7

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Mesin Roll

Mesin roll dapat didefinisikan suatu alat yang digunakan untuk merubah

bentuk maupun penampang suatu benda kerja dengan cara mereduksi. Pada

umumnya jenis pengrollan dapat dibagi menjadi tiga klompok, yaitu :

(Nafsan U, 2012)

Gambar 2.1 Alat penerol plat

2.1.1 Flat Rolling (Pengerollan datar)

Proses pengerolan plat lembaran (strip) dengan tebal awal sebelum

masuk ke celah roll (roll gap) akan dikurangi tebalnya dengan sepasang

roll yang ber-putar pada poros dengan tenaga putar dari motor listrik.

(Nafsan, 2012)

8

Gambar 2.2 Flat Rolling

(John Wiley & Sons, Inc. M P Groover 2002)

2.1.2 Rolling Milling (Pengerollan bentuk)

Disain, konstruksi dan operasi dari rolling mills membutuhkan

investasi yang besar. Terutama untuk mesin yang mempunyai

kemampuan tinggi dalam hal toleransi, kualitas plat dan lembaran pada

produksi yang besar. (Nafsan, 2012)

Gambar 2.3 Mesin Rol Milling. (Sukanto & Erwanto, 2014)

9

2.1.3 Ring Rolling

Proses deformasi di mana cincin berdinding tebal dari diameter yang

lebih kecil digulung menjadi cincin berdinding tipis dari diameter yang

lebih besar. Keuntungan menggunakan Ring Rolling adalah

penghematan material, dan penguatan melalui pengerjaan dingin.

Beberapa komponen yang dibuat menggunakan proses ring rolling bola

dan bantalan rol ras , ban baja untuk roda kereta api , dan cincin untuk

pipa, dan mesin berputar. (John Wiley & Sons, Inc. M P Groover 2002)

Gambar 2.4 Ring Rolling

(John Wiley & Sons, Inc. M P Groover 2002)

2.2 Perencanan Roll

Perencanaan Rol Langkah awal untuk membuat panel plat beralur adalah

merencanakan desain mesin dan kemudian membuatnya. Beberapa pilihan

dapat dianalisa dan kemudian diambil desain yang paling memungkinkan

untuk direalisasikan menjadi mesin pembentuk alur. Membentuk alur ini dapat

10

dilakukan dengan metode banding, dengan metode dipress dan juga dengan

metode diroll (Riyani,2014). Rol untuk membentuk profil plat gelombang

yang direncanakan adalah berukuran lebar 900 mm dengan diameter 100 cm

seperti tampak pada gambar 2.5 berikut.

Gambar 2.5 Dimensi rol

2.3 Perencanaan Motor Penggerak dan Transmisi

Putaran Sumber penggerak yang digunakan oleh mesin rol pencetak profil

plat gelombang dengan ketebalan plat 1,2 mm ini ini adalah motor listrik 1

HP dengan kecepatan putar as 1400 rpm. Motor listrik mentransmisikan

putaran ke poros mesin melalui gearbox. Fungsi utama dari gearbox adalah

sebagai pereduksi putaran input dari motor listrik menjadi putaran yang

diinginkan. Sesuai dengan perbandingan reducer yang digunakan pada

mesin rol pencetak profil plat gelombang dengan ketebalan plat 1,2 mm ini,

menggunakan gearbox 1:60, artinya input gearbox dari putaran motor 1400

rpm maka poros output gearbox menjadi 23 rpm. Adapun bagian dari

gearbox adalah roda gigi cacing berpasangan dengan roda gigi miring yang

akan membentuk sudut 90. Seperti tampak pada gambar 2.6 berikut.

11

Gambar 2.6 Gearbox

2.4 Perhitugan Daya

Untuk menghitung daya motor terlebih dahulu mendefinisikan daya yaitu :

Daya motor dihitung dengan :

atau

(R.S.Khurmi,Machine Design,hal:12)

Dimana : P = Daya yang diperlukan (Watt)

T = Torsi (N.m)

= Kecepatan sudut (rad/s)

n = Putaran motor (rpm)

Maka daya rencana :

(Sularso,Elemen Mesin, hal:7)

Dimana : Pd = Daya rencana (Watt)

P = Daya yang diperlukan (Watt)

= Faktor koreksi

12

2.5 Perencanaan Kopling

Kopling adalah alat yang digunakan untuk menghubungkan dua poros

pada kedua unjungnya dengan tujuan untuk mentransmisikan daya mekanis.

Kopling biasanya tidak mengizinkan pemisahan antara dua poros ketika

beroperasi, namun saat ini ada kopling yang memiliki torsi yang dibatasi

sehingga dapat slip atau terputus ketika batas torsi dilewati. Tujuan utama

dari kopling adalah menyatukan dua bagian yang dapat berputar. Dengan

pemilihan, pemasangan, dan perawatan yang teliti, performa kopling bisa

maksimal, kehilangan daya bisa minimum, dan biaya perawatan bisa

diperkecil. Manfaat kopling dalam permesinan:

Untuk menghubungkan dua unit poros yang dibuat secara terpisah.

Kopling mampu memisahkan dan menyambung dua poros untuk

kebutuhan perbaikan dan penggantian komponen.

Untuk mendapatkan fleksibilitas mekani, terutama pada dua poros yang

tidak berada pada satu aksis.

Untuk mengurangi shock load dari satu poros ke poros yang lain

Untuk menghindari beban kerja berlebih.

Untuk mengurangi karakteristik getaran dari dua poros yang berputar.

Pada kontruksi alat ini memakai kopling bertipe kopling flens kaku.

Keuntungan dari tipe kopling ini adalah tidak mudah slip, timbulnya panas

sangat kecil karena tidak terdapat bagian yang bergesekan, kemampuannya

besar dengan biaya kecil.

13

Gambar 2.7 Kopling flens kaku

Untuk menghitung tegangan geser yang terjadi pada kopling tipe ini dapat

menggunakan rumus :

Dimana : = tegangan geser flens (kg/

= tegangan geser izin flens (kg/

T = momen rencana (kg/

n = jumlah baut

= kekuatan tarik bahan flens (kg/

= faktor keamanan

= faktor koreksi

14

2.6 Poros

Gambar 2.8 Pembebanan putar pada sebuah poros yang berputar

(Khurmi R.S., 1982)

Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin.

Hampir semua mesin meneruskan tenaga besama-sama dengan putaran.

Peranan utama dalam transmisi seperti itu dipegang oleh poros (Sularso,

1989:1). Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam perencanaan poros antara

lain:

1. Kekuatan poros, suatu poros transmisi dapat mengalami beban puntir

atau bending ataupun kombinisi antara keduanya. Kelelahan

tumbukan atau pengaruh konsentrasi tegangan bila diameter poros

diperkecil atau bila poros memiliki alur pasak.

2. Kekakuan poros, meskipun poros memiliki kekuatan yang cukup

tetapi jika lenturan atau defleksi puntirannya terlalu besar akan

mengakibatkan ketidaktelitian atau getaran dan suara. Oleh karena itu

selain kekuatan, kekakuan poros harus diperhatikan dan disesuaikan

dengan macam mesin yang akan dilayani poros tersebut.

15

3. Putaran kritis, adalah bila putaran suatu mesin dinaikan maka pada

putaran tertentu akan terjadi getaran yang besar. Sebaiknya

direncanakan putaran kerjanya lebih rendah dari putaran kritis.

4. Korosi, bahan-bahan tahan korosi harus dipilih untuk poros propeller

dan pompa bila terjadi kontak dengan fluida yang korosif.

5. Bahan poros, poros untuk mesin umum biasanya dibuat dari baja

yang ditarik dingin dan difiris. Poros yang dipakai untuk putaran

tinggi dan beban berat umumnya terbuat dari baja paduan dengan

pengerasan kulit yang tahan terhadap keausan.

2.6.1 Macam-macam Poros

Poros untuk meneruskan daya diklasifikasikan menurut

pembebanannya sebagai berikut :

1. Poros Transmisi

Poros macam ini mendapat beban puntir murni atau lentur.

Daya ditransmisikan kepada poros ini melalui kopling roda gigi,

puli sabuk atau sproket, rantai dan lain-lain.

2. Poros Spindel

Poros transmisi yang relatif pendek, seperti poros utama mesin

perkakas, dimana beban utamanya berupa puntiran, disebut

spindel. Syarat yang harus dipenuhi poros ini adalah deformasinya

harus kecil dan bentuk serta ukurannya harus teliti.

3. Poros Gandar

Poros seperti yang dipasang diantara roda-roda kereta barang,

16

dimana tidak mendapat beban puntir, bahkan kadang-kadang tidak

boleh berputar, disebut gandar. Gandar ini hanya mendapat beban

lentur, kecuali jika digerakkan oleh penggerak mula dimana akan

mengalami beban puntir juga.

2.6.2 Bahan Poros

Poros untuk umunya biasanya dibuat dari baja batang yang ditarik

dingin dan difinis, baja karbon konstruksi (disebut bahan S-C) yang

dihasilkan dari ingot yang di- “ kill ” ( baja yang dideoksidasikan

dengan ferosilikon dan dicor ; kadar karbon terjamin) (JIS G3123).

Meskipun demikian bahan ini kelurusannya agak kurang tetap dan

dapat mengalami deformasi karena tegangan yang kurang seimbang

misalnya bila diberi alur pasak, karena ada tegangan sisa didalam

terasnya. Tetapi penarikan dingin membuat permukaan poros menjadi

keras dan kekuatannya bertambah besar. Untuk mengetahui jenis baja

karbon yang sering dipakai untuk poros dapat dilihat pada tabel 2.1.

Tabel 2.1. JIS G3123 Batang baja karbon difinis dingin (sering

dipakai untuk poros)

Sumber: (Sularso,Elemen Mesin, hal:330)

17

Tabel 2.2. Baja karbon JIS G 4051

Sumber: (Sularso, Elemen Mesin, hal: 330)

Poros berfungsi untuk memutar rol pembentuk profil plat gelombang.

Untuk itu poros harus direncanakan mampu untuk menahan beban-beban

yang dialami oleh poros tersebut. Diameter poros juga diperhitungkan

terhadap beban-beban yang akan dialami poros. Maka perencanaan

diameter poros dapat dihitung dengan menggunakan persamaan-

persamaan berikut :

Supaya konstruksi aman maka (

)

[

]

[

]

Dimana : = Diameter poros (mm)

T = Torsi (kg.mm)

18

= Tegangan izin (kg/

Jika P adalah daya nominal output dari motor penggerak (kW), maka

berbagai faktor keamanan bisa diambil, sehingga koreksi pertama bisa

diambil kecil. Jika faktor koreksi adalah , maka daya perencana adalah

Dimana : = Daya perencana (kW)

Harga dapat dilihat pada tabel dibawah ini :

Tabel 2.3. Faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan

Daya yang Akan Ditransmisikan fc

Daya rata-rata yang diperlukan 1,2 - 2,0

Daya maksimum yang diperlukan 0,8 - 1,2

Daya normal 1,0 - 1,5

Sumber: (Sularso,Elemen Mesin, hal:7)

Untuk menghitung Torsi T (kg.mm) dapat dihitung dari daya perencana (kW)

sebagai berikut

Dimana : T = Momen Puntir rencana (kg.mm)

Pd = Daya rencana (watt)

= Putaran motor (rpm)

19

Tegangan geser yang diizinkan :

Dimana : = Tegangan geser izin (

= Kekuatan tarik (

= Faktor keamanan untuk baja karbon, yaitu 6,0

= Faktor keamanan untuk baja karbon dengan alur pasak

dengan harga 1,3-3,0

Dari persamaan diatas diperoleh rumus untuk menghitung diameter poros :

[

]

Dimana : = Diameter poros (mm)

= Faktor koreksi untuk momen puntir

= 1,0 (jika beban halus)

= 1,0 – 1,5 (jika terjadi sedikit kejutan atau tumbukan)

= 1,5 – 3,0 (jika beban dikenakan dengan kejutan)

= Faktor lenturan

= 1,2 – 2,3 (jika tidak ada beban lentur maka Cb= 1)

T = Momen puntir

2.7 Pasak

Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam merancang sebuah pasak.

a. Tegangan geser pasak yang diizinkan :

=

(Sularso, 2014)

20

Dimana : = Panjang pasak (mm)

= Kekuatan tarik (

= Faktor keamanan pasak untuk bahan S-C yaitu 6

=Faktor keamanan pasak untuk pembebanan

perlahan-lahan yaitu 3

b. Gaya Tangensial pasak

(Sularso, 2014)

Dimana : T = momen rencana (kg.mm)

= diamter poros (mm)

c. Panjang pasak

≥

(Sularso, 2014)

Dimana : = pangjang pasak (mm)

F = gaya tangensial permukaan poros (kg)

b = lebar pasak (mm) l

= Tegangan geser pasak

2.8 Bantalan

Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga

putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman

dan panjang umur. Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros

serta elemen mesin lainnya berkerja dengan baik. Jika bantalan tidak

21

berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh sistem akan menurun atau tak

dapat berkerja secara semestinya. Jadi, bantalan dalam permesinan dapat

disamakan peranan pondasi pada gedung.

Bantalan gelinding mempunyai keuntungan dari gesekan gelinding yang

sangat kecil dibandingkan dengan bantalan luncur. Elemen gelinding seperti

bola atau rol, dipasang diantara cincin luar dan cincin dalam. Dengan

memutar salah satu cincin tersebut, bola atau rol akan membuat gerakan

gelinding sehingga gesekan si antaranya akan jauh lebih kecil. Untuk bola

atau rol, ketelitian tinggi dalam bentuk dan ukuran merupakan keharusan.

Karena luas bidang kontak antara bola atau rol dengan cincin sangat kecil

maka besarnya beban persatuan luas atau tekanannya menjadi sangat tinggi.

Dengan demikian bahan yang dipakai harus mempunyai ketahanan dan

kekerasan yang tinggi (Sularso, 1989:103 dan 129).

Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam merancang sebuah bantalan.

a. Beban Ekivalen

= XV (Sularso, 2014)

Dimana

X,V = faktor rotasi bantalan

= beban ekivalen bantalan (kg)

(kg)

(kg)

22

b. Menghitung faktor keamanan :

fn = (

)

(Sularso, 2014)

Dimana: fn = faktor keamanan bantalan

= putaran poros (rpm)

c. Menghitung faktor umur :

fh = fn .

(Sularso, 2014)

Dimana: fh = faktor umur bantalan

= kapasitas nominal dinamis = 400kg

= beban (kg)

d. Menghitung umur nominal bantalan :

Ln = 500 fh3

(Sularso, 2014)

Dimana: Ln = faktor umur nominal bantalan

fh = faktor umur bantalan

2.9 Roda Gigi

Jika dua buah roda berbentuk silinder atau kerucut yang saling

bersinggungan pada kelilingnya salah satu diputar maka yang lain akan ikut

berputar pula. Alat yang menggunakan cara kerja semacam ini untuk

mentransmisikan daya disebut roda gesek. Cara ini cukup baik untuk

meneruskan daya kecil dengan putaran yang tidak perlu tepat

23

(Sularso,2014:211). Berikut adalah perhitungan yang digunakan dalam

perencanaan menentukan pemilihan roda gigi, yaitu:

a. Menghitung jumlah gigi

Dimana : = diameter roda gigi satu (mm)

= diameter roda gigi dua (mm)

= jumlah gigi penggerak

= jumlah gigi yang digerakan

b. Konstruksi gigi supaya aman maka

Dimana : = tegangan lentur izin (

)

M = modul

Fv = faktor dinamis