BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Pendahuluan

Laporan ini mendiskusikan tentang perencanaan kincir angin. Laporan ini

adalah salah satu bagian dari kurikulum pendidikan Fakultas Teknik Mesin Universitas

islam kalimantan irsyad al banjary.. Hal ini bertujuan untuk mengetahui perencanaan dari

sebuah kincir angin.

Pada laporan tugas perencangan ini generator yang digunakan adalah

generator listrik dengan daya 5000 watt dan putarannya 3600 rpm. Generator yang

banyak tersedia dipasaran biasanya berjenis high speed induction generator

dimana pada generator jenis ini membutuhkan putaran tinggi dan juga

membutuhkan energi listrik awal untuk membuat medan magnetnya. Sedangkan

pada penggunaan kincir angin dibutuhkan generator yang berjenis lowspeed dan

tanpa energi listrik awal, karena biasanya ditempatkan di daerah-daerah yang

tidak memiliki aliran listrik.

Sistem transmisi yang digunakan untuk memindahkan daya dan kecepatan

dari kincir ke generator terdiri dari beberapa elemen antara lain poros, roda gigi,

dan bantalan.

1

1.2 Tujuan

1.2.1 Tujuan Umum

Tujuan umum dari tugas ini adalah merancang suatu sistem penggerak

generator listrik dengan menggunakan kincir angin.

1.2.2 Tujuan Khusus

Tujuan khusus dapat dijelaskan sebagai berikut:

1. Merencanakan bentuk blade kincir angin.

2. Merencanakan sistem transmisi kecepatan, daya dan gaya dari kincir

ke generator.

3. Menghitung spesifikasi elemen mesin yang digunakan dalam sistem

(puli, poros, roda gigi, bantalan).

2

BAB IIMETODELOGI

Dalam perencanaan blade kincir angin menggunakan persamaan Drag

Force. Blade yang direncanakan sebanyak 4 buah blade, dan ukuran dari blade

tersebut adalah:

Gambar 2.1. Blade kincir angin

Gambar 2.2. Ukuran blade kincir anginDalam perencanaan sistem transmisi kecepatan, daya dan gaya dari kincir

ke generator ditransmisikan menggunakan roda gigi. Dari roda gigi kemudian

daya dan gaya ditransmisikan melalui puli dan sabuk ke generator.

3

Beberapa elemen mesin yang digunakan dalam perencanaan kincir angin

ini adalah poros, roda gigi, bantalan.

a. Poros

Poros yang direncanakan sebanyak dua buah yaitu, poros input yang

terhubung langsung dengan blade dan poros output yang berfungsi untuk

meneruskan daya dan gaya.

b. Roda Gigi

Roda gigi yang digunakan merupakan jenis bevel gear atau roda gigi

kerucut, berjumlah 4 buah. Dua buah terletak pada siku pertama dan 2 buah lagi

terletak pada siku kedua.

c. Bantalan

Bantalan yang direncanakan adalah bantalan gelinding karena bantalan ini

mempunyai keunggulan pada gesekannya yang sangat rendah. Jumlah bantalan

yang direncanakan adalah sebanyak 6 buah.

4

BAB IIIDASAR TEORI

3.1 Kincir Angin

Kincir angin adalah suatu mesin konversi energi yang mengkonversikan

energi angin menjadi daya yang berguna dalam bentuk putaran poros. Angin yang

bertiup dengan kecepatan tertentu memiliki energi dalam bentuk energi kinetik.

Penggunaan kincir angin yang umum yaitu: pembangkit listrik, pemompaan air,

pengairan lahan pertanian dan lain-lain. (www.thescribd.com)

3.1.1 Jenis Kincir Angin

Kincir angin dibagi menjadi dua kelompok utama berdasarkan arah

sumbu:

1. Kincir Angin Horizontal.

Kincir angin dengan sumbu horizontal mempunyai sudu yang

berputar dalam bidang vertikal seperti halnya propeler pesawat terbang.

Kincir angin biasanya mempunyai sudu dengan bentuk irisan melintang

khusus di mana aliran udara pada salah satu sisinya dapat bergerak lebih

cepat dari aliran udara di sisi yang lain ketika angin melewatinya.

Fenomena ini menimbulkan daerah tekanan rendah pada belakang sudu

dan daerah tekanan tinggi di depan sudu. Perbedaan tekanan ini

membentuk gaya yang menyebabkan sudu berputar.

2. Kincir Angin Vertikal.

Kincir angin dengan sumbu vertikal bekerja dengan prinsip yang

sama seperti halnya kelompok horizontal. Namun, sudunya berputar dalam

bidang yang paralel dengan tanah, seperti mixer kocokan telur.

5

Gambar 3.1. Jenis- jenis kincir angin

3.2 Generator

Generator merupakan sumber utama energi listrik yang dipakai sekarang ini

dan merupakan converter terbesar di dunia. Pada prinsipnya tegangan yang

dihasilkan generator bersifat bolak-balik, sedangkan generator yang menghasilkan

tegangan searah karena telah mengalami proses penyearahan.

6

Gambar 3.2. Konstruksi Generator

Generator adalah suatu mesin yang menggunakan magnet untuk mengubah

energi mekanis menjadi energi listrik. Prinsip generator secara sederhana dapat

dikatakan bahwa tegangan diinduksikan pada konduktor apabila konduktor

tersebut bergerak pada medan magnet sehingga memotong garis-garis gaya.

Generator adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber

energi mekanikal, biasanya dengan menggunakan induksi elektromagnetik. Proses

ini dikenal sebagai pembangkit listrik. Walau generator dan motor punya banyak

kesamaan, tapi motor adalah alat yang mengubah energi listrik menjadi energi

mekanik. Generator mendorong muatan listrik untuk bergerak melalui sebuah

sirkuit listrik eksternal, tapi generator tidak menciptakan listrik yang sudah ada di

dalam kabel lilitannya. Hal ini bisa dianalogikan dengan sebuah pompa air, yang

menciptakan aliran air tapi tidak menciptakan air di dalamnya. Sumber enegi

mekanik bisa berupa resiprokat maupun turbin mesin uap, air yang jatuh melakui

sebuah turbin maupun kincir air, mesin pembakaran dalam, turbin angin, engkol

tangan, energi surya atau matahari, udara yang dimampatkan, atau apapun sumber

energi mekanik yang lain.

Hukum tangan kanan Fleming berlaku pada generator dimana menyebutkan

bahwa terdapat hubungan antara penghantar bergerak, arah medan magnet dan

arah resultan dari aliran arus yang terinduksi. Apabila ibu jari menunjukkan arah

7

gerakan penghantar, telunjuk menunjukkan arah fluks, jari tengah menunjukkan

arah aliran elektron yang terinduksi.

Gambar 3.3. Kaidah tangan kanan Fleming.

Hukum ini juga berlaku apabila magnet sebagai pengganti penghantar yang

digerakkan. Jumlah tegangan yang diinduksikan pada penghantar saat penghantar

bergerak pada medan magnet tergantung pada:

Kekuatan medan magnet, makin kuat medan magnet makin besar tegangan

yang diinduksikan.

Kecepatan penghantar dalam memotong fluks, makin cepat maka semakin

besar tegangan yang diinduksikan.

Sudut perpotongan, pada sudut 90 derajat tegangan induksi maksimum dan

tegangan kurang bila kurang dari 90 derajat.

Panjang penghantar pada medan magnet.

Terdapat dua jenis konstruksi dari generator (AC), jenis medan diam atau

medan magnet dan medan magnet dibuat berputar. Pada medan magnet diam

secara umum kapasitas ampere relatif kecil dan ukuran tegangan kerja rendah,

jenis ini mirip dengan generator DC kecuali terdapat slips ring sebagai alat untuk

pengganti komutator. Sedangkan pada generator jenis medan magnet berputar

dapat menyederhanakan masalah pengisolasian tegangan yang dibangkitkan

secara umum sebesar 18.000 volt sampai 24.000 volt, generator medan berputar

8

mempunyai jangkar diam yang disebut stator. Siklus tegangan yang dibangkitkan

tergantung pada jumlah kutub yang digunakan pada magnet, pada generator yang

menggunakan dua kutub dapat membangkitkan satu siklus tegangan sedangkan

pada generator dengan empat kutub dapat menghasilkan dua siklus tegangan.

Sehingga terdapat perbedaan antara derajat mekanis dan derajat listrik. Derajat

mekanik adalah apabila kumparan atau penghantar jangkar berputar satu kali

penuh atau 360 derajat mekanis sedangkan derajat listrik adalah jika GGL atau

arus bolak-balik melewati satu siklus berarti telah melewati 360 derajat waktu.

(www.thescribd.com)

3.3 Sistem Transmisi

Sistem transmisi yang digunakan untuk memindahkan daya dan kecepatan

dari kincir ke generator terdiri dari poros, roda gigi, sabuk dan bantalan.

3.3.1 Poros

Poros merupakan salah satu komponen yang sangat penting pada suatu

mesin untuk penerus daya dan putaran, hampis semua mesin meneruskan tenaga

dengan putaran poros.

Untuk perencanaan poros diperlukan daya rencana (Pd), dimana daya yang

ditransmisikan dikalikan dengan dengan factor koreksi (fc) yang berguna sebagai

tindakan pengamanan.

......................................................(1)

Dimana:

Pd = Daya rencana (W)

fc = Faktor koreksi

P = Daya yang ditransmisikan (W)

9

Putaran (n) poros dapat dihitung dengan persamaan berikut:

Dimana:

n = Putaran (rpm)

v = Kecepatan (m/s)

d = diameter poros (mm)

Momen puntir rencana yang terjadi dapat dihitung menggunakan persamaan

berikut :

T = 9,74 x 10 ………........................................... ( 3 )

Dimana ;

fc = Faktor koreksi

Pd = Daya rencana (kW)

n = Putaran poros (rpm)

Tegangan geser yang diizinkan dapat dihitung menggunakan persamaan

berikut :

τa = ………….................................................(

4 )

Dimana :

σB = Kekuatan tarik bahan10

Sf1.Sf2 = Faktor koreksi

Tegangan geser yang terjadi dapat menggunakan persamaan berikut :

..................................................................( 5 )

Dimana:

T = momen puntir (kg/mm)

ds = diameter poros (mm)

3.3.2 Roda Gigi

Roda gigi berfungsi untuk mentransmisikan daya dan putaran yaitu dari

putaran tinggi ke putaran rendah ataupun dari putaran rendah ke putaran yang

lebih tinggi, sehingga daya yang dihasilkan dari sudu rotor dapat ditransmisikan

ke beban yang ingin di gerakkan.(Sularso, Kiyokatsu Suga: Dasar Perencanaan

dan Pemilihan Elemen Mesin)

Klasifikasi Roda Gigi

Adapun roda gigi diklasifikasikan menurut beberapa hal yaitu:

1. Menurut letak poros.

2. Menurut bentuk alur gigi.

3. Menurut arah putarannya.

1. Menurut Letak Poros

Pembagian roda gigi menurut letak porosnya ada tiga macam yaitu:

a. Roda gigi dengan poros sejajar yaitu roda gigi di mana giginya berjajar

pada dua bidang silinder, kedua bidang silinder tersebut bersinggungan

dan yang satu menggelinding pada yang lain dengan sumbu tetap sejajar.

Adapun roda gigi yang termasuk dalam poros sejajar antara lain adalah :

11

Roda gigi lurus.

Roda gigi luar.

Roda gigi miring.

Roda gigi dalam dan pinyon.

Roda miring ganda.

Batang gigi dan pinyon.

b. Roda gigi dengan poros berpotongan yaitu roda gigi di mana giginya

berpotongan pada dua bidang silinder dan kedua bidang tersebut

bersinggungan. Adapun roda gigi yang termasuk dalam poros

berpotongan antara lain adalah :

Roda gigi kerucut lurus.

Roda gigi kerucut miring.

Roda gigi kerucut spiral.

Roda gigi kerucut miring ganda.

Roda gigi kerucut ZEROL.

Roda gigi permukaan.

c. Roda gigi dengan poros silang yaitu roda gigi yang kedua sumbunya

saling bersilangan namun tidak saling berpotongan dan pemindahan gaya

pada permukaan gigi berlangung secara meluncur dan menggelinding.

Adapun roda gigi yang termasuk dalam poros silang antara lain adalah :

Roda gigi cacing silindris.

Roda gigi hiperboloid.

Roda gigi cacing selubung ganda.

Roda gigi hipoid.

Roda gigi cacing samping.

Roda gigi permukaan silang.

Roda gigi menurut letak poros ini, sudah mencakup semua jenis roda gigi

yang umumnya digunakan dalam transmisi daya dan putaran poros.12

2. Menurut Bentuk Alur Gigi

Pembagian roda gigi menurut bentuk alur giginya dibagi menjadi tiga macam

yaitu :

a. Roda gigi lurus yaitu roda gigi dengan bentuk alur giginya lurus dan

sejajar dengan poros.

b. Roda gigi miring yaitu roda gigi dengan bentuk alur giginya memiliki

kemiringan tertentu.

c. Roda gigi miring ganda yaitu roda gigi dengan bentuk alur giginya

memiliki dua kemiringan tertentu yang sama besarnya.

3. Menurut Arah Putarannya

Pembagian roda gigi menurut arah putarannya dibagi menjadi dua

macam yaitu:

a. Roda gigi yang mempunyai arah putaran berlawanan terhadap roda gigi

yang digerakkannya.

b. Roda gigi yang mempunyai arah putaran yang sama dengan roda gigi

yang digerakkannya.

Untuk menghitung bagian-bagian roda gigi, khususnya roda gigi kerucut

dapat menggunakan persamaan yang ada dibawah ini:

Diameter jarak bagi sementara pinion dan roda gigi dapat dihitung

menggunakan persamaan berikut:

........................................................( 6 )

13

Dimana:

i = jumlah gigi

a = jarak sumbu poros

Diamater jarak bagi sebenarnya dapat dihitung menggunakan

persamaan berikut:

......................................................( 7 )

Dimana:

z = jumlah gigi

m = modul gigi

Diameter kepala dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:

...............................................( 8 )

Dimana:

z = jumlah gigi

m = modul gigi

Tinggi Gigi pada roda gigi dapat dihitung menggunakan persamaan

berikut:

.................................................( 9 )

Dimana:

14

z = jumlah gigi

m = modul gigi

ck = kelonggaran puncak gigi

Tinggi kepala dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:

.................................................(10)

Dimana:

m = modul gigi

Tinggi kaki roda gigi dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:

..........................................(11)

Dimana:

Ck = kelonggaran puncak gigi

m = modul gigi

Putaran (n) yang ditransmisikan roda gigi 1 adalah dapat dihitung

menggunakan persamaan berikut:

n= .....................................................(12)

Dimana:

v = kecepatan (m/s)

d0 = diameter jarak bagi sebenarnya (mm)

Faktor koreksi terhadap kecepatan (fv) dapat dihitung menggunakan

persamaan berikut:

.......................................................(13)

15

Dimana:

v = kecepatan (m/s)

Gaya tangensial roda gigi dapat dihitung menggunakan persamaan

berikut:

......................................................(14)

Dimana:

P = daya yang ditransmisikan (W)

v = kecepatan (v)

Beban lentur yang diizinkan dapat dihitung menggunakan

persamaan berikut:

= σ2. m. Y. fv.............................................(15)

Dimana:

= factor koreksi kecepatan

m = modul gigi

Y = faktor bentuk gigi

σ2 = tegangan yang diizinkan

Lebar roda gigi (b) dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:

b = …………..........................................(16)

Dimana:

m = modul gigi

16

Tebal gigi (h) dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:

h = ......................................................(17)

Dimana:

m = modul gigi

Jarak bagi lingkar dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:

= ............................................................(18)

Dimana:

z = jumlah gigi

d = diameter gigi (mm)

3.3.3 Bantalan

Bantalan adalah bagian dari elemen mesin yang berfungsi untuk menumpu

poros, sehingga putaran atau daya bolak – baliknya dapat berlangsung secara

halus, cukup kokoh untuk memungkinkan elemen – elemen lain bekerja dengan

17

baik. Dalam perencanaannya bantalaan harus dapat memenuhi beberapa syarat

antara lain :

- Harus dapat menahan beban berat pada poros

- Poros harus dapat berputar dengan halus

- Harus dapat menahan gaya yang bekerja secara radial, tangensial,

dan aksial.

- Konstruksi sederhana dan mudah pemasangannya.

Untuk perencanaan bantalan, gaya tangensial yang terjadi, dapat dihitung

dengan persaamaan berikut:

Dimana :

T = Momen puntir poros (kg.mm)

d = Diameter poros ( mm)

Untuk faktor kecepatan (fn), dapat dihitung dengan persamaan berikut:

Dimana:

18

n = putaran (rpm)

Faktor umur bantalan dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:

Dimana :

Lh = Lama pemakaian

3.3.4 Sabuk Dan Puli

Sabuk dapat mentransmisikan daya antara dua buah poros yang

berjauhan yang tidak mungkin ditransmisikan langsung oleh roda gigi. Dalam hal

ini transmisi putaran atau daya yang lain dapat diterapkan, dimana sebuah sabuk

dibelitkan sekeliling puli atau poros.

Kelemahan transmisi sabuk adalah dapat terjadi slip antara puli dan

sabuk. Maka sabuk tidak dapat meneruskan putaran dengan perbandingan yang

tepat.

Puli adalah sebuah mekanisme yang terdiri dari roda pada sebuah poros

yang memiliki alur diantara dua pinggiran di sekelilingnya. Sebuah sabuk

biasanya digunakan pada alur puli untuk memindahkan daya. Puli digunakan

untuk mengubah arah gaya yang digunakan, meneruskan gerak rotasi, atau

memindahkan beban yang berat. Sistem puli dengan sabuk terdiri dua atau lebih

puli yang dihubungkan dengan menggunakan sabuk. Sistem ini memungkinkan

untuk memindahkan daya, torsi, dan kecepatan, bahkan jika puli memiliki

diameter yang berbeda dapat meringankan pekerjaan untuk memindahkan beban

yang berat.

19

Gambar 3.4. Sistem Puli dengan Menggunakan Sabuk

Rangkaian sabuk dan puli dapat digolongkan manjadi:

1. Sabuk terbuka

Sabuk terbuka (open belt drive) digunakan untuk menghubungkan dua

poros sejajar yang berputar dengan arah yang sama. Jarak kedua sumbu poros

besar, sehingga sisi kencang sabuk harus ditempatkan di bagian bawah.

2. Sabuk silang

Sabuk silang (cross or twist belt drive) disebut juga sabuk puntir,

digunakan untuk dua poros sejajar dengan putaran berlawanan arah. Perlu

diperhatikan, bahwa terjadi persinggungan sabuk yang akan menimbulkan

pengikisan sabuk satu sama lain. Untuk menghindarinya poros-poros harus

mepunyai jarak makasimum 20 x lebar sabuk, dengan kecepatan dibawah 15 m/s.

3. Sabuk seperempat putaran

Sabuk seperempat putaran (quarter turn belt drive) digunakan untuk poros

tegak lurus dan berputar pada suatu arah tertentu. Jika dikehendaki arah lain perlu

dipasang puli pegarah (guide pulley). Untuk mencegah lepasnya sabuk, lebar

20

bidang singgung puli harus lebih besar atau sama dengan atau sama dengan 1,4

lebar sabuk.

4. Sabuk dengan puli pengencang

Sabuk dengan puli pengencang, digunakan pada poros sejajar dengan

sudut kontak yang kecil.

5. Sabuk kompon

Sabuk kompon (compound belt drive) digunakan untuk meneruskan daya

dari suatu poros ke poros lainnya melalui beberapa puli.

6. Sabuk bertingkat

Sabuk bertingkat digunakan jika dikehendaki perubahan kecepatan poros

yang digerakan pada waktu poros penggerak berputar pada kecepatan konstan

7. Sabuk dengan puli pelepas

Sabuk dengan puli pelepas digunakan jika dikehendaki menjalankan atau

menghentikan poros mesin tanpa mempengaruhi puli penggerak. Puli yang

terpasak pada mesin disebut fast pulley, dan puli yang berputar bebas disebut

loose pulley.

8. Sabuk V.

Sabuk V terbuat dari karet dengan penampang trapezium, yang

didalamnya terdapat tenunan tetoron atau sejenis bagian inti untuk memberikan

kekuatan tarik yang besar.

Untuk perencanaan sabuk dan puli diperlukan parameter sebagai berikut:

Diameter poros puli (ds)

Untuk besar diameter poros pada puli dapat dihitung dengan menggunakan

persamaan berikut :

21

……………………………(22)

Dimana :

Kt = Faktor koreksi untuk momen puntir, dipilih untuk sedikit tumbukan.

Cb= Faktor koreksi untuk pembebanan lentur, bila terjadi beban lentur.

Diameter luar puli (dk)

Diameter luar puli dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:

d

k

= d

min

+ (Kt . K)…………………………............(23)

Dimana:

Dmin = Diameter minimum (mm)

Kecepatan Sabuk (v)

………………………………………

(24)

Dimana:

22

n = putaran (rpm)

dmin = diameter minimum (mm)

BAB IV

PEMBAHASAN

23

4.1 Kincir Angin

Daya kincir dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:

P = Fd.V

Dimana:

Fd = Cd(1/2.ρ.A.V2)

Diasumsikan:

V = Kecepatan angin (3,4 m/s)

ρ = Massa jenis (1,2 kg/m3)

A = Luas penampang (0,0 173 m2)

Cd = Koefisien drag forces (2,3) didipilih berdasarkan tabel drag

forces (Lampiran A Tabel 1)

24

Maka:

Fd = 2,3 (0,5) (1,2 kg/m3) (0,0173 m2) (3,4 m/s)2

= 0,275 kg.m/s2

Dari hasil perhitungan diatas, maka daya kincir angin dapat dihitung.

P = Fd.V

= 0,275 kg.m/s2

= 0,938 Watt

4.2 Poros

Daya yang ditransmisikan 0,938 W, untuk perencanaan diperlukan daya

rencana (Pd) dimana daya yang ditransmisikan dikalikan dengan faktor koreksi (fc)

yang digunakan sebagai tindakan pengamanan daan dapat dicari dengan

persamaan berikut:

Pd = fc . P

Dimana: fc diambil 1,2 untuk daya maksimum (Lampiran A Tabel 2), maka:

Pd = 1,2 x 0,938

= 1,256 W

Dalam perencanaan ini diameter poros direncanakan sebesar 20 mm,

sehingga putarannya (n) dapat dihitung:

25

= 54,14 rpm

Momen puntir yang terjadi pada poros dapat dihitung menggunakan

persamaan berikut:

T = 20,23 kg.mm

Bahan poros yang digunakan dalam perencanaan ini adalah, S30C dengan

kekuatan tarik (σB) = 48 kg/mm2. Maka faktor keamanan bahan adalah:

Sf1 = 6,0 ; untuk baja karbon S-C

Sf2 = 2,0 : karena pengaruh kosentrasi tekanan kekerasan permukaan.

Tegangan yang diizinkan (τa), pada poros dapat ditentukan dengan

persamaan berikut:

Tagangan geser (τ) yang terjadi dapat ditentukan dengan persamaan

berikut:

26

Dari perhitungan diatas tegangan yang diizinkan untuk poros sebesar

4 kg/mm2 dan tegangan yang diterima oleh poros sebasar 0,012 kg/mm2 sehingga

perencanaan ini dianggap baik.

4.3 Roda Gigi

Roda gigi yang digunakan merupakan jenis bevel gear atau roda gigi

kerucut yang berjumlah 4 buah. Dua buah terletak pada siku pertama dan 2 buah

lagi terletak pada siku kedua.

Gambar 4.1. Nama Bagian Roda Gigi

27

Perencanaan dan Perhitungan Roda Gigi 1 dan 2

Jumlah gigi dari roda gigi (z)

Jumlah gigi (z ) = 20 buah

Jumlah gigi (z ) = 60 buah

Jarak antara poros utama dan poros output = 60 mm

Perbandingan gigi (i) = 3

Diameter jarak bagi sementara roda gigi

mm mm

Diamater jarak bagi sebenarnya

mm

mm

Diameter kepala

28

mm mm

Diameter kaki

mm

mm mm

Tinggi pada roda gigi

Tinggi Gigi pada roda gigi

mm

Tinggi kepala

Dimana :

29

Maka:

mm

Tinggi kaki roda gigi

= 1,275 mm

Faktor bentuk gigi (Y)

Faktor bentuk gigi (Y) dapat didapatkan berdasarkan tabel

(Lampiran A Tabel 3)

Y1 = 0,320

Y2 = 0,421

Putaran (n) yang ditransmisikan roda gigi 1 adalah30

V =

n =

=

n = 2165 rpm

Faktor koreksi terhadap kecepatan (fv)

Kecepatan yang direncanakan adalah 3,4 m/s, maka faktor koreksi

terhadap kecepatan dapat dihitung.

kg

Gaya tangensial roda gigi

31

=

Bahan roda gigi

Dalam perencanaan ini diambil bahan untuk semua roda gigi yaitu : S35C

dengan kekuatan tarik ( B = 52 Kg/mm ) (Lampiran A Tabel 4).

H = 149 – 207

σ2 = 23 kg/mm

Beban lentur yang diizinkan

= σ2. m. Y . fv

=

= 5,16 kg

F’b2 = σ2. m. Y fv

=

=6,79 kg

Lebar roda gigi (b)

b =

=

= 9 mm

tebal gigi (h)

h =

32

jarak bagi lingkar

=

= = = 6,28 mm

jarak sumbu poros (a)

a =

= = 60 mm

Pemeriksaan keamanan

Dari hasil yang diperoleh dapat diketahui aman atau tidak dengan

persyaratan dibawah ini :

Maka:

33

Dengan demikian roda gigi reduksi ini adalah aman untuk digunakan.

Perencanaan Dan Perhitungan Roda Gigi 3 dan 4

Perencanaan roda gigi 3 dan 4

Diameter gigi (d3) = 20 mm

Tebal gigi (h) = 2,35 mm

Lebar (b) = 9 mm

Tinggi gigi (H) = 3,75 mm

- Tinggi kepala (hk) = 1,5 mm

- Tinggi kaki (hf) = 1,875 mm

Jumlah gigi (Z3) dan (Z4) = 15

Putaran yang ditransmisikan oleh roda gigi 3 adalah

4.4 Bantalan

Bantalan yang direncanakan dalam perencanaan ini adalah bantalan

gelinding.

Untuk menghitung gaya tangensial yang terjadi, dapat dihitung dengan

persaamaan berikut:

34

Dimana :

T = Momen puntir poros (20,23 kg.mm)

d = Diameter poros (20 mm)

Gaya radial (Fr) yang terjadi

Dimana sudut tekan kerja yang direncanakan 18o antara cincin bola maka,

Beban ekuivalen dinamis (Pr)

Dimana :

X = Faktor beban radial, 0,56

V = 1

Fa = Diabaikan karena tidak ada beban aksial pada bantalan

gelinding ini dengan roda gigi lurus.

Maka:

= 0,364 kg

35

Untuk faktor kecepatan (fn), dapat dihitung dengan persamaan berikut:

Faktor umur bantalan dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:

Dimana :

Lh = Lama pemakaian adalah (20000-30000), dengan pemakaian terus

menerus. Pemakaian direncanakan 20.000 jam.

Kapasitas nominal dinamis spesifik, ( C )

= 6,18 kg

4.5 Sabuk Dan Puli

Parameter yang akan dihitung untuk sabuk dan puli antara lain:

36

Momen rencana (T)

Momen rencana pada poros puli dapat dihitung menggunakan persamaan

berikut:

Dimana:

Pd = 1,256 W

n = 3248 rpm

Sehingga:

Diameter poros puli (ds)

Untuk besar diameter poros pada puli dapat dihitung dengan menggunakan

persamaan berikut :

37

Dimana:

Kt = 1.5 (faktor koreksi untuk momen puntir, dipilih untuk sedikit tumbukan)

Cb= 1.2 (faktor koreksi untuk pembebanan lentur, bila terjadi beban lentur)

Maka:

Dari hasil perhitungan diameter poros maka besar diameter yang akan kita

ambil adalah 20 mm.

Diameter minimum puli (d

min

)

Untuk diameter minimum puli dapat kita ambil 145 (Lampiran A Tabel 5)

karena jenis/tipe penampang sabuk yang kita pilih adalah tipe B.

Diameter luar puli (dk)

Diameter luar puli dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:

d

k

= d

min

+ (Kt . K)

38

Dimana:

K = 5,5 ( Lampitan A Tabel 6)

Maka :

d

k

= 145 + (1.5 × 5.5)

d

k

= 153.25 mm

Kecepatan Sabuk (v)

Maka :

Untuk konstruksi yang baik dan aman maka, kecepatan sabuk harus lebih

kecil dari 30 m/s. Sehingga perencanaan ini dianggap baik

39

BAB V

PENUTUP

SIMPULAN

            Dari penjelasan diatas dapat disimpulkan bahwa :

1.   perencanaan turbin angin sangatlah penting guna menciptakan energi

yang baru dan efektif dalam kehidupan.

2.   Pemanfaatan energi alternatif (kincir angin) dari turbin kincir dengan

cara yang benar dapat meningkatkankan kesadaran masyarakat untuk

lebih aktif menciptakan energi yang terbarukan atau alternatif.

40

3.   Jika kebutuhan energi alternatif  (kincir angin) dapat dimanfaatkan

oleh masyarakat maka akan memenuhi kebutuhan energi alternatif dan

cadangan energi listrik masyarakat

4. kincir angin merupakan pemanfaatan energi yang sudah tersedia dari

alam guna mendapatkan hasil alternatif nergi yang lebih maksimal.

5. Dapat melakukan pembuatan energi kincir angin tersebut, karena alat

dan bahannya sederhana

6. Energi kincir angin dapat mengurangi pencemaran/ polusi pada

lingkungan dan pengembangan alternatif kincir angin ini dapat

meningkatkan pendapatan masyaraka

Saran

Untuk mendukung upaya penghematan energi minyak bumi, seharusnya sekarang

ini pengupayaan penggunaan energi KINCIR ANGIN lebih diutamakan. Agar

penggunaan minyak bumi sebagai sumber utama di dunia bisa digantikan dengan

energi udara atau kincir angin. Ini dikarenakan minyak bumi sangat terbatas

jumlahnya, sedangkan energi angin tidaklah terbatas. Dengan kata lain energi

angin sangatlah melimpah di planet kita. Dimasa kini kita perlu memanfaatkan

sumber energi kincir angin karena sekarang ini minyak bumi sangatlah mahal.

Sedangkan energi matahari bisa kita gunakan tanpa memerlukan memikirkan

harganya yang sangat mahal. Oleh karena itu sebaiknya kita dapat

memanfaatkannya secara maksimal.

41

42