-V sebagai penerus daya dari

motor listrik ke poros, dengan rumus perhitungan :

Perbandingan transmisi

1

2

2

1

d

d

n

n= (Sularso, 1994 : 166)

Dengan : 1n = putaran poros pertama (rpm)

2n = Putaran poros kedua (rpm)

1d = diameter puli penggerak (mm)

2d = diameter puli yang digerakan (mm)

Kecepatan sabuk

1000.60

.. nd v

π = (m/s)

Dengan : V = kecepatan sabuk (m/s)

d = diameter puli motor (mm)

n = putaran motor listrik (rpm)

Panjang sabuk

L = 2C +2

π

(dp + Dp) +C .4

1(Dp - dp) 2

Dengan : L = panjang sabuk (mm)

C = jarak sumbu poros (mm)

D 1 = diameter puli penggerak (mm)



D 2 = diameter puli poros (mm)

Bantalan

Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga

putaran atau gerak bolak-balik dapat bekerja dengan aman, halus dan panjang umur.

Bantalan harus kokoh untuk memungkinkan poros atau elemen mesin lainnya dapat

bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak bekerja dengan baik, maka prestasi kerja seluruh

sistem akan menurun atau tidak dapat bekerja semestinya. Jadi, jika disamakan pada

gedung, maka bantalan dalam permesinan dapat disamakan dengan pondasi pada suatu

gedung.

Gambar 2.5. Bantalan duduk

Berdasarkan dasar gerakan bantalan terhadap poros, maka bantalan dapat diklasifikasikan

sebagai berikut :

2.5.1. Bantalan luncur

Bantalan luncur mampu menumpu poros berputaran tinggi dengan beban yang

besar. Bantalan ini memiliki konstruksi yang sederhana dan dapat dibuat dan dipasang



dengan mudah. Bantalan luncur memerlukan momen awal yang besar karena gesekannya

yang besar pada waktu mulai jalan. Pelumasan pada bantalan ini tidak begitu sederhana,

gesekan yang besar antara poros dengan bantalan menimbulkan efek panas sehingga

memerlukan suatu pendinginan khusus. Dengan adanya lapisan pelumas, bantalan ini

dapat meredam tumbukan dan getaran sehingga hampir tidak bersuara. Tingkat ketelitian

yang diperlukan tidak setinggi bantalan gelinding sehingga harganya lebih murah.

Macam-macam bantalan luncur :

1. Bantalan radial

2. Bantalan aksial

3. Bantalan khusus

2.4.2. Bantalan gelinding

Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan

yang diam melalui elemen gelinding seperti bola (peluru), rol jarum dan rol bulat.

Bantalan gelinding pada umumnya cocok untuk beban kecil daripada bantalan luncur,

tergantung pada bentuk elemen gelindingnyaputaran pada bantalan ini dibatasi oleh gaya

sentrifugal yang timbul pada elemen gelinding tersebut. Bantalan gelinding hanya dibuat

oleh pabrik-pabrik tertentu saja karena konstruksinya yang sukar dan ketelitiannya yang

tinggi. Harganya pun pada umumnya relatif lebih mahal jika dibandingkan dengan

bantalan luncur. Sebagai usaha uintuk menekan biaya pembuatan serta memudahan

dalam pemakain, bantalan gelinding diproduksi menurut standar dalam berbagai ukuran

dan bentuk. Keunggulan bantalan ini adalah pada gesekannya yang sangat rendah.

Pelumasannya pun sangat sedeerhana, yaitu cukup dengan gemuk, bahkan pada macam



yang memakai sil sendiri tidak perlu pelumasan lagui. Meskipun ketelitiannya sangat

tinggi, namun karena adana gerakan elemen gelinding dan sangkar, pada putaran yang

tinggi bantalan ini agak gaduh jika dibandingkan dengan bantalan luncur.

Gambar 2.6. Komponen bantalan gelinding

2.4.3. Rumus perhitungan

Beri kalimat pengantar

Beban ekuivalen dinamis

P = x. . v. Fr + Fa . Y (Sularso, 1994: 136)

Dengan : x = 0,56

v = 1

y = 1,45

Fr = beban radial

Fa = beban aksial



Faktor kecepatan

3/1

3,33

=n

fn (Sularso, 1994:136)

Faktor umur

P

C fn fh =

Umur bantalan

LK = 500 3 fh

Mur dan Baut

Mur dan baut merupakan alat pengikat yng sangat penting dalam suatu

rangkaian mesin. Pemilihan mur dan baut sebagai pengikat harus dilakukan dengan

teliti untuk mendapatkan ukuran yang sesuai dengan beban yang diterimanya

sebagai usaha untuk mencegah kecelakaan dan kerusakan pada mesin. Mur dan baut

pada mesin pemarut singkong ini digunakan untuk mengikat beberapa komponen,

antara lain :

1. Pengikat pada bantalan

2. Pengikat pada dudukan motor listrik

3. pengikat pada puli



Gambar 2.7. Macam-macam Mur dan Baut

(Sularso, 1994 : 293-295)

Penentukan jenis dan ukuran mur dan baut harus memperhatikan berbagai

faktor seperti sifat gaya yang bekerja pada baut, cara kerja mesin, kekuatan bahan, dan

lain sebagainya. Adapun gaya-gaya yang bekerja pada baut dapat berupa :

1. Beban statis aksial murni

2. Beban aksial bersama beban puntir

3. Beban geser

Pengelasan

Berdasarkan definisi dari Deutche Industries Normen (DIN), las adalah ikatan

metalurgi pada sambungan logam atau logam paduan yang dilaksanakan dalam keadaan



lumer atau cair. Definisi tersbut dapat dijabarkan lebih lanjut bahwa las adalah

sambungan setempat dari beberapa batang logam yang menggunakan energi panas. Las

juga dapat diartikan penyambungan dua buah logam sejenis maupun tidak sejenis dengan

cara memanaskan (mencairkan) logam tersebut di bawah atau di atas titik leburnya,

disertai dengan atau tanpa tekanan dan disertai atau tidak disertai logam pengisi.

Berdasarkan cara kerjanya, pengelasan diklasifikasikan menjadi tiga kelas utama yaitu :

pengelasan cair, pengelasan tekan dan pematrian.

1. Pengelasan cair adalah metode pengelasan dimana bagian yang akan

disambung dipanaskan sampai mencair dengan sumber panas dari busur listrik

ataupun busur gas.

2. Pengelasan tekan adalah metode pangalasan dimana bagian yang akan

disambung dipanaskan sampai lumer (tidak sampai mencair), kemudian ditekan

hingga menjadi satu tanpa bahan tambahan.

3. Pematrian adalah cara pengelasan dimana bagian yang akan disambung

diikat dan disatukan dengan menggunakan paduan logam yang mempunyai titik

cair yang rendah. Dengan metode pengelasan ini logam induk tidak ikut

mencair.

2.5.1. Klasifikasi Las Berdasarkan Sambungan dan Bentuk Alurnya.

1. Sambungan Las Dasar

Sambungan las pada konstruksi baja pada dasarnya dibagi menjadi sambungan

tumpul, sambungan T, sambungan sudut dan sambungan tumpang. Sebagai



perkembangan sambungan dasar di atas terjadi sambungabn silang, sambungan

dengan penguat dan sambungan sisi yang ditunjukan pada gambar….di bawah ini.

Gambar 2.8. Jenis-jenis sambungan dasar

(Wiryo Sumarto H, 1994, 157)

2. Sambungan Tumpul

Sambungan tumpul adalah jenis sambungan las yang paling efisien, sambungan ini

terbagi menjadi dua yaitu :

1) Sambungan penetrasi penuh

2) Sambungan penetrasi sebagian

Sambungan penetrasi penuh terbagi lagi menjadi sambungan tanpa plat pembantu

dan sambungan dengan plat pembantu. Bentuk alur dalam sambungan tumpul

sangat mempengaruhi efisiensi pekerjaan dan jaminan sambungan.



Pada dasarnya dalam pemilihan bentuk alur harus mengacu pada penurunan

masukan panas dan penurunan logam las sampai harga terendah yang tidak

menurunkan mutu sambungan.

3. Sambungan bentuk T dan bentuk silang

Sambungan bentuk T dan bentuk silang ini secara garis besar terbagi menjadi dua

jenis (seperti pada gambar 2.8), yaitu :

1) Jenis las dengan alur datar

2) Jenis las sudut

Dalam pelaksanaan pengelasan mungkin ada bagian batang yang menghalangi,

hal ini dapat diatasi dengan memperbesar sudut alur.

Ganbar 2.9. Macam-macam sambungan T

(Wiryosumarto H, 1994 : 159)



4. Sambungan Tumpang

Sambungan tumpang dibagi menjadi tiga jenis seperti yang ditunjukan pada gambar

2.10 dikarenakan sambungan jenis ini tingkat keefisienannya rendah, maka jarang

sekali jarang sekali digunaka untuk pelaksanaan sambungan konstruksi utama.

Gambar 2.10. Sambungan Tumpang


5. Sambungan Sisi

Sambunga sisi dibagi menjadi dua (seperti ditunjukan pada gambar…), yaitu :

1) Sambungan las dengan alur

Untuk jenis sambungan ini platnya harus dibuat alur terlebih dahulu.

2) Sambungan las ujung

Sedangkan untuk jenis sambungan ini pengelasan dilakukan pada ujung plat

tanpa ada alur. Sambungan las ujung hasilnya kurang memuaskan, kecuiali

jika dilakukan pada posisi datar dengan aliran listrik yang tinggi. Oleh



karena itu, maka pengelasan jenis ini hanya dipakai untuk pengelasan

tambahan atau pengelasan sementara pada pengelasan plat-plat yang tebal.

Gambar 2.11. Sambungan Sisi


6. Sambungan Dengan Plat Penguat

Sambungan ini dibagi dalam dua jenis yaitusambungan dengan plat penguat

tunggal dan sambungam dengan plat penguat ganda seperti yang ditunjukan

pada gambar 2.12. Sambungan jenis ini mirip dengan sambungan tumpang,

maka sambungan jenis ini pun jarang digunakan untuk penyambungan

konstruksi utama.

Gambar 2.12. Sambungan Dengan Penguat




Kekuatan Las

Kekuatan las dipengaruhi oleh beberapa faktor, oleh karena itu penyambungan dalam

proses pengelasan harus memenuhi beberapa syarat, antatra lain :

1. Benda yang dilas tersebut harus dapat cair atau lebur oleh panas

2. Bahwa antara benda-benda padat yang disambungkan tersebut terdapat

kesesuain sifat lasnya sehingga tidak melemahkan atau meninggalkan

sambungan tersebut.

3. Cara-cara penyambungan harus sesuai dengan sifat benda padat dan tujuan

dari penyambungannya.

4. Perhiyungan kekuatan las, seperti pada rumus di bawah ini :

Tegangan Total :

2.6

1.7,0

+×=

l

H

A

F τ (Zainul Achmad, 1999: 59)

Dengan : F = Gaya yang bekerja (N)

τ = Tegangan total (N/mm 2 )

H = Tinggi plat (mm)

A = Luas penampang (A = 2.a. l )

a = Lebar pengelasan (mm)

l = Panjang las

1. Gambar masuk dalam kalimat



2. Format pada level yang sama, disamakan

3. Banyak terjadi salah tulis

copy of element mesin ib

Documents