3.2 Perhitungan untuk pulley dan belt .

3.1 . 1 Untuk pulley dab belt input.

Flat belt Pulley Input

210ͦͦ

Di ketahui : - wrap angle : 210∘- koefisinsi gesek flat belt f = 0,8- kecepatan linier pada flat belt 6 m/s- lebar flat belt b=127 mm- Daya yang di transmisikan p : 8 kw- 1 rad/s = 9,5 Rpm- 1 π rad = 180° nnn2 =60 rpm

Penyelesaian - P = 8 kw - Fc = 1,2- Pd = 1,2 . 8 kw = 9,6 kw = 96000 w

Kecepatan putaran pulley input ( w1 ) dg ( gr = 6 )

= 6 x 6,31 rad / s = 37,86 rad/s = 359,67 rad/s = 360 Rpm

Torsi pulley input

P = T1 . W1 T1 = pp P1W 1 =

96000W37,86

=569,43 nm

diameter pulley input ( D1 )

V1 = W1 . r1

D1 ¿2V 1W 1

=2×6 M

S37,86

= 0,31 m = 12,2 inchi

17

Berdasarkan tabel polymide A5 maka diameter 13,5 in- Tebal = 0,25 in = 6,35 x 10 – 3 m- Tegangan yang di ijinkan persatuan unit lebar Fa = 275 lb/in = 48179,13 N/m- Lebar b = 127 mm = 0,127 m- Berat spesifik = 0,039 lb/in3 = 10582,3 N/m3

- W = y . b . t = 10582,3 x 0,127 x 6,35 x 10-3 = 8,53 Nm

3 . 2 . 2 PENENTUAN GAYA GAYA PULLEY INPUT

- Fi = tFθ+1DFθ−1

=¿ 569,430.8 .1,17+10,310,8 .1,17−1

= 380,39−0,66 = - 576,3 N

- Ft = TD=

380,390,31 = 1227,06 N

- Fc = 8,53N /m2

9,81m /s2 x ( 6 m/s )2

= 31,30 N

Maka : F1 = Fi + Fc + Ft = (-576,3 N) + 31,30 + 1227,06 N= 628,06 N

F2 = Fi + Fc – Ft = (- 576,3) + 31,30 – 1227,06 = - 1227,06 N

Maka : ∑ Fx = Fi cos 1 + F2 cos 1

= 682,06 cos 1 – 1772,06 cos 1 = - 1089,83 N

∑ Fy = - Fi sin 1 + F2 sin 1

= - 628,06 sin 1 – 1772,06 sin 1 = - 42,83 N

Fr = √¿¿ = √ (−1089,83 )❑2+(−42,83)❑2

= 290,67 N

18

Cp = 0,72

Tegangan yang di ijinkan :

( Fi , a ) = b . Fa . Cp . Cv

= 0,127 m . 48179,13 N/m . 0,72 . 1

= 4405,5 N

Maka : Sf = F 1aFi =

4405,5N628,06N = 6,4 ( Baik karena Sf ¿1)

3.3.3 Perhitungan pulley dan belt out put

Pulley Output

180ͦͦ

Conveyor-belt

Diketehui :

- Wrap anggel ∅ = 180°- Koefisien gesek conveyor belt F = 0,8- Kecepatan angguler W2 = 60 Rpm- Daya P = 8 kw- Kecepatan pulley input W1 = 360 Rpm

Penyelesain ;

- Asumsi V2 = 0,6 m/s

- Diameter pulley output

V2 = W2 . r2

D2 = 2 v 2w2= 2 0,66,3 = 0,19 m = 7,5 in

Torsi pulley out put =

T2 = 34,206,3

19

= 542,85 N/m

3.3.4 Perhitungan gaya gaya pulley uot put

- Fi = T F .θ+1DF .θ−1

= 542,85❑(0,8 )(1)+10,190,8 .1−1

= 155,07−0,735 = - 210,97 N

- Ft = T 2D2=

542,850,19 = 2857,10 N

- Fc = WgV 22 =

8,53N /m2

9,81m /s2 x ( 0,6 m/s )2

= 0,31 N Maka :

F1 = Fi + Fc + Ft = - 210,97 + 0,31 + 2857,10 = 2646,44 N

F2 = Fi + Fc – Ft = - 210,97 + 0,31 – 2857,10 = - 3067,7 N

Maka : ∑ Fx = Fi cos 8 + F2 cos 8

= 2646,4 cos 8 – 3067,7 cos 8 = 417,19 N

∑ Fy = - Fi sin 8 + F2 sin 8

= - 2646,4 sin 8 – 3068,01 sin 8 = -795,29 N

Fr = √¿¿ = √ (−417,19 )❑2+(−795,29)❑2

= 898,07 N

Cp = 0,72

Tegangan yang di ijinkan :

( Fi , a ) = b . Fa . Cp . Cv

= 0,127 m . 48179,13 N/m . 0,72 . 1

= 4405,5 N

Maka : Sf = F 1aFi =

4405,5 N2646,44 N = 1,6 ( Baik karena Sf ¿1 )

20

3.4 Perancangan gear box

Gear

Pinion

Diketahui:

- Gear box mempuyai 1 tingkat reduksi ( pinion dan gear )- Matrial pinion dan gear : Baja kontruksi AISI 4140- Umlur pakai gear box destimasikan 10 th- Matrial flat belt : polimide dengan lebar 127 mm = 1,1 in- Koefisien gesek flat belt 0,8- Kecepatan anguler pully uot put W2 = 60 rpm- Kecepatan anguler pulley in put W1 = 360 rpm- Daya yang di transmisikan P= 8 kw = 11 hp

3.5.1 Penyelesaian

P = 11 hp

Fc = 1,2

Pd = 1,2 . 11 = 13,2 hp

W2 = 60 rpm

21

W1 = 360 rpm

Perancanaan angka transmisi

i =n1n2 =

36060 = 6

perencanaan pasangan roda gigi

rv = n2n1=

N+ pN+g

= 60360

=16

Jadi 30 pinion

180 gear

Dari diagram modul m = 4 , αo=20° Diameter lingkaran jarak bagi

- Do1 = 30 . 4 =120 mm- Do2 = 180 . 4= 720 mm

Jarak sumbu poros αo = ( 120 + 720 )/2 = 480 mm Misalkan Ck = 0,25 x 4 = 1 mm Ca : 0

Maka

- Dk1 = ( 30 + 2) x 4 = 128 mm- Df2 = ( 180 + 2 ) x 4 = 728 mm

Diameter kaki : ( df1 ) = (30 – 2 ) x 4 – 2 x 1 = 110 mm

Df2 = (180 – 2 )x 4 – 2 x 1,25 = 710 mm

Kedalaman pemotongan ( H ) = 2 X 4 + 1 = 9 mm Penentuan sudut tekan (θ)

Faktor lewis- Pinion 30 : yp = 0,358- Gear 180 : yg = 0,459 + ( 0,471 – 0,459 )(20/30 ) = 0,471

Bahan goda gigi - AISI 4140 : So = 65000 psi , Bhn =475

Diameter pitch line

Dengan mengansumsikan nilai P = 5 gigi kasar

- Gigi kasar 12 ¿ P 10

22

P = Ntp d =

Ntp

- Dg = Nt gear

p = 1805 = 36 in = 0.9 m

- Dp = Npinion

p = 305

=¿6 in = 0,1 m

Kecepatan pitch line ( Vp )

- Vp = π d n12

- Vp gaer = 3,14 .6 .180

12 = 282,6 Ft/min

- Vp pinion = 3,14 .36 .30

12 = 282,6 Ft/min

Menghitung torsi ( T )

- Hp = Tn63000

T = hp .63000

n = 13,2.63000

11 = 75,600 lb/in

Gaya gaya yang bekerja

- Gaya tangensial

Ft = Hp .33000

Vp = 13,2.33000282,6 = 1541,40 lb/in

- Gaya dinamik

Fd = 600+Vp600 . Ft

Untuk ≤ Vp ≤2000 Ft/mm = 600+Vp600

. Ft

= 600+282,6600 . 1541,40 ib

23

= 2267,39 lb Dari persamaan beban keausan dapat di hitung

- Fw = dp . b . q . kAsumsikan Fw = Fd.θ = 25° k = 453

Q dapat di hitung : Q = 2dg

dg+dp = 2.3636+6 =

7242 = 1,71

Sehingga : b = Fd

dp .Q.k = 2267,396.1,71.453

= 292,7 in

= 7,4 m Ketebalan roda gigi harus memenuhi persyaratan

gp ¿ b ¿

13p =

95 ¿ 292,7 ¿

135

= 1,8 ¿ 292,7 ¿ 2,6 ( maka perencanaan aman )

Perhitungan gaya bending

Fb = s . b . θp

- Fb pinion = 65000.292,7 .0,358

5 = 1362,2 lb

- Fb gear = 65000 .292,7 .0,471

5 = 1792,20 lb

Maka untuk perencanaan aman : Fb ≥ FdFb pinion ≥Fd Fb gear ≥ Fd136,2 ≥ 2267,39 1792,20 ≥ 2267,39

( maka perencanaan aman )

3.4.2 Pengujian dengan metode AGMA

Sad = Sat .KtKT .KR

24

Dimana :

- Sad = Tegangan ijin maksimal perencanaan ( psi )- Sat = Tegangan ijin matrial AISI 4140 : 42000- KL = Faktor umur

= 1,7 untuk umur 86400 jam / 15 th- KT = Faktor temperatur - T ° F = Temperatur tertinggi dari minyak pelumas 160° F

KT = 460+T ° K620 =

460+160620 = 1

- KR = Faktor keamanan = 1,00 engan golongan cocok dari 100 buah

Dari persamaan di atas dapat di masukkan

Sad = Sat . klkt . KR

= 42000 .1,71 .1 = 71400 Psi

Dari persamaan :- T = Tegangan yang terjadi pada kaki gigi- FT = Beban yang di transmisikan : 6305,73 lb- Ko = Faktor koreksi beban lebih

= 1,25 untuk kekeuatan yang tetap dengan beban yang berubah ubah- Ks = Faktor koreksi ukuran

= I unuk perncanaan roda gigi lurus- B = lebar roda gigi = 292,7 inchi ; 7,4 m- J =Fakror bentuk geometri

= 1 dari jumlah gigi pinion 30 dg sudut θ 25°

Maka : τ t= Ft .Ko . p . Ks .Km

KV .b . j

= 6305,73 .1,25 .5 .1.1,3

1 .292,7 .1

= 175,04 Psi

Syarat perencanaan aman : Sad ¿ τt

Sad ¿ τt

71400 ¿ 175,04

( maka perencanaan aman )

25

3.5 PERHITUNGAN POROS

3.5.1 Perhitungan poros input

Diket :

- Matrial poros input AISI 4340 τB= 105 kg/mm2

- Perancangan poros berdasarkan kriteria kegagalan fatique ASME- Kecepatan angular pada pulley out put n2 = 60 rpm- Kecepatan angular pada pulley input n2 = 360 rpm

Penyelesaian

Sesuai dari standar ASME batas kelelahan puntir adalaah 18 %ini faktor keamanan di amuil

sebessar 10,18 = 5,6 .

Harga 5,6 di ambil untuk bahan Sf dengan kekuatan yang di jamin dan 6,0 untuk bahan s –c dengan pengaruh masa dan baja paduan . Faktor ini di nyatakan dengan Sf1

Perhitungan nya :

P = 8 kw

Fc = 1,2

Pd = 1,2 . 8= 9,6 kw

N2 = 60 rpm

N1 = 360rpm

Momen punter rencana T

T = 9,74 x 105 pdn1

=9,74 x 105 8360

= 43289 kg/mm

Bahan AISI 4340, ԎB = 105 KG/mm Sf1 =6,4 sf2 = 1,6 Tegangan geser yang diijankan (Ԏa)

Ԏa = Ԏa

(sf 1x sf 2)

105

(6,4 x 1,6) = 26,25 kg/mm

Faktor koreksi untuk momen puntir ; kt = 1,5

26

Faktor lenturan : cb =2,0

Diameter poros ; ds =[ 5'Ta ×kf ×Cb .T ]13

= [51×1,5×2,0×43289 ]13

26,25

= 20,9 mm

Ds = 2,1 mm

PERENCANAAN PASAK

Untuk perencanaan pasak anggaplah diameter ;ds = 30 mm2

Diameter bantalan = 35,5

Maka ; jari jari filet : (30−28)

2 = 1,0 mm

Alur pasak : 7 x 4 x 0,4

Konsentrasi tegangan dari dari poros bertangga adalah

1,028 =0,034

3020

=1.07 β = 1,37

Konsentrasi tegangan dari poros denganalur pasak

0,420

=0,014 α = 2,8 α>β

Dari persamaan

T2¿5,1×43289

(28)3=10,0kg /mm

Untuk perencaan aman

Ta. sf 2.α

>t . Cb . Kt

Maka Ta. sf 2.α

= 26,25.1,62,8

=15kg/mm

T . Cb . Kt = 10,0 x 2,0 x 1,5 = 30 kg/mm

27

Maka perencanaan aman

3.5.2 PERENCANAAN POROS OUT PUT

Diketahui :

- Material poros outpu AISI4340- Perencannan poros berdasarkan kriteria kegagalan fatique ASME - Daya yang ditransmisikan = 8 kw- Kecepatan angular pada pulley output n2 =60 rpm

Perhitunganya - P = 8 kw- N2 = 60 rpm - Faktor koreksi : fc = 1,0- Daya rencana ; pd = fc x p

= 1,0 x 8 =8 kw

Momen puntir . rencana (T)

T = 9,74 x 10 5 pdn2

= 9,74 x 105 860

= 129,86 kg/mm

Bahan AISI4340 Ԏb = 105 KG/MM SF1=6,4 SF2= 1,6 Tegangan geser yang diijankan

Ԏ = Ԏb

(sf 1 x sf 2)

= 105

(6,4 x 1,6) = 26,25 kg/mm

Faktor koreksi untuk momen puntir Kt = 1,5 Faktor lenturan ; Cb = 2,0

Diameter poros . ds =[51Ta ×kf ×Cb .T ]13

=[ 5126,25

×1,5×2,0 X 129,86]13

= 25,22mm ds ≈26mm Perencanaan pasak

- Untuk perencanaan pasak anggaplah diameter (ds1) = 31,5 mm- Diameter bantalan = 30 mm

28

Maka jari jari filet (30−31,5 )

2 = 1,75

Alur pasak 10 x 4,5 x 0,6

Konsentrasi tegangan dari poros bertangga adalah

1,7531,5

=0,055 3031,5

=0,95 β=1,30

Konsentrasi tegangan dari poros dengan alur pasak 0,631,5 = 0,01 α= 2,7→α>β

Dari persamaan

T= 5,1 xT(ds)3

=¿ 5,1x129,8631,5 = 21,02 kg/mm

Untuk perencanaan aman adalah :

Ԏa. sf 2

α>t .Cb .Kt

Maka Ԏ. Sf 2α

=26,25 x1,62,7

=15,5 kg /mm

t.Cb.Kt =21,02 x 2,0 x1,0 = 42,04 kg/mm

( maka dapat perencanaan aman )

29