BAB III

PERANCANGAN

3.1. Perencanaan Kapasitas Perajangan

Kapasitas Perencanaan = 180 kg/jam

Putaran motor = 1.450 rpm

Diameter piringan ( D3 ) = 280 mm

Diameter puli motor ( D1 ) = 50,8 mm

Tebal permukaan ( t ) = 1 mm

Jumlah pisau pada piringan ( I ) = 4 buah

Diameter ketela ( dk) = 15 mm - 50 mm

Panjang ketela ( l ) = 100 mm - 350 mm

Berat ketela ( wk ) = 400 gram - 850 gram

Jarak pusat poros ke pusat pisau ( R ) = 90 mm

Kekenyalan Ketela = 40 kg (Dosen farming)

Dimana berat satu irisan bahan baku keripik :

Wl = l

tWk .

= 300

1700× = 2,33 gram

3.1.1. Menentukan putaran piringan (n3)

Kapasitas = l . n3 . Wl

180 kg / jam = 4 x n3 x 2,33

3000 gr/mnt = 4 x n3 x 2,33

n3 = 33,2.4

3000

= 321,89 Rpm

n2 = n3

3.1.2. Menentukan Daya Motor

Daya = Momen x Putaran

Momen = R x Gaya

= 0,09 x 40 kg

= 3,6 kg.m

Daya = Momen x Putaran

= 60

89,3216,3 x

= 19,313 kg.m/dtk

= 0,26 HP

Jadi daya yang di pakai adalah 0,5 Hp

Catatan :

1 HP = 75 kg.m/dtk = 0,747 Kw

3.1.3. Menentukan Diameter Puli Penggerak

1

2

2

1

DDi

nn

== ( Sularso, hal 166 )

Sehingga :

1

2

2

1

DD

nn

=

Maka :

n2 = 2

11

DDn •

321,89 = 2

8,501450D×

D2 = 89,321

8,501450×

= 228,84 mm

Jadi, untuk mesin yang dirancang didapat :

D1 = 50,8 mm dengan n1 = 1450 rpm

D2 = 228,84 mm dengan n2 = 321,89 rpm

D3 = 280 mm dengan n3 = 321,89 rpm

3.2. Perencanaan Sabuk-V

3.2.1. Perhitungan Panjang Sabuk

Selanjutnya kita menentukan jenis sabuk, panjang sabuk yang akan

digunakan serta memilih tipe sabuk. Untuk ukuran motor penggerak :

Daya motor ( Pm ) = 0,5 Hp

Putaran motor ( n1 ) = 1450 rpm

Maka dipilih sabuk-V tipe A, dari diagram pemilihan sabuk-V ( Gb.2.4, hal

11 )

Untuk mengetahui panjang sabuk yang digunakan, kita dapat memakai rumus

:

L = CDDCDD

4)(2)(

2

212

21−

+++π ( Sularso, hal 170 )

Dimana :

L = panjang sabuk ( mm )

C = jarak antara sumbu poros ( mm )

Panjang sabuk-V :

Diketahui :

D1 = 50,8 mm

D2 = 228,84 mm

C = 300mm

Maka :

L = ( ) ( ) 2

30048,5084,228

300284,2288,50214,3

×−

+×++

= 1065,42 mm

Ukuran sabuk yang dipakai adalah sabuk tipe A dengan panjang 1067 mm (

table 3, lampiran ). Karena terdapat perbedaan antara perhitungan pemakaian

sabuk, maka jarak antara sabuk sumbu dapat dikoreksi dengan cara :

C = ( )8

8 212

2 DDbb −−+ ( Sularso hal 170 )

b = 2L – π( D1 + D2 ) ( Sularso hal 170 )

Maka :

b = 2 x 1067 – 3,14 (50,8 +228,84)

= 1256 mm

C = ( )

88,5084,228812561256 22 −−+

= 300,83 mm

jadi jarak antar sumbu poros pertama dan kedua adalah 300,83 mm

3.2.2. Menentukan kecepatan linier sabuk-V

V = 100060

. 11

⋅⋅ nDπ

(Sularso, hal 166)

= 100060

1450.8,50.14,3x

= 3,85 m/dt

3.2.3. Menentukan besar sudut kontak (θ)

θ = 1800 - ( )

CDD 1257 −

( Sularso, hal 173 )

= 1800 - ( )300

8,5084,22857 −

= 146,332π /180

= 2,55 rad

3.2.4. Menentukan tegangan sabuk-V

T = (F1 – F2)R (R.S.Khurmi,hal 423)

Dimana :

T = Momen torsi pada poros motor (Kg) = 302,28 Kg

F1 = Tegangan sabuk sisi tarik (Kg)

F2 = Tegangan sabuk sisi kendor (Kg)

R = Radius puli (mm) = 25,4 mm

Maka :

F1 – F2 = RT

= 4,2528,302

F1 – F2 = 11,9………….Pers.1

Untuk menetukan besarnya sabuk dipakai rumus :

2,3 log θµ ⋅=2

1F

F (R.S.Khurmi,hal 666)

Dimana :

µ = Koefisien gesek puli dengan sabuk = 0,3

(table 5, lampiran)

θ = Sudut kontak antara puli dengan sabuk = 2,55 rad

Maka :

Log 2

1F

F = 3,2θµ ⋅

= 3,2

55,23,0 ⋅

= 0,33

2

1F

F = 2,14

F1 = 2,14. F2……………….pers II

Disubstitusikan pers I dan pers II :

F1 – F2 = 11,9

-2,14. F2 + F1 = 0

1,14. F2 = 62,63 kg

F2 = 10,44 kg

F1 = 2,14 . 10,44 kg

= 22,34 kg

3.2.5. Kapasitas daya transmisi dari satu sabuk (Po)

Po = 102

1VFe⋅ (Sularso, hal 171)

Fe = F1 – F2

Dimana :

Po = Besarnya daya transmisi oleh satu sabuk (Kw)

Fe = Gaya tarik efektif (kg)

V1 = Kecepatan linier sabuk V

Maka :

Fe = 22,34– 10,44

= 11,9 kg

Po = 102

85,39,11 ⋅

= 0,45 Kw

3.2.6. Jumlah sabuk (N)

N = oo KP

Pd⋅

(Sularso, hal 173)

Dimana :

N = Jumlah Sabuk

Pd = daya rencana (Kw) = 0,4476 Kw (hal 62)

Po = Daya yang ditransmisikan

Kθ = Faktor koreksi

Kθ = 0,91 (diambil dari harga Tabel 4, lampiran)

59,0300

8,5084,22821 =−

=−C

DD

Dari tabel factor koreksi Kθ ( tabel 4, lampiran) untuk harga 0,59 (dianggap 0,6)maka

factor koreksi sebesar 0,91.

Maka :

N = 91,045,0

4476,0⋅

= 1,09 ≈ 1 buah

Jadi sabuk V yang digunakan sebanyak 1 buah.

3.3. PERENCANAAN POROS

3.3.1. Perencanaan Poros

Diketahui data-data poros :

Panjang poros = 350 mm

Bahan poros S30C dengan kekakuan tarik σt = 48 kg/mm2 ( Tabel 11,

lampiran )

Daya yang ditransmisikan p (kW)

P = 0,5 Hp

= 0,373 kW

Putaran poros 1, n1 = 1450 rpm

Putaran poros 2, n2 = 321,89 rpm

Factor koreksi, fc = 1,2 ( tabel 10, lampiran )

Daya rencana, Pd (kW)

Pd = 0,373 . 1,2 = 0,45 kW

Momen rencana, T ( kg/mm)

T1 = 9,74 . 105 1n

pd (sularso, hal 7)

= 9,74 . 105 1450

45,0

= 302,28 kg.mm

T2 = 9,74 . 105 2n

pd = 9,74

. 105 89,321

45,0

= 1361,65 kg.mm

Gaya-gaya pembebanan pada poros

a. Tegangan geser yang diijinkan )( aτ

21 SfSf

a×

=σττ

Dimana :

Bσ = Tegangan tarikan bahan S30C ( 48 kg/mm2 )

= Faktor keamanan untuk bahan ( 6,0 ) 1Sf

(Sularso, hal 8)

= Faktor keamanan untuk konsentrasi tegangan

alur pasak dan kekasaran ( 2,0 ) ( Sularso, hal 8)

2Sf

Sehingga :

0,20,6

48×

=τ

= 4 kg/mm2

b. Diameter Poros 1

3

1

11 ..1,5⎥⎦⎤

⎢⎣⎡= TcbKtads τ

Dimana :

aτ = Tegangan geser (4 kg/mm2)

Kt = Faktor koreksi karena puntiran dan tumbukan ringan

(3,0) ( sularso, hal 8 )

Cb = Faktor koreksi karena beban dan tumbukan ringan

(2,3) ( sularso, hal 8 )

T1 = Moment punter (302,28 kg/mm)

T2 = Momen punter (1361,65 kg/mm)

Sehingga :

3

1

1 28,302.0,3.3,2.41,5

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=ds

= 13,85 mm

= 14 mm

Diameter poros yang dipakai dalam perencanaan pada poros motor

yaitu 14 mm

c. Diameter Poros 2

3

1

22 ..1,5⎥⎦⎤

⎢⎣⎡= TcbKtads τ

Sehingga :

3

1

2 65,1361.0,3.3,2.41,5

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=ds

= 22,88 mm

= 24 mm

Diameter poros yang dipakai dalam perencanaan pada poros 2 yaitu

24 mm

d. Berat poros

Wp = ylds ⋅⋅⋅ 2

4π

Dimana :

d = diameter poros yang direncanakan = 24 mm

l = panjang poros = 350 mm

y = berat jenis bahan baja karbon = 0,00785 kg/cm3 ( tabel 8,

lampiran )

Maka :

Wp = 00785,0354,2414,3 2 ⋅⋅⋅

= 1,2 kg

e. Pengecekan kekuatan Poros

1. Pengecekan terhadap tegangan geser poros 1

131

max ...1,5 TcbKtd

=τ

28,302.3,2.3.141,5

3 ⎟⎠⎞⎜

⎝⎛=

= 3,88 kg/mm2

Syarat :

aττ ≤max

3,88 ≤ 4,17 ( memenuhi syarat )

2. Pengecekan terhadap tegangan geser poros 2

232

max ...1,5 TcbKtd

=τ

65,1361.3,2.3.241,5

3 ⎟⎠⎞⎜

⎝⎛=

= 3,46 kg/mm2

Syarat :

aττ ≤max

3,46 ≤ 4 ( memenuhi syarat )

3. Defleksi puntiran )(θ

42

584dGLT

⋅⋅

⋅=θ

Dimana :

G = modulus geser (kg/mm2), untuk baja G = 8,3.103

kg/mm2 ( sularso, hal 18)

L = panjang poros (350 mm)

T = momen punter (1361,65 kg.mm)

d2 = diameter poros (24 mm)

db = diameter baut (10 mm)

Sehingga :

43 2410.3,835065,1361584⋅⋅

⋅=θ

= 0,1 mm2

= 0,000270

Syarat :

25,0≤θ 0,1≤ 0,25 (memenuhi syarat)

f. Menghitung Kekuatan Baut Pada Poros

Bahan baut yang digunakan adalah = JIS B 1051 ( tabel 9, lampiran )

1. Gaya Tangensial Poros

2

2

dsTF =

224

65,1361=F

= 113,47 kg

2. Menghitung Tegangan geser Baut

AF

=βτ

210.4

47,113π

τ β =

= 1,45 kg/mm2

syarat : βσ = 34 kg/mm2

1,45 = 34 kg/mm2 ( memenuhi syarat )

3.4. Perencanaan Puli

1. Dimensi puli tipe A

Diketahui ( tabel 6, lampiran ) :

W = 11,95 mm Ko = 8,0 mm K = 4,5 mm

Lo = 9,2 mm f = 10 mm

a. Puli 1 ( puli motor )

Diketahui :

dp = 50,8 mm

Karena dp < 200 maka puli yang dipakai solid tanpa jejari.

Lebar permukaan puli luar :

B = 2 . f

= 2.10

= 20 mm

Diameter luar puli :

de = dp + 2 . Ko

= 50,8 + 2 . 8

= 66,8 mm

kedalaman alur :

h = Ko + K

= 4,5 + 8

= 12,5 mm

Panjang bos atau naf puli :

L ≥ 2π . ds

L ≥ 241,3 . 14

= 21,98 ≈ 22 mm

b. Puli 2 ( puli perantara )

Diketahui :

dp = 228,84 mm

Puli yang dipakai adalah puli dengan jejari.

Lebar permukaan puli luar :

B = 2 . f

= 2.10

= 20 mm

Diameter luar puli :

de = dp + 2 . Ko

= 228,84+ 2 . 8

= 244,84 mm

kedalaman alur :

h = Ko + K

= 4,5 + 8

= 12,5 mm

Panjang bos atau naf puli :

L ≥ 2π . ds + 10

L ≥ 241,3 . 24 +10

= 37,68 mm

c. Puli 3( puli piringan )

Diketahui :

dp = 280 mm

Karena puli ditempatkan pisau pengiris maka puli dibuat tanpa jejari atau

solid.

3 Berat puli

Wpuli = γπ⋅⋅⋅ ⋅ tD 2

4

Dimana :

D = Diameter puli = 228,84 mm

T = tebal puli = 3 cm

γ = Berat jenis cast iron = 0,00725 kg/cm3

( tabel 8, lampiran )

Untuk berat puli dianggap tinggal 50% karena adanya beberapa adanya

beberapa lubang pada jari-jari puli, sehingga :

Wpuli = 5,000725,03884,22414,3 2 ⋅⋅⋅⋅ = 4,5 kg