3

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tinjauan Pustaka

Sand casting adalah jenis pembentukan dengan menggunakan cetakan pasir,

pasir yang digunakan adalah pasir jenis silica. Salah satu langkah pada proses sand

casting yaitu membuat cetakan pasir cara CO2. Untuk membuat pasir tersebut

menjadi cetakan yang keras, harus mencampurkan zat pengikat yang dalam hal ini

water glass yang sudah tercampur dengan air. Kemudian ditembakan gas CO2

hingga cetakan pasir mengeras (Abdul, 2016)

Pada perancangan ini akan di lakukan suatu perancangan alat pengaduk

pasir silika dan water glass, pada proses percampuran antara pasir,silika,binder dan

katalis serta bahan imbuh lainnya yang membantu tujuan pencampuran sampai

menjadi pasir casting hingga semua bersifat homogen. Dalam tinjauan pustaka ini

akan di bahas, komponen-komponen mixer pasir yang digunakan, rumus yang

berkaitan dengan perancangan ini dan gambar design rancangan. Diperlukannya

sebuah rancangan dalam pembaruan sebuah rancangan yang sudah ada, guna

menambah lebih efektifnya perancangan yang di lakukan dalam mendukung

praktikum pembentukan material. Selama ini, pada praktikum pengecoran logam di

Universitas dan instansi lain di sebuah perusahaan proses pembentukan cetakan

pasir pada proses pencampuran/pengadukan pasir silica dan water glass masih

menggunakan cara manual dengan memanfaatkan tenaga manusia yang dalam hal

ini praktikan merupakan dasar tujuan agar memudahkan dalam hal laboratorium.

4

2.2 Tinjauan Patent.

Lee, Chongguk “Laboratory Concrete Mixer” KOREAN.

Pattent Number :KR 20-0355385

Gambar 2.1 Laboratory Concrete Mixer

(Sumber : http://www.google.com/patents/KR200355385)

Desain tersebut sudah bagus dan bisa di pakai, akan tetapi apabila di

Apalikasikan ke dalam Perancangan Mesin Mixer Pasir silika Kurang

maksimal dalam pencampurannya karena pada kipas pengaduk masih ada

bagian yang bisa teraduk dan merata. Waktu yang di butuhkan untuk

mengaduk suatu pasir membutuhkan waktu yang lama untuk bisa pasir

tercampur dengan bahan imbuhan pasir (Homogen)

Haller “Mixer for Resin and Sand” United States

Pattent Number : US4,096,587

Gambar 2.2 Mixer for Resin and Sand

(Sumber : http://www.google.com/patents/US4,096,587)

5

Desain ini merupakan desain mikser yang memiliki cukup simple,

namun pada perancangan ini sangat riskan dalam pencampuran yang kurang

sempurna dan membuat pasir terbuang dan tidak sesuai dengan ukuran pasir

dan bahan campuran dikarenakan tabung miksaer yang di balik dan tdk

adanya katup pembuka, yang hanya memanfaatkan penuang langsung ke

cetakan.

R.H. SUTTER ” Foundry Sand Mxer System“ United States.

Patten Number : US3,464,677

Gambar 2.3 Foundry Sand Mxer System

(Sumber : http://www.google.com/patents/US3,464,677)

Desain ini kurang sesuai digunakan dalam proses mixer pasir pasir, karena

mesin mixer tersebut terlalu rumit dalam alur yang di gunakan. Dalam

perancangan mixer pasir di butuhkan perancangan yang mudah dan

penggunaa yang mudah pula.

6

Tinjauan Karya Yang Sudah Ada

Abdul Rohim. “Peranacngan Mesin Mixer Pasir Silika Dan Water Glass

Untuk Pembuatan Cetakan Pasir Cara CO2 Skala Laboratorium”. 2016

Gambar 2.4 Mesin mixer pasir silika dan water glass

(Abdul rohim, 2016)

Dalam desian perancangan ini merupakan acuan perancangan yang

akan di rancang, karena desain perancangan mesin mixer pasir ini

merupakan desain yang baik, namun masih ada beberapa kekurangan dalam

segi hal menyempurnakan desain mesin mixer pasir silika tersebut, antara

lain kekurangan yang di miliki rancangan mixer ini yang bisa di rencanakan

ulang dalam perancangannya yaitu :

Tidak adanya lubang untuk penerapan motor listrik supaya jarak V-belt bisa

di setting sesuai keinginan.

Tidak adanya karet/rubber pada sisi bawah kipas pengaduk mesin mixer

agar pasir pada dasar wadah pengaduk, sehingga pasir silika dan water glass

tercampur seluruh sampai benar-benar Homogen.

Memastikan kipas pengaduk tetap berputar saat katup keluar tempat pasir di

buka, supaya pasir cetak turun melalui saluran sampai ke cope/drag

Tidak adanya garis ukur yang menjadi patokan untuk suplai water glass agar

perbandingan antar pasir dan waterglass bisa di perkirakan.

7

Perbedaan Desain Perancangan dengan perancangan sebelumnya

Dalam perancangan yang akan di rancang, point penting yang di

dapat dalam sebuah perancangan yang kurang di atas dapat membedakan

suatu rancangan yang akan di desain untuk menyempurnakan perancangan

tersebut. Adapun perencanaan yang akan di rancang dan di tambahkan pada

rancangan yang akan di desain agar menjadi pembeda dalam segi

pendesainan yaitu :

Menambahkan lubang untuk motor listrik pada settinga V-belt agar bisa di

atur kekencangannya dan jarak yang merupakan pengaruh nya pada

kecepatan poros dan pulley untuk berputar.

Mendesain ulang kipas pengaduk dan penambahan karet/rubber untuk

memasrtikan pengadukan pasir yang ada pada dasar wadah bisa merata

teraduk sampai benar – benar Homogen.

Mendesain ulang kipas pengaduk supaya bisa berputar saat melakukan

pembukaan katup buka untuk keluarnya pasir dan menambahkan desain

wadah yang bisa membuat pasir bisa turun habis melalui drag/cope sampai

ke tempat penampung pasir atau penampung cetakan cor.

Jadi ada 3 point yang bisa di kembangkan pada mesin mixer pasir

silika CO2 skala laboratorium di atas

2.3 Komponen-komponen pembuatan Mixer Pasir silica

1. Poros (shaft)

Sebagai penampang pulley,dan tempat berputarnya blade pengaduk pasir.

2. Pulley

Terdiri dari beberapa pulley yang digunakan yaitu pulley motor, pulley besar

dan pulley pengaduk.

3. Wadah pengaduk

Sebagai wadah penampung adukan pasir yang di campur.

4. Kipas pengaduk ( Blades )

Kipas pengaduk sebagai pengaduk bahan seperti pasir silika,binder dan

katalis,yang bertumpu pada bantalan gelinding antara ujung tabung atas dan

bawah.

8

5. Pompa

Sebagai alat dari pencampur bahan melewati keran waterglass.

6. Motor Penggerak

Motor penggerak yang di tempatkan pada kerangka mesin mikser berguna

sebagai penggerak kipas pengaduk agar berputar.

7. Rangka mesin (Chassis)

Merupakan tubuh dari mesin yang merupakan tumpuan dari penampung dan

mikser.

2.4 Dasar Teori

2.4.1 Sand Casting

Sand casting adalah salah satu pembentukan cetakan dengan menggunakan

media cetak berupa pasir dengan cara memadatkan pasir. Pasir yang dipakai adalah

pasir alam atau pasir buatan yang mengandung tanah lempung. Biasanya

dicampurkan pengikat khusus seperti air-kaca, semen, resin furan, resin fenol

(minyak pengering), dan bentonit karena penggunaan zat-zat tersebut memperkuat

cetakan atau mempermudah pembuatan cetakan (Sumantri,2017)

a. Cetakan diklasifikasikan berdasarkan bahan yang digunakan:

1. Cetakan pasir basah (green-sand molds)

2. Cetakan kulit kering (Skin dried mold)

3. Cetakan pasir kering (Dry-sand molds)

b. Cetakan dibuat dari pasir yang kasar dengan bahan pengikat

1. Cetakan lempung (Loan molds)

2. Cetakan furan (Furan molds)

3. Cetakan CO2

4. Cetakan logam Cetakan logam terutama digunakan pada proses cetakan (die

casting) logam dengan suhu cair rendah.

5. Cetakan khusus Cetakan khusus dapat dibuat dari plastic, kertas, kayu semen,

plaster, atau karet.

Proses pembuatan cetakan yang dilakukan di pabrik-pabrik pengecoran dapat di

kelompokkan sebagai berikut:

9

a. Pembuatan cetakan di meja (Bench molding) Dilakukan untuk benda cor

yang kecil.

b. Pembuatan cetakan di lantai (Floor molding) Dilakukan untuk benda cor

berukuran sedang atau besar.

c. Pembuatan cetakan sumuran (pit molding) d. Pembuatan cetakan dengan

mesin (machine molding)

Cetakan dibuat dalam rangka cetak (flak) yang terdiri dari dua bagian,

bagian atas disebut kup dan bagian bawah disebut Drag. Pak kotak cetak yang terdiri

dari tiga bagian, bagian tengahnya disebut cheek. Kedua bagian kotak cetakan

disatukan pada tempat tertentu dengan lubang dan pin.

CO2-process.

Terdiri dari: Pasir silika (baru) Air kaca 2% – 5% Aditive berupa brake-

down agent atau yang sejenisnya untuk meningkatkan kemampuan hancur.

Digunakan untuk membuat inti dan dalam batasan yang sempit juga cetakan. (sumber

: Hapli.wordpress)

Karakteristik:

Pengerasan diperoleh melalui pemadatan secara manual maupun masinal kemudian

direaksikan dengan gas CO2.

Memiliki kekerasan tinggi.

Permukaan harus di coating untuk menghasilkan permukaan coran yang baik.

Dapat disimpan ditempat kering selama beberapa hari sebelun dicor.

Kemampuan hancur buruk.

Kemampuan daur ulang buruk.

10

Gambar 2.5 Pembuatan cetakan (Harley darmawan,2016)

2.4.2 Mixer

Mixer merupakan salah satu alat pencampur dalam sistem emulsi sehingga

menghasilkan suatu dispersi yang seragam atau homogen. Terdapat dua jenis mixer

yang berdasarkan jumlah propeler-nya (turbin), yaitu mixer dengan satu propeller

dan mixer dengan dua propiller. Mixer dengan satu propeller adalah mixer yang

biasanya digunakan untuk cairan dengan viskositas rendah. Sedangkan mixer

dengan dua propiller umumnya diigunakan pada cairan dengan viskositas tinggi.

Hal ini karena satu propeller tidak mampu mensirkulasikan keseluruhan massa

dari bahan pencampur (emulsi), selain itu ketinggi emulsi bervariasi dari waktu ke

waktu (Anisa , 2015).

11

Jenis-jenis Mixer

1. Planetary Mixer

Planetary Mixer merupakan alat pencampuran bahan viskous,

dibandingkan dengan pencampuran pada bahan cair, proses pencampuran bahan

yan viscous memerlukan tenaga yang lebih banyak. Planetary mixer terdiri dari

wadah atau bejan yang bersifat stasioner sedangkan pengaduk yang digunakan

mempunyai gerakan melingkar sehingga ketika berputar, pengaduk secara berulang

mendatangi seluruh bagian pada bejana. Pada saat proses pencampuran berlangsung

ruang pencampuran berada dalam keadaan tertutup. Hal itu dimaksudkan agar

bahan yang sedang bercampur tidak sampai tumpah keluar karena perputaran dari

pengaduk. Bentuk dari mixer tersebut diperlihatkan pada gambar 2.6 dibawah ini :

Gambar 2.6 Mesin Planetary Mixer

(Sumber : http://www.google.com)

2. Ribbon Blender

Ribbon Blender merupakan salah satu alat pencampur dalam sistem emulsi

sehingga menghasilkan suatu dispersi/adonan yang seragam atau homogen. Sumber

tenaga pada Ribbon Blenderberfungsi sebagai penggerak dalam proses

pengadukan. Tenaga dari motor penggerak untuk pengaduk ditransmisikan secara

langsung dengan menggunakan besi.Pengaduk itu sendiri memiliki fungsi untuk

mengalirkan bahan dalam alat pengaduk yang bergerak dan wadah yang diam.

Pengaduk juga berfungsi untuk mengaduk selama proses penampungan dan untuk

menghindari pengendapan.Proses pencampuran adonan dengan Ribbon Blender

12

bertujuan untuk memperoleh adonan yang elastis dan menghasilkan pengembangan

gluten yang diinginkan. Bentuk dari mesin tersebut diperlihatkan pada gambar 2.7

dibawah ini :

Gambar 2.7 Mesin Ribbon Blender

(Sumber : http://www.google.com)

3. Double Cone

Blender Double cone mixer merupakan alat pencampur yang cocok untuk

bahan halus dan rapuh. Penggunaan energi dalam pencampurannya kecil. Untuk

spesifikasi alat ini adalah kapasitas alat ini dari 2 sampai 100.000 liter dan

muatannya bekerja secara otomatis. Keuntungan dari double cone mixer ini

adalah mudah digunakan untuk pencampuran berbahan halus, higienis dan mudah

dibersihkan. Bentuk dari mesin tersebut diperlihatkan pada gambar 2.8 dibawah ini

:

Gambar 2.8 Mesin Double Cone Blender

(Sumber : http://www.google.com)

4. Vertical Double

13

Rotary Mixer Vertical double rotary mixer digunakan untuk mencampurkan

bahan yang padatpadat. Mixer ini digunakan untuk kontinyu adalah padat-padat dan

padat-cair pencampuran untuk medium untuk produksi besar secara terus menerus.

Mixer ganda memiliki poros pencampuran disesuaikan dengan dayung dalam mixer

vertikal tujuan pencampuran dapat diselesaikan di bawah gaya gravitasi dengan

dampak diasingkan. Bentuk dari mixer tersebut diperlihatkan pada gambar 2.9

dibawah ini :

Gambar 2.9 Mesin Vertical Double Rotary Mixer

(Sumber : http://www.google.com)

Jenisjenis pengaduk yang biasa digunakan yakni pengaduk baling-baling

(propeller), pengaduk turbin (turbine), pengaduk dayung (paddle) dan pengaduk

helical ribbon.

1. Pengaduk Baling-baling

Pengaduk jenis ini digunakan pada kecepatan berkisar antara 400 hingga

1750 rpm (revolution per minute) dan digunakan untuk bahan berupa cairan dengan

viskositas rendah. Terdapat 3 jenis pengaduk baling-baling yang sering digunakan

yaitu Marine propeller, hydrofoil propeller, dan high flow propeller. Bentuk dari

pengaduk tersebut dapat dilihat pada gambar 2.10 dibawah ini :

14

Gambar 2.10 Pengaduk Baling – baling

(Sumber : http://www.google.com)

2. Pengaduk Dayung (Paddle)

Pengaduk jenis ini digunakan pada kecepatan rendah diantaranya 20 hingga

200 rpm. Pengaduk jenis ini sebaiknya tidak digunakan untuk bahan dengan

viskositas tinggi seperti padatan. Terdapat beberapa jenis pengaduk dayung yaitu

Paddle anchor, paddle flat beam-basic, paddle double-motion, paddle gate, paddle

horseshoe, paddle glassed steel, paddle finger, paddle helix, dan multi helix. Bentuk

salah satu dari pengaduk tersebut dapat dilihat pada gambar 2.11 dibawah ini :

Gambar 2.11 Pengaduk paddle

(Sumber : http://www.google.com)

3. Pengaduk Turbin

Pengaduk turbin memiliki bentuk dasar yang sama dengan pengaduk

dayung hanya saja pengaduk turbin memiliki daun yang lebih banyak dan pendek.

Pengaduk jenis ini dapat digunakan untuk bahan kering maupun basah. Pengaduk

turbin dengan daun berbentuk datar memberikan aliran yang radial. Pengaduk

turbin jenis ini baik digunakan untuk mendispersi gas sebab gas akan dialirkan dari

bagian bawah pengadukan dan akan menuju bagian daun pengaduk lalu terpotong-

potong menjadi gelembung gas. Ada pun beberapa jenis pengaduk turbin adalah

sebagai berikut: turbine disc flat blade, turbine hub mounted curved blade, turbine

pitched blade, turbine bar, danturbine shrouded. Pengaduk turbin dengan daun

berbentuk miring 450 banyak digunakan untuk bahan dengan viskositas tinggi /

padatan, hal ini karena pengaduk jenis ini menghasilkan pergerakan fluida yang

15

lebih besar. Bentuk dari jenis pengaduk tersebut dapat dilihat pada gambar 2.12

berikut ini :

Gambar 2.12 Pengaduk Turbin

(Sumber : http://www.google.com)

4. Pengaduk Helical- Ribbon

Pengaduk jenis Helical- Ribbon memiliki bentuks eperti pita (ribbon) yang

dibentuk dalam sebuah bagian yang bentuknya seperti baling- baling helicopter dan

ditempelkan kepusat sumbu pengaduk (helical). Pengaduk jenis ini memiliki rpm

yang rendah dan digunakan untuk bahan-bahan dengan viskositas tinggi. Ada pun

beberapa jenis pengaduk helical-ribbon adalah sebagai berikut: ribbon impeller,

double ribbon impeller, helical screw impleller, sigma impleller, dan z-blades.[13]

Bentuk dari jenis pengaduk tersebut dapat dilihat pada gambar 2.13 berikut ini :

Gambar 2.13 Pengaduk Helical Ribbon

(Sumber : http://www.google.com)

2.4.3 Poros (shaft) . Poros adalah suatu bagian stationar yang berputar, biasnya berpenampang

bulat dimana terpasang elemen-elemen seperti roda gigi (gear), pulley, flywheel,

engkol, sprocket dan elemen pemindah lainnya. Poros bisa menerima beban

lenturan, beban tarikan, beban tekan atau beban puntiran yang bekerja sendiri

sendiri atau berupa gabungan satu dengan yang lainnya. (Josep Edward

Shigley,1984)

16

Fungsi poros dalam sebuah mesin berfumgsi untuk meneruskan tenaga

bersama sama dengan putaran. Setiap elemen mesin yang berputar,seperti cakra tali,

puli sabuk mesin, priring kabel, roda jalan dan roda gigi di pasang berputar terhadap

poros dukung yang tetap atau di pasang tetap pada poros dukung yang berputar.

Seperti dicontohkan pada poros roda keran pemutar gerobak.

Persyaratan khusus terhadap desain dan pembuatan adalah sambungan dari

poros dengan poros. Pembuatan poros sampai diameter 150 mm adalah dari baja

bulat (ST 42, ST 50, ST 70 dan SC baja campura) Yang di putar atau di tarik,

dari lebih tebal di tempa menjadi jauh lebih kecil. Poros beralur diakhiri dengan

penggosokan, dalam hal di kehendaki bulatan yang tepat.

Pembagian Poros

1. Poros Transmis (Transmisi shaft)

Poros transmisi lebih dikenal dengan sebuah shaft. Shaft akan mengalami

beban puntir berulang, beban bergantian ataupun kedua-duanya. Pada shaft, daya

dapt di transmisikan melalui gear, belt, pulley, sprocket rantai, dan lainnya.

2. Gandar

Poros gandar merupakan poros yang di pasang diantara roda-roda kereta

barang. Poros gandar tidak menerima beban puntir dan hanya mendapat beban

lentur.

3. Porors Spindle

Poros spindle merupakan poros transmisi yang relative pendek, misalnya

pada poros utama mesin perkakas dimana beban utamanya berupa beban puntiran.

Selain beban puntir, poros spindle juga menerima beban lentur (axial load). Poros

spindle dapat di gunakan secara efektif apabila deformasi yang terjadi poros

tersebut kecil.

17

Hal-hal Yang Perlu Diperhatikan Dalam Perencanaan Poros

1. Kekuatan Poros

` Poros transmisi akan menerima beban puntir (twisting moment), beban

lentur (bending moment) ataupun antara gabungan beban puntir dan lentur. Dalam

perencanaan poros perlu memperhatikan beberapa faktor, misalnya : kelelahan,

tumbukan dan pengaruh kosentrasi tgangan bila menggunakan poros bertenaga

ataupun pasak pada poros tersebut. Poros tersebut harus cukup aman untuk

menahan beban-beban tersebut.

Gambar 2.14 Poros

(Sumber : http://www.google.com)

2. kekakuan Poros

Meskipun sebuah poros mempunyai kekakuan yang cukup aman dalam

menahan pembebanan tetapi adanya lenturan atau defleksi yang terlalu besar akan

mengakibatkan ketidaktelitian (pada mesin perkakas), getaran mesin (vibration)

dan suara (noise). Oleh karena itu disamping memperhatikan kekuatan poros,

kekuatan poros juga harus diperhatikan dan disesuaikan dengan jenis mesin yang

akan ditransmisikan dayanya dengan poros tersebut.

3. Puraran Kritis

Bila putaran suatu mesin dinaikkan maka pada suatu harga putaran tertentu

dapat terjadi getaran yang luar biasa besarnya. Putaran ini disebut dengan putaran

kritis. Hal ini dapat terjadi pada turbin, motor torak, motor listrik dll. Jika mungkin

18

poros harus direncanakan sedemikian rupa hingga putaran kerjanya lebih rendah

dari putaran kritisnya.

4. Korosi

Bahan-bahan tahan korosi harus dipilih untuk propeler dan pompa bila

terjadi kontak dengan media yang korosif. Demikian pula untuk poros yang

terancam kavitasi dan poros mesin yang sering berhenti lama.

2.3.3 Rumus Dan Persamaan Perhitungan Poros

Momen puntir yang terjadi pada poros ruang kipas pengaduk yang terdapat pada

perancangan mesin mixer pasir (Sularso dan Suga, 1991)

T = 9,74 . 105 Pd

n1

Dimana :

T = Momen puntir yang terjadi pada poros ruang kuipas pengaduk yang

terdapat pada perancangan mesin mixer pasir (kg.mm)

Pd = Daya rencana yang digunakan pada perancangan mesin mixer pasir (kW)

n1 = Putaran poros penggerak yang terdapat pada poros motor listrik yang

digunakan

Tegangan geser poros ruang kipas pengaduk yang diizinkan pada perancangan

mesin mixer pasir (Sularso dan Suga, 1991)

τa = σB

Sf1 . Sf2

Dimana :

τa = Tegangan geser poros ruang kipas pengaduk yang diizinkan pada

perancangan mesin mixer pasir (kg

mm2⁄ )

σB = Kekuatan tarik bahan poros ruang kipas pengaduk yang digunakan pada

perancangan mesin mixer pasir (kg

mm2⁄ )

(Sularso dan Suga, hal 3)

Sf1 = Faktor koreksi bahan poros ruang kipas pengaduk yang digunakan pada

perancangan mesin mixer pasir (Sularso dan Suga, hal 8)

19

Sf2 = Faktor keamanan bentuk poros ruang kipas pengaduk yang digunakan

pada perancangan mesin mixer pasir (Sularso dan Suga, hal 8)

Diameter poros ruang kipas pengaduk yang digunakan pada perancangan mesin

Mixer pasir (Sularso dan Suga, 1991)

ds = [5,1

τa √(Km . M)2 + (Kt . T)2]

1

3

Dimana :

ds = Diameter poros ruang kipas pengaduk yang digunakan pada perancangan

mesin mixer pasir (mm)

τa = Tegangan geser poros ruang kipas pengaduk yang diizinkan pada

perancangan mesin mixer pasir (kg

mm2⁄ )

Km = Faktor koreksi untuk momen bending pada poros ruang kipas pengaduk

yang digunakan pada perancangan mesin mixer pasir yang mengalami

tumbukan ringan (Sularso dan Suga, hal 17)

M = Momen bending yang terjadi pada poros ruang kipas pengaduk yang

digunakan pada perancangan mesin mixer pasir (kg.mm)

Kt = Faktor koreksi untuk momen puntir pada poros ruang kipas pengaduk yang

digunakan pada perancangan mesin mixer pasir yang dikenai beban sedikit

kejutan (Sularso dan Suga, hal 8)

T = Momen puntir yang terjadi pada poros ruang kipas pengaduk yang terdapat

pada perancangan mesin mixer pasir (kg.mm)

Tegangan geser maksimal poros ruang kuipas pengaduk pada perancangan

mesin mixer pasir (Sularso dan Suga, 1991)

τmax = [5,1

ds3 . √(Km . M)2 + (Kt . T)2]

Dimana :

τmax = Tegangan geser maksimal pada poros yang terdapat pada ruang

kipas pengaduk mixer pasir (kg

mm2⁄ )

ds = Diameter poros ruang kipas pengaduk yang digunakan pada

perancangan mesin mixer pasir (mm)

20

Km = Faktor koreksi untuk momen bending pada poros ruang mixer pasir yang

digunakan pada perancangan mesin mixer pasir yang

mengalami tumbukan ringan (Sularso dan Suga, hal 17)

M = Momen bending yang terjadi pada poros ruang kipas pengaduk yang

digunakan pada perancangan mesin mixer pasir (kg.mm)

Kt = Faktor koreksi untuk momen puntir pada poros ruang kipas pengaduk

yang digunakan pada perancangan mesin mixer pasir yang

dikenai beban sedikit kejutan (Sularso dan Suga, hal 8)

T = Momen puntir yang terjadi pada poros ruang kipas pengaduk yang

terdapat pada perancangan mesin mixer pasir (kg.mm)

Pembuktian bahwa poros ruang kipas pengaduk dalam perancangan mesin

mixer pasir aman untuk digunakan (Sularso dan Suga, 1991)

τmax < τa

Dimana :

τmax < τa =Besarnya tegangan geser maksimal (τmax) yang dihasilkan harus

lebih kecil dari tegangan geser yang diizinkan (τa ) (Sularso dan

Suga, hal 18)

2.4.4 Pulley

Pulley merupakan komponen penting yang sebagian besar jenis mesin

menggunakannya yang berfungsi sebagai alat untuk mentransmisikan daya (sinung,

2013)

Pulley di gunakan untuk memindahkan daya satu poros yang lain dengan alat

bantu sabuk, karena perbandingan kecepatan dan diameter berbanding terbalik,

maka pemilihan pulley harus dilakukan dengan teliti agar mendapatkan

perbandingan kecepatan yang diinginkan , diameter luar digunakan untuk alur

sabuk dan diameter dalam untuk penampang poros (Danang, 2014)

21

Gambar 2.15 Pulley

(Sumber : http://www.google.com)

Bahan pulley

Pada umumnya bahan pulley yang digunakan dibagi menjadi 5 bagian :

1. Besi tuang

2. Besi baja

3. Besi press

4. Aluminium

5. Kayu

Pulley dengan bahan Besi faktor gesekan dan karakteristik yang di hasilkan

sangat baik, sedangkan pulley dengan baja press mempunyai faktoor gesekan

yang kurang baik dan lebih cepat aus.

Bentuk pulley dan tipe pulley

Pulley yang dapat digunakan untuk sabuk penggerak dapat di bagi dalam

beberapa tipe yaitu :

1. Pulley datar

Bentuk pulley penampang datar (flat), pulley ini digunakan untuk transmisi

sabuk datar. Pulley kebanyaj terbuat dari besi tuang, ada juga yang terbuat dari

baja dan bentuk bervariasi.

2. Pulley datar

Pulley ini lebih efektif dari pulley datar karena sabuknya sedikit menyudut

sehingga untuk keadaan selip relatif kecil.

22

Hubungan pulley denga sabuk

Hubungan pulley dengan sabuk berfungsi sebagai alat bantu dari sabuk

dalam memutar poros penggerak ke poros penggerak lain, dimana sabuk membelit

pada pulley. Untuk pulley yang mempunyai alur V maka sabuk yang di pakai

harus mempunyai sabuk V juga dengan bentuk trapezium.

Rumus dan persamaan perhituangan pulley dan sabuk-V Belt

Pada umumnya pulley di pakai untuk menggerakan poros yang satu dengan

poros lain dengan dibantu sabuk sebagai transmisi daya. Disamping itu pyulley juga

digunakan untuk mneruskan momen secara efektif dengan jarak maksimal, untuk

menentukan diameter pulley yang akan digunakan harus sesuai dengan putaraan

yang diinginkan.

Pulley merupakan salah satu bagian dari mesin yang berfungsi untuk

mentransmisikan daya dari motor untuk menggerakan alat tujuan, ukuran

perbandingan pulley dapat disesuaikan deengan kebutuhan. Antara pulley

p[enggerak dan pulley yang digerakan, dihubungkan dengan sabuk V sebagai

penyalur daya dari motor penggerak.

Penampang A B C D E

Diameter minimum yang diizinkan

65

115

175

300

450

Diameter minimum yang dianjurkan

95

145

225

350

550

Tabel 2.1 Diameter pulley Yang Diizinkan dan Dianjurkan (mm)

(Sumber: Sularso,2002: 165)

23

a. Gaya pada pulley

Gaya pada pulley yang bekerja yaitu akibat tegangan dari sabuk dan berat

pulley itu sendiri. Tegangan sisi tarik (Fe) dpat dicari dengan rumus :

(Sularso,2002:7)

𝐹𝑒 =𝑃𝑜 𝑥 102

𝑣

Dimana :

Po = Kapasitas Daya (kW)

V = Kecepatan keliling sabuk (m/s)

b. Diameter luar pulley

Untuk pulley penggerak (dk1) dapat di cari dengan rumus

(Sularso,2002:177)

Dkp = Dp + 2k

Untuk pulley yang digerakan (dk2) dapat dicari dengan dengan rumus

(Sularso,2002:177)

dkp = dp + 2k

Dimana :

Dp = Diameter pulley penggerak (mm)

dp = Diameter pulley yang digerakan (mm)

Transmisi Tenaga

Transmisi adalah suatu alat untuk meneruskan tenaga dari poros satu ke

poros yang lain dibantu dengan alat yang sesuai kebutuhan, misal alat itu rantai,

sabuk gear dan lain lain (Adli,2017)

Pada alal mixer pasir silika ini akan menggunakan transmisi sabuk yang

dihubungkan menggunakan puli.

24

a. Transmisi Sabuk Pulley

Sabuk adalah suatu elemen mesin fleksibel yang dapat diguakan dengan

mudah untuk mentransmisikan torsi dan gerakan berputar dari suatu komponen ke

beberapa komponen lainnya. Belt digunakan untuk memindahkan daya antara dua

poros yang sejajar. Poros yang terpisah pada suatu jarak tertentu bergantung pada

pemakaian jenis belt atau sabuk agar bisa bekerja secara lebih efisien.

Karakteristik sabuk sebagai berikut :

1. Sabuk bisa dipakai untuk jarak sumbu yang panjang.

2. Slip dan gerak sabuk yang lambat perbandingan sudut antara dua pros tidak

konstan ataupun sama dengan perbandingan diameter puli.

3. Tidak memerlukan puli yang besar dan dapat memindahkan daya antara puli pada

posisi tegak lurus dengan puli lainnya.

4. Sabuk datar khususnya sangat berguna untuk instalasi penggerak dalam kelompok

aksi klos.

b. Sabuk V (V-Belt)

Sabuk V berbahan dasar dari kain dan benang atau katun rayon dan nilon yang di

resapi oleh karet berpenampang trapesium. Digunakan inti sabuk untuk membawa

tarikan yang sangat besar dengan tenunan tetoron atau semacamnya.

Bagian sabuk yang membelit pada puli ini mengalami lengkungan sehingga

pelebaran bagian dalamnya dan bertambah besar, begitu pula dengan gaya gesek yang

bertambah karena pengaruh dari bentuk yang berbentuk baji shingga akan

menghasilkan daya transmisi yang besar pada tegangan yang relatif rendah

25

1. Terpal

2. bagian Penarik

3. Karet

Pembungkus

4.Bantal karet.

Gambar 2.16 Kontruksi V – Belt

(Sularso & Suga, 1997:194)

Kelebihan sabuk V dibandingkan dengan sabuk datar yaitu :

a. Selip antara sabuk dan puli dapat diabaikan.

b. Memberikan umur mesin lebih lama.

c. Sabuk V mudah dipasang dan dibongkar.

d. Sabuk v juga dapat dioperasikan pada arah yang berlawanan.

e. Sabuk v tanpa sambungan dapt memperlancar putaran.

f. Sabuk v mempunyai kemampuan untuk menahan goncangan saat mesin

dinyalakan.

Kelemahan sabuk V dibandingkan dengan sabuk datar yaitu :

a. Sabuk V tidak seawet sabuk datar.

b. Konstruksi puli sabuk V lebih rumit dibandingkan dengan sabuk datar.

c. Tidak dapat digunakan untuk jarak poros yang panjang.

26

Supaya terdapat suatu gesekan yang cukup kuat antara sabuk dan pulleynya,

sabuk dipasang sekencang-kencangnya pada pulley-pulleynya. Diagram pemilihan

sabku-V bisa dilihat pada gambar 2.17 dibawah ini.

Gambar 2.17 Diagram pemilihan sabuk V

(Sumber : Sularso dan Suga, 1991)

Apabila putaran puli kecil (rpm) telah diketahui, barulah dapat menentukan

sabuk-v yang termasuk kriteria manakah antara tipe A, B, C, D, atau E serta

mengetahui berapa ukuran penampang dari sabuk-v itu sendiri yang akan

digunakan pada perancangan yang akan dilakukan. Untuk mengetahui ukuran

penampang sabuk-v. Untuk mengetahui penampung sabuk-V dapat dilihat pada

gambar 2.18 yang menjelaskan masing – masing ukuran penampang sabuk –V

Gambar 2.18 Ukuran penampang sabuk

27

(Sumber : Sularso dan Suga, 1991)

Sabuk V dibelitkan disekeliling alur pulley yang berbentuk V. Bagian

sabuk yang sedang membelit pada pulley ini mengalami lengkungan sehingga

lebar bagian dalamnya akan bertambah besar. Gaya gesekannya juga akan

bertambah karena pengaruh bentuk baji, yang akan menghasilkan transmisi daya

yang besar pada tegangan yang relatif rendah. Hal ini merupakan salah satu

keunggulan sabuk V dibandingkan dengan sabuk rata. (Sularso dan Suga, 1991)

Rumus persamaan sabuk -V Belt

Pada mesin ini menggunakan sabuk-V sebagai penerus daya dari motor listrik ke

poros, dapat dihitung dengan rumus perhitungan :

Perencanaan Sabuk V Pada perencanaan sabuk-V ini, besarnya daya yang

ditransmisikan tergantung dari beberapa factor :

Kecepatan linier sabuk-V

Kecepatan linier sabuk-V dapat dihitung dengan rumus. (Sularso,2002:166)

v =π 𝑥 𝑑1𝑛1

60 𝑥 1000

Dimana :

v = Kecepatan linier sabuk (m/s)

d1 = diameter pulley penggerak (mm)

n1 = putaran poros motor (rpm)

Panjang keliling sabuk: (Sularso,2002:170)

L = 2 C +𝜋

2(𝑑p + 𝐷p) +

1

4𝑐(𝐷p + 𝑑p)

Dimana :

L = Panjang keliling sabuk (mm)

C = Jarak antara poros (mm)

dp = Diameter pulley yang digerakkan (mm)

Dp = Diameter pulley penggerak (mm)

Jarak antara sumbu poros pada motor penggerak (Sularso dan Suga, 1991)

C = b + √b2− 8 (Dp− dp)

2

8

Dimana :

28

C = Jarak sumbu poros yang sebenarnya antgar poros motor listrik dengan

yang digerakan (mm)

Dp2= Diameter pulleyyang digerakkan (mm)

dp1 = Diameter pulley penggerak motor (mm)

b = 2 . L − 3,14 (Dp2 + dp1)

Sudut kontak antar pulley dan sabuk-V

Besarnya sudut kontak antara pulley dan sabuk-V dapat di cari dengan

menggunakan rumus: (Sularso,2002:173)

𝜃 = 180𝑜 −57(𝐷p +𝑑p)

𝐶

Dimana :

𝜃 = Sudut kontyak (o )

Dp = Diameter pulley penggerak (mm)

Dp = Diameter pulley yang digerakkan (mm)

Jumlah sabuk yang diperlukan: (Sularso,2002:173)

N =𝑃𝑑

𝑃𝑜 𝐾𝜃

Dimana :

N = Jumlah sabuk yang diperlukan \

Pd = Daya rencamna (kW)

Po = Daya yang di transmisikan oleh sabuk-V (kW)

Perbandingan transmisi (sularso,2002:166)

𝑛1

𝑛1=

𝑑1

𝑑1

Dimana:

n1 = Putaran poros pertama (rpm)

n1 = Putaran poros kedua (rpm)

d1 = Diameter pulley penggerak (mm)

d2 = Diameter pulley yang digerakan (mm)

29

2.4.5 Motor Penggerak

Mesin-mesin yang dinamakan motor listrik dirancang untuk mengubah

energi listrik menjadi energi mekanis, untuk menggerakkan berbagai peralatan,

mesin-mesin dalam industri, pengangkutan dan lain lain. Setiap mesin sesudah

dirakit, porosnya menonjol melalui ujung penutup (lubang pelindung) pada

sekurang-kurangnya satu sisi supaya dapat dilengkapi dengan sebuah pulley atau

sebuah generator ke suatu mesin yang akan digerakan. Bentuk dari motor listrik

dapat dilihat seperti pada gambar 2.15 dibawah ini. (Daryanto, 2002)

Gambar 2.19 Motor listrik

(Sumber : http://www.google.com)

Rumus Perhitungan

Daya motor listrik yang dibutuhkan pada perancangan mesin Mixer

(Herlambang,2016)

P = T . 2π . n

60

Dimana :

P = Daya motor listrik yang dibutuhkan pada perancangan mesin Mixer (HP)

T = Torsi yang berkerja pada kipas pengaduk (Nm)

𝑛 = Jumlah putaran permenit yang diperlukan untuk mencapai kapasitas yang

direncanakan (rpm)

Daya motor listrik total yang digunakan pada perancangan mesin Mixer

(Herlambang, 2016)

30

NmTotal =

P

𝜂s

Dimana :

NmTotal = Daya motor listrik total yang digunakan pada perancangan mesin

Mixer (HP)

P = Daya motor listrik yang dibutuhkan pada perancangan mesin Mixer

(HP)

𝜂s = Efisiensi mekanis pada sabuk-v yang digunakan pada perancangan

mesin Mixer (Dobrovolsky, hal 241)