KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karna berkat rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah Elemen Mesin II dengan judul “SABUK PULI” ini. Adapun tugas ini dibuat sebagai salah satu syarat memenuhi tugas matakuliah Elemen Mesin II Departemen Teknik Mesin – USU

Didalam karya ilmiah ini dibahas mengenai apa yang dimaksud dengan sabuk, jenis – jenis dari sabuk, perhitungan, serta pemilihan jenis sabuk berdasarkan pengaplikasiannya.

Dalam penulisan makalah ini saya mengucapkan banyak terima kasih kepada:

Bapak Ir. Isril Amir. Selaku dosen wali Elemen Mesin II yang telah memberikan banyak pembelajaran dan masukan kepada penulis sehingga karya ilmiah ini dapat selesai.

Orang tua yang telah memberikan bantuan moril dan material. Teman-teman yang membantu dan memberikan dukungan dalam penyelesaian karya ilmiah

ini.

Penulis menyadari bahwa karya ilmiah ini masih belum sempurna adanya, karna masih banyak kekurangan baik dari segi ilmu maupun susunan bahasanya. Oleh karna itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun untuk bisa menyempurnakan karya ilmiah ini.

Demikian laporan ini saya buat demi tujuan agar dapat digunakan seperlunya dan sebaik-baiknya.

Medan, 10 Desember 2010

( Maujan Yudika )

NIM : 080401009

1

DAFTAR ISI

LEMBARAN JUDUL

KATA PENGANTAR ………………………………………………………………… i

DAFTAR ISI …………………………………………………………………………… ii

BAB I SABUK DAN PULI ( belt ) …………………………………………………… 1

1.1 pemilihan sabuk ................................................................................... 3 1.2 jenis-jenis putaran sabuk ..................................................................... 4 1.3 jenis sabuk ........................................................................................... 4 1.4 material yang digunakan untuk sabuk ................................................. 5 1.5 tekanan yang bekerja pada sabuk ........................................................ 6 1.6 kerapatan dari material sabuk .............................................................. 6 1.7 kecepatan sabuk ................................................................................... 6 1.8 koefisien gesek antara pulley dan sabuk ............................................. 6 1.9 standart ketebalan dan lebar sabuk ..................................................... 7 1.10 penyambungan sabuk ........................................................................ 7 1.11 perbandingan kecepatan gerakan suatu sabuk ................................... 8 1.12 slip pada sabuk .................................................................................. 9 1.13 tenaga yang ditransmisiakn oleh sabuk ............................................... 10 1.14 perbandingan tegangan sabuk rata ..................................................... 11 1.15 panjang sabuk penggerak terbuka ..................................................... 11 1.16 jenis sabuk ......................................................................................... 11

1.16.1 sabuk rata ......................................................................... 12 1.16.2 sabuk bulat ........................................................................ 1.16.3 sabuk v (v belt) ................................................................. 1.16.4 sabuk gerigi ......................................................................

DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………….. 33

BAB I

SABUK ( belt )

2

Sabuk digunakan untuk mentransmisikan tenaga dari satu poros ke poros lain menggunakan pulley-pulley yang mana berputar pada kecepatan yang sama ataupun berbeda. Jumlah tenaga yang ditransmisikan bergantung kepada beberapa factor berikut :

1. Kecepatan dari sabuk

2. Lengukngan ( sudut ) kontak antara sabuk dengan pulley yang lebih kecil

3. Kondisi dimana sabuk tersebut digunakan

4. Kekencangan sabuk pada puli

Dalam transmisi sabuk, perlu juga kita perhatikan hal – hal berikut :

1. Poros seharusnya diletakkan segaris untuk menjaga keseragaman tegangan pada sabuk

2. Pulley seharusnya tidak saling berdekatan, diusahakan sudut kontak pada pulley yang lebih kecil sebesar mungkin

3. Jarak pulley sebaiknya tidak terlalu jauh yang menyebabkan sabuk terlalu berat ( kendur ), yang akan menyebabkan pergesekan muatan pada bantalan

4. Panjangnya sabuk cenderung untuk mengayun dari sisi ke sisi menyebabkan sabuk bergerak keluar jalur dari puli yang mana membentuk lengkungan pada sabuk.

5. Sisi ketat dari sabuk harus di bagian bawah, karna akan memperbesar sudut kontak pada pulley

6. Untuk memperoleh hasil yang baik dengan sabuk datar, jarak maksimum antara poros tidak boleh melebihi dari 10 meter dan minimum tidak boleh kurang dari 3-5 kali diameter puli terbesar.

1.1 Pemilihan sabuk

Berdasarkan macam – macam faktor penting diatas pemilihan sabuk tergantung kepada :

1.Kecepatan poros yang digerakkan dan penggerak

2.Tenaga yang akan di transmisikan

3.Jarak yang mencukupi

4.Layout dari poros

5.Ratio penurunan kecepatan

6.Titik tengah antara poros

1.2 Jenis – jenis putaran sabuk

Sabuk biasanya diklasifikasikan kedalam tiga grup

3

1.Putaran ringan , digunakan untuk mentransmisikan tenaga kecil hingga 10 m/s yang digunakan di mesin pertanian dan mesin perkakas kecil

2.Putaran menengah, digunakan untuk mentransmisikan kekutan menegah dimana kecepatan belt melewato 10 m/s tetapi hingga 22 m/s dan mesin-mesin perkakas

3.Putaran besar, untuk mentransmisikan putaran besar yaitu diatas 22 m/s pada kompresor dan generator

1.3 Jenis sabuk

Walaupun banyak jenis sabuk yang digunakan sekaran, ang paling terenting dari itu ialah :

Flat belt : seperti pada gambar kebanyakan digunakan untuk perusahaan dan bengkel, dimana tenagan dalam jumlah yang sedang ditransmisikan, dari satu pulley kepulley lainnya tidak lebih dari 8 meter

V-belt : seperti pada gambar kebanyakn digunakan pada perusahaan dan bengkel dimana tenaga dalam jumlah yang besar ditransmisikan dari stu pulley ke pulley lain saling berdekatan satu sama lain

Belt bulat ( rope ) : digunakan pada perusahaan dan bengkel, dimana tenaga dalam jumlah besar ditransmisikan dari suatu pulley ke pulley lain jaraknya lebih dari 8 meter.

Timing belt : sejenis sabuk yang terbuat dari bahan karet yang dilapisi dengan bahan nylon dengan kawat baja yang terpasang di dalamnya untuk menerima beban gaya. Timing belt membutuhkan roda gigi atau sproket

a b c d

Jika sebuah tenaga yang besar ditransmisikan, kemudian satu sabuk saja tidak mencukupi. Dalam beberapa kasus, pulley yang lebar memnggunakan beberapa alur, kemudian sabuk dalam setiap alur digunakan untk mentransmisikan jemlah tenaga yang dibutuhkan dari suatu pulley ke pulley lainnya. Jenis – jenis sabuk diatas akan kita bahas pada pembahasan selanjutnya pada BAB ini.

1.4 Material yang digunakan untuk sabuk

Bahan yang digunakan untuk tali dan sabuk harus kuat, fleksible dan tahan lama . material tersebut harus mempunya I koefisien gesek yang tinggi.bahan yang digunakan untuk sabuk diklasifikasikan sebagai berikut:

4

1.sabuk kulit

Bahan yang paling utama untuk sabuk datar adalah kulit. Sabuk kulit dibuat dari 1-2 meter sampai 1.5 meter potongan dari bagian sisi tulang punggung sapi mudal. Bagian sisi kulit lebih keras dan lebih lembut dibanding sisi daging. Tetapi sisi daging lebih kuat. Serat pada sisi kulit tegak lurus kepada permukaan. Sedang sisi kilat pada itu adalah interwoven dan paralel kepada permukaan kulit. Oleh karena itu untuk pertimbangan ini sisi rambut suatu sabuk

harus dalam hubungan dengan permukaan puli yang ditunjukan pada gambar. 17-2. Ini memberi suatu menghubungi antara sabuk dan puli dan tempat kekuatan-tarik terbesar dari bagian sabuk pada bagian atas luar di mana tegangannya maximuin ketika sabuk lewat diatas puli.

Kulit yang baik didalamnya terdapat oaktanned maupun mineral garam dan kromium. Ini berguna untuk meningkatkan ketebalan sabuk, potongan kuli dicampur bersama-sama. Sabuk ditetapkan menurut banyaknya lapisan tunggal, ganda atau melipat tiga lapisan dan menurut ketebalan kulit menggunakan cahaya ringan, medium atau berat

2.sabuk kapas

Kebanyakan pabrik sabuk membuat sabuk dari bahan canvass atau kapas di bagi kedalam tiga bagian atau lebih lapisan tergantung atas ketebalan dan di jahit bersama-sama Sabuk ini ditenun juga ke dalam suatu potongan ketebalan dan lebar yang yang diinginkan. Sabuk diisi dengan beberapa pengisi seperti minyak linsed dalam rangka membuat sabuk tahan air dan untuk mencegah luka-luka/kerugian pada serat sabuk. Kapas sabuk sangat baik digunakan dan lebih murah di dalam iklim hangat, di dalam atmospir uap dan didalam posisi yang teratur. Karena sabuk kapas memerlukan perlakuan ringan, oleh karena itu sabuk ini kebanyakan digunakan di dalam permesinan kebun, sabuk angkut dll.

3. sabuk karet

Karet Sabuk dibuat dari lapisan pabrik yang diisi dengan komposisi karet dan mempunyai suatu lapisan karet yang tipis pada permukaannya. Sabuk ini sangat fleksibel tetapi dengan cepat hancuroleh panas, minyak atau pelumas. Salah satu keuntungan sabuk ini adalah mudah di buat dan diaplikasikan. Sabuk ini baik di gunakan untuk penggilingan gergaji, pabrik kertas dan tempat yang lembab.

4. sabuk balata

Sabuk ini adalah berupa sabuk karet atau getah yang digunakan sebagai pengganti karet. Sabuk ini tahan asam dan tahan air dan tidak rusak oleh minyak hewani atau alkali. Sabuk tidak boleh melebihi dari 40°C sebab pada temperatur ini sabuk mulai lembek dan menjadi lengket. Kekuatan balata sabuk adalah 25% lebih tinggi dibanding sabuk karet

1.5 Tekanana yang bekerja pada sabuk

Kekuatan akhir(ultimate stenght) sabuk kulit bervariasi dari 210 kg/cm3 sampai 350 kg/cm3 dan faktor keamanan diambil 8 sampai 10. Bagaimanapun, pemakaian/ pengausan suatu sabuk lebih penting dibanding kekuatan nyata. Hal tersebut telah ditunjukkan oleh pengalaman itu di bawah

5

rata-rata kondisi-kondisi suatutekanan yang bisa diijinkan 28 kg/cm3 atau lebih sedikit akan memberi suatu kondisi sabuk yang layak. Suatu tekanan yang bisa diijinkan 17-5 kg/cm3

mungkin diharapkan untuk memberi umur sabuk sekitar 15 tahun

1.6 Kerapatan dari material sabuk

Kerapatan dari beberapa macam material sbuk diberikan pada tabel

Tabel 1.1 Kerapatan berdasarkan material sabuk

1.7 Kecepatan sabuk

Tegangan yang kecil akan menunjukkan bahwa peningkatan kecepatan sabuk, gaya sentrifugal juga meningkat yang mana gaya tersebut mencoba untuk menarik sabuk menjauh dari puli. Ini akan mengakibatkan pengurangan tenaga yang ditransmisikan oleh sabuk. Sabuk telah ditemukan itu untuk mentransmisikan tenaga yang efisien, kecepatan sabuk yang dipergunakanadalah 20 m/sec sampai 22-5 m/sec.

1.8 koefisien gesek antara pulley dan sabuk

Koefisein gesek anatara sabuk dan pulley tergantung beberapa faktor :

1.Material sabuk

2. Naterial pulley

3. Slip dari sabuk

4. Kecepatan sabuk

Berdasarkan CG Barth koefisien gesek untuk oak tanned sabuk kulit pada pulley baja tuang , pada titik slip, dapat diberikan pada reaksi :

Dimana v = kecepatan belt dalam meter per menit

6

Tabel berikut menunjukkan angka dari koefisien gesek antara pulley dan sabuk

Tabel 1.2 Koefisien gesekan antara sabuk dan pulley

1.9 Standart ketebalan dan lebar sabuk

Standart ketebalan sabuk adalah 5.6 , 5.8 , 10 dan 12 mm. Nilai untuk emilih ketebalan sabuk berdasarkan :

5 mm angka untuk lebar 35 hingga 63 mm

6.5 mm angka untuk lebar 50 hingga 140 mm

8 mm angka untuk lebar 90 hingga 224 mm

10 mm angka untuk lebar 125 hingga 400 mm

12 mm angka untuk lebar 250 hingga 600 mm

1.10 Penyambungan sabuk

Sabuk yang tak ada akhirnya tidaklah tersedia, kemudian sabuk memotong dari gulungan besar dan akhirnya di gunakan pengancing. berbagai jenis sambungan adalah 1. sambungan tanam 2. sambungan yang diikat 3. sambungan yangdapat berputar

7

Sambungan yang di tanam ditunjukkan di dalam gambar ( a), dibuat oleh pabrikan untuk membentuk suatu sabuk yang tak ada akhirnya, jenis ini lebih disukai dibanding sambungan lain. Sambungan ikat dibentuk dengan hantaman lubang secara berderet atau menyilang sabuk, sisa-sisa suatu garis tepi antara tepi dan lubang. Suatu kulit kasar potongan digunakan untuk hantaman keduanya bersama-sama untuk membentuk suatu sambungan. Jenis ini ditunjukan dalam gambar (b).

logam mengikat sambungan ditunjukkan di dalam gambar (c) dibuat dari suatu bahan pokok sambungan. Pengikat berada pada sisi sabuk dan berpitingan pada di dalam. Kadang-kadang, engsel besi diikatkan kepada ujung sabuk dan dihubungkan oleh suatu serat atau baja penjepit yang ditunjukan oleh gambar ( d).

1.11 Perbandingan kecepatan gerakan suatu sabuk

Adalah rasio antara kecepatan dari penggerak (driver) dan yang pengikutnya atau yang digerakkan (driven)

d1 = diameter of the driver

d2 = diameter dari yang digerakkan

N1 = kecepatan dari driver ( rpm )

N2 = kecepatan dari driven ( rpm )

Panjang sabuk diabaikan dalam gerakan driver dalam gerakan satu menit :

Dengan cara yang sama, panjang sabuk diabaikan gerakan driven dalam satu menit :

karena panjang sabuk diabaikan gerakan driver dalam datu menit memadai, sama dengan panjang sabuk yang lewat diatas driven dalam satu menit :

Dan rasio kecepatan

8

Jika ketebalan dimasukkan maka ratio kecepatan :

1.12 Slip pada sabuk

Sebelumnya kita telah membahas pergerakan sabuk dan pulley. Pada saat tertentu gesekan cengkraman gesekan mulai berkurang. Ini mungkin disebabkan beberapa gerakan dari driver tanpa sabuk ( sabuk lepas ). Hal ini disebut dengan slip pada belt dan pada umumnya dalam bentuk persen (%)

Dimana : s1% = slip antara driver dan belt

s2% = slip antara sabuk dengan driven

kecepatan dari sabuk yang melewati driver dala persecond

Dan kecepatan sabuk yang melewati driven dalam persecond :

Substitusi persamaan tersebut, sehingga diperoleh

9

Jika ketebalan sabuk dimasukkan, maka

1.13 Tenaga yang ditransmisikan oleh sabuk

Dalm gambar ditunjukkan pulley driver A dan pulley driven B. Seperti yang telah dikatakann sebelumnya, pulley penggerak memutar sabuk dari satu sisi dan yang digerakkan memutar pada sisi lain. Dengan demikian jelas bahwa tegangan pada sisi ketak lebih besar daripada sisi kendur.

Dimana : T1 dan T2 = tarikan pada sisi kendur dan ketat dalam satuan Newton

R1 dan r2 = radus dari driver dan driven pulley satuan dalam meter

V = kecepatan sabuk dalam m/s

Gaya putaran efektif pada keliling dari driven pulley adalah perbedaan antara dua tegangan (T1 – T2)

Kerja yang dilakukan dalam satu detik : ( T1-T2 ) v N – m/s

Dan tenaga yang ditransmisikan : ( T1-T2 ) v W

Sedikit pertimbangan akan ditunjukkan bahwa tenaga putar pada pulley penggerak adalah ( T1-T2 ) r1. Juga sama, tenaga putar pada pulley yang digerakkan adalah ( T1-T2 ) r1. Dalam satuan SI daya yang diteruskan akan memiliki satuan Watt dan kedua tegangan T1-T2 dalam Newton.

1.14 Perbandingan tegangan sabuk rata

10

Mempertimbangkan putaran sebuah driven pulley dalam putaran searah jarumjam ditunjukkan dalam gambar

Sabuk PQ memiliki keseimbangan terhadapa hal berikut :

Tegangan T pada belt di P Tegangan ( T + Tδ ) pada belt di Q Reaksi normal Rs Tegangan geser F : µ x Rn

Dimana µ adalah gaya gesek antara sabuk dengan pulley

Dimana : T1 = tegangan pada sabuk pada sisi ketat

T2 = tegangan pada sabuk pada sisi kendur

Θ = sudut kontak

Dan keseimbangan logaritma dapat diperoleh bahwa :

2,3 = µ . θ

1.15 Panjang sabuk penggerak tebuka

Dalam hal ini puli berputar ke arak yang sama ditunjukan dalam gambar17.13 O1 dan O3 = sumbu pusat antara dua puly, R1 dan r3=radius puly besar dan kecil. X = jarak antara O1 dan O3 . L = total panjang sabuk

Sabuk mulai dari puli yang besar pada E dan G dan puli kecil pada F dan H di tunjukkan pada gambar 17-13. Dengan O2 sama O2M paralel ke FE. Dari geometri pada gambar, kita dapat temukan O2M akan tegak lurus ke O1E. Kemudian sudut MO2O1= x radian

Kita tahu bahwa panjang dari sabuk:

11

= Arc GJE + EF + Arc FKH + HG= 2 (ArcFK + EF + ArcJE ………(1) Dari geometri pada gambar kita juga mendapat:

1.16 Jenis sabuk

Walaupun banyak jenis sabuk yang digunakan sekarang, namun yang paling terpenting dari itu ialah:

1 .1 6 .1 Sabuk rata ( flat belt )

Adapaun jenis – jenis sabuk rata dibagi atas :

Open belt drive

Seperti yang terlihat pada gambar, dengan poros diletakkan parallel dan berputar pada arah yang sama. Dalam kenyataan, driver A menarik belt dari suatu sisi ( sisi rendah RQ ) dan mengirimnya ke sisi lain ( sisi atas LM ). Dengan demikian tegangan disisi bawah sabuk akan lebih dari sisi atas. Sisi bawah sabuk ( disebabkan banyaknya tegangan ) dikenal sebagai sisi ketat sebaliknya sisi atas sabuk ( karena kurang tegangan ) dikenal sebagai sisi kendur

Crossed or twisted drive

sabuk silang atau sabuk ganda digunakan dengan meletakkan poros parallel dan berputar berlawanan arah. Dalam kenyataan, driver mendorong sabuk dari satu sisi ( RQ ) dan mengantarkan ke sisi lainnya ( LM ) dengan demikian tegangan di sabuk RQ akan lebih dari pada sabuk LM. Sabuk RQ (karena tegangan lebih) dikenal sebagai sisi ketat, sedangkan sabuk LM ( karena tegangan kurang ) dikenal sisi kendur

12

Sedikit dipertimbangkan bahwa pada titik sabuk bersilang. Pergesekan satu sama lain dan disana akan terjadi penipisan dan robek. Langkah untuk menghindari hal tersebut poros tersebut harus diletakkan dengan jarak maksimum 20b, dimana b ialah ketebalan sabuk dan kecepatan harus kurang dari 15 m/s

Quarter turn belt drive :

Sabuk ini disebut juga dengan sabut sudut kanan seperti terlihat pada gambar. Sabuk ini digunakan dengan poros diletakkan pada sudut sebelah kanan dan berputar dalam satu arah putaran. Langkah untuk membuat sabuk tidak keluar dari pulley, lebar dari permukaan pulley harus lebih besar atau seimbang dengan 1.4b, dimana b ialah lebar sabuk.

Dalam kenyataan pulley tidak dapt diletakkan seperti pada gambar a atau ketika gerakan bolak balik diinginkan yaitu dengan sebuah quarter turn belt drive with a guide pulley, seperti pada gambar b, kemungkinan digunkan.

Belt drive with idler pulley.

Sebuah sabuk dengan pulley idle ( juga dikenal sebagai jokey pulley drive ) seperti pada gambar digunakan dengan poros yang diletakkan parallel dan jika open belt drive hanya mendapatkan sudut kontak yang kecil pada pulley yang lebih kecil. Sabuk jenis ini digunakan untuk memperoleh ratio kecepatan tinggi

13

Ketika sabuk diinginkan untuk mentransmisikan gerakan dari satu poros ke beberapa poros, semua diletakkan parallel, sebuah sabuk yang memiliki banyak idle pulley ditunjukkan pada gambar.

Compound belt drive :

sabuk yang senyawa diperlihatkan pada gambar digunakan saat daya ditransmisikan dari satu poros kelainnya melewati satu pulley sama.

Stepped or cone pulley drive,

a stepped or cone pulley drive ditunjukkan pada gambar, digunakan untuk mengganti kan kecepatan dari poros yang digerakkan ( driven ) sementara poros utama ( driver ) berputar pada kecepatan konstan. Hal ini dicapai oleh perubahan dari satu bagian dari suatu stepped ke stepped lainnya.

14

Fast and lose pulley drive

Seperti yang ditunjukkan pada gambar digunakan ketika driven atau poros mesin digerakkan atau diberhentikan kapanpun diinginkan tanpa menggagu dengan poros driver

Sebuah pulley yang mana dikunci kepada poros mesin disebut fast pulley dan berputar pada kecepatan yang sama seperti pada poros mesin. Loose pulley berputar secara bebas terhadap poros mesin tidak mampu mentransmisikan daya apapun. Ketika poros driven dibutuhkan untuk diberhentikan, sabuk ditekan kepada loose pulley untuk mengurangi pergeseran

Pulley sabuk rata

Pulley sabuk memungkinkan dibuat dari besi tuang, baja tuang atau baja tekan, kayu. Pulley yang terbuat dari baja tekan lebih ringan dari pulley baja tunag tapi dalam kenyataan ia memiliki gesekan yang lebih rendah dan mungkin untuk diproduksi banyak

Jenis pully untuk sabuk rata

Berdasarkan varisai jenis pulley untuk sabuk rata :

1.Pulley besi tuang

2.Pulley baja

3.Puli kayu

4.Pulley kertas

5.Fast and lose pulley

6. Pulley besi tuang.

15

Pulley besi tuang

Pulley ini pada umunya dibuat dari besi tuang karena memiliki biaya murah. Lengan pulley tersebut bisa lurus atau lengkung seperti pada gambar.

Dimana pulley dari besi tuang biasanya dibuat pelaknya berbentuk bulat.

Pulley baja

Puli baja terbuat dari baja tekanan dan memiliki kekuatan besar dan tahan lama. Puli ini lebih ringan ( sekitar 40 hingga 60 % berkurang ) dari pada besi tuang pada kapaistas yang sama dan di design untuk putaran tinggi. Koefisien geseknya dengan sabuk kulit setidaknya seimbag dengan yang diperoleh pulley besi tuang

Pencepit gerakan dari naf penahan pada pulley ke porosnya. Dimana tidak ada pasak yang digunakan kecualai untuk kebanyak beberapa penggunaan.

Pulley kayu

Pulley ini lebih ringan dan memiliki koefisien gesek yang lebih tinggi dari pada pulley besi tuang atau baja. Pulley ini memiliki 2/3 dari berat besi tuang pada ukuran yang sama. Kebanyakannya mereka terbuat dari kayu pohon maple pilihan dan diklitakkan dalam segmen dan terpaku bersama. Mereka menjaga dari penyerapan embun dengan dilak ataupun vaarnis sehinnga pelelehan tidak terjadi. Pulley ini gigunakan untuk penggerak motor yang mana sudut kontak antara permukaan pulley dengan sabuk terbatas

16

Pulley kertas

Pulley ini dibuat dari penekanan serat kertas dan dibentuk dengan logam pada bagian tengahnya. Pulley ini biasanya digunakan untuk sabuk transmisi dari motor listrik., dimana jarak anatara poros satu dan lainnya kecil

Fast and loose pulleys

Seperti yang dilihatkan pada gambar poros pada mesin untuk digerakkan atau diberhentikan. Pulley yang cepat dikunci ke poros mesin ketika loose pulley bergerak bebas. Sabuk pada pulley berputar cepat untuk mentransmisikan daya oleh mesin dan di geser ke loose pulley ketika mesin tidak membutuhkan untuk mentransmisi daya. Dengan cara ini, pemberhentian suatu mesin tidak berhubungan dengan mesin yang lainnya Yang berputar pada poros yang sama

Pelak dari pada fast pulley dibuat lebih besar daripada loose pulley, jadi sabuk memungkinkan perputaran sisi kendur pada loose pulley. Loose pulley biasanya memiliki naf lebih panjang untuk mengurangi pemakaian dan gesekan.

1 .1 6 .2 Sabuk bulat ( round belt )

Sabuk bulat adalah digunakan dimana jumlah tenaga yang ditransmisikan dari satu pulley ke ulley lainnya , untuk jarak yang jauh. jarak yagn jauh tersebut bisa juga digunakan pada sabuk rata dengan

17

panjang yang terbatas untuk transmisi tenaga menengah dari suatu pulley ke pulley lain , dimana jarak anatara pulley tidak melebihi 8 meter

Adap pun dua tipe sabuk bulat :

1.sabuk serat 2.sabuk jaring

Sabuk serat dioperasikan lebih bagus ketika pulley sekitar 60 meter, sedangkan sabuk jaring digunakan ketika pulley hingga 150 meter

Fiber rope

Sabuk bulat untuk transmisi yang biasanya terbuat dari material berserat rami, manila, dan catton ( kapas ). Karena serat dari manilla dan rami kasar, jadi sehingga sangat tidak fleksibel dan memiliki sifat-sifat material yagn rendah. Rami memiliki kekuatan yagn lebih rendah dibandingkan manilla.peluamsan membuaat kelembaban dari sabuk bulat terbuat. Rami cocok untuk pekerjaan tangan dan sebagai pengiakta tali utnuk kail kontraktor

Sabuk bulat kapas sangat lembut dan halus.pelumasan dalam sabuk kapas tidak terlalu penting. Tapi jika dilakukan, akan mengurangi pemakaian luar antara sabuk dengan putaran/lilitan. Ini mungkinkan. Ini menunjukkan bahwa tali manila lebih tahan lama dan kuat dibandungkan kapas. Tali kapas lebih mahal dibanding tali manilla

Drive tali serat memiliki keuntungan sebagai berikut: 1. Serat memiliki sifat halus, stabil dan mudah diperbaiki. 2. Serat sedikit dipengaruhi oleh kondisi luar. 3. Poros mungkin tidak sejajar 4. Mereka memberikan efisiensi mekanik tinggi.

Sheave untuk fiber rope Tali serat biasanya berbentuk bulat dalam lintasan-bagian susunan pada tali serat, ditunjukkan dalam Gambar (b). Sudut alur pada pulley untuk sabuk bulat biasanya 45 °. Alur pada pulley dibuat sempit di bagian bawah dan tali dijepit di antara tepi dari alur-V untuk meningkatkan kekuatan menahan sabuk pada pulley. Alur harus Dibuat halus untuk menghindari gesekan sabuk. Itu ukuran yang sesuaiadalah 40 d dan minimum ukuran 36 d, dimana d adalah diameter sabuk dalam cm. Catatan: Jumlah alur tidak boleh lebih dari 24.

Rasio Driving Ketegangan untuk fiber rope

Tali serat dengan katrol beralur ditampilkan di Gambar. Tali serat dirancang dalam serupa cara V-belt.

18

Contoh Soal :Sebuah katrol yang digunakan untuk mengirim daya dengan cara tali memiliki diameter 3,6 meter dan memiliki 15 Alur pada sudut 45 °. Sudut kontak 170 ° dan koefisien gesekan antara tali dan sisi groove adalah 0,28. Ketegangan maksimum yang mungkin dalam tali adalah 960 N dan massa tali adalah 1,5 kg per meter panjang. Tentukan kecepatan katrol di rpm dan daya dikirim jika kondisi daya maksimum berlaku. Solusi. Diketahui: d =; n = 15 m 3,6; 2 β = 45 ° atau β = 22,5 °; θ = 170 ° = 170 × π / 180 = 2,967 rad; μ = 0,28; T = 960 N; m = 1,5 kg / m

N = kecepatan ulley pada rpmKits kretshui tenaga, kecepatan maksimum oleh pulley

Juga dapt diketahui kecepatan pulley v

Kita juga ketahui kekuataan maksimum teganagan sentripugal

Tegangan disisi ketat pada sabuk

Tenaga ditransmisikan

19

Wier Rope

Ketika sejumlah besar daya yang akan ditransmisikan jarak jauh dari satu pulley untuk lain (misalnya). Ketika jarak pulley 150 meter jauhnya, tali kawat digunakan. Tali kawat adalah banyak digunakan dalam elevator, tambang kerekan, crane, konveyor, pengangkutan perangkat dan jembatan suspensi. Tali kawat bekerja pada pullley beralur namun tali kawat longgar di bawah alur dan tidak terjepit di antara sisi alur. Tali kawat terbuat dari kawat ditarik dingin untuk mengalami peningkatan dalam kekuatan dan ketahanan. Dapat dicatat bahwa kekuatan tali kawat berkurang meningkat ukurannya. Berbagai bahan digunakan untuk tali kawat dalam rangka meningkatkan kekuatan adalah tempa besi, baja tuang, baja tuang ekstra kuat, baja paduan. Untuk tujuan tertentu, tali kawat mungkin juga terbuat dari tembaga, perunggu, paduan aluminium dan baja tahan karat. Keuntungan dari rope wire

Tali kawat memiliki beberapa keuntungan dibandingkan dengan serat tali. 1. Ini adalah lebih ringan dalam berat, 2. Menawarkan operasi ini diam, 3. Ini dapat menahan beban shock, 4. Ini lebih dapat diandalkan, 5. Ini adalah lebih tahan lama, 6. Mereka tidak gagal tiba-tiba, 7. Efisiensi yang tinggi, dan 8. Biaya rendah. Susunan rope wire Tali kawat terbuat dari berbagai kelas kawat baja memiliki kekuatan tarik antara 1200-2400 MPa seperti yang ditunjukkan pada tabel berikut:

Dalam tabel ditunjukkan properti macam-macam bentuk wire rope. Dlam tabel ini diameter wire rope dalam satuan milimeter (mm)

Jenis ropeNominal diameter

(mm)Rata-rata beban

(N/m)

Kekuataan tegangan (N)tegangan tarik pada wire

1600 MPa 1800 MPa

6 x 7

8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 16, 18, 19, 20, 21, 22, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 31,

35

0.0347 d2 530 d2 600 d2

6 x 19

13, 14, 16, 18, 19, 20, 21, 22, 24, 25, 26, 28, 29, 32, 35,

36, 38

0.0363 d2 530 d2 595 d2

Tabel 1.3 rope wire baja untuk pengangkut barang pada tambang

Jenis rope Nominal diameter Rata-rata beban Kekuataan tegangan (N)

20

(mm) (N/m)tegangan tarik pada wire

1100-1250 Mpa 1250-1400 MPa

6 x 96, 8, 10, 12, 14,

16, 18, 20, 22, 250.0383 d2 385 d2 435 d2

8 x 198, 10, 12, 14, 16,

18, 20, 22, 250.034 d2 355 d2 445 d2

Tabel 1.4 wire rope gantungan baja untuk lift, elevator dan penggerek

Jenis ropeNominal

diameter (mm)Approximate beban (N/m)

Tegangan maksimum (N)tegangan tarik pada wire

1600-1800 Mpa

1800-2000 Mpa

2000-2250 MPa

6 x 710, 11, 13, 14, 16, 19, 22, 25

0.037 d2 550 d2 610 d2 -

6 x 1913, 14, 16, 19, 22, 25, 29, 32,

35, 380.037 d2 510 d2 570 d2 630 d2

6 x 3713, 14, 16, 19, 22, 25, 26, 32,

35, 380.037 d2 490 d2 540 d2 600 d2

8 x 1913, 14, 16, 19,

22, 25, 290.0338 d2 - 530 d2 -

Tabel 1.5 rope wire baja yang digunakan pada sumur minyak dan sumur bor minyak

Jenis ropeNominal diameter

(mm)Rata-rata beban

Tegangan tarik rata-rata (N)Tegangan tarik pada wire

1600-1750 MPa 1750-1900 MPa

6 x 19

8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 32,

36, 38, 40

0.0375 d2 540 d2 590 d2

6 x 37

8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 32, 36, 40, 44, 48, 52,

56

0.038 d2 510 d2 550 d2

Tabel 1.6 wire rope baja untuk mesin pada umumnya seperti mesin derek, ekskavator, dll

Diameter wire dan area wire rope

Berdasarkan pada tabel diameter wire (dw) dan area pada wire rope (A) pada jenis-jenis wire rope:

Jenis wire rope 6 x 8 6 x 19 6 x 37 8 x 19Diameter wire

(dw)0.106 d 0.063 d 0.045 d 0.050 d

Area pada wire rope (A)

0.38 d2 0.38 d2 0.38 d2 0.35 d2

Tabel 1.7 diameter wire dan area pada wire rope

Faktor keamanan pada wire rope

21

Faktor keamanan dapa wire rope berdasarkan kekuatan maksimum yang diberikan ditunjukkan pada tabel:

Applikasi pada wire rope

Faktor keamananApplikasi pada wire

ropeFaktor keamanan

Kabel bekas 4.2 Mesin derek 6

Pekerja 3.5Rope pengangkut

barang6

penggerek tambang : tebal

Listrik dan udara 7

± 150 m 8 Tiang mesin derek 6300-600 m 7 Pilar mesin derek 6600-900 m 6 Penggaru 8

> 900 m 5 sling 8Macam-macam

penggerek5

Tabel 1.8 faktor keamanan pada wire rope

Pengikat pada wire rope dan drum

Diameter pengikat seharusnya agak lebih besar dalam susunannya untuk mengurangi tegangan bending pada rope saat rope dipasang pada pengikat atau pulley. Berdasarkan tabel diameter pengikat untuk berbagai jenis wire rope sebagai berikut:

Jenis wire ropeDiameter pengikat yang dianjurkan (D)

Digunakan padaDiameter pengikat minimal

Diameter pengikat maksimum

6 x 7 42 d 72 dTambang, jalur

pengangkut barang6 x 19 30 d 45 d Tali penggerek

60 d 100 dMuatan mesin derek, penggerek tambang

20 d 30 dMesin derek, elevator, jalur trem, sumur bor

6 x 37 18 d 37 dElevator kecepatan

tinggi

8 x 19 21 d 31 dTali penggerek yang

ekstra fleksibelTabel 1.9 diameter pengikat (D) pada wire rope

1 .1 6 .3 Sabuk v ( v belt )

Sabuk V merupakan sabuk berbentuk trapezium dan memiliki besar sudut 300-400. Sabuk ini sangat cocok untuk transmisi yang pendek.

Akibat gesekan daya yang dihasilkan oleh sabuk V lebih besar, namun sudut alur yang kecil akan membutuhkan kekuatan yang lebih untuk menarik sabuk itu dari alur yang dapat mengakibatkan kurangnya kemampuan dan pemakaian sabuk yang berlebihan, akibat gesekan akan menimbulkan panas. Oleh karena itu sudut alur biasanya digunakan antara 320-380.

22

Gesekan antara sabuk dan alur di katrol harus diberikan pengaman pada bawah alur seperti ditunjukkan pada Gambar guna untuk mencegah sabuk menyentuh bagian bawah karena menjadi lebih tahan dari keausan. Pergerakan sabuk V akan cenderung di setiap sudut dengan sisi ketat baik di atas atau bawah.

Dalam rangka meningkatkan output daya, beberapa sabuk V dapat dioperasikan oleh sisi sisi. Itu dapat dicatat bahwa di beberapa pergerakan sabuk, semua sabuk pengaman harus mendapat peregangan pada tingkat yang sama sehingga beban dibagi rata. Ketika salah satu set sabuk istirahat, seluruh himpunan harus diganti.

Tipe Sabuk V dan Katrol

Menurut standart IS 2494-1974 sabuk V dibagi atas 5 yaitu, A, B, C, D, dan E. dimensi untuk standart sabuk V dapat dilihat di bawah,pulley dari sabuk v biasanya terbuat dari besi tuang untuk mengurangi berat.

Dimensi standart dari sabuk V menurut IS 2494-1974

Tipe sabuk Daya Rentang

( Kw)

Minimum pitch diameter pulley mm

Lebar atas (b)

mm

Ketebalan (t)

mm

Berat per meter

Newton

A 0.7-3.5 75 13 8 1.06

B 2-15 125 17 11 1.89

C 7.5-75 200 22 14 3.43

D 20-150 355 32 19 5.96

E 30-350 500 38 23 -

Selain tipe sabuk standart ada juga sabuk V yang digolongkan dalam sabuk sempit yang ditandai dengan 3V, 5V dan 8V dan tipe sabuk untuk beban ringan yang ditandai dengan 3L, 4L dan 5L

Beberapa ukuran untuk sabuk tipe sempit,

3V 5V

23

Nomor Minimal Sabuk

Panjang Keliling mm

Panjang Keliling pada Jarak bagi Sabuk mm

Nomor Minimal Sabuk

Panjang Keliling mm

Panjang Keliling pada Jarak bagi Sabuk mm

3V 250

3V 265

3V 280

635

673

711

631

669

707

5V 500

5V 530

5V 560

1270

1346

1422

1262

1338

1414

3V 300

3V 315

3V 355

762

800

851

758

796

847

5V 600

5V 630

5V 670

1542

1500

1702

1516

1592

1694

3V 355

3V 375

3V 400

902

953

1016

898

949

1012

5V 710

5V 750

5V 800

1803

1905

2032

1795

1897

2024

3V 425

3V 450

3V 475

1080

1143

1207

1076

1139

1203

5V 850

5V 900

5V 950

2159

2286

2413

2151

2278

2405

3V 500

3V 530

3V 560

1270

1346

1422

1266

1342

1418

5V 1000

5V 1060

5V 1120

2540

2692

2845

2532

2684

2832

Dimensi standart alur pulley/katrol V menurut IS 2494-1974 semua dimensi dalam mm

Tipe sabuk

W D A C F E Jumlah berkas alur (n)

Sudut alur (2β) dalam derajat

A 11 12 3.3 8.7 10 15 6 32,34,38

B 14 15 4.2 10.8 12.5 19 9 32,34,38

C 19 20 5.7 14.3 17 25.5 14 34,36,38

D 27 28 8.1 19.9 24 37 14 34,36,38

24

E 32 33 9.6 23.4 29 44.5 20 -

Face width (B) = (n – 1) e + 2 f

Standart panjang pitch dari sabuk V menurut IS 2494-1974.

Sabuk V dalam desainnya tidak lepas dari tipe sabuk dan nilai panjang nominal. Standart panjang pitch di urutkan dalam table di bawah,

Tipe sabuk Standart panjang pitch dari sabuk V mm

A 645, 696, 747, 823, 848, 925, 950, 1001, 1026, 1051, 1102,

1128, 1204, 1255, 1331, 1433, 1458, 1509, 1560, 1636, 1661,

1687, 1763, 1814, 1941, 2017, 2068, 2093, 2195, 2322, 2474,

2703, 2880, 3084, 3287, 3693.

B 932, 1008, 1059, 1110, 1212, 1262, 1339, 1415, 1440, 1466,

1567, 1694, 1770, 1821, 1948, 2024, 2101, 2202, 2329, 2507,

2583, 2710, 2888, 3091, 3294, 3701, 4056, 4158, 4437, 4615,

4996, 5377.

C 1275, 1351, 1453, 1580, 1681, 1783, 1834, 1961, 2088, 2113,

2215, 2342, 2494, 2723, 2901, 3104, 3205, 3307, 3459,

3713, 4069, 4171, 4450, 4628, 5009, 5390, 6101, 6863,

7625, 8387, 9149.

D 3127, 3330, 3736, 4092, 4194, 4473, 4651, 5032, 5413, 6124, 6886,

7648, 8410, 9172, 9934, 10 696, 12 220, 13 744, 15 268, 16 792.

E 5426, 6137, 6899, 7661, 8423, 9185, 9947, 10 709, 12 233, 13 757,

15 283, 16 805.

Rasio Tegangan Sabuk V

Misalnya, R1 = reaksi normal antara sabuk dan sisi alur

25

R = total reaksi

µ = koefisien gesekan antara sabuk dengan alur.

Dalam menyelesaikan reaksi vertical antara sabuk dan alur, di dapat;

R = R1 sin β + R1 sin β = 2R1 sin β

Sehingga, R1

Jika kedua ruas dikalikan dengan koefisien gesekan,

2µR1

Jika tegangan di satu sisi adalah T dan di sisi lain (T + δT), dengan demikian hubungan anatara T1 dan T2 untuk drive V-belt ialah :

2.3log =µθ cosec β

Desain dari Sabuk

Dalam alur pulley, gaya pada sabuk bervariasi. Bila Tc adalah sentripugal dan T1, T2 adalah tegangan disatu sisi dan sisi lain. Serta gaya Tb1 dan Tb2 adalah gaya akibat bending pada pulley.

Maka untuk mencari hp (horsepower)

dimana kecepatan V dari sabuk,

Dengan d adalah pitch diameter dan n adalah kecepatan resolusi per menit.

Gaya bending dapat dicari dengan,

26

Dimana Kb adalah konstan.

Dimana Kc adalah konstan.

Konstanta desain sabuk V nilai Kb da Kc,

Tipe sabuk Kb Kc Peak Force F

At 108 At 109 At 1010

A

B

C

D

E

220

576

1.600

5.680

10.850

0,561

0,965

1,716

3,498

5,041

128

221

392

801

1.153

104

179

319

651

937

3V

5V

8V

230

1.098

4.830

0,425

1,217

3,288

138

319

705

138

319

705

110

255

564

Diizinkan besar gaya untuk keamanan dari 108,109, 1010 yang ada dalam table diatas.

Gaya dihubungkan dalam jumlah gaya N dirumuskan;

Dengan Q dan x adalah konstan untuk 108-109 dan 109-1010 force peaks.

Tipe sabuk 108-109 Force Peaks 109-1010 Force Peaks

Minimum sheave diameter

Q X Q x

A

B

674

1.193

11,039

10,924

3,0

5,0

27

C

D

E

2.038

4.208

6.061

11,173

11,105

11,100

8,5

13,0

21,6

3V

5V

8V

728

1.654

3.638

12,464

12,593

12,629

1.062

2.394

5.253

10,153

10,283

10,319

2,65

7,1

12,5

Keuntungan dan Kelemahan Sabuk V

Berdasarkan keuntungan dan kekurangan dari v belt dapat dibedakan atas ;

Keuntungan :

1.V-belt lebih kompak

2. Slip kecil dibanding flat belt

3. Tidak ada permasalahan pada sambungan sabuk, sehingga membuat driver lancar

4. Mampu meredam kejutan saat start

5. Putaran poros dapat dalam 2 arah & posisi kedua poros dapat sembarang

6. umur pemakaian dapat mencapai 3 hingga 5 tahun

7. Dapat dengan mudah dilepas dan dipasang

8. pengoprasian sabuk dan pulley lebih tenang / tidak berisik

9. ratio kecepatan yang tinggi ( maksimal 10 ) masih dapat diperoleh

Adapun kelemahan sabuk V adalah :

1.Tidak dapat digunakan untuk jarak poros yang panjang

2.Umur lebih pendek dari pada sabuk rata ( flat belt )

3. Konstruksi pulley lebih kompleks dibanding pulley untuk flat belt

4. Tidak cocok untuk pengaplikasian kecepatan konstant

5. Umur sabuk dipengaruhi oleh perubahan temperatur, tegangan pada sabuk yang tidak semestinya, dan ketidak sesuaian dengan panjang sabuk

28

6. Tegangan centrifugal mencegah penggunaan v-belt dibawah 5 m/s dan diatas 50 m/s

1 .1 6 . 4 Sabuk gerigi ( timing belt )

Timing Belt adalah sejenis sabuk yang terbuat dari bahan karet yang dilapisi dengan bahan nylon dengan kawat baja yang terpasang di dalamnya untuk menerima beban gaya. Timing belt membutuhkan roda gigi atau sproket. Timing belt memiliki alur-alur gigi yang akan memuat alur gerigi dari bagian luar pulley. Timing Belt mempunyai sifat dengan kemampuan kendur yang tidak besar serta persentase slip yang kecil, dimana hal ini membuat sabuk tipe ini dapat melaju dan mengirimkan tenaga dalam kecepatan angular yang konstan. Selain itu tidak diperlukan tegangan awal sehingga persneling tetap dapat digunakan. Keuntungan yang lainnya adalah gigi pada timing belt memungkinkannya untuk dapat dijalankan pada kecepatan apapun, cepat atau lambat.

Namun timing belt juga memiliki kekurangan, yaitu biaya timing belt sangat tinggi, selain itu keharusan untuk memberi alur pada sproket dan keberadaan daripada pergerakan fluktuasi yang dinamis mengakibatkan gigi pada sabuk mengalami frekuensi meshing.

Gambar Bagian

Timing Belt dan Pulley

Service Designation Pitch p (in)

Extra light XL 1/5

Light L 3/8

Heavy H 1 / 2

Extra heavy XH 7/8

Double extra heavy XXH 5/4

Tabel Jarak Pitch yang Standar untuk Timing Belt

29

Untuk kawat baja, yang merupakan bagian gaya dari timing belt, terletak pada belt pitch line seperti yang terdapat pada gambar timing belt di atas.

Ukuran dari lima jenis jarak standar pitch juga diberikan pada tabel di atas dengan kode design serta jaraknya (inch). Jarak pitch yang standar tersedia dari ukuran 6 sampai 180 inch. Sedangkan pada pulley, tersedia dengan jarak diameter pitch dari 0,6 inch sampai 35,8 inch serta ukuran alur dari 10 sampai 120. Untuk cara desain dan proses pemilihan untuk timing belt, sama dengan proses pada Sabuk V sehingga tidak dicantumkan lagi.

Pitch pada Sabuk dan Pulley

Pitch pada sabuk, p, didefinisikan sebagai jarak antara dua titik tengah gigi yang berdekatan dan diukur pada pitch line pada sabuk (Gbr 1). Belt pitch line identik dengan pembelokan axis netral dari sabuk dan simetris dengan garis tengah pada kawat.

Pitch pada Pulley diukur pada lingkaran pitch (Pitch circle) dan dinyatakan sebagai panjang busur antara garis tengah dari dua pulley beralur yang berdekatan . Pitch pada lingkaran bersimetris dengan garis pitch pada sabuk ketika dikelilingi sekitar pulley. Penggerak pada timing belt memiliki diameter pitch pada pulley, d, yang lebih besar dari diameter pulley luar.

Gambar : Garis pitch dan Lingkaran Pitch

Diameter Pitch pada Pulley dapat ditentukan melalui

Dimana :

P adalah nominal pada pitch

zp adalah jumlah gigi pada pulley

Jarak radial antara diameter pitch dan diameter luar pulley dikenal sebagai pitch differential, u,dan mempunyai nilai standar untuk bagian pada sabuk, yang ditentukan dari inch pitch dan seri sabuk metric T (Tabel 1). Diameter luar pulley dapat ditentukan melalui

30

Selain itu pitch pada pulley dan diameter pitch dipengaruhi oleh toleransi dari diameter root pulley, dr, yang diberikan melalui persamaan berikut

Tabel Keterangan Pitch

Panjang Sabuk dan Jarak Pusat

Panjang Sabuk, L, dapat diukur melalui panjang garis pitch dan harus sama dengan jumlah pitch sabuk, zb ,( gigi pada sabuk).

Kebanyakan penggerak dan penghantar didesain dengan dua diameter pulley yang sama besar. Hubungan antara panjang sabuk, L, jarak pusat, C, dan diameter pitch, d, diberikan melalui persamaan berikut

31

Rumus untuk menghitung panjang sabuk

Keterangan berdasarkan gambar dibawah

Gambar Timing Belt dengan Dua Diameter Pulley yang Berbeda

DAFTAR PUSTAKA

Khurmi. 2005. A text book of Machine Design. New delhi : eurasia publishing house Shingley.2006. Mechanical engineering design. 8 TH edition. MCGraww Hill Primis

32