perancangan sistem poros pada mesin stir casting€¦ · perancangan sistem poros menghasilkan...

library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

PERANCANGAN SISTEM POROS PADA MESIN STIR CASTING

PROYEK AKHIR

Diajukan untuk memenuhi persyaratan

Memperoleh gelar Ahli Madya (A.Md)

Program studi DIII Teknik Mesin

Disusun oleh:

YUNNI FITRI ASTUTI (I8616038)

PROGRAM DIPLOMA TIGA TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2019


iii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan bagi Allah SWT yang telah memberikan

berkat rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat melaksanakan dan

menyelesaikan proyek akhir ini dengan baik dan lancar. Proyek akhir merupakan

salah satu mata kuliah wajib yang harus ditempuh oleh mahasiswa Program Studi

Diploma Tiga Teknik Mesin, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas

Sebelas Maret Surakarta sebagai syarat kelulusan dalam menempuh perkuliahan.

Pelaksanaan proyek akhir kemudian dilaporkan dalam bentuk laporan sebagai

pertanggungjawaban kepada pihak Program Studi. Melalui proyek akhir ini,

penulis dapat menyalurkan banyak ilmu yang diperoleh di bangku kuliah lalu

diterapkan kedalam sebuah mesin dari proyek akhir ini.

Selama proses pelaksanaan proyek akhir maupun penulisan laporan

tentunya tidak lepas dari bantuan berbagai pihak, oleh karena itu penulis

menyampaikan terima kasih atas dukungan dan bimbingan kepada:

1. Bapak Dr. Eko Surojo, S.T.,M.T. selaku pembimbing I dari penulis.

2. Bapak Dr. Zainal Arifin, S.T.,M.T. selaku pembimbing II dari penulis.

3. Bapak Dr. Budi Santoso, S.T.,M.T. selaku kepala Program Studi Diploma

III Teknik Mesin

4. Bapak, Ibu, dan semua keluarga yang senantiasa memberikan do’a,

dukungan dan motivasi untuk bersemangat dalam menyelasaikan setiap

tugas perkuliahan.

5. Teman-teman satu tim yang bersama-sama membuat proyek akhir ini

hingga selesai.

6. Rekan mahasiswa Diploma III Teknik Mesin angkatan 2016.

7. Seluruh Dosen, dan laboran Universitas Sebelas Maret Surakarta.

8. Semua pihak yang telah membantu hingga terselesaikannya proyek akhir

dan penyusunan laporan ini.

Sebagai penutup, penulis menyadari tidak ada yang sempurna dimuka bumi

ini. Oleh karena itu, penulis memohon maaf apabila dalam pelaksanaan serta

laporan proyek akhir ini masih terdapat kesalahan dan kekurangan, serta penulis

meminta kritik dan saran yang membangun untuk kesempurnaan laporan proyek


iv

akhir ini. Akhir kata, semoga proyek akhir dan laporan yang telah terselesaikan

bermanfaat bagi semua pihak dan dapat dipergunakan sebagaimana mestinya.

Surakarta, 04 Juli 2019

Penulis


v

ABSTRAK

Proses stir casting adalah salah satu metode pelebuaran material logam

dengan memanfaatkan proses pengadukan untuk memperoleh hasil leburan yang

homogen. Proses stir casting dikerjakan dengan menggunakan mesin stir casting.

Mesin stir casting memiliki cara kerja seperti mesin pengaduk lainnya yaitu

mengaduk leburan dengan kecepatan tertentu untuk menciptakan suatu bentuk

aliran. Pengadukan leburan dikerjakan oleh sebuah poros yang berputar. Putaran

poros stir casting digerakkan oleh sistem transmisi yang berupa sabuk dan pulley.

Tujuan dari proyek akhir ini adalah menghitung, merancang, dan membuat

sistem poros pada mesin stir casting. Mesin stir casting telah berhasil dibuat dan

diuji coba. Mesin stir casting mempunyai spesifikasi panjang 800 mm, lebar 460

mm, dan tinggi 805 mm dengan kapasitas leburan aluminium sebesar 1,2 Kg.

Kecepatan putar poros mesin stir casting sebesar 700 rpm. Hasil dari perhitungan

daya mesin stir casting diperoleh daya sebesar 0,25 HP.

Perancangan sistem poros menghasilkan perhitungan statika dengan hasil

nilai bending momen maksimal sebesar 3.26368 Nm. Hasil dari bending momen

maksimal akan digunakan untuk menghitung kekuatan material bahan pada poros.

Hasil perhitungan kekuatan bahan material poros adalah σ bahan yaitu

0,2137 𝑀𝑃𝑎 dan τ bahan yaitu 0,21346 𝑀𝑃𝑎. Perhitungan poros memiliki nilai

yang tidak lebih besar dari σyield material ST 60 yaitu 104,285 𝑀𝑃𝑎 dan τyield

material ST 60 yaitu 52,1428 𝑀𝑃𝑎, maka poros ST 60 yang dipakai pada mesin

stir casting dinyatakan aman.

Kata kunci : Pelebur, Poros, Stir Casting


vi

ABSTRACT

Stir casting process is one of metal smelting method using a stirring process

to gain homogeneous smelting result. Stir casting process is done by using stir

casting machine. Stir casting machine itself has working process like another

stirring machine that stirs smelting metal at certain speed to create a flow. Smelt

stirring worked by a rotating shaft. The rotating shaft is driven by transmission in

the form of a belt and pulley.

The purpose of this final project is to calculate, devise, and make a shaft

system on stir casting machine. Stir casting machine has made and tested. Stir

casting machine has specification 800 mm long, 400 mm wide, and 805 mm high

with 1,2 Kg of smelting capacity. Rotating speed of the stir casting shaft is 700 rpm.

Result from the calculation, stir casting machine has gained power of 0,25 HP.

Devising of shaft system resulting a statics calculation with maximum

bending moment value of 3.26368 Nm. Result of maximum bending moment will be

used to calculate the material strength on shaft. The calculation result of material

strength is 0.2137 MPa for σ material, and 0,21346 MPa for τ material. The

calculation of shaft has smaller value compared to σyield of ST 60 material that is

104,285 MPa and τyield of ST 60 material is 52,1428 MPa, therefore the ST 60 shaft

used in stir casting machine is safe.

Keywords : Fusion, Shaft, Stir Casting


vii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................. ii

KATA PENGANTAR .......................................................................................... iii

ABSTRAK ............................................................................................................... v

DAFTAR ISI ......................................................................................................... vii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. ix

DAFTAR TABEL .................................................................................................... x

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang ............................................................................................ 1

1.2. Perumusan Masalah .................................................................................... 2

1.3. Tujuan Penulisan ......................................................................................... 2

1.4. Batasan Masalah ......................................................................................... 2

1.5. Manfaat Penulisan ....................................................................................... 2

1.6. Sistematika Penulisan ................................................................................. 3

BAB II LANDASAN TEORI

2.1. Aluminium .................................................................................................. 4

2.2. Daya Pengaduk ........................................................................................... 5

2.3. Poros ........................................................................................................... 6

2.4. Statika ......................................................................................................... 7

2.4.1. Gaya luar ........................................................................................... 8

2.4.2. Gaya dalam ....................................................................................... 9

2.4.3. Tumpuan ........................................................................................... 9

2.5. Perhitungan Poros ..................................................................................... 11

2.5.1. Untuk poros yang hanya terdapat momen puntir saja ..................... 11

2.5.2. Untuk poros yang hanya terdapat bending momen saja.. ........... …12

2.5.3. Untuk poros dengan kombinasi momen lentur dan momen puntir . 12

2.6. Inersia ........................................................................................................ 13


viii

2.6.1. Momen inersia ................................................................................ 14

2.7. Tegangan ................................................................................................... 15

BAB III PERENCANAAN

3.1. Tahapan Perencanaan................................................................................ 18

3.2. Sketsa Mesin ............................................................................................. 21

3.2.1. Cara kerja mesin ............................................................................. 22

3.2.2. Komponen mesin ............................................................................ 23

3.3. Perhitungan Daya Motor Listrik ............................................................... 28

3.4. Sistem Transmisi ....................................................................................... 29

3.5. Perhitungan Sistem Poros ......................................................................... 29

3.6. Gambar Teknik ......................................................................................... 37

BAB IV PROSES PRODUKSI

4.1. Komponen Mesin ...................................................................................... 38

4.1.1. Proses produksi poros solid ............................................................ 38

4.1.2. Proses produksi poros hollow ......................................................... 39

4.1.3. Proses produksi poros stir casting .................................................. 40

4.2. Perhitungan Waktu Proses Produksi ......................................................... 42

4.3. Perhitungan Biaya Komponen .................................................................. 62

4.3.1. Estimasi biaya raw material ............................................................ 62

4.3.2. Estimasi biaya permesinan .............................................................. 63

4.4. Biaya Keseluruhan .................................................................................... 64

4.5. Perakitan dan Perawatan Mesin ................................................................ 64

BAB V PENUTUP

5.1. Kesimpulan ............................................................................................... 67

5.2. Saran ........................................................................................................ 68

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN


ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Hubungan antara NP dan NRE Turbin Rushton, dayung dan baling-

baling ................................................................................................. 5

Gambar 2.2 Prinsip statika keseimbangan ............................................................ 8

Gambar 2.3 Reaksi tumpuan rol............................................................................ 9

Gambar 2.4 Reaksi tumpuan sendi...................................................................... 10

Gambar 2.5. Reaksi tumpuan jepit ...................................................................... 10

Gambar 2.6. Pembebanan yang terjadi pada suatu bidang.................................. 16

Gambar 3.1 Diagram alir proses perencanaan .................................................... 18

Gambar 3.2 Sketsa mesin .................................................................................... 21

Gambar 3.3 Sistem transmisi .............................................................................. 29

Gambar 3.4 Beban pada poros ............................................................................ 30

Gambar 3.5 Diagram benda bebas ...................................................................... 33

Gambar 3.6 Bending Moment Diagram .............................................................. 34

Gambar 3.7 Normal Force Diagram ................................................................... 35

Gambar 3.8 Shearing Force Diagram ................................................................ 35

Gambar 4.1 Poros solid ....................................................................................... 39

Gambar 4.2 Poros hollow .................................................................................... 40

Gambar 4.3 Baling-baling ................................................................................... 42

Gambar 4.4 Stir casting....................................................................................... 42


x

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Momen inersia benda 3 dimensi ......................................................... 15

Tabel 3.1 Komponen-komponen mesin stir casting ........................................... 23

Tabel 4.1 Waktu total proses produksi poros solid ............................................. 47

Tabel 4.2 Waktu total proses produksi poros hollow .......................................... 52

Tabel 4.3 Waktu total proses produksi stir casting. ............................................ 62

Tabel 4.4 Estimasi biaya raw material ................................................................ 62

Tabel 4.5 Total biaya proses produksi. ............................................................... 64

perancangan sistem poros pada mesin stir casting€¦ · perancangan sistem poros menghasilkan...

Documents