perencaan elemen mesin pemecah batu
DESCRIPTION
TEKNIK MESINTRANSCRIPT
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Manusia didalam kehidupannya akan selalu berusaha untuk
mendapatkan kemudahan dalam mengatasi setiap masalah yang dihadapinya.
Tiap tahun selalu bermunculan penemuan demi penemuan penting dari para
ahli akan adanya mesin-mesin berteknologi canggih. Apalagi sekarang ini,
saat teknologi mengalami lompatan yang begitu tinggi dibandingkan setengah
abad yang lalu saat industri mulai menunjukkan diri dengan
dikembangkannya mesin mesin yang mampu menangani segala jenis
pekerjaan yang tidak mampu ditangani oleh manusia, dari peralatan yang
membutuhkan ketelitian yang tinggi sampai dengan peralatan dengan
pembebanan yang besar. Keberadaan mesin mesin berteknologi canggih itu
senantiasa meringankan kerja manusia. Contohnya dahulu semua pekerja
menggunakan tenaga manusia, seperti memecah batu menjadi batu kerikil
dahulu menggunakan palu sebagai alat untuk pemecahnya agar dapat
dijadikan batu kerikil, tetapi karena semakin pesatnya teknologi saat ini
dibuatlah “Mesin Pemecah Batu untuk Krikil”. Ini merupakan bagian dari
alternatif manusia untuk memudahkan mereka dalam bekerja sehingga lebih
cepat mengomset batu kerikil kepada konsumen.
Kini mesin Pemecah batu ini dapat dilakukan dengan teknik konveyer
yang dapat menghemat waktu dan tenaga. Mesin pemecah batu ini secara
otomatis tak terlepas dari peran komponen-komponen elemen mesin seperti
poros, motor listrik,bantalan, poros, pasak, puli dan sabuk-V dan lain-lain.
Dimana keuntungan mesin ini adalah:
1. Menghemat waktu dan tenaga bila dibandingkan dengan konvensional
(alat tradisional) yang akan memakan waktu lebih lama dan tenaga lebih
banyak.
2. Lebih praktis dan efisien.
Dengan ditunjang perkembangan teknologi komunikasi, maka
penyebaran akan adanya mesin ini dengan begitu cepatnya diketahui banyak
orang sehingga penggunaannya sudah mulai menyebar. Hal ini disebabkan
juga karena mesin ini memang benar-benar meringankan kerja manusia.
1.2 Tujuan
1.2.1 Tujuan Umum
Adapun tujuan umum perencanaan ini adalah:
1. Menambah wawasan mahasiswa mengenai mesin-mesin
produksi yang dapat menunjang perkuliahan.
2. Mengetahui dan memahami cara kerja mesin pemecah batu
(Stone Hammer).
1.2.2 Tujuan Khusus
Adapun tujuan khusus perencanaan ini adalah:
1. Untuk merencanakan transmisi daya dari mesin pemecah batu
sehingga dihasilkan mesin yang dapat bekerja secara efektif
dan efisien dengan kapasitas dan efisiensi yang maksimal.
1.3 Manfaat
Manfaat yang diharapkan dari tulisan ini adalah:
1. Mahasiswa mampu menerapkan dan mnegaplikasikan teori dari mata
kuliah elemen mesin yang telah didapatkan dalam perkuliahan.
2. Mahasiswa mampu merencenakan setiap elemen mesin dan bagian utama
dari mesin.
3. Membuka pola pikir mahasiswa dalam merencanakan suatu mesin yang
mampu membantu pekerjaan menjadi lebih mudah.
4. Menjadikan mahasiswa lebih mandiri, kreatif dan inovatif.
1.4 Batasan masalah
Adapun Batasan masalah dalam perencanaan elemen mesin ini adalah
hanya merencanakan sistem transmisi dari mesin pemecah batu yang terdiri
dari:
1. Poros
2. Bantalan
3. Pasak
4. Puli
5. Sabuk-V
Gambar 1.1 Mesin penepung
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 POROS
Poros merupakan salah satu bagian terpenting dari setiap mesin,
karena pada hampir semua mesin, poros memegang peranan utama di dalam
meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran transmisi dalam setiap
mesin.
2.1.1 Macam-macam poros
Poros untuk meneruskan daya diklasifikasikan menurut
pembebanannya sebagai berikut:
1. Poros Transmisi
Poros ini mendapat beban puntir murni atau puntir dan lentur,
disini daya yang ditransmisikan harus melalui kopling, roda gigi,
sabuk dan sproket rantai.
2. Spindel
Poros transmisi yang relatif pendek, seperti poros utama mesin
perkakas di mana beban utamanya berupa puntiran.
3. Gandar
Poros seperti yang dipasang diantara roda roda kereta barang,
dimana tidak mendapat beban puntir bahkan kadang kadang tidak
boleh berputar.
Menurut bentuknya, poros dapat digolongkan atas poros lurus
umum, poros engkol sebagai poros utama dari mesin totak dan lain
lain. Poros luwes untuk transmisi daya kecil agar terdapat
kebebasan bagi perubahan arah dan lain lain.
2.1.2 Hal-hal yang penting dalam perencanaan poros transmisi
1. Kekuatan poros
Suatu poros transmisi dapat mengalami beban puntir atau lentur
atau gabungan antara puntir dan lentur. Selain itu ada juga poros
yang mendapat beban tarik atau tekan seperti poros baling-baling
kapal atau turbin. Kelelahan, tumbukan atau pengaruh konsentrasi
tegangan bila diameter poros diperkecil juga perlu diperhatikan.
2. Kekakuan poros
Meskipun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup, tapi
jika lenturan atau defleksi puntirnya terlalu besar akan
mengakibatkan ketidak telitian karena untuk mencapai ketelitian
yang maksimum, kekakuan juga perlu diperhatikan. Kekakuan
poros itu sendiri juga berfungsi untuk mencegah lenturan atau
defleksi puntir.
3. Putaran kritis
Bila putaran suatu mesin dinaikkan maka pada suatu harga putaran
tertentu dapat terjadi getaran yang luat biasa besarnya, putaran ini
sering disebut dengan putaran kritis. Akibat dari putaran kritis ini
akan dapat mengakibatkan kerusakan pada poros dan bagian
bagian lainnya sehingga dalam perencanaan putaran kerja poros
harus lebih rendah dari putaran kritis.
4. korosi
Bahan bahan tahan korosi harus dipilih untuk poros propeller dan
pompa bila terjadi kontak dengan fluida yang korosif. Sedangkan
untuk poros poros yang terancam korosi dan poros poros mesin
yang sering berhenti lama sampai batas tertentu dapat pula
dilakukan perlindungan terhadap korosi.
5. Bahan poros
Poros untuk mesin biasanya dibuat dari baja batang yang ditarik
dingin dan difinis, baja karbon konstruksi mesin (Bahan S–C) yang
dihasilkan dari ingot dan di-kill (baja yang dioksidasi dengan
ferosilicon dan dicor, kadar karbon terjamin). Meskipun demikian,
bahan ini kelurusannya agak kurang tetap dan dapat mengalami
deformasi karena tegangan yang kurang seimbang (misalnya diberi
alur pasak, karena ada tegangan sisa didalam terasnya) tetapi
penarikan dingin membuat permukaan poros menjadi keras dan
kekuatannya bertambah besar. Poros yang dipakai untuk
meneruskan putaran tinggi dan beban berat umumnya dibuat dari
baja paduan dengan pengerasan yang sangat tahan terhadap
keausan.
2.1.3 Poros dengan beban puntir
Jika diketahui bahwa poros yang direncanakan tidak mendapat
beban lain kecuali torsi, maka diameter poros tersebut dapat lebih kecil
dari yang dibayangkan.
Meskipun demikian, jika diperkirakan akan terjadi
pembebanan berupa lenturan, tarikan, atau tekanan, misalnya jika
sebuah sabuk, rantai atau roda gigi dipasangkan pada poros motor,
maka kemungkinan adanya pembebanan tambahan tersebut perlu
diperhitungkan dalam faktor keamanan yang diambil. (Sularso hal. 7
tabel 1.6).
Tabel 1.6 Faktor faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan, fc.
Daya yang akan ditransmisikan fc
Daya rata rata yang diperlukan
Daya maksimum yang diperlukan
Daya normal
1,2-2,0
0,8-1,2
1,0-1,5
Jika P adalah daya nominal output dari motor penggerak, maka
berbagai macam faktor keamanan biasanya dapat diambil dalam
perencanaan, sehinga koreksi pertama dapat diambil kecil. Jika faktor
koreksi adalah fc maka daya rencana Pd (kW) sebagai patokan adalah:
(Sularso hal. 7)
....................................................................1
Jika daya diberikan dalam daya kuda (PS), maka harus
dikalikan dengan 0,735 untuk mendapatkan daya dalam kW.
Jika momen puntir (disebut juga sebagai momen rencana)
adalah: T (kg.mm)
..................................................2
Bila momen rencana dibebankan pada suatu diameter poros
(ds) maka tegangan geser τ (kg/mm2) yang terjadi adalah: (Sularso
hal. 7)
...............................................3
untuk selanjutnya, tegangan geser yang diijinkan (τd) dihitung
berdasarkan kekuatan tarik (σB) dengan hasil kali antara faktor koreksi
Sf1 dan Sf2. Harga Sf1 adalah 5,6 untuk bahan SF dengan kekuatan yang
dijamin, dan 6,0 untuk bahan S-C dengan pengaruh masa, dan baja
paduan. Harga Sf2 adalah 1,3 sampai 3,0. Harga σB dapat dilihat dari
tabel (Sularso hal. 3 tabel 1.1 dan tabel 1.2)
Tabel 1.1 Baja Karbon untuk konstruksi mesin dan baja difinis dingin untuk poros.
No. Jenis Lambang Perlakuan Panas
Kekuatan Tarik
Kg/mm2
Keterangan
1. Baja Karbon konstruksi mesin ( JIS G 4501 )
S30C Penormalan 48
-
S35C Penormalan 52S40C Penormalan 55S45C Penormalan 58S50C Penormalan 62S55C Penormalan 66
2. Batang baja Yang difinis dingin
S35C-D Penormalan 53 Ditarik dingin, gerinda dan bubut
S45C-D Penormalan 60S55C-D Penormalan 72
Dari hal hal di atas, maka besarnya τd dapat dihitung dengan: (Sularso
hal. 8)
..........................................................4
Kemudian, keadaan momen puntir itu sendiri juga harus
ditinjau, faktor koreksi Kt dipilih sebesar 1,0 jika beban dikenakan
secara halus, 1,0-1,5 jika terjadi sedikit kejutan atau tumbukan, dan
1,5-3,0 jika beban dikenakan dengan kejutan atau tumbukan besar
(Sularso hal. 8).
Dari persamaan untuk mencari tegangan geser diperoleh rumus
untuk menghitung diameter poros (ds) sebagai berikut: (Sularso hal. 8)
.........................................................
5
harga faktor koreksi Cb = 1,2 – 2,3, jika diperkirakan akan terjadi
pemakaian dengan beban lentur. (jika diperkirakan tidak akan terjadi
pembebanan lentur maka Cb diambil 1,0): (Sularso hal. 8).
Dalam pengujian perhitungan, apakah sudah aman atau tidak
yang berpengaruh disini adalah harga faktor konsentrasi tegangan
dengan alur pasak (α) dan poros bertangga (β). Harga α diperoleh dari
gambar 1.2 (Sularso hal. 9 gambar 1.2)
Gambar 1.2 faktor konsentrasi tegangan
Terlebih dahulu kita menentukan besarnya (mm) (Sularso
hal 11). Dimana r disini adalah harga jari jari untuk ukuran alur pasak.
Selanjutnya ukuran pasak dan alur pasak dapat ditentukan dari tabel
1.8 (Sularso hal. 10).
Tabel 1.8 ukuran pasak
Dengan ukuran alur pasak dimana r sudah diketahui, maka kita
dapat mencari β dari gambar 1.3: (Sularso hal.11 gambar 1.3)
Gambar 1.3 Faktor konsentrasi tegangan
Sebelumnya digunakan rumus dan (mm). Dimana D
adalah diameter bagian yang menjadi tempat bantalan, dan r disini
adalah harga dari jari- jari fillet dengan rumus: (Sularso hal. 11)
Jari jari fillet (r) = ........................................................6
Dalam pengujian perhitungan, apakah sudah aman atau tidak
maka digunakan ketentuan sebagai berikut: (Sularso hal. 12)
syarat aman = > .......................................7
dimana ...................................................................8
2.2 PASAK
2.2.1 Macam-macam Pasak
Pasak adalah suatu elemen mesin yang dipakai untuk
menetapkan bagian bagian mesin seperti roda gigi, sproket, puli,
kopling dan lain lain pada poros. Momen diteeruskan dari poros ke naf
atau dari naf ke poros.
Pasak pada umumnya pasak dapat digolongkan atas beberapa
macam sebagai berikut :
Menurut letaknya pada poros dapat dibedakan antara pasak
pelana, pasak rata, pasak benam, dan pasak singgung, yang umumnya
persegi empat. Dalam arah memanjang dapat berbentuk prismatis atau
berbentuk tirus. Pasak benam prismatis ada yang khusus dipakai
sebagai pasak luncur. Di samping macam di atas ada pula pasak
tembereng dan pasak jarum.
Pasak luncur memungkinkan pergeseran aksial roda gigi, dan
lain lain pada porosnya, seperti pada seplain. Yang paling umum
dipakai adalah pasak benam yang dapat meneruskan momen yang
besar. Untuk momen dengan tumbukan, dapat dipakai pasak singgung.
2.2.2 Hal-hal penting dan tata cara perencanaan pasak
Pasak benam mempunyai bentuk penampang segi empat di
mana terdapat bentuk prismatis dan tirus yang kadang kadang diberi
kepala untuk memudahkan pencabutannya. Kemiringan pada pasak
tirus umumnya sebesar 1/100, dan pengerjaannya harus hati hati agar
naf tidak menjadi eksentrik. Pada pasak yang rata, sisi sampingnya
harus pas dengan alur pasak agar pasak tidak menjadi goyah dan
rusak. Untuk pasak, umumnya dipilih bahan yang mempunyai
kekuatan tarik lebih dari 60 (kg/mm2), lebih kuat dari porosnya.
Kadang kadang sengaja dipilih bahan yang lebih lemah untuk pasak,
sehingga pasak akan lebih dahulu rusak dari pada poros atau nafnya.
Ini disebabkan harga pasak yang murah serta mudah menggantinya.
Jika momen rencana dari poros adalah T (kg.mm), dan
diameter poros adalah ds (mm), maka gaya tangensial F (kg) pada
permukaan poros adalah: (Sularso hal. 25)
.................................................................................9
Menurut lambang pasak yang diperlihatkan dalam gambar
(Sularso hal. 25 gambar 1.5), gaya geser bekerja pada penampang
mendatar b x l (mm2) oleh gaya F (kg).
Gambar 1.11 Gaya Gesek Pada Pasak
Dengan demikian tegangan geser τk (kg/mm2) yang
ditimbulkan adalah: (Sularso hal. 25)
......................................................................10
Dari tegangan geser yang diijinkan τka (kg/mm2), panjang pasak
l1 (mm) yang diperlukan dapat diperoleh: (Sularso hal. 25)
................................................................11
Harga τka adalah harga yang diperoleh dengan membagi
kekuatan tarik σB dengan faktor keamanan Sfk1 x Sfk2. Harga Sfk1
umumnya diambil 6, dan Sfk2 dipilih antara 1-1,5 jika beban dikenakan
secara perlahan lahan, antara 1,5-3 jika dikenakan dengan tumbukan
ringan, dan antara 2-5 jika dikenakan secara tiba tiba dan dengan
tumbukan berat.
Gaya keliling F (kg) yang sama seperti tersebut di atas
dikenakan pada luas permukaan samping pasak. Kedalaman alur pasak
pada poros dinyatakan dengan t1, dan kedalaman alur pasak pada naf
dengan t2. Abaikan pengurangan luas permukaan oleh pembulatan
sudut pasak. Dalam hal ini tekanan permukaan p (kg/mm2) adalah:
(Sularso hal. 27)
....................................................................12
dari harga tekanan permukaan yang diijinkan pa (kg/mm2),
panjang pasak yang diperlukan dapat dihitung dari: (Sularso hal. 27)
..................................................................13
Harga pa adalah sebesar 8 (kg/mm2) untuk poros berdiameter
kecil, 10 (kg/mm2) untuk poros berdiameter besar, dan setengah dari
harga harga di atas untuk poros berputaran tinggi.
Perlu diperhatikan bahwa lebar pasak sebaiknya 25-35% dari
diameter poros, dan panjang pasak ( lk ) jangan terlalu panjang
dibandingkan dengan diameter poros (antara 0,75 sampai 1,5 ds).
Karena lebar dan tinggi pasak sudah distandarkan, maka beban yang
ditimbulkan oleh gaya F yang besar hendaknya diatasi dengan
menyesuaikan panjang pasak.
Dalam pengujian perhitungan, apakah sudah aman atau tidak
maka digunakan ketentuan sebagai berikut: (Sularso hal. 26)
....................................................................14
1. SABUK
Jarak yang jauh antara kedua poros sering tidak
memungkinkan trasmisi langsung dengan roda gigi. Dalam hal
demikian, cara transmisi putaran atau daya yang lain dapat
diterapkan, dimana sebuaah sabuk luwes atau rantai dibelitkan
sekeliling puli atau sproket pada poras.
Transmisi dengan elemen mesin yang luwes dapat
digolongkan atas transmisi sabuk, trasmisi rantai, dan transmisi
kabel atau tali. Dari macam-macam transmisi dibagi atas tiga
kelompok. Dalam kelompok pertama, sabuk rata dipasang pada
puli silinder dan meneruskan momen antara dua poros yang
jaraknya dapat sampai 10 (m) dengan perbandingan putaran antara
1/1 sampai 7/1. Kelompok terakhir terdiri dari atas sabuk dengan
gigi yang digerakkan dengan sproket pada jarak pusat sampai
mencapai 2 (m), dan meneruskan putaran secara tepat dengan
perbandingan antara 1/1 sampai 6/1. sabuk rata yang banyak ditulis
dalam buku-buku lama belakangan ini pemakainnya tidak seberapa
luas lagi.
Sebagian besar transmisi sabuk menggunakan sabuk-V
karena mudah penanganannya dan harganyapun murah. Kecepatan
sabuk direncanakan untuk 10 sampai 20 (m/s) pada umumnya, dan
maksimum sampai 25 (m/s).
2.3.1 Transmisi Sabuk-V
Sabuk-V terbuat dari karet dan mempunyai penampang
trapesium. Tenunan tetoron atau semacamnya dipergunakan sebagai
inti sabuk. Bagian sabuk yang sedang membelit pada puli ini
mengalami lengkungan sehingga lebar bagian dalamnya akan
bertambah besar. Gaya gesekan juga akan bertambah karena pengaruh
bentuk baji, yang akan menghasilkan transmisi daya yang besar pada
tegangan yang relatif rendah. Hal ini merupakan salah satu keunggulan
sabuk-V dibandingkan dengan sabuk rata. Dalam gambar.... diberikan
berbagai proporsi penampang sabuk-V yang umum dipakai.
Transmisi sabuk-V hanya dapat menghubungkan poros -poros
yang sejajar dengan arah putaran yang sama. Dibandingkan dalam
transmisi roda gigi atau rantai, sabuk-V bekerja lebih halus dan tidah
bersuara. Untuk mempertinggi daya yang ditransmisikan dapat dipakai
beberapa sabuk-V dipasang sebelah-menyebelah. Jarak sumbu poros
harus sebesar 1.5 sampai 2 kali diameter pully besar. Nomor nominal
sabuk-V dinyatakan panjang kelilingnya dalam inci.
Gambar 5.3 Diagram pemilihan sabuk-V
Gambar 5.4. Profil alur sabuk-V
Atas dasar daya rencana dan putaran poros penggerak,
penampang sabuk-V yang sesuai dapat diperoleh dari gambar (Sularso
hal. 168 gambar 5.3 (b)). Daya rencana dihitung dengan mengalikan
daya yang akan diteruskan dengan faktor koreksi dalam tabel (Sularso
hal. 165 tabel 5.1).
Jarak sumbu poros harus sebesar 1,5 sampai 2 kali diameter
puli besar. Di dalam perdagangan terdapat berbagai pnjang sabuk-V.
Nomor nominal sabuk dinyatakan dalam panjang kelilingnya dalam
inch. Diameter puli yang terlalu kecil akan memperpendek umur
sabuk. Dalam tabel (Sularso hal. 169 tabel 5.4) diberikan diameter puli
minimum yang diijinkan dan dianjurkan menurut jenis sabuk yang
bersangkutan.
Karena sabuk-V biasanya digunakan untuk menurunkan
putaran, maka perbandingan yang umum dipakai ialah perbandingan
reduksi i (i > 1), dimana: (Sularso hal. 166)
......................................................................................15
Kecepatan linier sabuk-V (m/s) adalah: (Sularso hal. 166)
.........................................................................16
Jarak sumbu poros dan panjang keliling sabuk berturut turut
adalah C (mm) dan L (mm) : (Sularso hal. 170)
.........................................17
......................................................18
Dimana:
................................................................19
Untuk menghitung diameter lingkaran jarak bagi puli
digunakan rumus sebagai berikut: (Sularso hal. 177)
dp = diameter minimum puli yang dianjurkan dalam tabel.
Dp = i x dp.................................................................................20
Diameter luar puli dapat dihitung dengan menggunakan rumus
sebagai berikut: (Sularso hal. 177)
dk = dp + (Kt x K).....................................................................21
Dk = Dp + (Kt x K)....................................................................22
dimana: K adalah faktor koreksi yang dapat dilihat dalam tabel
(Sularso hal. 166 tabel 5.2).
Untuk perbandingan reduksi yang besar dan sudut kontak lebih
kecil dari 180° menurut perhitungan dengan rumus 23, kapasitas daya
yang diperoleh harus dikalikan dengan faktor koreksi yang
bersangkutan Kθ seperti diperlihatkan dalam tabel (Sularso hal. 174
tabel 5.7). Besarnya sudut kontak diberikan oleh: (Sularso hal. 173)
.........................................................23
Untuk dapat memelihara tegangan yang cukup dan sesuai pada
sabuk, jarak poros puli harus dapat disetel ke dalam maupun ke luar
(Sularso hal. 174 gambar 5.10).
Daerah penyetelan untuk masing masing penampang sabuk
diberikan dalam tabel (Sularso hal. 174 tabel 5.8).
Pembatasan ukuran puli sering dikenakan pada panjang
susunan puli atau lebar puli. Panjang maksimum susunan puli Lmax
adalah perlu untuk memenuhi persamaan berikut ini: (Sularso hal.
177).
............................................................24
Jika db dan Db berturut turut adalah diameter naf puli kecil dan
puli besar, ds1 dan ds2 berturut turut adalah diameter poros penggerak
dan yang yang digerakkan, maka (Sularso hal. 177)
...............................................................25
Dalam pengujian perhitungan, apakah sudah aman atau tidak
maka digunakan ketentuan sebagai berikut: (Sularso hal. 176)
v ≤ 30 m/s...............................................................................26
...........................................................................27
Gaya gesekan yang akan bertambah karena pengaruh bantuan
baji, yang akan menghasilkan transmisi daya yang besar pada
tegangan yang relative rendah. Hal ini merupakan salah satu
keunggulan sabuk-V dibandingkan dengan sabuk rata.
Hal-hal penting dalam perencanaan sabuk-V
1. Perbandingan reduksi (i)
Karena sabuk-V biasanya dipakai untuk menurunkan putaran,
maka perbandingan yang umum dipakai ialah perbandingan
reduksi i (i > 1) dimana:
; U = (Sularso, hal 166)
Dimana : n1 = putaran poros penggerak (rpm)
.n2 = putaran poros yang digerakkan (rpm)
.dp = diameter puli penggerak (mm)
Dp = diameter puli yang digerakkan (mm)
U = perbandingan putaran
2. Pemilihan penampang sabuk – V
Atas daya rencana dan putaran poros penggerak, penampang
sabuk – V yang sesuai dapat diperoleh dari Gb.5.3 (Sularso,
hal 164)
Gb.5.3 Diagram pemilihan sabuk – V
3. Diameter minimum puli yang dianjurkan (mm)
Diameter minimum puli yang dianjurkan dapat diperoleh dari
table 5.4 (Sularso, hal 169) sesuai dengan penampang sabuk –
v
Tabel 5.4 Diameter puli yang diizinkan dan dianjurkan (mm)
4. Diameter puli Penggerak (dp)
Diameter puli penggerak dapat diperoleh dari tabel 5.2
(Sularso, hal 166) sesuai dengan penampang sabuk –V
Tabel 5.2 Ukuran puli sabuk – V
5. Diameter puli yang digerakkan (Dp)
Diameter puli yang digerakkan (Dp) dapat diperoleh dengan
rumus :
Dp = i . dp (Sularso, hal 166)
6. Diameter luar puli penggerak (dk)
Dapat diperoleh dengan rumus :
dk = Dp + 2 . k (Sularso, hal 177)
Dimana nilai k dapat diperoleh dari tabel 5.2 (sularso, hal 166)
sesuai dengan penampang sabuk – V
7. Diameter luar puli yang digerakkan (Dk)
Dk = Dp + 2k ( Sularso, hal 177)
8. Diameter bos atau naf puli penggerak (dB)
DB ≥ 5/3 ds1 + 10 (mm) (Sularso, hal 177)
9. Diameter bos atau naf puli yang digerakkan (DB)
DB ≥ 5/3 ds2 + 10 (mm) (Sularso, hal 177)
10. Kecepatan keliling sabuk – V (v)
.v = (m/s) (Sularso, hal 166)
Dengan syarat aman U < 30 m/s (Sularso, hal 176)
11. Jarak sumbu poros (C )
Jarak sumbu poros harus sebesar 1,5 sampai 2 kali diameter
puli yang digerakkan (Dp) (Sularso, hal 166)
12. Cek konstruksi sabuk – V
konstruksi belt dinyatakan baik bila memenuhi syarat sebagai
berikut:
C – ½ (dk + Dk ) > 0 (Sularso, hal 177)
13. Panjang sabuk (L)
L = 2C + (Sularso, hal 170)
2.4 BANTALAN
Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban,
sehingga putaran atau gerakan bolak baliknya dapat berlangsung dengan
halus, aman dan panjang umur. Bantalan harus cukup kokoh untuk
memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. Jika
bantalan tidak berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh sistem akan
menurun atau tak dapat bekerja secara semestinya. Jadi, bantalan dalam
permesinan dapat disamakan peranannya dengan pondasi pada gedung.
2.4.1 Klasifikasi Bantalan
Bantalan dapat diklasifikasikan sebagai berikut:
1. Atas Dasar Gerakan Bantalan Terhadap Poros
a. Bantalan luncur.
Pada bantalan ini terjadi gesekan luncur antara poros
dan bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh
permukaan bantalan dengan perantaraan lapisan pelumas.
b. Bantalan gelinding.
Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara
bagian yang berputar dengan yang diam melalui elemen
gelinding seperti bola (peluru), rol atau rol jarum, dan rol
bulat.
2. Atas Dasar Arah Beban Terhadap Poros
a. Bantalan radial.
Arah beban yang ditumpu bantalan ini adalah tegak
lurus sumbu poros.
b. Bantalan aksial.
Arah beban yang ditumpu bantalan ini adalah sejajar
dengan sumbu poros.
c. Bantalan gelinding khusus.
Bantalan ini dapat menumpu beban yang arahnya
sejajar dan tegak lurus dengan sumbu poros.
2.4.2 Jenis-jenis Bantalan Gelinding
Gambar 4.15 Macam macam bantalan gelinding
Bantalan gelinding mempunyai keuntungan dari gesekan
gelinding yang sangat kecil dibandingkan dengan bantalan luncur.
Seperti diperlihatkan dalam gambar (Sularso hal. 129 gambar 4.15),
elemen gelinding seperti bola atau rol, dipasang di antara cincin luar
dan cincin dalam. Dengan memutar salah satu cincin tersebut, bola
atau rol akan membuat gerakan gelinding sehingga gesekan di
antaranya akan jauh lebih kecil. Untuk bola atau rol, ketelitian tinggi
dalam bentuk dan ukuran merupakan keharusan. Karena luas bidang
kontak antara bola atau rol dengan cincinnya sangat kecil maka
besarnya beban per satuan luas atau tekanannya menjadi sangat tinggi.
Dengan demikian bahan yang dipakai harus mempunyai ketahanan
dan kekerasan yang tinggi.
Bantalan gelinding, seperti pada bantalan luncur, dapat
diklasifikasikan atas : bantalan radial, yang terutama membawa beban
radial dan sedikit beban aksial, dan bantalan aksial yang membawa
beban yang sejajar sumbu poros. Menurut bentuk elemen
gelindingnya, dapat pula dibagi atas bantalan bola dan bantalan rol.
Demikian pula dapat dibedakan menurut banyaknya baris dan
konstruksi dalamnya. Bantalan yang cincin dalam dan cincin luarnya
dapat saling dipisahkan disebut macam pisah.
Dalam praktek, bantalan gelinding standar dipilih dari katalog
bantalan, seperti yang terlihat pada tabel di atas (Sularso hal 143).
Ukuran utama bantalan gelinding adalah diameter lubang, diameter
luar, lebar, dan lengkungan sudut. Pada umumnya diameter lubang
diambil debagai patokan, dengan mana diameter luar dan lebar
digabungkan. Nomor nominal bantalan gelinding terdiri dari nomor
dasar dan pelengkap. Nomor dasar yang terdapat merupakan lambang
jenis, lambang ukuran (lambang lebar, diameter luar), nomor diameter
lubang, dan lambang sudut kontak. Lambang lambang pelengkap
mencakup lambang sangkar, lambang sekat (sil), bentuk cincin,
pemasangan, kelonggaran, dan kelas. Jika hal hal tersebut tidak
diperinci, maka lambang lambang di atas tidak dituliskan. Lambang
jenis menyatakan jenis bantalan. Lambang ukuran menyatakan lebar
untuk bantalan radial dan tinggi untuk bantalan aksial; dapat juga
menyatakan diameter luar dari bantalan bantalan tersebut. Nomor
diameter lubang dinyatakan dengan dua angka.
Ada dua macam kapasitas nominal, yaitu kapasitas nominal
dinamis spesifik dan kapasitas nominal statis spesifik. Misalkan
sejumlah bantalan membawa beban tanpa variasi dalam arah yang
tetap. Jika bantalan tersebut adalah bantalan radial, maka bebannya
adalah radial murni, cincin luar diam dan cincin dalam berputar. Jika
bantalan tersebut adalah bantalan aksial, maka kondisi bebannya
adalah aksial murni, satu cincin diam dan cincin yang lain berputar.
Jumlah putaran adalah 1.000.000 (atau 33,3 rpm selama 500 jam).
Setelah menjalani putaran tersebut, jika 90% dari jumlah bantalan
tersebut tidak menunjukkan kerusakan karena kelelahan oleh beban
gelinding pada cincin atau elemen gelindingnya, maka besarnya beban
tersebut dinamakan kapasitas nominal dinamis spesifik (C), dan umur
yang bersangkutan disebut umur nominal. Jika bantalan membawa
beban dalam keadaan diam dan pada titik kontak yang menerima
tegangan maksimum besarnya deformasi permanen pada elemen
gelinding ditambah besarnya deformasi cincin menjadi 0,0001 kali
diameter elemen gelinding, maka beban tersebut dinamakan kapasitas
nominal statis spesifik (Co).
Tabel 4.14 Ukuran luar bantalan gelinding
Nomor Bantalan Ukuran Luar (mm) Kapasitas Nominal Dinamis Spesifik C ( Kg )
Kapasitas
Nominal Statis
Spesifik Co
( Kg )
Jenis terbuka
Dua Sekat
Dua sekat tanpa
kontak
D D B r
60006001600260036004600560066007600860096010
6001ZZ6001ZZ6002ZZ6003ZZ6004ZZ6005ZZ6006ZZ6007ZZ6008ZZ6009ZZ6010ZZ
6000VV6001VV6002VV6003VV6004VV6005VV6006VV6007VV6008VV6009VV6010VV
1012151720253035404550
2628323542475562687580
8891012121314151616
0,50,50,50,511
1,51,51,51,51,5
36040044047073579010301250131016401710
196229263296465530740915101013201430
62006201620262036204620562066207620862096210
6200ZZ6201ZZ6202ZZ6203ZZ6204ZZ6205ZZ6206ZZ6207ZZ6208ZZ6209ZZ6210ZZ
6200VV6201VV6202VV6203VV6204VV6205VV6206VV6207VV6208VV6209VV6210VV
1012151720253035404550
3032354047526272808590
910111214151617181920
1111
1,51,51,52222
4005356007501000110015302010238025702750
23630536046063573010501430165018802100
Sebuah bantalan membawa beban radial Fr (kg) dan beban aksial Fa
(kg), maka beban ekivalen dinamis Pr (kg) untuk bantalan radial adalah
sebagai berikut: (Sularso hal. 135)
Pr = X.V.Fr + Y.Fa..................................................................28
Dimana faktor-faktor X, V, Y terdapat dalam tabel: (Sularso hal. 135 tabel
4.9).
Jika C (kg) menyatakan beban nominal dinamis spesifik dan P (kg)
menyatakan beban ekivalen dinamis, maka faktor kecepatan fn adalah:
(Sularso hal. 136)
..........................................................................29
Faktor umur adalah: (Sularso hal. 136)
.............................................................................30
Umur nominal Lh adalah: (Sularso hal. 136)
...........................................................................31
BAB III
PEMBAHASAN
3.1 Perencanaan Poros
1. Poros pada motor/poros penggerak
Mesin penggerak yang digunakan adalah Honda jenis GX 160 dengan daya
(P) yang ditransmisikan sebesar 5,5 PK. Untuk mengubah PK kedalam bentuk kW,
maka harus dikalikan dengan 0,735. Sehingga 5,5 x 0,735 = 4,0425 kW
Putaran motor n1 = 2000 rpm (diasumsikan)
a. menentukan daya rencana (Pd)
Karena daya yang tersedia berupa daya maksimum, maka faktor koreksi
(fc), penulis mengambil 1,2 dimana intervalnya (0,8 – 1,2). Tabel 1.6
(Sularso hal 7), maka daya rencana (Pd) adalah
Pd = fc . P
= 1,2 . 4,0425
= 4,8 kW
b. Menentukan momen rencana
T1 = 9,74 x 105
T1 = 9,74 x 105
T1 = 2338 kg.mm
c. Bahan poros yang digunakan adalah baja batang yang difinis dingin (S 35
C-D) dengan kekuatan tarik (σB) = 53 kg/mm2 untuk faktor koreksi Sf1
adalah 6 (untuk bahan SC) dan untuk pengaruh konsentrasi tegangan yang
cukup besar, perlu diambil faktor yang dinyatakan sebagai Sf2 dengan
harga sebesar (1,3 – 3,0), maka penulis mengambil 3 (Sularso hal 8)
d. Tegangan geser yang diizinkan (τa1)
τa1 =
e. Menentukan diameter poros (ds1)
Dimana :
Kt = Faktor koreksi karena terjadi sedikit kejutan dan tumbukan (1,0 - 1,5)
Cb = Faktor koreksi karena terjadi sedikit beban lentur (1,2 - 2,3)
f. Anggaplah diameter bagian yang menjadi tempat bantalan = 25mm
Jari-jari filet (r) =
Alur pasak = b x h x filet (r)
Dari tabel 1.8 (Sularso hal 10) didapat alur pasak = 6 x 6 x 0,4
g. Konsentrasi tegangan pada poros bertangga adalah
Untuk nilai.β = 1,4 Gambar 1.2 (Sularso hal 11)
h. Konsentrasi tegangan pada poros dengan alur pasak adalah
Untuk nilai α = 1,8 Gambar 1.1 (Sularso hal 9)
i. Tegangan geser yang terjadi (τ )
= 2
τa .
τ . Cb Kt = 1,5.2.1,5 = 4,5kg/mm2
j. Suatu poros akan aman digunakan apabila τa . > τ . Cb Kt (Sularso hal
Karena 4,9 > 4,5, maka (BAIK)
Kesimpulan :
1) Diameter poros (ds1) = 20mm
2) Bahan poros S 35 C-D
3) Perlakuan : baja batang difinis dingin
2. Poros yang digerakkan
Diketahui :
Daya (P) = 4,0425 kW
Putaran pully (n2) = 1800 rpm
a. menentukan daya rencana (Pd)
Karena daya yang tersedia berupa daya maksimum, maka faktor koreksi
(fc), penulis mengambil 1,2 dimana intervalnya (0,8 – 1,2). Tabel 1.6
(Sularso hal 7), maka daya rencana (Pd) adalah
Pd = fc . P
= 1,2 . 4,0425
= 4,8 kW
b. Menentukan momen rencana
T2 = 9,74 x 105
T2 = 9,74 x 105
T2 = 2597kg.mm
c. Bahan poros yang digunakan dalam perencanaan adalah baja batang yang
difinis dingin (S 35 C-D) dengan kekuatan tarik (σB) = 53 kg/mm2 untuk
faktor koreksi Sf1 adalah 6 (untuk bahan SC) dan untuk pengaruh
konsentrasi tegangan yang cukup besar, perlu diambil faktor yang
dinyatakan sebagai Sf2 dengan harga sebesar (1,3 – 3,0), maka penulis
mengambil 3 (Sularso hal 8)
d. Tegangan geser yang diizinkan (τa2)
τa2 =
e. Menentukan diameter poros (ds2)
.
Dimana :
Kt = Faktor koreksi karena terjadi sedikit kejutan dan tumbukan (1,0 –
1,5)
Cb =Faktor koreksi karena terjadi sedikit beban lentur (1,2-2,3)
f. Anggaplah diameter bagian yang menjadi tempat bantalan = 30mm
Jari-jari filet (r) =
Alur pasak = b x h x filet (r)
Dari tabel 1.8 (Sularso hal 10) didapat alur pasak = 7 x 7 x 0,4
g. Konsentrasi tegangan pada poros bertangga adalah
Untuk nilai β = 1,4 Gambar 1.2 (Sularso hal 11)
h. Konsentrasi tegangan pada poros dengan alur pasak adalah
Untuk nilai α = 2,8 Gambar 1.1 (Sularso hal 9)
i. Tegangan geser (τ )
τa .
τ . Cb.Kt = 0,95.2.1,5 = 2,85kg/mm2
j. Suatu poros akan aman digunakan apabila .τa . > τ . Cb Kt (Sularso hal
Karena 3,15 > 2,85, maka (BAIK)
Kesimpulan :
1) Diameter poros (ds2) = 24mm
2) Bahan poros S 35 C-D
3) Perlakuan : baja batang
3.2 Perencanaan Pasak
1. Pasak pada poros penggerak
Daya (P) = 4,0425 kW
Faktor koreksi (fc) diambil 1,2 dimana intervalnya (0,8-1,2). Tabel 1.6
(Sularso hal 7)
Putaran poros (n1) = 2000 rpm
Daya rencana (pd) = 4,8 kW T1 = 2338kg.mm
Diameter poros (ds1) = 20mm
Bahan poros (S 35 C-D) dengan σB = 53 kg/mm2, Sf1 = 6, Sf2 = 3
τa = 2,94kg/mm2
Kt = 1,5 ; Cb = 2
a. Gaya tangensial F (kg)
F =
b. Penampang pasak : b x h = 6 x 6
Kedalaman alur pasak pada poros t1 = 3,5mm
Kedalaman alur pasak pada naf t2 = 2,8mm
Didapat dari tabel 1.8 (Sularso hal 10)
c. Bahan pasak S 45 C dicelup dingin dan dilunakkan, dengan σB = 58kg/mm2
Tabel 1.1 (Sularso hal 3)
Sfk1 = 6 ; Sfk2 = 3 (Sularso hal 25)
d. Tegangan geser yang diizinkan
e. Tekanan permukaan yang diizinkan (Pa) = 8kg/mm2, untuk poros
berdiameter kecil (Sularso hal 27)
f. Panjang pasak (l)
=
Ditinjau dari tekanan permukaan (Pa)
; diambil t2
=
g. l =10,4mm
h. lk = 17mm
i.
Penampang pasak dapat dikatakan baik, apabila 0,25 < < 0,35
(Sularso hal 28). Karena 0,25 < 0,3 < 0,35 maka (BAIK)
j.
Panjang pasak dianggap sesuai, apabila 0,75 < < 1,5 (Sularso hal 28).
Karena 0,75 < 0,85 < 1,5 maka (BAIK)
Kesimpulan :
1) Ukuran pasak : b x h = 6 x 6
2) Panjang pasak = 17mm
3) bahan pasak : S45C, dicelupdingin, dan dilunakkan.
2. Pasak pada poros yang digerakkan
Daya (P) = 4,0425 kW
Faktor koreksi (fc) = 1,2
Putaran pully (n2) = 1800 rpm
Daya rencana (Pd) = 4,8 kW
T = 2597 kg.mm2
Dimeter poros (ds2) = 24mm
Bahan poros (S 35 C-D) dengan σB = 53 kg/mm2, Sf1 = 6, Sf2 = 3
τa = 2,94kg/mm2
Kt = 1,5 ; Cb = 2
a. Gaya tangensial F (kg)
b. Penampang pasak = b x h = 7 x 7
Kedalaman alur pasak pada poros t1 = 4,0 mm
Kedalaman alur pasak pada naf t2 = 3,5 mm
Didapat dari tabel 1.8 (Sularso hal 10)
c. Bahan pasak S 45 C dicelup dingin dan dilunakkan, dengan σB = 58kg/mm2
Tabel 1.1 (Sularso hal 3)
Sfk1 = 6 ; Sfk2 = 3 (Sularso hal 25)
d. Tegangan geser yang diizinkan
/mm2
e. Tekanan permukaan yang diizinkan (Pa) = 8kg/mm2, untuk poros
berdiameter kecil (Sularso hal 27)
f. Panjag pasak (l)
Ditinjau dari tekanan permukaan (Pa)
; diambil t2
g. l = 93mm
h. lk = 20mm
i.
Penampang pasak dapat dkatakan baik, apabila 0,25 < < 0,35 (Sularso
hal 28).
Karena 0,25 < 0,29 < 0,35 maka (BAIK)
j.
Panjang pasak dianggap sesuai, apabila 0,75 < < 1,5 (Sularso hal 28)
Karena 0,75 < 0,83 < 1,5 maka (BAIK)
Kesimpulan :
1) Ukuran pasak = b x h = 7 x 7
2) Panjang pasak = 20mm
3) Bahan pasak : S45C, dicelup dingin, dan dilunakkan.
3.3 Perencanaan Pully dan V-belt
1. P = 5,5 PK = 4,0425 kW
.n1 2000 rpm , n2 = 1800 rpm
.i adalah faktor reduksi, dimana i > 1 (Sularso hal 66)
2. karna mesin bekerja selama 6 – 8 jam, maka diambil faktor koreksi (fc) =
1,2
3. Pd = fc . P
= 1,2 . 4,0425
= 4,8 kW
4. T1 = 2338kg.mm
T2 = 2597kg.mm
5. Bahan poros S 35 C-D, dengan kekuatan tarik (σB) = 53kg/mm2
Sf1 = 6, Sf2 = 3 (dengan alur pasak)
.τa = 2,94kg/mm2
6. Diameter poros penggerak (ds1) = 20mm
Diameter poros yang digerakkan (ds2) = 24mm
Kt = 1,5 untuk beban tumbukan
Cb = 2 untuk beban lenturan
7. Pemilihan penampang sabuk –V
Dari gambar 5.3 diagram pemilihan sabuk-V (Sularso hal 164). Untuk
daya rencan (pd) = 4,8 kW dan putaran poros penggerak (n1) = 2000 rpm,
maka didapat jenis sabuk type A dengan tebal (t) = 9mm. Gambar 5.2
(Sularso hal 164)
8. Untuk penampang sabuk tipe A, diameter minimum puli yang diizinkan
(dmin) = 65mm, dimeter minimum puli yang dianjurkan = 95mm. Tabel 5.4
(Sularso hal 169).
9. Diameter nominal puli penggerak (dp) untuk penampang sabuk –V tipe A
diambil 100mm. Tabel 5.2 (Sularso hal 166)
Diameter nominal puli yang digerakkan (Dp)
Dp = i . dp
= 1,1 . 100
= 110mm
Diameter luar puli penggerak (dk)
.dk = dp + 2 k
Dimana k = 4,5 untuk V-belt tipe A, tabel 5.2 (Sularso hal 166) sehingga :
.dk = dp + 2 . k
= 100 + 2 . 4,5
= 109mm
Diameter luar puli yang digerakkan (Dk)
Dk = Dp + 2 . k
=110 + 2 . 4,5
=119mm
Diameter bos atau naf puli penggerak (dB)
dB ≥ 43,3mm
Diameter bos atau naf puli yang digerakkan (DB)
DB ≥ 50mm
10. Kecepatan keliling sabuk –V (v)
Kecepatan keliling sabuk bisa dikatakan sesuai, apabila v < 30 m/s
Karena 10 m/s < 30 m/s maka (BAIK)
11. Pengecekan jarak sumbu poros
Jarak sumbu poros harus sebesar 1,5 sampai 2 kali diameter puly yang
digerakkan (Dp), penulis mengambil 2 kali diameter puly yang digerakkan
(Sularso hal 166)
C = 2 . Dp
= 2 . 110
= 220mm
Untuk mengetahui apakah konstruksi belt sudah sesuai dengan persyaratan
= 106mm ; karna 106mm > 0 (BAIK)
12. Kapasitas daya yang ditransmisikan (Po)
Po = 4,8kW
13. Panjang keliling sabuk (L)
14. Nomor nominal sabuk
Berdasarkan panjang keliling sabuk (L), maka pada tabel 5.3 (Sularso hal
168) panjang sabuk-V standar didapat No 30 dengan panjang (L) =
770mm
15. Jarak sumbu poros
Dimana b :
b = 2L – 3,14 (Dp - dp)
= 2 . 770 – 3,14 (110 - 100)
=880,6mm
Maka :
16. sudut kontak
O =
O =
Berdasarkan harga didapat sudut kontak puli kecil (O) = 1800,
dan faktor koreksi (Ko) = 1. Tabel 5.7 (Sularso hal 174)
17. Jumlah sabuk (N)
N = 1 buah
18. Daerah penyetelan jarak sumbu poros
Dari tabel 5.8 (Sularso hal 174), utuk sabuk dengan No 30 dan panjang (L)
= 770mm didapat :
(penyetelan kesebelah dalam dari letak standar)
(penyetelan kesebelah luar dari letak standar)
Kesimpulan :
a. Sabuk yang digunakan adalah type A dengan No 30 dan panjang
(L) = 770mm
b. Jumlah sabuk (N) = 1 buah
c. Diameter puli :
1. Diameter nominal puli penggerak (dp) = 100mm
2. Dimeter nominal puli yang digerakkan (Dp) = 110mm
3. Diameter luar puli penggerak (dk) = 109mm
4. Diameter luar puli yang digerakkan (Dk) = 119mm
5. Diameter bos atau naf puli penggerak (dB) = 43mm
6. Diameter bos atau naf puli yang digerakkan (DB) = 50mm
3.4 Perencanaan Bantalan
1. Bantalan pada poros penggerak
a. Diameter poros (ds1) = 20mm
b. Putaran poros (n1) = 2000 rpm
c. Diameter yang menjadi tempat bantalan = 25mm
Berdasarkan bentuk poros yang memerlukan gesekan yang sangat kecil,
maka direncanakan bantalan gelinding bola radial alur dalam baris tunggal.
Tabel 4.14 (Sularso hal 143), dangan data :
a. Nomor bantalan : 6005
b. Diameter dalam (d) : 25mm
c. Diameter luar (D) : 47mm
d. Lebar (B) : 12mm
e. Jari-jari (r) : 1mm
f. Kapasitas nominal dinamis spesifik (C) = 790kg
g. Kapasitas nominal statis spesifik (Co) = 530kg
Umur bantalan rencana didapat dari tabel 4.11 (Sularso hal 137), karna
pemakaian yang terus menerus, maka diambil umur bantalan (Lha) = 30000
jam dengan interval (20000 - 30000)
Perhitungan perencanaan bantalan sbb :
a. menentukan faktor kecepatan (fn)
b. Menentukan beban ekivalen dinamis (Pr)
Pr = X . V . Fr + Y . Fa
Dimana Fa adalah beban aksial yang dialami oleh poros dan besarnya
sama dengan nol. Fr adalah gaya radial yang disebabkan oleh
perputaran poros. Dari hubungan antara daya yang ditransmisikan P
(kW), gaya keliling (Ft) dan kecepatan keliling (v) maka gaya radial
dapat dicari dengan persamaan :
Sehingga :
Ft = Fr tan α ; diasumsikan α = 200 , gaya radial Fr adalah :
Untuk beban putar pada cincin dalam v = 1. Faktor X = 1, dan Y = 0,
(untuk baris tunggal, bila ). Tabel 4.9 (Sularso hal 135)
Maka :
Pr = X . V . Fr + Y . Fa
= 1 . 1 . 108 + 0
= 108kg
c. Menentukan faktor umur (fh)
.
d. Menentukan umur nominal
Lh = 500 (fh)3
= 500 (1,83)3
= 3064,2 jam
2. Bantalan pada poros yang digerakkan
a. Diameter poros (ds2) = 24mm
b. Putaran poros (n2) = 1800 rpm
c. Diameter yang menjadi tempat bantalan = 30mm
Berdasarkan bentuk poros yang memerlukan gesekan yang sangat kecil,
maka direncanakan bantalan gelinding bola radial alur dalam baris tunggal.
Tabel 4.14 (Sularso hal 143), dengan data :
a. Nomor bantalan : 6006
b. Diameter dalam (d) : 30mm
c. Diameter luar (D) : 55mm
d. Lebar (B) : 13mm
e. Jari – jari : 1,5mm
f. Kapasitas nominal dinamis spesifik (C) = 1030kg
g. Kapasitas nominal statis spesifik (Co) = 740kg
Umur bantalan rencana didapat dari tabel 4.11 (Sularso hal 137), karna
pemakaian yang terus menerus, maka diambul umur bantalan (Lha) = 30000
jam dengan interval (20000 - 30000).
Perhitungan perencanaan bantalan sbb :
a. Menentukan faktor kecepatan (fn)
b. Menentukan beban ekivalen dinamis (Pr)
Pr = X . V . Fr + Y . Fa
Dimana Fa adalah beban aksial yang dialami oleh poros dan besarnya
sama dengan nol. Fr adalah gaya radial yang disebabkan oleh
perputaran poros. Dari hubungan antara daya yang ditransmisikan P
(kW), gaya keliling (Ft) dan kecepatan keliling (v), maka gaya radial
dapat dicari dengan persamaan :
Sehingga :
Ft = Fr tan α ; diasumsikan α = 200 , gaya radial Fr adalah :
Untuk beban putar pada cincin dalam v = 1. Faktor X = 1, dan Y = 0,
(untuk baris tunggal, bila ). Tabel 4.9 (Sularso hal 135)
sehingga :
Pr = X . V . Fr + Y . Fa
= 1 .1 .108 + 0
= 108kg
c. Menentukan faktor umur (fh)
d. Menentukan umur nominal
Lh= 500 (fh)3
= 500 (2,5)3
= 7812,5 jam
Dari hasil perhitungan perencanaan diatas,maka didapatkan data seperti pada tabel
berikut :
1. POROS
NO NAMA BAGIAN BAHANDIAMETER
ds1 (mm) ds2 (mm)
1.
2.
Poros penggerak
Poros yang digerakkan
S 35 C-D
S 35 C-D
20
24
2. PASAK
NO NAMA BAGIAN BAHAN
UKURAN
PASAK b x h
(mm)
PANJANG
PASAK
(mm)
1
2
Pasak pada poros
penggerak
Pasak pada poros yang
digerakkan
S 45 C
S 45 C
6 x 6
7 x 7
17
20
3. PULLY
NO NAMA BAGIAN BAHAN
DIAMETER
dp
(mm)
Dp
(mm)
dk
(mm)
Dk
(mm)
1
2
Pully penggerk
Pully yang digerakkan
Besi tuang
Besi tuang
100
110
109
119
4. SABUK
NO NAMA BAGIAN BAHANType
Sabuk
No
Sabuk
Panjang
Sabuk
(mm)
1 Sabuk – V R. Canvas A 30 770
5. BANTALAN
NO NAMA BAGIAN BAHAN DIAMETER
d (mm) D (mm) B (mm)
1
2
Bantalan penggerak
Bantalan yang
digerakkan
Perunggu
Perunggu
25
30
47
55
12
13
BAB IV
KESIMPULAN DAN SARAN
4.1 Kesimpulan
Kesimpulan dari perencanaan mesin penepung diatas adalah :
1. Poros penggerak
Berdasarkan daya 4,0425 kW dan putaran poros (n1) 2000 rpm, serta
menggunakan bahan poros S 35 C-D maka dapat disimpulkan :
a. Daya rencana (Pd) : 4,8 kW
b. Momen rencana (T) : 2338 kg.mm
c. Tegangan geser yang diizinkan (τa1) : 2,94 kg/mm2
d. Diameter poros (ds1) : 20 mm
e. Tegangan geser (τ) : 1,5 kg/mm2
2. Poros yang digerakkan
Berdasarkan daya 4,0425 kW dan putaran poros (n2) 1800 rpm, serta
menggunakan bahan poros S 35 C-D, maka dapat disimpulkan :
a. Daya rencana (pd) : 4,8 kW
b. Momen rencana (T) : 2597 kg.mm
c. Tegangan geser yang diizinkan (τa2) : 2,94 kg/mm
d. Diameter poros (ds2) : 24 mm
e. Tegangan geser (τ) : 0,95 kg/mm2
3. Pasak pada poros penggerak
Berdasarkan diameter poros (ds1) 20 mm,serta menggunakan bahan
pasak S 45 C, dan dengan mengambil ukuran pasak 6 x 6, maka dapat
disimpulkan :
a. Gaya tangensial (F) : 233,8 kg
b. Tegangan geser yang diizinkan : 3,2 kg/mm2
c. Tekanan permukaan yang diizinkan (Pa) : 8 kg/mm2
d. Panjang pasak : 17
4. Pasak pada poros yang digerakkan
Berdasarkan diameter poros (ds2) 24 mm, serta menggunakan bahan
pasak S 45 C, dan dengan mengambil ukuran pasak 7 x 7, maka dapat
disimpulkan :
a. Gaya tangensial (F) : 216,4 kg
b. Tegangan geser yang diizinkan : 3,2 kg/mm2
c. Tekanan permukaan yang diizinkan (Pa) : 8 kg/mm2
d. Panjang pasak yang aktif : 20 mm
5. Bantalan penggerak
Berdasarkan putaran poros (n1), dan diameter poros (ds1) 20 mm, maka
dapat disimpulkan :
a. Nomor bantalan : 6005
b. Diameter dalam (d) : 25 mm
c. Diameter luar (D) : 47 mm
d. Lebar bantalan (B) : 12 mm
e. Jari-jari (r) : 1 mm
f. Bahan bantalan : perunggu
6. Bantalan yang digerakkan
Berdasarkan putaran poros (n2), dan diameter poros (ds2) 24 mm, maka
dapat disimpulkan :
a. Nomor bantalan : 6006
b. Diameter dalam (d) : 30 mm
c. Diameter luar (D) : 55 mm
d. Lebar bantalan (B) : 13 mm
e. Jari-jari (r) : 1,5 mm
f. Bahan bantalan : perunggu
7. Pully dan V – Belt
Berdasarkan daya 4,0425 kW, dan putaran antar kedua poros (n1) 2000
rpm, (n2) 1800 rpm, serta mengambil nomor sabuk 30 dengan type-A,
maka dapat disimpulkan :
a. Diameter puly penggerak (dp) : 100 mm
b. Diameter luar puly penggerak (dk) : 109 mm
c. Diameter puly yang digerakkan (Dp) : 110 mm
d. Diameter luar puly yang digerakkan (Dk) : 119 mm
e. Kecepatan keliling sabuk (v) : 10,5 m/s
f. Panjang sabuk (L) : 770 mm
4.2 Saran
Sebagai mata kuliah yang bersifat aplikasi, maka kuliah perencanaan mesin akan
sangat membantu para mahasiswa untuk lebih memahami mata kuliah yang
menjadi persyaratan serta memberikan kesempatan bagi para mahasiswa untuk
berfikir kreatif dalam memikirkan hal-hal yang perlu direncanakan pada suatu
mesin. Mengingat pentingan mata kuliah ini maka, kami mengharapkan semua
pihak yang berkepentingan dalam mata kuliah ini agar bisa mengoptimalkan
semua aspek dalam mata kuliah ini sehingga dapat bermanfaat bagi semua pihak
sesuai dengan yang diharapkan.
DAFTAR PUSTAKA
Ir. Ohan Juhana, M. Suratman, S.pd, Menggambar Teknik Mesin, Pustaka
Grafika
Sularso, Kiyokatsu Suga, 1991, Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen
Mesin, PT Pradnya Paramita, Jakarta
LAMPIRAN – LAMPIRAN
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN UNTUK POROS DAN PASAK
LAMPIRAN 1 TABEL 1.6 FAKTOR KOREKSI................................................ 55
LAMPIRAN 2 TABEL 1.1BAJA KONSTRUKSI MESIN.................................. 55
LAMPIRAN 3 GAMBAR 1.1 FAKTOR KONSENTRASI ............................ 56
LAMPIRAN 4 GAMBAR 1.2 FAKTOR KONSENTRASI ............................ 56
LAMPIRAN 5 TABEL 1.8 UKURAN PASAK................................................... 57
LAMPIRAN UNTUK SABUK DAN PULY
LAMPIRAN 6 TABEL 5.2 UKURAN PULY...................................................... 58
LAMPIRAN 7 TABEL 5.3 (b) PANJANG SABUK............................................ 59
LAMPIRAN 8 TABEL 5.4 DIAMETER PULY................................................... 60
LAMPIRAN 9 TABEL 5.7 FAKTOR KOREKSI................................................. 60
LAMPIRAN UNTUK BANTALAN
LAMPIRAN 10 TABEL 4.9 FAKTOR V, X, Y..................................................... 61
LAMPIRAN 11 TABEL 4.11 UMUR BANTALAN............................................. 61
LAMPIRAN 12 TABEL 4.14 UKURAN BANTALAN........................................ 62
LAMPIRAN UNTUK POROS DAN PASAK
Lampiran 1
Tabel 1.6 Faktor-faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan
(Sularso hal 7)
Daya yang akan ditransmisikan fc
Daya rata-rata yang diperlukan
Daya maksimum yang diperlukan
Daya normal
1.2 – 2.0
0.8 – 1.2
1.0 – 1.5
Lampiran 2
Tabel 1.1 Baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang yang difinis
dingin untuk poros (Sularso hal 3)
Standar dan
macamLambang Perlakuan panas
Kekuatan tarik
(kg/mm2)Keterangan
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.
Lampiran 3
Lampiran 4
Gbr. 1.1 faktor konsentrasi tegangan untuk pembebanan puntir statis dari suatu poros bulat dengan alur pasak persegi yang diberi filet (Sularso hal 9)
Gbr. 1.2 faktor konsentrasi tegangan β untuk pembebanan punter statis dari suatu poros bulat dengan pengecilan diameter yang diberi filet (Sularso hal 11)
Lampiran 5
Table 1.8 ukuran pasak
(Sularso hal 10)
Ukuran nominal
pasakb x h
Ukuran standar b, b1, b2
Ukuran standar h
C I*Ukuran Standar
t1
Ukuran standar t2
R1
dan r2
Referensi
Pasak prismatis
Pasak luncur
Pasak tirus
Pasak prismatis
Pasak luncur
Pasak tirus
Diameter poros yang dapat dipakai d**
2 x 23 x 34 x 45 x 56 x 6
23456
23456
0.16-0.25
6-206-368-4510-5614-70
1.21.82.53.03.5
1.01.41.82.32.8
0.50.91.21.72.2
0.08-0.16
Lebih dari----
6-88-1010-1212-1717-22
0.25-0.40
0.16-0.25
(7 x 7)
8 x 7
10 x 812 x 814 x 9
7
8
101214
7 7.2 16-80
18-90
22-11028-14036-160
4.0
4.0
5.05.05.5
3.0 3.5 3.0
2.4
2.42.42.9
-
-
---
20-25
22-30
30-3838-4444-50
7
889
3.3
3.33.33.8
0.40-0.60
0.25-0.40
(15 x 10)
16 x 1018 x 11
20 x 1222 x 14
15
1618
2020
10 10.2 40-180
45-18050-200
56-22063-250
5.0
6.07.0
7.59.0
5.0 5.5 5.0
3.43.4
3.94.4
-
--
--
50-55
50-5858-65
65-7575-85
1011
1214
4.34.4
4.95.4
0.60-0.80
0.40-0.60
(24 x 16)
25 x 1428 x 1632 x 18
24
252832
16 16.270-280
70-28080-32090-360
8.0
9.010.011.0
8.0 8.58.0
4.45.46.4
-
---
80-90
85-9595-110110-130
141618
5.46.47.4
*/ harus dipilih dari angka-angka berikut sesuai dengan daerah yang bersangkutan dalam tabel. 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 125, 140, 160, 180, 200, 220, 250, 280, 320, 360, 400.
(Sumber : Sularso,1979
LAMPIRAN UNTUK SABUK DAN PULLY
Lampiran 6
Tabel 5.2 Ukuran puly- V
(Sularso hal 166)
Penampang sabuk V
Diameter nominal ( Diameter lingkaran jarak bagi, dp)
αo W* Lo K Ko E f
A
71 – 1001011 –
125>126
343638
11,9512,1212,30
9,2 4,5 8,0 15,0 10,0
B125 – 160161 – 200
>201
343638
15,8616,0716,29
12,5 5,5 9,5 19,0 12,5
C200 – 250251 – 315
>316
343638
21,1821,4521,72
16,9 7,0 12,0 25,5 17,0
D355 – 450
>451
3436
30,7731,14 24,6 9,5 15,5 37,0 24,0
E500 – 630
> 631
3436
36,9537,45 28,7 12,7 19,3 44,5 29,0
Lampiran 7
Tabel 5.3 (b) Panjang Sabuk V Standar
(Sularso hal 168)
Nomor Nominal Nomor Nominal Nomor Nominal Nomor NominalInch mm Inch mm Inch mm Inch mm1011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344
25427930533035638140643245748350853355958461063566068671173776278781383886488991494096599110161041106710921118
4546474849505152535455565758596061626364656667686970717273747576777879
11431168119412191245127012951321134613721397142214481473149915241549157516001626165116761702172717531778180318291854188019051930195619812007
8081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114
20322057208321082134215921842210223522612286231123372362238824132438246424892515254025652591261626422667269227182743276927942819284528702896
115116117118119120121122123124125126127128129130131132133134135136137138139140141142143144145146147148149
29212946297229973023304830733099312431503175320032263251327733023327335333783404342934543480350535313556358136073632365836833708373437593785
Lampiran 8
Tabel 5.4 Diameter minimum puli yang diijinkan dan dianjurkan dalam (mm).
(Sularso hal 169)
Penampang A B C D E
Diameter yang diijinkan 65 115 175 300 450
Diameter yang dianjurkan 95 145 225 350 550
Lampiran 9
Tabel 5.7 Faktor koreksi (Sularso hal 174 )
Dp – dp C
Sudut kontak puli kecil θ Faktor koreksi Kθ
0,000,100,200,300,400,500,600,700,800,901,001,101,201,301,401,50
180174169163157151145139133127120113106999183
1,000,990,970,960,940,930,910,890,870,850,820,800,770,730,700,65
LAMPIRAN UNTUK BANTALAN
Lampiran 10
Tabel 4.9 Faktor-faktor V, X, Y, dan X0, Y0
(Sularso hal 135)
Jenis Bantalan
Beban putar pada cicin dalam
Beban putar pada cicin luar
Baris tunggal Baris ganda
eBaris
tunggalBaris gandaFa/VFr>e Fa/VFr<e Fa/VFr>e
V X Y X Y X Y X0 Y0 X0 Y0
Bantalan bola alur dalam
Fa/C0 = 0,014 = 0,028 = 0,056 = 0,084 = 0,11 = 0,17 = 0,28 = 0,42 = 0,56
1 1,2 0,56
2,301,991,711,551,451,311,151,041,00
1 0 0,56
2,301,901,711,551,451,311,151,041,00
0,190,220,260,280,300,340,380,420,44
0,6 0,5 0,6 0,5
Bantalan bola sudut
= 200
= 250
= 300
= 350
= 400
1 1,2
0,430,410,390,370,35
1,000,870,760,660,57
1
1,090,920,780,660,55
0,700,670,630,600,57
1,631,411,241,070,93
0,570,680,800,951,14
0,5
0,420,380,330,290,26
1
0,840,760,660,580,52
Lampiran 11
Tabel 4.11 Bantalan untuk permesinan serta umurnya
(Sularso hal 137)
Umur Lh
Faktor beban fw
2000 - 4000 (jam)
5000 - 15000 (jam)
20000 - 30000 (jam)
40000 - 60000 (jam)
Pemakaian jarang
Pemakaian sebentar-sebentar (tidak terus menerus)
Pemakaian terus-menerus
Pemakaian terus menerus dengan keandalanTinggi
1-1,1 Kerja halus tanpa tumbukan
Alat listrik rumah tangga, sepeda
Konveyor, mesin pengangkat, lift,tangga jalan
Pompa, poros transmisi, separator, pengayak,mesin perkakas, pres putar, aeparator sentrifugal, sentrifuspemurni
Poros transmisi utama yang memegang perananpenting, motor-motor listrik yang penting
gula,motorlistrik1.1-1.3
Kerja biasa Mesin pertanian gerinda tangan
Otomobi, mesin jahit
Motor kecil, roda meja, pemegang pinyon, roda gigi reduksi, kereta rel
Pompa penguras,mesin pabrik kertas, rol kalender, kipasangin,kran, penggilingbola, motor utama kereta rel listrik
1.2-1.5
Kerja dengan getaran atau tumbukan
Alat-alat besar, unit roda gigi denan getaran besar, rolling mill
Penggerak, penghancur
Lampiran 12
Tabel 4.14 ukuran bantalan gelinding
(Sularso hal 143)
Nomor bantalan Ukuran luar (mm) Kapasitas nominal dinamis
spesifikC(kg)
Kapasitas nominal
statis SpesifikCa
(kg)
Jenis terbuka
Dua sekat
Dua sekat tanpa
kontakd D B r
60006001600260036004600560066007600860096010
6001ZZ02ZZ
6003ZZ04ZZ05ZZ
6006ZZ07ZZ08ZZ
6009ZZ10ZZ
6001VV02VV
6003VV04VV05VV
6006VV07VV08VV
6009VV10VV
1012151720253035404550
2628323542475562687580
8891012121314151616
0.50.50.50.5111.51.51.51.51.5
36040044047073579010301250131016401710
196229263296465530740915101013201430
620062016202620362046205620662072608
6200ZZ01ZZ02ZZ
6203ZZ04ZZ05ZZ
6206ZZ07ZZ08ZZ
6200VV01VV02VV
6203VV04VV05VV
6206VV07VV08VV
101215172025303540
303235404752627280
91011121415161718
11111.51.51.522
40053560075010001100153020102380
236305360460635730105014301650
26096210
6209ZZ10ZZ
6209VV10VV
4550
8590
1920
22
25702750
18802100
63006301630263036304630563066307630863096310
6300ZZ01ZZ02ZZ
6303ZZ04ZZ05ZZ
6306ZZ07ZZ08ZZ
6309ZZ10ZZ
6300VV01VV02VV
6303VV04VV05VV
6306VV07VV08VV
6309VV10VV
1012151720253035404550
353742475262728090100110
1112131415171920232527
11.51.51.52222.52.52.53
63576089510701250161020902620320041504850
365450545660785108014401840230031003650