PERHITUNGAN PERENCANAAN MESIN

“MESIN PENGEPRES BERAM”

1. PERHITUNGAN PULLY DAN SABUK

Mencari rasio pada pully 2(n2)Diketahui :

Daya = 1 HPPutaran motor listrik (n1) = 1400 rpmDiameter pully 1 (D1) = 80 mmDiameter pully 2 (D2) =250 mm

Jawab :

n1n2

=D 2D 1

1400 rpmn2

=250mm80mm

n2=448 rpm

Jadi rasio pada pully 2 (n2) adalah 448 rpm

Panjang sabuk yang diperlukan :

Secara teknis jarak C dapat diperkirakan sesuai rumus :

( D2 < C < 3(D1+D2) )

250 < C < 3( 80 +250 )

250 < C < 990

C = 620 mm

Panjang sabuk yang diperlukan :

= 2C + π4

(D2 +D1)+1

4C(D2−D1)2

= 2 x 620 + π4

(250 + 80) + 1

4 x 620(250−80)2

=1510,9 mm =1,510 m

2. MENGHITUNG DIAMETER POROS

Diketahui :

- Poros terbuat dri baja AISI 1035 dengan σ u = 60 kgf/mm2 dan σ y = 37 kgf/mm2

- Pully mempunyai diameter 250 mm dan berat 15kgf, dengan perbandingan gaya tegang T 1/T2

= 2,5

- Roda gigi pinion mempunyai pitch diameter 80 mm, pitch diameter bevel gear 100mm dan sdudut tekan 20°, dengan berat 2 kgf

- Jarak A=150, B=50,C=150

Jawab :

PERBANDINGAN GAYA TEGANG SABUK

T = (T 1 - T 2 ) r T 1T 2

= 2,5

T 1=2,5 T 2

T = 9,55 x Pn

= 9.55 x 1 x 745

448 = 15,881 Nm = 15.881 Nmm

T = (T 1 - T 2 ) r

15.881 = (2.5 T 2- T 2 )x 125

T 2 = 15.881267,15

T 2 = 59,446 N

T 1=2,5 T 2 =2,5 x 59,446 = 148,615 N

- T = F t x r - Fr = Ft x tg θ

15.881 = F t x 125 = 127,048 x tg 20°

F t = 15.881/ 125 Fr = 46.242 N

F t = 127,048 N

MENGHITUNG MOMEN BEBAN VERTIKAL DENGAN FREE BODY DIAGRAM

Diketahui :

Wpully (Wp) = 15 x 9.81 = 147,15 N

Wgear pinion (Wg) = 2 x 9.81 = 19.62 N

∑Fx = 0

∑Fy = 0

-(Fr + Wg) + Ra+Rb-Wp = 0

-(46.242 +19.62) +Ra+Rb-147,15 = 0

Ra+Rb = 213,012

∑Ma = 0

-(Fr+Wg).150-Rb.50+Wp.200=0

-(46.242 +19.62) .150-Rb.50+147,15.200=0

-9.879,3-Rb.50+29.430=0

-Rb.50=-19.550,7

Rb = 391.014

Ra + Rb =0

Ra = 213,012 – 391,014

Ra = - 178,002

Mc = Md = 0

Ma = -(Fr + Wg).150

= -(46,242 +19,62) 150

= -9.879,3 Nmm

Mb = -(Fr+Wg).200 + Ra.50

= -(46.242 +19.62) .200 + (- 178.002. 50)

= -22.072,5 Nmm

MENGHITUNG MOMEN BEBAN HORIZONTAL DENGAN FREE BODY DIAGRAM

Diketahui :

Ft = 127,048 N

T 1 = 148,615 N

T 2 = 59,446 N

∑Fx = 0

∑Fy = 0

-Ft + Ra + Rb - (T1+T2) = 0- 127,048 + Ra+Rb- (148,615 +59,446 )=0Ra + Rb = 335,109 N

∑ Ma = 0

-Ft.150 – Rb.50+(T1+T2).200 = 0

-127,048.150 – Rb.50+(148,615 +59,446).200 = 0

-19.057,2– Rb.50 +41.612,2 = 0

-Rb.50 = - 22.555

Rb = 451,1 N

Ra + Rb = 335,109 N

Ra = 335,109 – 451,1

= - 115,991 N

Mc = Md = 0

Ma = - Ft.150

= -127,048 .150 = -19.057,2 Nmm

Mb = -Ft..200 + Ra.50

= -127,048 .200+ (-115,991).50 = -31.209,15 Nmm

KESIMPULAN :

Bantalan sebelah kiri (Ra) menerima beban :

= √Rav2+Rah2 = √(−178,002)2+(−115,991)2 = 212,458 N

Bantalan sebelah kan (Rb) menerima beban :

= √Rbv2+Rbh2 = √(391,014 )2+(451,1)2 = 596,9784 N

Momen total di titik A(Ma)

= √Mav2+Mah2 = √(−9.879,3)2+(−19.057,2)2 = 21.465,73 N

Momen total di titik B (Mb)

= √Mbv2+Mbh2 = √−22.072,52+−31.209,152 = 38.225,73 N

MENGHITUNG DIAMETER POROS DENGAN TEGANGAN KOMBINASI YANG TERJADI :

Diketahui :

Faktor keamanaan (V) = Vb x Vp x Vg = 1,5 x 1,2 x 1,5 = 2,7

Jenis beban (Vb) = 1,5

Kekerasan permukaa beban (Vp) = 1,2

Bentuk geometri (Vg) = 1,5

Karena daya kejut kecil maka, Kt =1,5, Km = 1

Menghitung tegangan yang diizinkan pada poros :

σ maks= 372,7

= 13,703 x 9.81 = 134,433 N/mm2

Tegangan kombinasi :

σ k= 16

π . D3 x [Km. M+√(Km. M )2+(Kt .T )2 ]

134, 433= 16

π . D3 x ¿

D = 14,66 mm

Jadi diameter poros minimum yang aman digunakan adalah 14,66mm akan tetapi untuk lebih memperkuat lagi saya membuat diameter poros tersebut menjadi 20mm

3.MENGHITUNG UKURAN PASAK PADA RODA GIGI PINION

1. Standar pasakW = d/4 = 20/4 = 5 mmT = d/6 = 20/6 =3,33 mm

2. Torsi yang dipindahkan pasak :

T = 9,55 x Pn

= 9.55 x 1 x 745

448 = 15,881 Nm

3. Gaya yang membebani pasak

T = 2000 Td

= 2000 x 15,881

20 = 1.588,1 N

4.Menghitung tegangan yang diizinkan pada pasak :

σ izin = σmaks

V =

372,7

= 13,703 x 9,81 = 134,433 N/mm2

Dimana V meliputi :

Faktor keamanaan (V) = Vb x Vp x Vg = 1,5 x 1,2 x 1,5 = 2,7

Jenis beban (Vb) = 1,5

Kekerasan permukaa beban (Vp) = 1,2

Bentuk geometri (Vg) = 1,5

5. Tegangan geser terjadi pada pasak :

τ = FA =

4 x Fd x l

134,433= 4 x 1.588,1

20x l

l= 4 x 1.588,1134,433 x20

l = 3.31 mm

Kesimpulan Jadi pasak tersebut mempunyai ukuran :

W = 5 mm T=3.33 mmL = 3.31 mm

4. MENGHITUNG DIAMETER BATANG/POROS ULIR DENGAN RUMUS BUCKLING

Diketahui :- Perencanaan mesin pengepress beram mempunyai kapasitas penekan 250 kg- Bahan batang ulir AISI 1015 dengan kekuatan tarik maksimum σ u = 42 kgf/mm2 dan tarik luluh σ y = 32 kgf/mm2

- Jarak dari bronze busting ke lantai press = 550 mm- Faktor keamanaan (V) = Vb x Vp x Vg = 2,0 x 1,2 x 2,0 = 4,8 Jenis beban (Vb) = 2,0 Kekerasan permukaa beban (Vp) = 1,2 Bentuk geometri (Vg) = 2,0

P = 250 kgf =250 x 9.81 = 2.452,5 N E = 200 Gpa= 200.103 N/mm2

L = 550 mm

Rumus buckling :

P = n2 x π2 x Ex I

(k x L )2Dimana:

F =   Maximum or critical force (vertical load on column)E =   Modulus elastisitasI =    Momen InersiaK =   Column effective length factor, whose value depends on the conditions of end support of the column, as follows.L =   Unsupported length of column

P = n2 x π2 x Ex I

(k x L)2

4,8 x 2.452,5 = 12 x π2 x200. 103 x I

(2 x550)2

I = 7216.155

I = π x d4

64

d4 = 147006.3

d= 19.580 ≈23mm

Jadi didapat diameter minimimum batang ulir agar kuat dan aman sebesar 19,580 mm akan tetapi untuk lebih memperkuat lagi saya membuat ukuran batang ulir tersebut 23 mm

Jadi didapat minor diameter 23 mm dan berdasarkan buku elemen mesin 2 didapat mayor diameter 28mm serta pitch 5 mm.

5. MENGHITUNG JUMLAH ULIR PADA BANTALAN BEVEL GEAR

Bahan bush (bantalan) terbuat dari perunggu dengan kekuatan tarik maksimum 20 kgf/mm dan tekanan bidang bahan yang diizinkan P = 1,2 kgf/mm

Tegangan yang terjadi :

τ = PA =

4,8 x2.452,5π4

x232 = 28,334 N = 2,88 kgf

τ= PA

12

.20 .9.81= 4,8 x2.452,5

t x π x 33

t = 1,157mm ≈5mm

Jadi teba; collar = 5mm

P = pA

= p

π x (do−di ) 12

x5 xz

1,2 x 9,81 = 4,8 x2.452,5

π x (28−23 ) x 12

x 5x z

Z= 25.464 ≈26Jadi banyak ulir pada bantalan bevel gear sebanyak 26.

6.MENGHITUNG GEAR RATIO DAN KECEPATAN PUTARAN PADA BEVEL GEAR

Diketahui :Jumlah roda gigi pinion (Zp) = 25 gigiJumlah roda gigi bevel gear (Zg) = 50 gigiKecepatan putaran pada roda gigi pinion (Np) = 448 rpm

Menghitung gear ratio = ZgZp

= 5025

= 2

Kecepatan putaran pada bevel gear (Ng) = ZpZg

= NgNp

= 2550

= Ng448

50 x Ng = 25 x 448

Ng = 224 rpm

7.MENGHITUNG UKURAN PASAK PADA BEVEL GEAR

1. Standar pasakW = d/4 = 33/4 = 8,25 mmT = d/6 = 33/6 =5,5 mm

2. Torsi yang dipindahkan pasak :

T = 9,55 Pn

= 9,55 1HP

224 rpm = 9,55

1x 745224

= 31,76 Nm

3. Gaya yang membebani pasak

F = 2000 Td

= 2000 x 31,76

33 = 1.924,98 N

4.Menghitung tegangan yang diizinkan pada pasak :

σ izin = σmaks

V =

372,7

= 13,703 x 9,81 = 134,433 N/mm2

Dimana V meliputi :

Faktor keamanaan (V) = Vb x Vp x Vg = 1,5 x 1,2 x 1,5 = 2,7

Jenis beban (Vb) = 1,5

Kekerasan permukaa beban (Vp) = 1,2

Bentuk geometri (Vg) = 1,5

5. Tegangan geser terjadi pada pasak :

τ = FA =

4 x Fd x l

134,433= 4 x 1.924,98

33x l

l= 4 x1.924,98134,433 x33

l = 2,73 mmKesimpulan Jadi pasak tersebut mempunyai ukuran :

W = 8,25 mmT=5,5 mmL = 2,73 mm

8. MENGHITUNG DIAMETER BAUT PADA PENAMPANG SEGI EMPAT BEVEL GEAR

Diketahui :Jumlah baut (n) = 4P = 2.452,5 NLebar penampang segi empat = 90 mmE = 45 mmL1 = L3 = 20 mmL2 =L4 = 70 mmBahan baut baja tuang dengan kekuatan tarik maksimum (σ u= 40 kg/mm2)

Ps = Pn

= 2.452,5

4 = 613,12 N

Gaya yang diderita baut 1 = Gaya yang diderita baut 3 :

F1 = Px E x L1

L12+L22 L32+ L42

= 2.452,5 X 45 X 20

202+702+202+¿ 702

¿

= 208,23 N/mm2

Gaya yang diderita baut 2 = Gaya yang diderita baut 4 :

F2 = Px E x L1

L12+L22 L32+ L42

= 2.452,5 X 45 X 70

202+702+202+¿ 702

¿

= 728,80 N/mm2

σ izin = σ izin

v =

404,8

x 9.81 = 81,75 N/mm2

F = τ x A

F = τ x14

x π x d2

728,80 = 81,75 x 14

x π x d2

D = 3,36 mm Dari table ukuran baut maka baut yang aman untuk digunakan adalah ukuran M4 akan tetapi untuk lebih memperkuat lagi saya menggunakan ukuran baut M8