Rancangan Sabuk [PDF]

Citation preview

BAB 1 PENDAHULUAN



1. 1



Latar Belakang Mengingat banyaknya bambu yang dapat ditemukan di Indonesia maka



semakin banyak pula kerajinan tangan dan kreatifitas yang dibuat berbahan baku bambu ini,dan bukan hanya kerajinan tangan saja, perabot, alat musik juga sudah banyak yang berbahan baku bambu. Namun dalam pembuatan benda yang berbahan baku bambu banyak yang masih menggunakan tenaga manusia atau manual. Hal ini menyebabkan banyaknya permintaan benda atau alat berbahan baku bambu ini tidak terpenuhi oleh pengrajin. Dalam proses pemipihan bambu tergolong pengolahan yang memakan waktu lama dan masih digunakan secara manual , maka dibutuhkan suatu alat yang mampu bekerja membantu masyarakat meringankan beban kerja dalam proses pembuatan anyaman dari bambu. Dengan demikian penulis membuat “Rancang sabuk Mesin Penyayat Bambu ”yang diharapkan mampu membantu masyarakat dalam berkarya. Adapun mesin ini dirancang dengan sumber tenaga motor listrik yang digunakan 1 Hp, 1800 rpm dan pelat baja sebagai pemotong atau penyerutnya . Komponen – komponen yang di gunankan pada rancangan ini yaitu : Sabuk, pasak, bantalan, poros, roler penggerak. Sabuk adalah bahan fleksibel yang melingkar tanpa ujung, yang digunakan untuk menghubungkan secara mekanis dua poros yang berputar. Sabuk digunakan sebagai sumber penggerak, penyalur daya yang efisien atau untuk memantau



1



pergerakan relatif. Sabuk dilingkarkan pada katrol. Dalam sistem dua katrol, sabuk dapat mengendalikan katrol secara normal pada satu arah atau menyilang. Sabuk digunakan sebagai sumber penggerak contohnya adalah pada konveyor di mana sabuk secara kontinu membawa beban dari satu titik ke titik lain. Dalam proses kerjanya setiap permesinan seperti motor bakar, Exavatoe, Kompresor, dan lain-lain, pasti membutuh kan sabuk dalam pengoprasiannya. Dalam praktek kerjanya mesin penyayat bambu membutuhkan sabuk untuk mentransmisikan putaran dan daya. Maka dari itu untuk merancang sabuk yang baik harus melakukan perancangan perhitungan yang maksimal. 1. 2



Tujuan Rancangan 1) Sebagai pedoman dasar dan referensi dalam membuat suatu elemen mesin, segala sesuatu yang harus di perhitungkan dalam membuat mesin 2) Untuk memenuhi tugas rancangan elemen mesin 1 3) Untuk mengetahui fungsi sabuk dan cara kerjanya 4) Untuk mengetahui bagaimana merancang sabuk yang benar 5) Untuk mengetahui bagaimana merancang sabuk pada mesin penyayat bambu



1. 3



Manfaat Rancangan 1) Sebagai pedoman bagi mahasiswa untuk merancang sebuah sabuk 2) Agar mahasiswa mengetahui bagaimana cara kerja sabuk pada mesin penyayat bambu 3) Agar mahasiswa dapat merancang sabuk



2



4) Agar mahasiswa dapat mengaplikasikan kedalam perkuliahan tentang mesin 1.4



Sistemati ka Penulisan Untuk memudahkan dalam pembuatan rancangan ini dan agar mudah



dimengerti, maka Penulis mencoba untuk menguraikan pembahasan-pembahasan tugas akhir ini dalam beberapa bab, yaitu sebagai berikut: BAB 1 Pendahuluan Bab ini berisi tentang latar belakang , tujuan rancangan, manfaat rancangan, dan sistematika penulisan. BAB 2 Dasar Teori Bab ini berisi tentang teori-teori tentang daya, sabuk, puli, poros, dan bantalan. BAB 3 Komponen penggerak dan sabuk Bab ini berisi tentang komponen penggerak, sabuk, poros, puli, bantalan. BAB 4 Analisa dan Perhitungan Terdiri dari perhitungan komponen penggerak, sabuk, poros, pu li, bantalan. BAB 5 Bab ini berisi tentang penutup, kesimpulan, dan saran Daftar Pustaka Berisi tentang literature atau buku yang dipakai sebagai acuan dalam perencanaan mesin



3



BAB 2 LANDASAN TEORI



2.1



Pengertian Sabuk (Belt) Sabuk adalah bahan fleksibel yang melingkar tanpa ujung, yang digunakan



untuk menghubungkan secara mekanis dua poros yang berputar. Sabuk digunakan sebagai sumber penggerak, penyalur daya yang efisien atau untuk memantau pergerakan relatif. Sabuk dilingkarkan pada katrol. Dalam sistem dua katrol, sabuk dapat mengendalikan katrol secara normal pada satu arah atau menyilang. Sabuk digunakan sebagai sumber penggerak contohnya adalah pada konveyor di mana sabuk secara kontinu membawa beban dari satu titik ke titik lain. Perencanaan puli dan sabuk-V haruslah menggunakan suatu perhitungan. Rumus perhitungan puli dan sabuk-V antara lain untuk menentukan; perbandingan transmisi, kecepatan sabuk, panjang sabuk, perbandingan gaya tegang sabuk dan jumlaukh sabuk yang diperlukan.



4



2.2



Jenis-jenis sabuk (belt) Ada banyak ragam jenis sabuk yang digunakaan saat ini, antara lain :



Gambar 2.1 Jenis – jenis sabuk 2.3



Perhitungan sabuk



1. Panjang sabuk L = [2C+π/2 (d_p+D_p )+1/4C (D_p-d_p)] Dimana : L = Panjang keliling sabuk



5



sularso hal.170



d = jari-jari pulley driver (75 mm) D = jari-jari pulley follower (175 mm) x = jarak antara kedua poros pulley (450 mm ) 2. Menentukan kecepatan linier sabuk-V



𝑉=



𝐷1 . 𝑛1 60.1000



3. Menghitung Sudut Kontak Untuk menghitung sudut kontak penggerak, dapat menggunakan rumus sebagai berikut :



𝜃 = 1800 −



57(𝐷2 − 𝐷1 ) 𝐶



4. Menentukan Tegangan sabuk-V (Fe) T = (𝐹1 − 𝐹2 )𝑅 2.4



Daya penggerak Adapun sabuk ini dirancang dengan sumber tenaga motor listrik yang



digunakan 1 Hp, 1800 rpm dan pelat baja sebagai pemotong atau penyerutnya. sabuk ini dilengkapi dengan 4 buah roller yang sama besarnya yang berfungsi sebagai penarik bambu.Bambu yang telah dirajang dengan ketentuan panjang dan lebar yang telah ditentukan nantinya di arahkan pada roller berikan sedikit dorongan sehingga batang bambu akan ditatik oleh roller dan diarahkan untuk melewati pisau potong sehingga batang bambu yg telah di rajang tadi akan terpotong atau terserut. Lakukan secara kontiniu.



6



2.5



Komponen sabuk



1. Poros Poros berperan meneruskan daya bersama-sama dengan putaran. Umumnya poros meneruskan daya melalui sabuk, roda gigi dan rantai dengan, dengan demikian poros menerima beban puntir dan lentur. Putaran poros biasa ditumpu oleh satu atau lebih bantalan untuk meredam gesekan yang ditimbulkan seperti yang ditunjukkan gambar2.24. di bawah ini.



Gambar 2.2 Poros Di Tumpu Oleh Dua Bantalan Poros yang digunakan adalah poros transmisi, poros ini mendapat beban puntir murni atau beban puntir dan lentur. Poros transmisi berfungsi untuk meneruskan daya dari salah satu elemen ke elemen yang lain melalui kopling. Perencanaan poros harus menggunakan perhitungan sesuai dengan yang telah ditetapkan. Hal-hal yang perlu dipertimbangkan pada perencanaan poros adalah : •



Kekuatan bahan poros Tegangan bengkok yang bekerja pada bahan poros harus lebih kecil atau



sama besar dengan tegangan bengkok yang dijinkan



•



Kekakuan/defleksi 7



Defleksi yang diijinkan maksimum 0.3 s/d 0.35 mm untuk setiap jarak kedua bantalan 1 meter. •



Putaran kritis ( nc ) Putaran normal yang diizinkan maksimum 80% dari putaran kritis.



Putaran kritis mengakibatkan terjadinya vibrasi yang tinggi, sehingga bantalan cepat rusak. 



Bahan poros



Poros untuk mesin umum biasanya dibuat dari baja yang ditarik dingin untuk oputaran tinggi



Dalam perencanaan pembuatan poros yang mendapatkan beban punter dan lentur, terdapat hal-hal yang perlu di perhatikan, seperti :



1. Daya Rencana (Pd) pada poros



Untuk menentukan besar daya rencana pada suatu poros, pertama harus ditentukan besar daya P (kW) yang harus ditransmisikan dan besar putaran poros yang diberikan n1 (rpm) yang diberikan. Jika nilai P adalah daya rata-rata yang diperlukan maka harus dibagi dengan efesiensi mekanis ŋ dari sistem transmisi untuk mendapatkan gaya penggerak mula yang diperlukan. Jika besar P merupakan nominal output dari motor penggerak, maka besar Pd dapat dicari menggunakan rumus berikut:



Pd = fc P (kW) 8



Dimana:



Pd = Daya renaca pada poros (kW)



P = Daya yang harus ditransmisikan (kW)



fc = Factor koreksi



2. Momen Puntir T (kg.mm)



Jika momen puntir (momen rencana) adalah T (kg.mm), maka besar momen puntir dapat dicari dengan rumus berikut:



𝑃𝑑



T = 9.74 x 105 𝑛1 Dimana:



T = Momen puntir (kg.mm)



Pd = Daya renaca pada poros (kW)



n1 = Putaran pada poros (rpm) 3. Tegangan Geser τ (kg/mm2) Sedangkan untuk menentukan tegangan geser yang diizinkan τa (kg/mm2) dapat digunakan rumus berikut: τ a = σB/(Sf1 x Sf2)



9



Dimana: τ a = Tegangan geser yang diizinkan (kg/mm2) σB = Kekuatan tarik (kg/mm2)



Sf1 = Faktor keamanan bahan ( 0.6)



Sf2 = Faktor keamanan pengaruh permukaan dan pengaruh konsentrasi tegangan



4. Diameter poros Untuk menentukan besar poros yang direncanakan dapat digunakan persamaan berikut: 1



 5,1 3 ds   ( K m M ) 2  ( K tT ) 2    Dimana: τ = Tegangan geser



d s = Diameter poros Km = Faktor koreksi untuk momen lentur Kt = Faktor koreksi untuk momen puntir M = Momen lentur T = Momen punter



10



5. Berat poros 𝜋



Wp =4 𝑑𝑠 2 . 𝐼. 𝑦 D = diameter poros yang direncanakan I = panjang poros Y = berat jenis masa karbon = 0.00785 kg/cm3 2. Pully Puli merupakan salah satu elemen mesin yang berfungsi untuk mentransmisikan daya seperti halnya sproket rantai dan roda gigi. Bentuk puli adalah bulat dengan ketebalan tertentu, di tengah-tengah puli terdapat lubang poros (gambar 2.23). Puli pada umumnya dibuat dari besi cor kelabu FC 20 atau FC 30, dan adapula yang terbuat dari baja. Perkembangan yang pesat dalam bidang penggerak pada berbagai mesin yang menggunakan motor listrik telah membuat arti sabuk untuk alat penggerak menjadi berkurang. Akan tetapi, sifat elastisitas daya dari sabuk untuk menampung kejutan dan getaran pada saat transmisi membuat sabuk tetap dimanfaatkan untuk mentransmisikan daya dari penggerak pada mesin perkakas.Keuntungan jika menggunakan puli : 1)



Bidang kontak sabuk-puli luas, tegangan puli biasanya lebih kecil



sehingga lebar puli bisa dikurangi. 2)



Tidak menimbulkan suara yang bising dan lebih tenang.



Dalam perencanaan puli harus di perhatikan hal-hal berikut : Diketahui :



11



W



=11,95 mm



Lo = 9,2 mm



Ko = 8,0 mm f



K = 4,5 mm



= 10 mm



1. Diameter luar puli ; de = dp + 2 . ko 2.



Kedalaman alur h = Ko + K



3.



Berat Puli Wpuli =



Dimana



:



D



= Diameter puli



T



= Tebal puli



= mm



= cm



= Berat jenis cast iron = 0,00725 kg/ cm2 3. Bantalan Bantalan adalah elemen mesin yang menumpuporos berbeban, sehingga putaran atau gerakbolak-balik dapat bekerja dengan aman, halusdan panjang umur. Bantalan harus kokoh untukmemungkinkan poros atau elemen mesin lainnyadapat bekerja dengan baik. Jika bantalan tidakbekerja dengan baik, maka prestasi kerja seluruhsistem akan menurun atau tidak dapat bekerjasemestinya. Jadi, jika disamakan pada gedung,maka bantalan dalam permesinan dapatdisamakan dengan pondasi pada suatu gedung.



12



Gambar 2.3 Bantalan Gelinding Rumus perhitungan : 1. Beban ekuivalen dinamis P = x. . v. Fr + Fa . Y



(Sularso, 1994: 136)



Dengan : x = 0,56 v=1 y = 1,45 Fr = beban radial Fa = beban aksial 2. Faktor kecepatan 1/ 3 33,3 fn



(Sularso, 1994:136) .



Faktor umur C fh fn P4. Umur bantalan LK = 500 fh3 Faktor kecepatan



13



33 , 3 fn



1/ 3



n



(Sularso, 1994:136)



14



BAB 3 KOMPONEN PENGGERAK DAN SABUK



3.1.



Sabuk (Belt) Sabuk merupakan suatu elemen mesin berfungsi sebagai penghatar daya



atau mentrasmisiskan tenaga dari satu poros lain dengan menggunakan puli yang memutar dengan kecepatan yang sama atau berbeda. Sabuk biasanya terbuat dari rayon, nyilon atau katun yang diresapi dengan karet.



Gambar 3.1 Konstruksi Sabuk Berbentuk V Sebagian besar transmisi sabuk menggunakan sabun-V karna mudah penanganannya dan harganya murah. Kecepatan sabuk direncanakan untuk 10 sampai 20 (m/s) pada umumnya, dan maksimum sampai dengan 25 (m/s). daya maksimum yang dapat di transmisikan kurang lebih sampai 500 (kW). 3.2.



Poros Poros merupakan sebuah elemen mesin berbentuk silinder pejal yang



berfungsi sebagai penerus daya dan tempat dudukan elem-elemen seperti pully,sprocket,roda gigi,dan kopling dan juga sebagai elemen penerus daya dan putaran dari penggerak mesin. Poros merupakan bagian terpenting, karena berfungsi sebagai komponen penerus putaran atau daya. Mengenai perencana



15



rancang bangun ini adalah suatu persoalan perencana dasar. Dimana poros dapat menerima pembebananya. Gaya tekan yang terjadi menimbulkan momen lentur juga menyebabkan torsi. Berdasarkan pada perencanaan alat ini, poros tersebut termasuk kedalam poros horizontal. 3.3.



Bantalan Bantalan merupakan salah satu bagian dari elemen mesin yang memegang



peranan cukup penting karena fungsi dari bantalan yaitu untuk menumpu sebuah poros agar poros dapat berputar tanpa mengalami gesekan yang berlebihan. Bantalan harus cukup kuat untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. Pada umumnya bantalan dapat diklasifikasikan menjadi dua bagian yaitu : b. Bedasarkan gerakkan bantalan pada poros 1.



Bantalan luncur Pada bantalan ini terjadi gesekan luncur antara poros dan bantalan karena



permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan perantra lapisan pelumas. 2.



Bantalan gelinding Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar



dengan yang diam melaluielemen gelinding seperti bola, rol, dan rol bulat. c. Berdasarkan arah beban terhadap poros. 1.



Bantalan radial



Arah beban yang ditumpuh bantalan ini adalah tegak lurus sumbu. 2.



Bantalan aksial



16



Arah beban bantalan ini sejajar dengan sumbu poros. 3. 3.4



Bantalan gelinding khusus Pully Pulley adalah suatu elemen mesin yang berfungsi sebagai komponen atau



penghubung gerakan yang diterima tenaga dari motor diteruskan dengan menggunakan belt ke benda yang keinginan digerakan. Dalam penggunaan pulley kita harus mengetahui berapa besar putaran yang akan kitagunakan serta dengan menetapkan diameter dari salah satu pulley yang kita gunakan serta dengan menetapkan diameter dari satu pulley yang kita gunakan, pulley biasanya terbuat dari besi tuang, dan alumunium. 3.5



Pasak Adalah elemen mesin yang digunakan untuk menetapkan atau menahan



bagian-bagian mesin seperti roda gigi,pulley,kopling dan lainlain pada poros . jika pasak dipasang tidak benar antara poros dan pulley ,maka kemungkinan akan terjadi slip bagian tersebut.



17



BAB 4 ANALISA DAN PERHITUNGAN



4. 1



Perencanaan Sabuk dan Puly Mesin Penyayat Bambu



4.1 1



Desain Gambar



Gambar 4.1 Mesin Pemipih Bambu 4.1 2



Menentukan Daya Motor Penggerak Berdasarkan hasil pengujian uji tekan untuk mengetahui beban



maksimum yang diperlukan untuk proses pemipihan bambu yang di lakukan dilabor mekanik Politeknik Negeri Padang, didapatkan data sebagai berikut:



18



Table 5.1 Data Uji Tekan Bambu No



Sampel Bambu



Beban maksimum



Beban konstan



(kg)



( kg )



39



29



14



9



1 Bambu Tua (160x16x11) mm 2



Bambu muda(160x16x7) mm



Dari data diatas maka penulis mengambil sampel pada bambu tua dengan beban maksimum yang diperlukan untuk memipihkan bambu yaitu 39 kg. Jadi, F = m .g = 39 kg . 9,81 m/s² = 382.59 N Gaya potong yang terjadi untuk memipihkan bambu adalah : 𝐹 − 𝑇𝑔 𝑋 𝐴 Dimana :



19



Fp = Gaya Potong (N) 𝑇𝑔 = Tegangan Geser (kg/𝑚𝑚2 ) A = Luas penampang Potong (𝑚𝑚2 ) Luas permukaan bidang potong bambu saat pengujian: A=lxb A = 60 mm x 16 mm = 960 𝑚𝑚2 Maka tegangan gesernya ialah : 𝑇𝑔 =



𝑇𝑔 =



𝐹𝑝 𝐴



382.59 𝑁 960 𝑚𝑚2



𝑇𝑔 = 0.39



𝑁 𝑚𝑚2



Gaya potong yang dibutuhkan untuk memipihkan bambu sepanjang 50cm adalah Fp - 𝑇𝑔 𝑥 𝐴 Dimana, A=lxb A = 500mm x 16 mm = 8000 mm Fp = 0.39 N/ 𝑚𝑚2 X 800 mm



20



Fp = 3120 N Maka, momen puntir yang terjadi pada roller adalah : Mp = 3120 N X 45 mm Mp = 140400 Nmm Mp = 140.4 NmMp = Fp X r Adapun nilai kecepatan sudut (𝜔) didapatkan melalui perhitungan sebagai berikut :



𝜔=



𝜋. 𝑑𝑝 . 𝑛 60



Dimana n didapat dari perencanaan sebagai berikut : Diketahui : n = 1800 rpm ( putaran poros motor ) dp = 75 mm ( diameter pulley driver ) Dp = 175 mm ( diameter pulley follower ) n = Putaran roller maka besar perbandingan I adalah : 𝑛1



𝐷𝑝



i = 𝑛2 = 𝑑𝑝 1800 𝑛2



=



175 75



𝑛2 = 771,429 𝑟𝑝𝑚 21



Sedangkan 𝑑𝑝 adalah diameter dari roller.



Maka,



𝜔=



𝜋. 0.13 𝑚. 771,429 𝑟𝑝𝑚 60



𝜔 = 5.248 𝑚⁄𝑠 Maka, daya motor dapat dihitung : 𝜌 = 𝑀𝑝𝑥𝜔 Dimana : Mp = momen punter 𝜔 = 𝐾𝑒𝑐𝑒𝑝𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑠𝑢𝑑𝑢𝑡 𝑃 = 𝐷𝑎𝑦𝑎 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 𝑃



= 𝑀𝑝𝑥 𝜔



𝑃



= 140.4 𝑁𝑚 𝑥 5,248 𝑚⁄𝑠



𝑃 = 736 𝑤𝑎𝑡𝑡



Dimana 1 HP = 746 watt 22



Faktor koreksi (fc) = 1.0 𝑃𝑑 = 𝑓𝑐 𝑥 𝑃 = 1.0 𝑥 0,68 Pd = 0,99 HP Pd = 1 HP 4. 2



Perencanaan Pulley dan Sabuk



4.2 1 Puly Menentukan Diameter Puli Penggerak 𝑛1 𝑛2



𝐷



= 𝑖 = 𝐷2



( Sularso, hal 166 )



1



Sehingga : 𝑛1 𝐷2 = 𝑛2 𝐷1 Dimana : n1



= putaran motor



n2



= putaran roller



D1



= diameter puli motor



D2



= diameter puli penggerak



𝑛2 =



𝑛1 𝐷1 𝐷2



𝑛2 =



1800𝑥75𝑚𝑚 175 𝑚𝑚



23



𝑛2 = 771,429 𝑚𝑚 Jadi untuk mesin yang dirancang di dapat D1



= 75 mm



dengan



n1 = 1800 rpm



D2



= 175 mm



dengan



n2 = 771,429 rpm



Contoh gambar puli penggerak dan puli yang digerakan



D2



D1



Gambar 4.2 pully penggerak dan puli yang digerakan 4.2 2



Perencanaan Sabuk-V



1. Perhitungan Panjang Sabuk Berdasarkan diagram pemilihan sabuk dengan daya 1 HP dan putaran 1800rpm maka dipilih sabuk tipe A dengan ukuran sebagai berikut :



24



Gambar 4.3 Tipe Penampang Sabuk V



Gambar 4.4 Diagram Pemilihan Type Sabuk Berdasarkan diagram pemilihan sabuk diatas, maka sabuk tipe A mempunyai spesifikasi sebagai berikut : Lebar :12.5 Tebal :9 25



Sudut :40’



12,5



o



40



Gambar 4.5 Penampang tipe sabuk A



Gambar 4.6 Panjang keliling sabuk Panjang keliling sabuk dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut : 𝜋



1



L = [2C+ 2 (𝑑𝑝 + 𝐷𝑝 ) + 4𝐶 (𝐷𝑝 − 𝑑𝑝 )] Dimana : L = Panjang keliling sabuk d = jari-jari pulley driver (75 mm) D = jari-jari pulley follower (175 mm) x = jarak antara kedua poros pulley (450 mm )



26



sularso hal.170



Maka, L = [(2(450𝑚𝑚) + L = [900 mm +



3.14 2



3.14 2



(75 + 175) +



(250) +



1 4(450)



1 4(450)



(175 − 75)2 )]



(10.000 𝑚𝑚)



L = [ 900 mm+ 392 mm + 5.55 mm] L = 1.297,55 mm1 Ukuran sabuk yang di pakai adalah sabuk tipe A dengan panjang 1.297 mm. karena terdapat perbedaan perhitungan pemakaian sabuk, maka jarak antara sabuk sumbu dapat di koreksi dengan cara :



𝐶=



𝑏 + √𝑏 2 − 8(𝐷2 − 𝐷1 )2 8



𝑏 = 2𝐿 − 𝜋(𝐷1 −𝐷2 ) Maka : 𝑏 = 2 𝑥 1.297 − 3,14(75 + 175) 𝑏 = 2.594 − 785 𝑏 = 1.809 𝑚𝑚



𝐶=



1.809 + √1.8092 − 8(175 − 75)2 8



𝐶=



1.809 + √3.272.481 − 8 𝑥 10.000 8



𝐶 = 449,46 𝑚𝑚 Jadi jarak antar sumbu poros pertama dan kedua adalah 449,46 mm



27



2. Menentukan kecepatan linier sabuk-V 𝑉=



𝐷1 . 𝑛1 60.1000



𝑉=



75.1800 60𝑥1000



V = 2,25 m/dt 3. Menghitung Sudut Kontak Untuk menghitung sudut kontak penggerak, dapat menggunakan rumus sebagai berikut : 𝜃 = 1800 −



57(𝐷2 −𝐷1 ) 𝐶



Maka, 𝜃 = 1800 −



57 (175 mm − 75mm) 450



𝜃 = 167. 30 𝜃 = 12.6 𝑟𝑎𝑑



Gambar 4.7 Sudut kontak sabuk



28



4. Menentukan Tegangan sabuk-V (Fe) T = (𝐹1 − 𝐹2 )𝑅



(R.S.Khurmi,hal 423)



Dimana : T = Moment torsi pada poros motor (kg)



= 302,28 kg



𝐹1 = Tegangan sabuk sisi Tarik (kg) 𝐹2 = Teganga sabuk sisi kendor(kg) R = Radius pili



=25,4 mm



Maka :



𝐹1 − 𝐹2 =



=



𝑇 𝑅 302,28 25,4



𝐹1 − 𝐹2 = 11,9 Untuk menentukan besarnya sabuk menggunakan rumus : 2,3 log



𝐹1 ⁄𝐹 = 𝜇. 𝜃 2



(R.S.Khurmi,hal 666)



Dimana : 𝜇 = koefisien gesekan puli dan sabuk



= 0.3



𝜃 = sudut kontak antara pili dan sabuk



= 12,6 rad



Maka :



29



log



𝜇.𝜃 𝐹1 ⁄𝐹 = 2,3 2



= 𝐹1 ⁄𝐹 2



0,3.12,6 2,3



= 1,643



5. Jumlah Sabuk-V yang Dibutuhkan Dari pengolahan data sebelumnya dan dari tabel didapatkan data sebagai berikut : • Daya yang dipindahkan sabuk : 1 HP • Putaran pulley driver : 1800 rpm • Sabuk tipe A dengan b = 12.5, t = 9 dan m = 0.106 kg/m • Koefisien gesek antara sabuk dan pulley dengan bahan belt : rubber dan bahan pulley : cast iron dry yaitu : 0.3 • Diameter pulley driver : 175 mm • Diameter pulley follower : 75 mm • Sudut kontak : 12,6 rad • Jarak antara kedua poros : 450 mm • Bahan sabuk Gt : 25 kg/c𝑐𝑚2 Untuk mencari gaya yang dapat dipindahkan 1 (satu) sabuk dapat menggunakan rumus sebagai berikut : P= (T1 – T2)V



30



Dalam merencanakan sabuk-V ini gaya sentrifugal yang terjadi pada pulley ( Tc) harus di perhitungkan dengan rumus sebagai berikut : 𝑚 𝑥 𝑉2 𝑇𝑐 = 𝑔 Dimana :



𝑉=



𝜋. 𝑑. 𝑛 60



T1 = tight side T2 = slack side V = kecepatan sabuk



Gambar 4.8 Dua buah sabuk yang terhubung Gaya tegang maksimum sabuk sama dengan penjumlahan sabuk pada sisi yang tegang dengan tegangan sentrifugal sabuk, seperti rumu berikut : 𝑇𝑚𝑎𝑥 = 𝑇1 − 𝑇𝑐 Untuk mencari nilai Tmax juga dapat menggunakan rumus berikut : 31



𝑇𝑚𝑎𝑥 = 𝐴 𝑥 𝜎 𝐴=



𝑎+𝑏 2



𝑎 = 𝑏 − 2𝑥𝑎 Sebelumnya nilai A ditentukan dengan cara sebagai berikut 𝑥 = 𝑥 𝑡𝑔 200 9 X = 9 x 𝑡𝑔 200 = 3.2 Maka nialai a adalah : a = 12.5 – (2 x 3.2) a = 6.1 mm dengan demikian, maka luas permukaan sabuk (A) dapat dihitung sebagai berikut :



𝐴=



=



𝑎+𝑏 𝑡 2



6.1 + 12.5 9 = 83.7 𝑚𝑚2 2



= 0.837 𝑐𝑚2



Maka nilai Tmax adalah : 𝑇𝑚𝑎𝑥 = 𝐴 𝑥 𝑜



32



𝑇𝑚𝑎𝑥 = 0.837 𝑐𝑚2 𝑥 25 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 𝑇𝑚𝑎𝑥 = 20.92 𝑘𝑔 Sedangkan untuk nilai Tc (tegangan sabuk sentrifugal) dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut : 𝑇𝑐 =



𝑚 𝑥 𝑣2 𝑔



Dimana : m = 0.106 kg/m g = 9.81 m/𝑠 2 𝜋.𝑑.𝑛



𝑉=



V=



60 𝜋.0.175.1800 60



V = 16.485 m/s Maka, 𝑇𝑐 =



0.106 𝑘𝑔/𝑚𝑥 (16.485 m/s) 𝑚



9.81 2 𝑠



𝑇𝑐 = 2.936 kg Dengan mengetahui data-data diatas, maka nilai T1 apat dihitung dengan rumus sebagai berikut : 𝑇𝑚𝑎𝑥 = 𝑇1 + 𝑇𝑐 𝑇1 = 𝑇𝑚𝑎𝑥 − 𝑇𝑐



33



𝑇1 = 20.92 𝑘𝑔 − 2.936 𝑘𝑔 𝑇1 = 17,984 𝑘𝑔 Dengan diketahuinya nilai T1 maka nilai T2 dapat kita hitung menggunakan rumus sebagai berikut :



Setelah nilai T1 dan T2 didapatkan, maka besarnya daya yang dapat dipindahkan oleh 1 (satu )sabuk dapat dihitung sebagai berikut : P = (T1 – T2)V



34



P = (19.15 kg – 1,5 kg)12,82 m/s P = 226.237 kgm/s (1 HP = 75 kgm/s) Maka daya yang dapat dipindahkan 1 buah sabuk adalah 3 HP, maka : 𝑛=



1 𝐻𝑃 3 𝐻𝑃



= 0.3 𝑏𝑢𝑎ℎ = 1 buah sabuk



4. 3 Perancangan Komponen-Komponen Utama 4.3. 1 Perancangan poros Perencanaan Poros Diketahui data-data poros Panjang poros = 350 mm Bahan poros S30C dengan kekuatan tarik στ = 48 kg/mm2 Data yang ditransmisikan P (Kw) P = 1 HP = 0,747 Kw Putaran poros 1,n1



= 1800 rpm



Putaran poros 2,n2



= 771,429 rpm



Faktor koreksi, fe



=1,2



Pd



= 0,45



= 0,373. 1,2



35



Momen rencana T2 ( kg / mm ) 𝑝𝑑



𝑇1 = 9.74. 105 𝑛1



( Sularso, hal 7 )



dimana : T2 = momen puntir Pd = faktor koreksi n2 = putaran roller 0,45



𝑇1 = 9,74. 1051800 T1 = 243.5 kg.mm 𝑇1 = 9,74. 105 = 9,74. 105



𝑝𝑑 𝑛2



0,45 771,429



= 568.166 kg.mm Gaya – gaya pembebanan pada poros b. Tegangan geser yang di ijinkan 𝜏𝑎 =



𝜎𝜏 𝑆𝑓1 𝑥𝑆𝑓2



Dimana : 𝜎𝐵 = Tegangan Tarik bahan S30C (48 kg/mm2) 𝑆𝑓1 =Faktor keamanan untuk bahan (0,6)



(Sularso,hal 8)



𝑆𝑓2 = Faktor keamanan untuk kosentrasi tegangan alur pasak dan kekerasan (2,0)



(Sularso,hal 8)



Sehingga :



36



𝜏=



48 6,0𝑥2.0



= 4 kg/𝑚𝑚2 c. Diameter poros 1 𝑑𝑠1 = [ 5,1⁄𝜏𝑎 𝐾𝑡. 𝑐𝑏. 𝑇1 ]



1⁄ 3



Dimana : 𝜏𝑎 =Tegangan gesek (4 kg/𝑚𝑚2) Kt = factor koreksi karena puntiran dan tumbukan ringan (3,0)



(Sularso,hal 8)



Cb = factor koreksi karena beban dan tumbukan ringan (2,3) (Sularso,hal 8) T1 = Moment punter (2435 kg.mm) T2 = Moment punter (5681,66 kg.mm) Sehingga : 𝑑𝑠1 = [ 5,1⁄4 3,0.2,3.2435]



1⁄ 3



𝑑𝑠1 = 27 mm Diameter poros yang dipakai dalam perencanaan pada poros motor yaitu 27 mm d. Diameter poros 2 𝑑𝑠1 = [ 5,1⁄𝜏𝑎 𝐾𝑡. 𝑐𝑏. 𝑇1 ]



1⁄ 3



Sehingga : 𝑑𝑠1 = [ 5,1⁄4 3,0.2,3.5681.66 ]



1⁄ 3



37



𝑑𝑠1 = 36 mm Diameter poros yang direncanakan dalam perancangan yaitu 36 mm. d. Berat poros 𝜋



Wp =4 𝑑𝑠 2 . 𝐼. 𝑦 D = diameter poros yang direncanakan = 36 mm I = panjang poros = 350 mm Y = berat jenis masa karbon = 0.00785 kg/cm3 Maka : 3,14



Wp =



4



3,62 . 35.0.00785



Wp = 2 kg 4.3. 2 Perencanaan Puli 1. Dimensi puli tipe A Diketahui W = 11,95 mm



Ko



= 8,0 mm



Lo = 9,2 mm



f



= 10 mm



k



a. Puli 1 (puli motor) Dikeahui : dp = 75 mm karena dp