bab 123 fix

BAB IPENDAHULUAN1.1 Latar Belakang

Semakin pesatnya perkembangan ilmu pengetahuan dalam segala bidang khususnya bidang permesinan, dikarenakan tuntutan perkembangan teknologi dan industri yang modern. Pada zaman modern seperti sekarang ilmu permesinan sangat dibutuhkan khususnya di bidang industri manfaktur.

Dengan perkembangan teknologi yang semakin pesat ini, para mahasiswa jurusan mesin dituntut untuk lebih mendalami mengenai ilmu permesinan yang disini bisa disebut juga sebagai elemen mesin, yang dimana didalam elemen mesin membahas mengenai komponen-komponen dalam permesinan. Misal, roda gigi, pasak, poros, belt, dan lain sebagainya.

Pada lingkungan masyarakat khususnya dalam bidang pembangunan, banyak yang masih menggunakan cara konvensional dalam pengadukan material bangunan. Cara pengaduknya yaitu masih menggunakan tangan, hal itu menyebabkan banyaknya waktu dan energi yang terbuang. Dengan berkembangnya teknologi, maka diciptakannya sand molen yaitu sebuah mesin yang dapat bekerja mengaduk material bangunan secara otomatis. Dengan menggunakan sand molen dimaksudkan agar mempermudah kinerja para pekerja, tidak perlu mengeluarkan banyak energi, dan meningkatkan hasil produksi rata-ratanya. Salah satu pengaplikasian sand molen khususnya dibidang pembangunan yaitu membuat beton, dimana beton sendiri adalah campuran antara semen, aregat kasar dan halus, air, dan zat aditif. Beton harus dicampur dan diaduk dengan baik sehingga bahan penyusun tersebut bisa tersebar merata didalam adukan dengan menggunkan mesin yang dinamakan sand molen. Untuk transmisi sand molen pada umumnya menggunakan spur gear.1.2 Rumusan Masalah

Disini kelompok kami akan merencanakan sistem transmisi sand molen yang ada pada bidang permesinan.

Perencanaan ini meliputi: Perencanaan poros, perencanaan pasak, perencanaan bantalan, perncanaan roda gigi, dan perencanaan belt dan pulley.

Yang dimana kelompok kami mempunyai inputan data sebagai berikut:

Putaran motor: 1750 rpm

Daya motor: 2 hp Serta memiliki output sebagai berikut:

Putaran akhir: 14 rpm

1.3 Batasan Masalah

Sistem transmisi yang direncanakan adalah sistem transmisi yang dimana didalam itu mencakup semua elemen mesin yang disebutkan di atas. Dan pada perencanaan ini hanya dibatasi pada aspek geometri dan bahan dari setiap elemen mesin yang ada.1.4 Tujuan Penulisan

Perencanaan sistem transmisi yang kelompok kami lakukan memiliki beberapa tujuan, diantaranya adalah:

1. Agar pratikan mampu memberikan gambaran umum mengenai sistem transmisi.

2. Agar pratikan mampu membuat atau merencanakan perancangan mengenai berbagai komponen yang ada di elemen mesin.1.5Manfaat Perancangan

Perencanaan sistem transmisi yang kelompok kami lakukan memiliki beberapa manfaat, diantaranya adalah:1. Agar pratikan mampu memberikan gambaran umum mengenai sistem transmisi mesin pengaduk semen.2. Agar pratikan mampu membuat atau merencanakan perancangan mengenai berbagai komponen yang ada di mesin pengaduk semen.3. Agar pratikan mengerti tentang gambaran umum mengenai sistem transmisi pada elemen mesin.BAB II

TUNJAUAN PUSTAKA

2.1 Gear (Roda Gigi)

Roda gigi merupakan gigi, roda silindris yang digunakan untuk mentransmisikan gerakan dan daya dari salah satu poros berputar ke yang lainnya. Roda gigi juga memiliki beberapa kelebihan jika dibandingkan dengan alat transmisi lainnya, yaitu :

Mentransimisikan rasio kecepatan dengan tepat Dapat digunakan untuk mentransmisikan daya yang besar Dapat digunakan untuk jarak poros yang dekat Memiliki efisiensi yang tinggi Penempatan yang ringkasNamun roda gigi juga memiliki beberapa kekurangan, antara lain:

Biaya produksinya besar

Suara berisik jika tidak diberikan pelumasan yang cukup

Roda gigi dapat di klasifikasikan menjadi beberapa kelompok, antara lain:

Menurut letak poros:

a. Roda gigi dengan poros sejajar

b. Roda gigi dengan poros berpotongan

c. Roda gigi dengan poros silang

Menurut arah putarannya:

a. Arah putaran berlawanan

b. Arah putaran sama

Menurut bentuk jalur gigi

a. Roda gigi lurus

Gambar 2.1 Roda gigi lurus

Sumber: R.S Khurmi Gupta, 2005 : 1026Roda gigi ini digunakan untuk poros sejajar, dan konstruksinya paling mudah diantara roda gigi lainnya. Ciri-ciri roda gigi jenis ini adalah:

Daya yang ditransmisikan < 25.000 Hp Putaran yang ditransmisikan < 100.000 rpm Kecepatan keliling < 200 m/s Rasio kecepatan yang digunakan Untuk 1 tingkat ( i ) < 8 Untuk 2 tingkat ( i ) < 45 Untuk 3 tingkat ( i ) < 200( i ) = Perbandingan kecepatan antara penggerak dengan yang digerakkanb. Roda gigi miring

Gambar 2.2 Roda gigi miring

Sumber: R.S Khurmi Gupta, 2005 : 1074Roda gigi miring mempunyai jalur gigi yang membentuk ulirpada jarak bagi. Jumlah pasangan gigi yang saling membuat kontakserentak lebih besar dari pada roda gigi lurus, sehingga pemindahan momen atau putaran melalui gigi-gigi tersebut dapat berlangsung dengan halus.Sifat ini sangatbaik untukmentransmisikan putaran tinggidanbebanbesar.Namunrodagigi miringmemerlukanbantalan aksial dan kotak roda gigi yang lebih kokoh, karena jalurgigi yang berbentuk ulir tersebut menimbulkan gaya reaksi yang sejajar dengan poros. Ciri-ciri roda gigi miring adalah :

Arah gigi membentuk sudut terhadap sumbu poros.

Distribusi beban sepanjang garis kontak tidak uniform.

Kemampuan pembebanan lebih besar dari pada rodagigi lurus.

Gaya aksial lebih besar sehingga memerlukan bantalan aksial dan roda gigi yang kokoh.c. Roda gigi kerucut

Gambar 2.3 Roda gigi kerucut

Sumber: R.S Khurmi Gupta, 2005 : 1084

Dalam roda gigi kerucut bidang jarak bagi merupakan bidang kerucut yang puncaknya terletak di titik potong sumbu poros. Roda gigi kerucut lurus dengan gigi lurus, adalah yang paling mudah dibuat dan paling sering dipakai. Tetapi roda gigi ini sangat berisik karena perbandingan kontaknya yang kecil. Juga konstruksinya tidak memungkinkan pemasangan bantalan pada kedua ujung poros-porosnyad. Roda gigi cacing

Gambar 2.4 Roda gigi cacing

Sumber: R.S Khurmi Gupta, 2005 : 1112Ciri-ciri roda gigi cacing adalah:

Kedua sumbu saling bersilang dengan jarak sebesar , biasanya sudut yang dibentuk sebesar 90o Kerjanya halus dan hampir tanpa bunyi

Umumnya arah transmisi tidak dapat dibalik untuk menaikkan putaran dari roda gigi cacing ke cacing (mengunci sendiri)

Perbandingan reduksi bisa sampai 1:150

Kapasitas beban besar, karena kontak beberapa gigi

Berikut beberapa buah istilah yang perlu diketahui dalam perancangan roda gigi yang perlu diketahui yaitu :1. Lingkaran pitch (pitch circle)

Lingkaran khayal yang menggelinding tanpa terjadinya slip. Lingkaran ini merupakan dasar untuk memberikan ukuran gigi seperti tebal gigi, jarak antara gigi dan lain-lain.

2. PinionRoda gigi yang lebih kecil dalam suatu pasangan roda gigi.

3. Diameter lingkaran pitch (pitch circle diameter)

Merupakan diameter dari lingkaran pitch.

4. Diametral Pitch

Jumlah gigi persatuan pitch diameter

5. Jarak bagi lingkar (circular pitch)

Jarak sepanjang lingkaran pitch antara profil dua gigi yang berdekatan atau keliling lingkaran pitch dibagi dengan jumlah gigi, secara formula dapat ditulis :

t =

6. Modul (module)

Perbandingan antara diameter lingkaran pitch dengan jumlah gigim =

7. Adendum (addendum)

Jarak antara lingkaran kepala dengan lingkaran pitch dengan lingkaran pitch diukur dalam arah radial.

8. Dedendum (dedendum)

Jarak antara lingkaran pitch dengan lingkaran kaki yang diukur dalam arah radial.

9. Working Depth

Jumlah jari-jari lingkaran kepala dari sepasang roda gigi yang berkontak dikurangi dengan jarak poros.10. Clearance Circle

Lingkaran yang bersinggungan dengan lingkaran addendum dari gigi yang berpasangan.11. Pitch point

Titik singgung dari lingkaran pitch dari sepasang roda gigi yang berkontak yang juga merupakan titik potong antara garis kerja dan garis pusat.

12. Operating pitch circle

Lingkaran-lingkaran singgung dari sepasang roda gigi yang berkontak dan jarak porosnya menyimpang dari jarak poros yang secara teoritis benar.

13. Addendum circle

Lingkaran kepala gigi yaitu lingkaran yang membatasi gigi.

14. Dedendum circle

Lingkaran kaki gigi yaitu lingkaran yang membatasi kaki gigi.

15. Width of space

Tebal ruang antara roda gigi diukur sepanjang lingkaran pitch.

16. Sudut tekan (pressure angle)

Sudut yang dibentuk dari garis normal dengan kemiringan dari sisi kepala gigi.

17. Kedalaman total (total depth)

Jumlah dari adendum dan dedendum.

18. Tebal gigi (tooth thickness)

Lebar gigi diukur sepanjang lingkaran pitch.

19. Lebar ruang (tooth space)

Ukuran ruang antara dua gigi sepanjang lingkaran pitch

20. Backlash

Selisih antara tebal gigi dengan lebar ruang.

21. Sisi kepala (face of tooth)

Permukaan gigi diatas lingkaran pitch

22. Sisi kaki (flank of tooth)

Permukaan gigi dibawah lingkaran pitch.

23. Puncak kepala (top land)

Permukaan di puncak gigi

24. Lebar gigi (face width)

Kedalaman gigi diukur sejajar sumbunya.

Gambar 2.5. Bagian roda gigi

Sumber: R.S Khurmi Gupta, 2005 :1025

Rumus perhitungan yang terdapat pada roda gigi antara lain:

1. Mencari modulem = D/T

(R.S Khurmi Gupta : 2005)Dimana :

m = module (mm)

D = diameter pinion (mm)

T = jumlah gigi pinion2.Mencari velocityv = (.D.n)/60

(R.S Khurmi Gupta : 2005)

Dimana :

v = velocity (m/s)

n = putaran (rpm)

2.2 Pulley Pulley dapat digunakan untuk mentransmisikan daya dari poros satu ke poros yang lain melalui sistem transmisi penggerak berupa flat belt, V-belt ataucircular belt. Perbandingan kecepatan (velocity ratio)pada pulley berbanding terbalik dengan diameter pulley dan secara matematis ditunjukan dengan pesamaan : D1/D2 = N2/N1.Ada bermacam-macam pulley, diantaranya adalah :1. Belt with idler pulley (penggerak dengan puli penekan) dinamakan juga jockey pulley drive, digunakan dengan poros paralel dan ketika open belt drive tidak dapat digunakan akibat sudut kontak yang kecil pada puli terkecil. Jenis ini diberikan untuk mendapatkan rasio kecepatan yang tinggi dan ketika tarikan sabuk yang diperlukan tidak dapat diperoleh dengan cara lain.

Gambar 2.6 Belt Drive with idler pulleySumber : R.S Khurmi Gupta, 2005 : 684

2. Stepped or cone pulley drive (penggerak puli kerucut atau bertingkat) digunakan untuk mengubah kecepatan poros yang digerakkan ketika poros utama (poros penggerak) berputar dengan kecepatan yang konstan.

Gambar 2.7 Stepped or cone pulley driveSumber : R.S Khurmi Gupta, 2005 : 6853. Fast and loose pulley drive (penggerak puli longgar atau bertingkat) digunakan ketika poros mesin (poros yang digerakkan) dimiliki atau diakhiri kapan saja diinginkan tanpa mengganggu poros penggerak. Puli yang dikunci ke poros mesin dinamakan fast pulley dan berputar pada kecepatan yang sama seperti poros mesin. Loose pulley berputar secara bebas pada poros mesin dan tidak mampu mentransmisikan daya sedikitpun. Ketika poros mesin dihentikan, sabuk ditekan ke loose pulley oleh perlengkapan batang luncur (sliding bar)

Gambar 2.8 Fast and loose pulley driveSumber : R.S Khurmi Gupta, 2005 : 685

Rumus perhitungan puli:1. Perbandingan kecepatan n2

(Robert L. Mott : 2004)

Dimana :

n1 = putaran puli penggerak (rpm)

n2 = putaran puli yang digerakkan (rpm)

d1 = diameter puli penggerak (m)

d2 = diameter puli yang digerakkan (m)

2. Sudut kontak

Sudut kontak pada puli yang berukuran lebih kecil

Open belt drive :


Crossed belt drive :

Dimana :

= sudut kontak (0)

= sudut antara sudut vertical puli dengan sabuk (0)

r1 = jari-jari puli yang lebih besar (m)

r2 = jari-jari puli yang lebih kecil (m)

x = jarak antar poros (m)

3. Ukuran puli dapat dicari dengan kecepatan tangensial, dimana :

V = (Robert L. Mott : 2004)Dimana :

V = kecepatan tangensial puli (m/s)

D = diameter puli (mm)

n = putaran puli (rpm)

4. Besar jarak pusat antara puli 1 dan puli 2 yaitu :

D2 < C < 3 (D2 + D1)(Robert L. Mott : 2004)

Dimana :

D2 = diameter puli 2


C = jarak antar puli2.3 Belt (Sabuk)Sabuk digunakan untuk mentransmisikan daya dari satu poros ke poros lain dengan bantuan puli yang berotasi pada putaran sama maupun pada putaran yang berbeda. Jumlah daya yang ditransmisikan bergantung pada beberapa faktor:

1. Kecepatan sabuk

2. Tegangan bawah dimana sabuk ditempatkan pada puli

3. Sudut kontak antara sabuk dan puli yang lebih kecil

4. Kondisi dari sabuk yang digunakan.

Kelebihan yang dimiliki oleh transmisi sabuk dan puli antara lain:

1. Pemindahan tenaga berlangsung secara elastik, maka tidak dibutuhkan kopling elastik.

2. Tidak berisik.

3. Dapat menerima dan meredam beban kejut.

4. Jarak poros tidak tertentu

5. Jarak poros yang lebih besar dapat dicapai.

6. Mudah dan murah dalam pembuatan.

7. Hanya memerlukan sedikit perawatan.

8. Mampu dimodifikasi dalam segi arah pentransmisianKekurangan yang dimiliki oleh transmisi sabuk dan puli antara lain:

1. Slip yang terjadi mengakibatkan rasio angka putaran tidak konstan.

2. Diukur dari besarnya tenaga yang ditransmisikan, sistem transmisi sabuk memerlukan dimensi/ukuran yang lebih besar dari sistem transmisi roda gigi atau rantai.Tipe dari penggerak sabuk antara lain:

1. Light drives, digunakan untuk mentransmisikan daya yang kecil pada kecepatan sabuk sampai 10 m/s seperti pada mesin pertanian dan peralatan mesin kecil

2. Medium drives, digunakan untuk mentransmisikan daya yang tidak terlalu besar atau terlalu kecil pada kecepatan sabuk lebih dari 10 m/s tapi sampai 22 m/s seperti pada peralatan mesin

3. Heavy drives, digunakan untuk mentransmisikan daya yang besar pada kecepatan sabuk lebih dari 22 m/s seperti pada kompresor dan generator

Tipe belt antara lain:

1. Flat belt, dimana daya yang sedang ditransmisikan oleh sabuk ini, dengan jarak antara titik tengah puli tidak lebih dari 8 meter.

2. V-belt, dimana sejumlah besar daya ditransmisikan dari satu puli ke puli yang lain ketika jarak antara titik pusat puli sangat dekat.

3. Circular belt or rope, dimana sejumlah besar daya ditransmisikan dengan jarak antar titik pusat puli lebih dari 8 meter.

Gambar 2.9 Macam-macam sabuk, menurut bentuknya

Sumber: R.S Khurmi Gupta, 2005 : 678

Material yang digunakan pada sabuk:

a. Belt kulit

Material paling penting untuk sabuk adalah kulit. Belt kulit paling bagus dibuat dari 1,2 sampai 1,5 yang dipotong dari kedua sisi tulang belakang kelas atas

Gambar 2.10 Sabuk kulit

Sumber: Anonymous 1, 2014

b. Cotton atau fabrikasi beltSebagian besar sabuk fabrikasi dibuat dari kanvas lipat atau cotton dua dengan tiga atau lebih lapisan tergantung ketebalan yang diinginkan.Cotton belt lebih murah dan cocok di iklim hangat atmosfer lembab dan dalam posisi terbuka.

Gambar 2.11 Sabuk fabrikasi

Sumber: Anonymous 2, 2014 c. Belt karet

Belt karet dibuat dari lapisan-lapisan fabrikasi dicampur dengan komposisi karet dan mempunyai lapisan tipis dari karet permukaan. Belt ini sangat fleksibel tapi mudah rusak jika kontak dengan oli panas.

Gambar 2.12 Sabuk karet

Sumber: Anonymous 3, 2014

d. Belt balata

Belt balata mirip dengan belt karet. Belt balata tahan asam dan tahan air dan tidak dipengaruhi oleh minyak hewan atau alkali. Suhu balata belt tidak boleh lebih dari 40C Karena pada suhu tersebut balata mulai melunak dan menjadi lengket. Kekuatan belt balata 25% lebih kuat dari belt karet.

Gambar 2.13 Sabuk balata

Sumber: Anonymous 4, 2014Sistem penggerak pada sabuk adalah:

4. Open belt drive (penggerak belt terbuka) sabuk jenis ini digunakan dengan poros sejajar dan putaran dalam satu arah yang sama. Dalam kasus ini, penggerak A menarik belt dari satu sisi (yakni sisi RQ bawah) dan meneruskan ke sisi lain (karena tarikan kecil). sabuk sisi bawah (karena tarikan lebih) dimana tight side sedangkan sabuk sisi atas (karena tarikan kecil) dinamakan slack side.

Gambar 2.14 Open Belt DriveSumber : R.S Khurmi Gupta, 2005 : 683

5. Crossed atau twist belt drive (penggerak belt silang) seperti ditunjukkan pada gambar dibawah, sabuk jenis ini digunakan dengan poros sejajar dari perputaran dalam arah yang berlawanan. Dalam kasus ini, penggerak menarik sabuk dari sisi satu (yakni sisi RQ) dan meneruskan ke sisi lain (yakni sisi LM) jadi tarikan pada sabuk RQ akan lebih besar daripada sabuk LM. sabuk RQ (karena tarikan lebih) dinamakan tight side sedangkan sabuk LM (karena tarikan kecil) dinamakan slack side

Gambar 2.15 Crossed atau Twist Belt DriveSumber : R.S Khurmi Gupta, 2005 : 6836. Quarter turn belt drive (penggerak belt belok sebagian) mekanisme transmisi dapat dilihat dari gambar berikut. Untuk mencegah sabuk agar tidak keluar/lepas dari puli, maka lebar permukaan puli harus lebih besar atau sama.

Gambar 2.16 Quarter Turn Belt DriveSumber : R.S Khurmi Gupta, 2005 : 684

7. Compound belt drive (penggerak belt gabungan) digunakan ketika daya ditransmisikan dari poros yang satu dengan lainnya melalui sejumlah puli.

Gambar 2.17 Compound Belt DriveSumber : R.S Khurmi Gupta, 2005 : 685Rumus perhitungan pada belt:

1. Kecepatan linier sabuk


Dimana :

V = kecepatan sabuk linier (m/s)

d = diameter puli (m)

n = putaran (rpm)

2. Panjang sabuk


Dimana :

L = panjang sabuk (m)

d1= diameter puli penggerak(m)

d2= diameter puli yang digerakkan (m)

x = jarak antar poros (m)3. Besar jarak pusat antara puli 1 dan puli 2 yaitu :

D2 < C < 3 (D2 + D1)(Robert L. Mott : 2004)

Dimana :



C = jarak antar puli2.4 Sprocket and Chain

Rantai sangat banyak digunakan untuk mentransmisikan gerakan dan daya dari satu poros ke poros yang lainnya, ketika jarak antara pusat poros dekat.

Kelebihan dari transmisi jenis gir dan rantai adalah:

1. Tidak ada slip yang terjadi, sehingga rasio kecepatannya tepat

2. Tidak memerlukan ruang yang besar

3. Dapat digunakan pada jarak antar pusat poros dekat

4. Efisiensi transmisi tinggi (sampai 98 persen)

5. Beban yang diberikan pada poros sedikit

6. Dapat mentransmisikan gerkan untuk beberapa poros dengan satu rantaiKekurangan yang dimiliki transmisi jenis rantai adalah:

1. Biaya produksi yang tinggi

2. Membutuhkan pemasangan yang teliti dan tepat serta membutuhkan perawatan yang hati-hati

3. Memiliki fluktuasi kecepatan terutama ketika terlalu meregang

4. Tidak bisa diubah sudut porosnya

5. Tidak bisa digunakan pada kecepatan yang terlalu tinggi

Istilah yang digunakan untuk transmisi berpenggerak rantai:

1. Pitch of the chain : Merupakan jarak antara pusat engsel penghubung dan pusat engsel yang sesuai dari penghubung terdekat.

Gambar 2.18 Pitch of the chainSumber : R.S Khurmi Gupta, 2005 : 370

2. Pitch circle diameter of the chain sprocket : Merupakan diameter lingkaran pada pusat engsel dari chain lie ketika rantai mengikat sekeliling gir. Poin A, B, C, D adalah pusat engsel dari rantai dan lingkaran yang tergambar melewati pusat ini dinamakan lingkaran pitch dan diameternya dinamakan diameter lingkaran pitch

Gambar 2.19 Pitch circle diameter of the chain sprocketSumber : R.S Khurmi Gupta, 2005 : 370

Klasifikasi rantai:

1. Hoisting and hauling chains

Gambar 2.20 Hoisting and hauling chainsSumber : R.S Khurmi Gupta, 2005 : 373

2. Conveyor (or tractive) chains

Gambar 2.21 Conveyor (or tractive) chainsSumber : R.S Khurmi Gupta, 2005 : 3743. Power transmitting (or driving) chainsa. Block chain

Gambar 2.22 Block chainSumber : R.S Khurmi Gupta, 2005 : 374

b. Bush roller chain

Gambar 2.23 Bush roller chainSumber : R.S Khurmi Gupta, 2005 : 375

c. Inverted tooth or silent chain

Gambar 2.24 Inverted tooth or silent chainSumber : R.S Khurmi Gupta, 2005 : 3752.5 Shaft (Poros)

Poros adalah elemen mesin berputar yang digunakan untuk mentransmisikan daya dari satu tempat ke tempat lain. Daya yang dikirimkan ke poros dengan gaya tangensial dan jumlah torsi (atau momen puntir).

Material yang digunakan untuk pembuatan poros diharuskan:

1. Memiliki kekuatan yang tinggi

2. Bagus dalam mampu mesin

3. Memiliki faktor sensitifitas notch yang rendah

4. Sifat perlakuan panas yang baik

5. Sifat tahan pakai dalam waktu yang lama

Tipe-tipe poros ada 2, yaitu, Transmission shaft yang merupakan poros yang mentransmisikan daya antara sumber dan mesin penyerap daya, contohnya poros yang membawa roda gigi maupun puli dan Machine Shaft poros yang merupakan bagian integral dari mesin itu sendiri, contohnya adalah crankshaft

(A)

(B)

Gambar 2.25 (A)Transmission shaft (B)Machine shaftSumber : Anonymous 5, 2014Untuk merencanakan sebuah poros harus diperhatikan :

1. Kekuatan Poros

Poros transmisi dapat mengalami beban puntir atau lentur atau gabungan antara puntir dan lentur. Dan ada juga poros yang mendapatkan beban tarik atau tekan sehingga poros yang direncanakan harus kuat atau menahan beban-beban tersebut.

2. Kekakuan Poros

Meskipun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup tetapi jika lenturan atau defleksi puntirnya terlalu besar akan mengakibatkan ketidaktelitian atau getaran dan suara.3. Putaran Kritis

Bila putaran suatu mesin dinaikkan maka pada suatu harga putaran tertentu dapat terjadi getaran yang luar biasa besarnya, putaran ini disebut putaran kritis. Poros harus direncanakan sedemikian rupa sehingga putaran kerjanya lebih rendah dari putaran kritis.

4. Korosi

Bahan-bahan tahan korosi harus dipilih untuk proses propeller dan pompa bila terjadi kontak dengan fluida yang korosif.

5. Bahan Poros

Bahan yang digunakan harus memiliki sifat sebagai berikut :

Memiliki kekuatan tinggi

Memiliki machinability yang baik

Memiliki faktor sensitifitas rendah

Memiliki sifat perlakuan panas yang baik

Memiliki sifat tahan aus yang tinggi.

Rumus untuk perhitungan perencanaan poros adalah sebagai berikut:Gaya yang bekerja pada poros adalah :

Regangan geser maksimum pada poros dapat diperoleh dari :

max = 4V/3A

dimana : V = gaya geser vertikal

A = luas penampang2.6 Bearing (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.

Gambar 2.26 BearingSumber : R.S Khurmi Gupta, 2005 : 963

Macam-macam bantalan:

1. Single-row, deep-groove ball bearingJarak dari bola dipertahankan oleh retainers atau "cage." Dirancang terutama untuk membawa beban radial, alur memungkinkan beban dorong dapat ditahan. Beban dorong akan diterapkan ke satu sisi alur dalam dengan bahu pada poros. Beban akan melintasi sisi dari alur, melalui bola, ke sisi yang berlawanan tersebut yang outer race, dan kemudian ke housing.

Gambar 2.27 Single-row, deep-groove ball bearing

Sumber : Robert L.Mott, 2004 : 5992. Double-row, deep-groove ball bearingMeningkatkan kapasitas beban radial dari jenis deep-groove bearing dibandingkan dengan desain single-row. Dengan demikian, beban yang lebih besar dapat dilakukan di ruang yang sama, atau beban yang diberikan dapat dilakukan di ruang yang lebih kecil.

Gambar 2.28 Double-row, deep-groove ball bearing

Sumber : Robert L.Mott, 2004 : 6013. Angular contact ball bearingSatu sisi dari alur di Angular contact ball bearing lebih tinggi untuk memungkinkan akomodasi beban dorong yang lebih besar dibandingkan dengan single-row, deep-groove ball bearing. Sudut yang biasa dibentuk adalah 15 sampai 40

Gambar 2.29 Angular contact ball bearing

Sumber : Robert L.Mott, 2004 : 6014. Cylindrical roller bearingMengganti bola bola dengan rol silinder, dengan perubahan yang sesuai dalam desain alur, memberikan kapasitas beban radial yang lebih besar. Pola kontak antara roller dan alur yang secara teoritis berupa garis, kemudian menjadi bentuk persegi panjang yang mengubah beban dibawah. Sehingga tingkat stres kontak lebih rendah daripada bantalan bola berukuran setara, yang memungkinkan bantalan kecil untuk membawa beban yang diberikan atau ukuran yang diberikan bantalan untuk membawa beban yang lebih tinggi.

Gambar 2.30 Cylindrical roller bearing

Sumber : Robert L.Mott, 2004 : 602

5. Needle bearingsNeedle bearings sebenarnya adalah roller bearing, namun memiliki diameter roller yang lebih kecil. Tapi, dengan ukuran yang lebih kecil, bantalan ini mampu membawa beban yang lebih besar daripada tipe roller bearing yang lain.

Gambar 2.31 Needle bearings


6. Spherical roller bearingSpherical roller bearing adalah salah satu bentuk self-aligning bearing, disebut demikian karena ada rotasi relatif dari alur luar relatif terhadap penggulung dan alur dalam ketika penyimpangan sudut terjadi. Hal ini memberikan nilai yang sangat baik untuk kemampuan penyimpangan sementara tetap mempertahankan tingkat yang sama pada kapasitas beban radial.

Gambar 2.32 Spherical roller bearing


7. Tapered roll bearingTapered roll bearing didesain untuk beban dorong yang besar dengan beban radial yang besar, menghasilkan tingkat yang sangat baik untuk keduanya.

Gambar 2.33 Tapered roll bearing


8. Thrust bearingSebagian besar bantalan dorong dapat menerima sedikit atau tidak bisa menerima beban radial. Kemudian desain dan pemilihan bantalan tersebut tergantung pada besarnya beban dorong dan desain.

Gambar 2.34 Thrust bearing

Sumber : Robert L.Mott, 2004 : 6049. Mounted bearingDalam banyak jenis mesin berat dan mesin-mesin khusus yang diproduksi dalam jumlah kecil, dipilih mounted bearing daripada unmount bearing. Bantalan yang terpasang menyediakan cara untuk melampirkan unit bantalan langsung ke frame mesin dengan baut daripada memasukkan ke suatu lekukan mesin di rumah seperti yang diperlukan dalam unmount bearing.

Gambar 2.35 Mounted bearing

Sumber : Robert L.Mott, 2004 : 605Pada bantalan terdapat penomoran yang digunakan untuk mengetahui klasifikasi dari bantalan tersebut. Contoh nomor kode bearing :

6203ZZ

kode bearing di atas terdiri dari beberapa komponen yang dapat dibagi-bagi antara lain:

6 = Kode pertama melambangkan Tipe /jenis bearing2 = Kode kedua melambangkan seri bearing03 =Kode ketiga dan keempat melambangkan diameter bore (lubang dalam bearing)

zz = Kode yang terakhir melambangkan jenis bahan penutup bearinga. Kode pertama (jenis bantalan)Tabel 2.1 Kode bearing metrik

Sumber : M.F. Spotts (1991:427)Tabel 2.2 Non- Metric Bearing

Sumber : M.F. Spotts (1991:427)Dalam kode bearing (bantalan) = 6203ZZ seperti contoh di atas, kode pertama adalah angka 6 yang menyatakan bahwa tipe bearing tersebut adalah Single-Row Deep Groove Ball Bearing ( bantalan peluru beralur satu larik).

Untuk kode R8-2RS, maka kode pertama (R) yang menandakan bahwa bantalan tersebut merupakan bantalan berkode satuan inchi.

b. Kode kedua (seri bantalan)

Kode kedua menyatakan seri bearing untuk menyatakan ketahanan dari bantalan tersebut. Seri penomoran adalah mulai dari ketahan paling ringan sampai paling berat

8 = Extra thin section

9 = Very thin section

0 = Extra light

1 = Extra light thrust

2 = Light

3 = Medium 4 = HeavyJika kode pertama adalah huruf, maka bantalan tersebut adalah bearing inchi seperti contoh (R8-2RS ) maka kode kedua ( angka 8 ) menyatakan besar diameter dalam bantalan di bagi 1/16 inchi atau = 8/16 inchi.

c. Kode ketiga dan keempat (diameter dalam bantalan)

Untuk kode 0 sampai dengan 3, maka diameter bore bearing adalah sebagai berikut:

00 = diameter dalam 10mm

01= diameter dalam 12mm



Selain kode nomor 0 sampai 3, misalnya 4, 5 dan seterusnya maka diameter bore bearing dikalikan dengan angka 5 misal 04 maka diameter bore bearing = 20 mm

d. Kode terakhir (jenis bahan penutup bantalan)

Pengkodean ini menyatakan tipe jenis penutup bantalan ataupun bahan bantalan. seperti berikut :

1. Z Single shielded ( bearing ditutuipi plat tunggal)

2. ZZ Double shielded ( bearing ditutupi plat ganda )

3. RS Single sealed ( bearing ditutupi seal karet)

4. 2RS Double sealed ( bearing ditutupi seal karet ganda )

5. V Single non-contact seal6. VV Double non-contact seal7. DDU Double contact seals

8. NR Snap ring and groove9. M Brass cage2.7 Key (Pasak)

Pasak adalah bagian dari elemen mesin yang digunakan menahan elemen mesin lainnya agar terjaga putaran relatif antara poros dengan elemen mesin lainnya.

Karena distribusi tegangan secara aktual untuk menyambung pasak ini tidak dapat diketahui secara lengkap maka dalam perhitungan tegangan disarankan menggunakan faktor keamanan sebagai beruikut :

1. Untuk beban torsi yang konstan (torque steady) N = 1.5

2. Untuk beban yang mengalami beban kejut rendah N = 2,5

3. Untuk beban kejut besar terutama beban bolak-balik N = 4,5Macam-macam pasak yang digunakan dalam mesin antara lain:a. Pasak benam

Merupakan pasak memanjang yang paling banyak digunakan . Pasak ini dipasang pada konstruksi roda yang dapat digesekkan pada poros alur pasak ini dibuat sejajar dengan kelonggaran 0,2-0,4 mm.

Gambar 2.36 Pasak Benam

Sumber : V. Dobrovosky, 1995 : 172

b. Pasak belah

Pasak belah mudah dibuat, tetapi membuat poros lebih lemah. Dengan pasak ini torsi yang diteruskan kecil

Gambar 2.37 Pasak Belah


c. Pasak Tirus

Pasak Tirus Dibuat dengan kemiringan 1 : 100 dengan satu ujungnya sebagai kepala untuk memasang dan melepas pasak. Pemasangan pasak ini dengan dipress sehingga torsi diteruskan melalui gesekan selain pasak ini tidak teliti dan pusat. Dapat bergeser sehingga sedikit eksentris terhadap poros.

Gambar 2.38 Pasak Tirus

Sumber : V. Dobrovosky, 1995 : 172d. Pasak Tangensial

Memberikan sambungan kuat sekali karena poros dalam arah keliling (tangensial) tegang. Torsi dan kejutan besar dapat ditahan oleh pasak ini. Pelemahan akibat alur pasak lebih kecil tapi luas satu sama lain membuat sudut 120 o ukuran tinggi pasak dan tebal.

Gambar 2.39 Pasak Tangensial


e. Pasak Bulat

Dipergunakan untuk torsi yang kecil . pembuatan lubang dibuat setelah dan poros terpasang.

Gambar 2.40 Pasak Bulat


Rumus perhitungan untuk merancang pasak adalah sebagai berikut:

Panjang Pasak sesuai dengan kebutuhan dan dimensinya

W = Lebar Pasak

H = Tinggi Pasak

L = Panjang Pasak

Ss = Tegangan Geser

Gaya (F)

dimana Tegangan Geser

dimana A= Lw Tegangan Komposisi

*Faktor Keamanan

Untuk beban torsi yang konstan (Torque Steady) N = 1,5

Untuk beban yang mengalami kejut rendah N = 2,5

Untuk Beban Kejut besar terutama beban bolak-balik N= 4,5 2.8 Lubricant (Pelumas)

Lubricant atau pelumas digunakan dalam bantalan untuk mengurangi gesekan antara dua permukaan yang diberi gaya untuk membawa pergi panas yang dihasilkan oleh gesekan. Hal ini juga melindungi bantalan terhadap korosi.Semua pelumas diklasifikasikan ke dalam tiga kelompok berikut:

1. Liquid

Cairan pelumas yang biasa digunakan dalam bantalan adalah minyak mineral dan minyak sintetis. Minyak mineral paling sering digunakan karena murah dan stabilitas mereka. Pelumas cair biasanya paling banyak digunakan di mana mereka dapat bertahan lama.

2. Semi-liquid

Grease adalah pelumas semi-cair yang memiliki kekentalan yang lebih tinggi daripada minyak. Pada pelumas jenis ini digunakan pada komponen yang meiliki karakteristik kecepatan lambat dan memiliki tekanan berat di mana tetes minyak dari bantalan tidak merembet keluar.

3. Solid

Pelumas jenis solid berguna dalam mengurangi gesekan di mana minyak tidak dapat dipertahankan karena tekanan atau suhu. Pada pelumas jenis ini harus lebih lembut dari bahan yang dilumasi. Sebuah grafit adalah yang paling umum dari pelumas padat baik sendiri atau dicampur dengan minyak atau lemak.

Pelumas memiliki sifat yang harus diperhatikan yaitu viskositas atau kekentalan. Viskositas adalah ukuran tingkat fluiditas cairan dan properti fisik yang berdasarkan pada minyak yang mampu membentuk , mempertahankan dan menawarkan ketahanan terhadap geser buffer di bawah panas dan tekanan . Semakin besar panas dan tekanan , viskositas yang lebih diperlukan pelumas untuk mencegah penipisan dan memeras keluar adalah besar.BAB III

METODE PERANCANGAN3.1 Metode Perancangan

Dalam mendesain sebuah komponen mesin, tidak ada aturan yang jelas. Permasalahan dapat dicoba dengan beberapa cara. Tetapi prosedur umum yang dapat digunakan untuk memecahkan permasalahan dapat mengikuti beberapa menurut General Procedure in Machine Design yaitu :

1. Recognition of need (kebutuhan)

Pertama-tama, membuat pernyataan lengkap dari masalah, menunjukkan kebutuhan, tujuan atau tujuan yang mesin harus dirancang2. Mekanisme (mechanism)

Pilih mekanisme yang mungkin atau kelompok mekanisme yang akan memberikan gerakanyang diinginkan.3. Analisa gaya (Analysis of force)

Cari gaya yang bekerja pada setiap anggota mesin dan energi ditransmisikan oleh masing-masing anggota.4. Pemilihan bahan (Material selection)

Pilih bahan yang paling cocok untuk masing-masing anggota dari mesin.5. Desain komponen (Design of elements)

Cari ukuran masing-masing anggota dari mesin dengan mempertimbangkan gaya yang bekerja pada anggota dan tekanan yang diperbolehkan untuk material yang digunakan. Perlu diingat bahwa setiap anggota tidak boleh membelokkan atau merusak daripada batasyang diperbolehkan.6. Modifikasi (modification)

Mengubah ukuran anggota yang setuju dengan pengalaman masa lalu dan penilaian untuk memfasilitasi pembuatan. Modifikasi juga mungkin diperlukan dengan pertimbangan manufaktur untuk mengurangi biaya keseluruhan.7. Gambar mesin (Detailed drawing)

Menggambar gambar rinci dari setiap komponen dan perakitan mesin dengan spesifikasi lengkap untuk proses manufaktur yang disarankan.8. Produksi (Production).

Komponen, sesuaigambar, diproduksi di bengkel.3.2 Spesifikasi Transmisi

Gambar 3.1 : Bentuk susunan transmisi sand mollenSumber : Dokumentasi pribadiTabel 3.1 Elemen Transmisi sand mollenNoElemen TransmisiJumlah

1Pasak4

2Gear1

3poros2

4Bevel gear1

5Bearing4

6Pulley2

7Belt1

8Pinion1

9Motor1

Mesin sand mollen yang di desain memiliki spesifikasi sebagai berikut :

1. Beban maksimum yang direncanakan pada proses penggilingan sebesar diabaikan.

2. Besar putaran poros akhir sebesar 14 rpm.

3. Besar putaran motor yang digunakan sand mollen sebesar 1750 rpm dengan daya 2 hp.

4. Jarak antara poros motor dengan poros transmisi tidak boleh lebih dari 15 inci.

Jenis transmisi yang digunakan pada desain mesin sand mollen yaitu transmisi roda gigi dan sabuk. Transmisi roda gigi dipilih karena dapat memindahkan atau mentransmisikan daya yang lebih besar dan lebih tepat, keberadaan gigi dan gesekan. yang kecil/minim dapat mencegah slip, sedangkan transmisi sabuk ini dipilih karena beban yang tidak besar pada sand mollen dan tidak memerlukan kopling pada sistem transmisinya.

3.3 Langkah langkah Perancangan

1. Observasi gaya sand mollen, gaya tangensial untuk sand mollen dan putaran efektif poros sand mollen.

2. Menentukan diameter sand mollen.

3. Menghitung torsi untuk sand mollen.

4. Menghitung daya untuk sand mollen.

5. Mencari motor yang sesuai dengan daya untuk sand mollen.

6. Mendapatkan daya yang ditransmisikan.

7. Menetukan jenis transmisi yang digunakan.

8. Menentukan elemen elemen pada transmisi.

9. Menghitung elemen elemen pada transmisi berdasarkan tenaga motor.

10. Mendapatkan dimensi dan bahan dari elemen elemen pada transmisi.

3.4 Tahapan Perancangan

Diagram alir perancangan transmisi Sand MollenDiagram alir perancangan transmisi Belt dan Pulley

Diagram alir perancangan Spur gear

Diagram alir perancangan Poros I

Diagram alir perancangan Poros II

Diagram alir perancangan Pasak I

Diagram alir perancangan Pasak II

Diagram alir perancangan transmisi Bevel gear

Diagram alir perancangan BearingData spesifikasi dan desain poros

Mulai

Menghitung diameter poros

Menghitung dan membuat diagram geser dan momen

Menghitung gaya pada pulley

Menghitung gaya pada gear

Menghitung torsi

Diketahui

D pulley = m

N pulley =70 rpm

P = 2 Hp

D gear =0,25 m

Selesai

Data spesifikasi dan desain poros

Mulai

Menghitung Diameter poros

Menghitung dan membuat diagram geser dan momen

Menghitung gaya pada pinion spurs gear

Menghitung gaya pada pulley

Menghitung Torsi

Diketahui

D pulley = 0,633 m

N pulley = 350 rpm

p = 2 Hp

D gear = 0,05 m

Selesai

Menentukan bahan-bahan untuk roda gigi dan pinion

Menghitung tegangan kontak untuk pinion dan roda gigi besar

Data spesifikasi dan desain spur gear

C

B

C

Menghitung tegangan kontak perkiraan

Mengatur tegangan lengkung

Menghitung tegangan lengkung perkiraan

Menentukan faktor keandalan KR

Menentukan faktor reaksi kekerasan CH

Menentukan faktor layanan SF

Menentukan ketebalan gear

Menentukan size factor

Menentukan load distributor factor

Spesifikasi bentuk gigi

B

Menentukan quality number

Menentukan material gear

Menghitung lebar gear dan pinion

Menghitung diameter pitch, jarak antar pusat

Menghitung kecepatan output aktual

Menghitung rasio kecepatan aktual

Menghitung perkiraan jumlah gigi

Menghitung nominal velocity ratio

Menentukan jumlah gigi pada pinion kecil

Menentukan trial value diameter pitch

Diketahui p=2Hp, n1= 350 rpm ,n2= 70 rpm

Mulai

A

Data spesifikasi dan desain belt dan pulley

Selesai

Menghitung corrected power dan jumlah belt

Menentukan faktor koreksi

A

Menghitung sudut kontak belt

Memilih panjang belt

Menghitung panjang belt

Menentukan trial centre distance

Menentukanrated power

Memilih D1 dan D2

Menghitung driving size

Menghitung speed nominal ratio

Memilih jenis belt

Menghitung disainpower

Diketahui n1= 1750 rpm, n2= 350 rpm ,p=2 Hp

Mulai

Perancangan bearing

Data spesifikasi dan desain transmisi

Perancangan bevel gear

Perancangan key

Perancangan poros

Perancangan spur gear

Perancangan belt dan pulley

Diketahui : 1750 rpm input, 14 rpm output, dan 2 Hp

Mulai

Selesai

Motor

Pulley 2

Bevel gear

Poros II

Bearing

Pasak

Pinion

Gear

Belt

Pulley 1

Selesai

Diketahui :

D poros =0,9448 inch

N = 2

T gear = 350 lb.in

Menghitung standart key dimension

Menentukan bahan pasak

Menghitung panjang pasak minimum

Menentukan tebal gigi

Data spesifikasi dan desain pasak

Selesai

Mulai

Diketahui :

D poros =1,2901 inch

N = 2

T gear =350 lb.in

Menghitung standart key dimension

Menentukan bahan pasak

Menghitung panjang pasak minimum

Menentukan tebal gigi

Data spesifikasi dan desain pasak

Selesai

Mulai

Mulai

Diketahui :

n awal = 70 rpm

n akhir = 14 rpm

Pd = 10

Np = 24

Menghitung diameter pitch

Menghitung pitch cone angels

Menghitung face width

Menghitung cone distance

Menghitung mean circular pitch

Menghitung mean worming depth

Menghitung clearance

Menghitung mean whole depth

D

Menghitung outer cone distance

Menghitung mean adendum factor

Menghitung gear mean adendum

Menghitung pinion mean adendum

Menghitung gear mean dedendum

Menghitung pinion mean adendum

Menghitung gear dedendum angle

Menghitung pinion dedendum angle

Menghitung gear outer adendum

Menghitung pinion outer adendum

Menghitung gearoutside diameter

E

D

Menghitung pinion outside diameter

Data spesifikasi dan desain bevel gear

Selesai

E

Menentukan bearing number yang tertera pada tabel

Menentukan d,D,B,Co, dan c pada baris nomor yang dipakai

Mulai

Data spesifikasi dan desain bearing

Selesai

TUGAS BESAR ELEMEN MESIN

bab 123 fix

Documents

Transcript of bab 123 fix