Perencanaan Mesin Pelet Ikan

BAB IPENDAHULUAN

1.1. LATAR BELAKANG

Ikan sering dianggap suka memakan limbah, misalnya kotoran, bangkai,

pupuk kandang, dan lain-lain. Sebagian masyarakat masih beranggapan bahwa

ikan hanya pantas memakan kotoran manusia dan binatang piaraan atau buangan

sisa – sisa makanan manusia. Jenis-jenis makanan itulah yang dianggap oleh

sebagian masyarakat layak untuk makanan ikan. Masalah makanan dalam

budidaya ikan tampaknya belum terpikirkan oleh sebagian masyarakat. Padahal,

dengan berkembangnya teknologi budidaya ikan secara intensif, masalah makanan

menjadi kebutuhan pokok dalam setiap usaha perikanan.

Usaha perikanan secara berangsur-angsur berubah dari system tradisional

menuju pengelolaan secara intensif. Perubahan system pengelolaan tersebut

ditandai dengan penerapan paket-paket teknologi yang disebut sapta usaha

perikanan, meliputi pengelolaan tanah, pemupukan dan pengapuran dasar,

pengelolaan air, seleksi benih (bibit), pengelolaan pakan, pengendalian hama

penyakit, pasca – panen dan pemasaran. Setiap komponen sapta usaha perikanan

tersebut terkait erat. Namun, komponen yang tergolong paling menentukan

keberhasilan secara ekonomis adalah pengelolaan pakan.

Ketersediaan makanan dalam budidaya ikan secara intensif merupakan

kebutuhan pokok. Kebutuhan pakan ikan harus dipenuhi dari luar kolam, yaitu

berupa makanan buatan yang dikenal dengan istilah pakan ikan. Pakan ikan dibuat

dari adonan beberapa bahan baku dan dicetak dalam berbagai bentuk seperti

emulsi, tepung, flag (lempengan kecil), remah, butiran (cerumble), dan pasta atau

pellet.

Negara-negara maju telah menerapkan teknologi tinggi dalam usaha

perikanan sehingga industri-industri pembuat pakan ikan telah berkembang

dengan pesat. Industri pakan ini di Indonesia sudah mulai berkembang sejak

dekade 80-an, yakni sejak usaha budidaya udang ditambak mulai popular. Pakan

Perencanaan Mesin Pelet Ikan 1

ikan buatan pabrik akhir-akhir ini telah beredar luas dikalangan petani ikan.

Sayangnya harga ditawarkan relatif lebih mahal dibandingkan dengan harga jual

ikan hasil produksinya. Komponen bahan baku pakan ikan sebenarnya tersedia

melimpah hampir di setiap kawasan pengembangan perikanan. Oleh karena itu,

pembuatan pakan ikan sendiri merupakan alternatif lain yang dapat dilakukan oleh

petani ikan. Salah satu bentuk pakan ikan yang telah populer dan mudah dibuat

adalah pellet.

Seiring dengan perkembangan IPTEK serta semakin mendesaknya

tuntutan untuk kebutuhan pakan ikan, maka penciptaan alat atau mesin pembuat

pakan ikan (pelet ikan) yang sederhana dan terjangkau bagi pengusaha budidaya

perikanan sangat diperlukan dan segera diwujudkan dengan menggunakan mesin

pembuat pakan ikan dapat diperoleh keuntungan-keuntungan seperti :

Proses pembuatan pakan menjadi lebih cepat dengan standar mesin 4 pk daya

produksi 20-30 kg/jam.

Kualitas pelet menjadi lebih bagus karena pencampuran bahan lebih merata

Dihasilkan pelet dengan ukuran yang seragam.

1.2. TUJUAN :

Tujuan dari perencanaan ini adalah :

Menentukan bahan-bahan yang sesuai untuk elemen-elemen tersebut dan

terjangkau untuk masyarakat industri kecil dan menengah.

Merencanakan elemen-elemen mesinnya

Menentukan ukuran elemen2nya dan pengaruhnya terhadap jumlah produksi

yang di hasilkan.

1.3. BATASAN MASALAH

Mengingat mesin pembuat pakan ikan ini cukup kompleks maka pada

kesempatan ini akan dibahas transmisi daya yang terdiri dari :

Poros


Bantalan

Roda gigi lurus

Pasak

Pulley dan sabuk

BAB II


DASAR TEORI

2.1. Poros

2.1.1 Hal-hal penting dalam perencanaan poros :

a. Kekuatan poros

Poros transmisi dapat mengalami beban momen puntir atau momen

lentur, gabungan lentur dan puntir. Adapula poros yang mendapat beban

tarik, beban tekan, seperti: poros baling-baling kapal atau turbin akan

terjadi kelelahan, tumbukan, atau pengaruh konsentrasi tegangan bila

diameter poros diperkecil.

b. Kekakuan poros

Meskipun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup,tetapi jika

lenturan atau defleksi puntirnya terlalu besar, akan menyebabkan

ketidaktelitian (pada mesin perkakas) atau getaran dan suara (misalnya

pada turbin dan kotak roda gigi). Oleh karena itu, kekakuan juga harus

diperhatikan dan disesuaikan dengan macam mesin yang akan dilayani

oleh poros tersebut.

c. Putaran kritis

Bila putaran mesin dinaikkan maka pada suatu harga putaran tertentu

dapat terjadi getaran yang luar biasa besarnya. Putaran ini disebut

sebagai putaran kritis, apabila ini terjadi, maka akan dapat

menghasilkan kerusakan pada poros dan bagian-bagian lainnya.

d. Korosi

Bahan-bahan korosi harus diperhatikan untuk poros propeller dan

pompa, karena jika terjadi kontak dengan fluida yang korosif akan

menghasilkan korosi. Demikian juga untuk poros-poros yang terancam

kavitasi dan poros-poros mesin yang berhenti lama. Hal yang dapat

dilakukan adalah memberikan perlindungan terhadap korosi dalam

jangka waktu tertentu.

e. Bahan poros


Poros untuk mesin biasanya dibuat dari baja yang ditarik dingin difinis.

Baja karbon konstruksi mesin (bahan S-C ) yang dihasilkan dari ingot

yang dikill (baja yang dioksidasi dengan kadar cor terjamin). Meskipun

demikian, bahan atau fero silicon dan dicor, ini kelurusannya agak

kurang tetap dan dapat mengalami deformasi karena tegangan kurang

seimbang, misalnya diberi alur pasak, karena ada tegangan sisa di dalam

terasnya. Tetapi penarikan dingin membuat permukaan poros keras

kekuatannya bertambah besar. Poros yang dipakai untuk meneruskan

putaran tinggi dan berat umumnya dibuat dari baja paduan yang sangat

tahan terhadap keausan. Baja karbon untuk kontruksi mesin dan Baja

batang difnis dingin untuk poros dapat dilihat dalam tabel I pada

lampiran.

2.1.2. Poros dengan beban puntir

Berikut akan dibahas rencana sebuah poros yang mendapatkan

pembebanan utama berupa torsi. Jika poros yang direncanakan tidak mendapatkan

beban lain kecuali torsi, maka diameter poros itu dapat kecil dari yang

dibayangkan. Jika diperkirakan terjadi momen puntir, tarik atau tekan maka

kemungkinan pembebanan tersebut perlu diperhitungkan dalam faktor keamanan

yang diambil. Untuk faktor koreksi pada berbagai macam variasi beban dapat

dilihat pada table II pada lampiran.

Jika fc = Faktor koreksi, daya yang dapat direncanakan dapat dihitung

dengan rumus :

Pd = fc . P (kW) ...................................................(1)

Momen puntir rencana (T) :


T = 9,74 . 105 Pd/n1 (kg.mm2) .......................................(2)

Dimana :

Pd = Daya nominal output dari motor penggerak (kW)

n = Putaran poros penggerak (rpm)

Dalam hal ini dihitung atas dasar kelelahan puntir yang besarnya diambil

dan 40% dari batas kelelahan tarik yang besarnya 45% dari kekuatan tarik. Untuk

harga 18% ini faktor keamanan diambil dari 1/0,18 = 5,6 diambil bahan SF dan

6,0 untuk bahan SC dengan pengaruh massa dan baja paduan.faktor ini dinyatakan

dengan Sf 1.

Selanjutnya perlu ditinjau apakah poros tersebut akan diberi alur pasak

atau bertangga,karena pengaruh konsentrasi teganggan cukup besar. Pengaruh

kekasaran permukaan juga harus diperhatikan.untuk memasukkan pengaruh ini

kedalam perhitungan perlu diambil faktor yang dinyatakan dengan Sf2,dengan

harga sebesar 1,3 sampai 3,0.

Dari hal- hal diatas maka besarnya τa dapat dihitung dengan

τa = ) …………………………(3)

Kemudian keadaan momen puntir itu sendiri juga harus ditinjau. Faktor

koreksi yang dianjurkan oleh ASME juga dipakai disini. Faktor ini dinyatakan

dengan Kt, dipilih sebesar 1,0 jika beban yang dikenakan secara halus, 1,0-1,5 jika

terjadi sedikit kejutan atau tumbukan, dan 1,5 – 3,0 jika beban dikenakan dengan

kejutan atau tumbukan besar.

Jika memang diperlukan akan diperkirakan akan terjadi pemakaian

dengan beban lentur maka akan dipertimbangkan pemakaian faktor Cb yang

harganya 1,2 - 2,3. jika Cb = 1 maka pada poros tidak terjadi pembebanan lentur,

diameter poros dapat dicari melalui rumus :


ds = …………………… (4)

2.1.3. Poros dengan beban lentur murni

Gandar dari kereta tambang dan kereta sel tidak dibebani dengan puntiran

melainkan mendapat beban lentur saja. Dari bahan yang dipilih dapat ditentukan

tegangan lentur yang diizinkan (a) (kg/mmZ). Momen tahanan lentur poros

Z = (/32)ds3 (mm2), sehingga dapat diperoleh rumus :

a > ..............................................................(5)

Sehingga :

ds = …………………………….. (6)

Dalam kenyataan, gandar tidak hanya mendapat beban statis melainkan

beban dinamis. Jika perhitungan diameter poros sekedar untuk mencakup beban

dinamis secara sederhana mana dapat diambil faktor keamanan yang lebih untuk

menentukan a tetapi beban dinamis dalam arah tegak dan mendatar harus

ditambahkan pada beban statis. Gandar dapat diperlakukan sebagai poros pengikut

dengan jalan mengalikan ketiga momen dl atas dengan faktor tambahan m.

Tabel 2.1

Faktor tambahan tegangan pada gandar


Pemakaian Faktor tambahan m

Gandar pengikut (tanpa rem cakram) 1,0

Gandar yang digerakkan ; ditumpu pada ujungnya 1,1 - 1,2

Gandar yang digerakkan : lentur silang 1,1 – 1,2

Gandar yang digerakkan : lenturan terbuka 1,2 – 1,3

Berikut dibawah ini adalah gambar sebuah Gandar:

Gambar 2.1 Gandar

Rumus-rumus dalam perencanaan gandar : ………………..(7)

M1= (j – g) . W/4

P = L. W

M2 = v.M1


Q0 = P (h/j)

R0 = P(h + r)/g

M3 = Pr + Q0 (a + 1) – R0 (a + 1) – (j – g)/2)

Tabel 2.2.

Harga v dan L

Kecepatan harga maksimum (km/jam) v L

120 atau kurang 0,4 0,3

120 – 140 0,5 0,4

160 – 190 0,6 0,4

190 – 210 0,7 0,5

Dari hal-hal di atas dapat disimpulkan :

Ds > ……………………. (8)

b = ……………………. (9)

2.1. 4 Poros dengan beban puntir dan lentur

Poros umumnya meneruskan daya melalui sabuk, roda gigi dan rantai.

Dengan demikian poros tersebut mendapat beban puntir dan lentur sehingga pada

permukaan poros tersebut terjadi tegangan geser = T/2P, karena momen puntir P

dan tegangan = M/Z karena momen lentur. Untuk bahan liat seperti poros dapat

dipakai teori tegangan geser maksimum :


maks = …………………………. (10)

Pada poros pejal penampang bulat = 32 M/.ds3 , = 16T/.ds3, sehingga :

maks = …………………………… (11)

Dengan mengingat macam beban, sifat beban maka dianjurkan

menggunakan rumus diameter poros yang memasukkan pengaruh kelelahan

karena beban berulang :

maks = ................(12)

ds = .....................(13)

Pada poros yang berputar dengan pembebanan momen lentur yang tetap,

besarnya faktor Km adalah 1,5. Untuk beban dengan tumbukan ringan Km

terletak antara 1,5 dan 2,0 dan untuk beban untuk tumbukan berat Km terletak

antara 2 dan 3. M dalam rumus diatas adalah momen lentur gabungan dan T

adalah momen puntir rencana. Sedangkan faktor dinyatakan dengan K t, dipilih

sebesar 1,0 jika beban yang dikenakan secara halus, 1,0-1,5 jika terjadi sedikit

kejutan atau tumbukan, dan 1,5 – 3,0 jika beban dikenakan dengan kejutan atau

tumbukan besar.

Jika ds adalah diameter poros (mm),θ defleksi puntiran (0),l panjang poros

(mm), T momen puntir (kg.mm), dan G modulus geser (kg/mm2),maka :


………………………..( 14 )

Dalam hal Baja G = 8,3 x 103 (kg/mm2). Perhitungan θ menurut rumus

diatas dilakukan untuk memeriksa apakah harga yang diperoleh masih dibawah

batas harga yang diperbolehkan untuk pemakaian yang bersangkutan. Bila θ

dibatasi sampai 0,250 untuk setiap meter panjang poros, maka dapat diperoleh

persamaan:

……………………(15)

Kekakuan poros terhadap lenturan juga perlu diperiksa. Bila suatu poros

baja ditumpu oleh bantalan yang tipis atau bantalan yang mapan sendiri, maka

lenturan poros y (mm) dapat ditentukan dengan rumus berikut :

………………….. (16)

Dimana ds = diameter poros (mm),l =jarak antara bantalan penumpu (mm),

F = beban (kg),l1 dan l2 = jarak dari bantalan ke titik pembebanan (mm).Perlu

untuk dicatat bahwa beban F dalam rumus diatas adalah gaya- gaya luar seperti

dari Roda Gigi, tegangan dari sabuk dan berat dari Pulley beserta sabuk, dan berat

poros itu sendiri,dan lain-lain.Jika beban tersebut bekerja diantara Bantalan atau

diluarnya, maka perhitungannya harus didasarkan pada resultantenya.Bila Gaya

bekerja dalam berbagai arah, ditentukan komponen vertical dan Horisontal dari

resultantenya, dan selanjututnya dihitung lenturan yang akan terjadi dalam arah

vertical dan horizontal.

Dalam persamaan 14 diatas lenturan yang terjadi perlu dibatasi sampai

( 0,25 – 0,35 ) mm atau kurang untuk setiap 1m jarak bantalan, untuk poros

transmisi umum dengan beban terpusat.


2.2 Pasak

2.2.1 Macam-macam pasak

Pasak adalah suatu elemen mesin yang dipakai untuk menetapkan bagian-

bagian mesin seperti roda gigi, sproket, pulley, kopling, dan lain-lain pada poros

Momen diteruskan dari poros ke naf dari naf keporos.

Fungsi yang serupa dengan pasak dilakukan pula oleh seplain (spline) dan

gerigi (seration), yang mempunyai gigi luar pada poros dan gigi dalam, dalam

jumlah gigi yang sama pada naf dan saling terkait satu dengan yang lain. Gigi

pada spalin adalah besar-besar, sedang pada gerigi adalah kecil-kecil dengan jarak

bagi yang kecil pula. Kedua-duanya dapat digeser secara aksial pada waktu

meneruskan daya. Pasak pada umumnya digolongkan atas beberapa macam.

Menurut letaknya pada poros dapat dibedakan antara pasak kelana, pasak

rata. pasak benam dan pasak singgung, yang paling umum berpenampang segi

empat. Dalam arah memanjang dapat berbentuk prismatis atau berbentuk tirus.

Pasak benam prismatis ada yang khusus dipakai sebagai pasak luncur. Disamping

itu ada pula pasak tembereng dan pasak jarum.

Pasak luncur memungkinkan pergeseran aksial roda gigi, dan lain-lain,

pada porosnya, seperti pada splain. Yang paling umum dipakai adalah pasal

benam yang dapat meneruskan momen yang hesar. Untuk momen dengan

tumbukan, dapat dipakai pasak singgung

Gambar macam-macam pasak ditunjukkan pada gambar 2.2 dibawah ini


Gambar 2.2. Macam-macam pasak

2.2. 2 Hal-hal penting dan tata cara perencanaan pasak

Pasak benam mempunyai penampang segi empat dimana terdapat bentuk

prismatis dan tirus yang kadang-kadang diberi kepala untuk memudahkan

pencabutannya. Kemiringan pada pasak tirus umumnya sebesar 1/10, dan

pengerjaan harus hati-hati agar naf tidak menjadi ekstrinsik.. Pada pasak yang

rata, sisi sampingnya harus pas dengan alur pasak agar pasak tidak menjadi

goyah dan rusak. Ukuran dan bentuk standar pasak diberikan dalam tabel III

pada lampiran untuk pasak umumnya dipilih bahan yang mempunai kekuatan

tarik lebih dari 60 (kg/mm2) lebih kuat daripada porosnya. Kadang-kadang

sengaja dipilih bahan yang lemah untuk pasak, sehingga pasak akan lebih

dahulu rusak dari pada poros atau nafnya. Ini disebabkan harga pasak murah

dan mudah menggantinya.

Jika momen rencana pada poros adalah T (kg.mm), dan diameter poros

adalah ds (mm), maka gaya tangensial F (kg) pada permukaan poros adalah

F = ………………………… (17)


Gaya geser yang bekerja pada penampang mendatar b X l (mm`) oleh

gaya F (kg) dengan demikian tegangan geser k (kg/mm2) yang ditimbulkan

adalah dari tegangan geser yang diizinkan ka (kg/.mm2), panjang pasak 1

(mm) yang diperlukan dapat diperoleh :

ka > ………………………. (18)

Gaya gesek pada pasak dapat dilihat pada gambar 2.3. dibawah ini

Gambar 2.3. Gaya gesek pada pasak

Harga ka adalah harga yang diperoleh dengan membagi kekuatan tarik

B dengan faktor keamanan Sf1 dan Sf2.

Harga Sfk1 umumnya diambil 6, dan Sfk2 dipilih antara 1-1,5 jika beban

dikenakan secara perlahan-lahan, antara 1,5 -3 jika dikenakan dengan

tumbukan ringan dan antara 2-5 jika dikenakan secara tiba-tiba dan dengan

tumbukan berat.

Kedalaman alur pasak pada poros dinyatakan dengan t1, dan kedalaman

alur pasak pada naf dengan t2. Abaikan pengurangan luas permukaan oleh

pembulatan sudut pasak. Dalam hal ini tekanan permukaan P (kg/mm2) adalah


P = ………………… (19)

Dari harga tekanan permukaan yang diizinkan Pa (kg/mm2), panjang

pasak yang diperlukan dapat dihitung dari

Pa > ………………….. (20)

Harga Pa adalah sebesar 8 (kg/mm2) untuk poros dengan diameter kecil,

10 (kg/mm) untuk poros dengan diameter besar, dan setengah dari harga-harga

diatas untuk poros berputaran tinggi. Perlu diperhatikan bahwa lebar pasak

sebaiknya antara 25-35 (%) dari diameter poros dan panjang pasak jangan

terlalu panjang dibandingkan dengan diameter poros (antara 0,75 sampai 1,5

ds). Karena lebar dan tinggi pasak sudah distandarkan, maka beban yang

ditimbulkan oleh gaya F yang besar hendalnya dibatasi dengan menyesuaikan

panjang pasak. Namun demikian, pasak yang terlalu panjang tidak dapat

menahan beban yang merata pada permukaannya. Jika terdapat pembatasan

pada ukuran naf atau poros, dapat dipakai ukuran yang tidak standar atau

diameter perlu dikoreksi.

2.3. Roda Gigi

Guna mentransmisikan daya besar dan putaran yang tepat tidak

dapat dilakukan dengan roda gesek. Untuk ini, kedua roda tersebut

harus dibuat bergigi pada kelilingnya sehingga penerusan daya

dilakukan oleh gigi-gigi kedua roda yang saling berkait. Roda bergigi

semacam ini, yang dapat berbentuk silinder atau kerucut, disebut roda

gigi.

Cara lain untuk meneruskan daya, yaitu dengan sabuk dan rantai.

Namun demikian, transmisi roda gigi mempunyai keunggulan

dibandingkan dengan sabuk atau rantai karena lebih ringkas, putaran

lebih tinggi dan tepat, dan daya lebih besar. Roda gigi diklasifikasikan


menjadi 12 macam roda gigi berdasarkan bentuk giginya yaitu : Roda

gigi lurus, Roda gigi miring, Roda gigi miring ganda, Roda gigi dalam,

Pinyon dan batang gigi, Roda gigi kerucut lurus, Roda gigi kerucut

spiral, Roda gigi permukaan, Roda gigi miring silang, roda gigi cacing

silindris, Roda gigi cacing globoid dan Roda gigi hipoid. Pada

perencanaan ini digunakan roda gigi lurus. Macam – macam roda gigi

dapat dilihat pada gambar 2.4 dibawah ini :

Gambar 2.4 Macam-macam roda gigi

2.3.1. Nama – Nama Bagian Roda Gigi dan Ukurannya

Nama-nama bagian utama roda gigi diberikan dalam gambar 2.5.

dibawah ini :


Gambar 2.5 Nama-nama bagian utama roda gigi

Adapun ukurannya dinyatakan dengan diameter lingkaran jarak

bagi, yaitu lingkaran khayal yang menggelinding tanpa slip. Ukuran

gigi dinyatakan dengan ”jarak bagi lingkar”, yaitu jarak sepanjang

lingkaran jarak bagi antara profil dua gigi yang berdekatan. Jika

diameter lingkaran jarak bagi dinyatakan dengan d (mm), dan jumlah

gigi dengan z, maka jarak bagi lingkar t (mm) dapat ditulis sebagai

…………………..(21)

karena jarak bagi lingkar selalu mengandung faktor π,

pemakaiannya sebagai ukuran gigi dirasakan kurang praktis. Sehingga

diambil suatu ukuran yang disebut ”modul” dengan lambang m, dimana

…………………. (22)

dapat ditentukan sebagai bilangan bulat atau bilangan

pecahan 0.5 dan 0.25 yang lebih praktis, juga karena

……………….. (23)

maka modul dapat menjadi ukuran gigi.


Untuk memilih modul berdasarkan daya rencana dan putaran

poros penggerak dapat dilihat pada diagram pemilihan modul roda gigi

lurus dalam gambar 2.6 dibawah ini :

Gambar 2.6. Diagram pemilihan modul roda gigi lurus

Untuk profil involut berlaku ……………… (24)


Dimana :

h : Tinggi gigi

ho : Addendum / tinggi kepala gigi

hf : Dedendum / tinggi kaki gigi

s : Tebal gigi

t : Larak lengkung puncak / jarak gigi

B : Lebar gigi

λ : Faktok cara pemasangan

Jarak lengkungan pada kaki gigi sampai kaki sebesar C o. Dimana

harga Co = 0.2 s / d 0.25. Seperti diterangkan diatas harga ha = m,

sedang hf = (1+co).m. Dengan demikian tinggi gigi :

…………………….. (25)

Bila kecepatan sudut roda gigi pinion ω1, roda gigi wheel ω2, sedang

putaran pinion n1, dan putaran wheel n2, maka :

;

, sedang

Kecepatan keliling :

;

2.3.2 Perbandingan Putaran dan Perbandingan Roda Gigi


Jika putaran roda gigi yang berpasangan dinyatakan dengan n1 (rpm)

pada poros penggerak dan n2 (rpm) pada poros yang digerakkan, diameter

lingkaran jarak bagi d1 dan d2 (mm), dan jumlah gigi z1 dan z2, maka

perbandingan putaran u adalah:

……………………….. (26)

Harga i disebut faktor reduksi, yaitu perbandingan antara jumlah

gigi pada roda gigi dan pada pinyon, disebut perbandingan roda gigi atau

perbandingan transmisi. Perbandingan ini dapat sebesar 4-5 dalam hal roda

gigi lurus standar.

Roda gigi biasanya dipakai untuk reduksi (u < 1 atau i >1); tetapi

kadang-kadang juga dipakai untuk menaikkan putaran (u >1 atau i <1).

Jarak sumbu poros a (mm) dan diameter lingkaran jarak bagi d 1 dan

d2 (mm) dapat dinyatakan sebagai berikut:

………………………….. (28)

Ukuran profisionil roda gigi lurus standar yang didasarkan atas

modul diberikan pada tabel 2.3 diantaranya diameter luar d t (mm)

dan tinggi gigi atau kedalaman pemotongan gigi H (mm) dapat ditulis

sebagai berikut :

d1 = (z + 2) m ............................ (30)

H = 2m + ck ............................... (31)

Dimana ck adalah kelonggaran puncak.

Tabel 2.3.


…………………………. (27)

…………………………. (29)

Ukuran roda gigi lurus standar berkedalaman penuh

Diameter lingkaran jarak bagi d1 = 2r1 = z1m, d2 = 2r2 = z.2m

Jarak Sumbu poros

Diameter lingkaran kepala dk1 = 2rk1 = (z1 + 2) m,

dk2 = 2rk2 = (z2 + 2)m

Diameter lingkaran kaki df1 = (z1 - 2) m,

df2 = (z2 - 2)m

Diameter lingkaran dasar d 1 = z1m 0, d2 = z2m

Jarak bagi T0 = m

Jarak bagi normal Te = m cos0

Tinggi gigi (kedalaman

pemotongan)

H = 2m + ck

2.3.3. Kapasitas Beban Roda Gigi

Roda gigi dapat mengalami kerusakan berupa gigi patah haus atau

berlubang-lubang permukaanya dan tergores permukaannya karena

pecahnya selaput minyak pelumas. Dalam hal ini akan dibahas untuk

merencanakan roda gigi untuk dapat mengatasi hal-hal tersebut. Cara

pertama adalah metode yang paling dasar dimana perhitungan

ditekankan pada kekuatan terhadap lenturan dan tekanan permukaan

gigi.

a. Perhitungan Lenturan

Karena besaran perbandingan kontak adalah satu atau lebih, maka

beban penuh tidak selalu dikenakan pada satu gigi. Tetapi, demi

keamanan, perhitungan dilakukan atas dasar anggapan bahwa beban

penuh dikenakan pada titik perpotongan A antara garis tekanan dan garis

hubung pusat roda gigi pada puncak gigi pada seperti pada gambar 2.7

dibawah ini


Gambar 2.7. Gaya pada gigi

Jika tekanan normal pada permukaan gigi dinyatakan dengan Fn,

maka gaya Fkt (tegak lurus OA ) dalam arah keliling atau tangensial pada

titik A adalah :

Fk1 = Fn cos .............................. (32)

Gaya Ft yang bekerja dalam arah putaran roda gigi pada titik

jarak bagi adalah.

Ft = Fn cos n ................................ (33)

Jika diameter jarak bagi adalah dp (mm) maka kecepatan keliling

v (m/s) pada lingkaran jarak bagi roda gigi yang mempunyai putaran n 1

(rpm) adalah :

v = ................................. (34)

Hubungan antara daya yang ditransmisikan P (KW), gaya

tangensial Ft (kg) dan kecepatan keliling v (m/s), dalam hal ini yang

harus dipergunakan adalah daya rencana (Pd) yaitu daya yang

ditransmisikan di kali dengan faktor koreksi (f c) maka :


Ft = ............................... (35)

Dalam keadaan sebenarnya, pada waktu terjadi peralihan

jumlah pasangan yang terkait dari satu menjadi dua atau dari dua

menjadi satu pasang. Timbul gaya yang lebih besar. Karena dalam

perhitungannya hanya satu pasang gigi saja yang dianggap meneruskan

moment maka pembebanan yang diperhitungkan pada gigi menjadi lebih

berat dari pada keadaan yang sebenarnya. Dalam gambar 2.8, bentuk

penampang gigi yang akan dipakai sebagai dasar perhitungan kekuatan

lenturnya, didekati dengan bentuk parabola dengan puncak dititik a dan

dasar di b dan c yang merupakan titik singgung antara parabola dengan

profil kaki gigi. Dengan demikian maka gigi tersebut dapat dipandang

sebagai balok kantilever yang mempunyak kekuatan seragam.

Gambar 2.8 Gigi dipandang sebagai balok kantilever

dengan kekuatan seragam

Jika b (mm) adalah lebar sisi BC = h (mm) dan AE = l (mm) maka

tegangan lentur (kg/mm2) pada titik B dan C dengan beban tangensial Fc

pada puncak balok dapat ditulis sebagai :


Ft = ............................ (36)

Bila h2 /6l ditentukan dari ukuran dan bentuk gigi maka besaran

ini mempunyai dimensi panjang. Jika dinyatakan dengan perkalian

antara Y dan modul (m) maka :

Ft = ............................. (37)

Persamaan ini disebut sebagai persamaan Lewis dan Y

dinamakan faktor bantuk gigi. Diantara koefisien-koefisien roda gigi

dalam tabel IV pada lampiran, diberikan harga-harga untuk profil roda

gigi standar dengan sudut tekan 20o .

Koreksi pertama pada persamaan diatas dilakukan pada

kecepatan keliling roda gigi. Koreksi karena pengaruh kecepatan ini

diberikan dalam bentuk faktor dinamis (fv) yang tergantung pada

kecepatan keliling dan ketelitian seperti yang diperlihatkan dalam tabel

V pada lampiran maka persamaanya menjadi :

Ft = ................................. (38)

Tegangan lentur yang diijinkan (kg/mm2) yang besarnya

tergantung pada macam bahan dan perlakuan panas yang diperoleh

dalam tabel VI pada lampiran besarnya beban lentur yang diijinkan per

satuan lebar sisi F’b dapat dihitung dari besarnya modul, jumlah gigi

dan faktor bentuk gigi dengan sudut tekanan 20o dan faktor dinamis f v

sebagai berikut :

F’b = ................................

(39)


b. Perhitungan beban permukaan.

Jika tekanan antara sesama permukaan gigi terlalu besar gigi

akan mengalami keausan atau menjadi bopeng dengan cepat. Selain itu,

permukaan gigi juga akan mengalami kerusakan karena keletihan oleh

beban berulang dengan demikian maka tekanan yang dikenakan pada

permukaan gigi atau kapasitas pembebanan permukaan harus dibatasi

Seperti pada perhitungan lenturan beban permukaan yang

diijinkan per satuan lebar F’ H (kg/mm) dapat diperoleh dengan

persamaan sebagai berikut :

F’H = ............................... (40)

Dimana :

kH = faktor tegangan kontak yang diijinkan dan dapat diperoleh

dalam tabel VII pada lampiran

d 01 = Diameter jarak bagi roda gigi kecil

Z1 = jumlah gigi roda gigi kecil

Z2 = jumlah gigi roda gigi besar

Maka lebar sisi yang diperlukan atas dasar perhitungan kekuatan

terhadap tekanan permukaan, adalah b = F t / F’ H . Pada umumnya

harga b ditetapkan antara (6 – 10) mm. Dan untuk daya besar (10-16)

mm. Untuk ketelitian dan pemasangan yang baik, roda gigi dengan

bantalan pada kedua ujung porosnya mempunyai batasan b/ d 1 1,2.

2.4. Puli Dan Sabuk

Jarak yang jauh antara dua buah poros sering tidak memungkinkan

transmisi langsung dengan roda gigi. Dalam hal demikian, cara transmisi


putaran atau daya yang lain dapat diterapkan, dimana sebuah sabuk luwes

atau rantai dibelitkan sekeliling puli atau sproket pada poros.

Sebagian besar transimisi sabuk menggunakan sabuk-V karena mudah

penanganannya dan harganya pun murah. Kecepatan sabuk direncanakan

untuk 10 sampai 20 (m/s)pada umumnya, dan maksimum sampai 25 (m/s).

Daya maksimum yang dapat ditransmisikan kurang lebih sampai

500 (KW).

2.4.1. Transmisi sabuk-V

Sabuk-V terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapesium.

Tenunan tetoron atau semacamnya dipergunakan sebagai inti sabuk untuk

membawa tarikan yang besar gambar 2.9. Sabuk-V dibelitkan dl keliling

alur pully yang berbentuk V pula. Sehingga bagian sabuk yang sedang

membelit pada pully ini akan mengalami lengkungan sehingga bagian

dalamnva akan bertambah besar. Gaya gesekan 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 dengan sabuk rata. Dalam gambar 2.10. diberikan

berbagai proporsi penampang sabuk-V.

Gambar 2.9. Kontruksi sabuk V


1. Terpal2. Bagian penarik3. Karet pembungkus4. Bantal karet

Gambar 2.10. Ukuran penampang sabuk-V

Sabuk-V yang umum dipakai atas dasar daya rencana dan putaran

poros penggerak, penampang-V yang sesuai dapat diperoleh dari gambar

2.11. Daya rencana dihitung dengan mengalikan daya yang diteruskan

dengan faktor koreksi dalam tabel II pada lampiran Diameter minimal

pully-V dinyatakan sebagai diameter dp (mm) dari suatu lingkaran dimana

lebar alurnya dalam gambar 2.12. menjadi lo dalam tabel VIII pada

lampiran .

Transmisi sabuk-V hanya dapat menghubungkan poros -poros yang

sejajar dengan arah putaran yang sama. Dibandingkan dalam transmisi

roda gigi atau rantai, sabuk-V bekerja lebih halus dan tidah bersuara.

Untuk mempertinggi daya yang ditransmisikan dapat dipakai beberapa

sabuk-V dipasang sebelah-menyebelah. Jarak sumbu poros harus sebesar

1.5 sampai 2 kali diameter pully besar. Nomor nominal sabuk-V

dinyatakan panjang kelilingnya dalam inci.


Gambar 2.11. Diagram pemilihan sabuk-V

Gambar 2.12. Profil alur sabuk-V

Dalam tabel IX pada lampiran, diberikan diameter pully minimum

yang diizinkan dianjurkan menurut jenis sabuk yang bersangkutan. Karena

sabuk-V biasanya dipakai untuk menurunkan putaran, maka perbandingan

yang umum dipakai ialah

perbandingan reduksi I (I.I), dimana :


………………. (41)

Diameter luar pulley penggerak (dk)

……………………………. (42)

Diameter luar pulley yang digerakkan (Dk)

………………………….. (43)

Kecepatan linier sabuk-V (m/s) adalah:

v = ………………………………. (44)

Jarak sumbu poros dan panjang keliling sabuk bertuirut-turut adalah C :

(mm) dan

L (mm) : C = : …………… (45)

Dimana :

b = 2L – 3,14 (dp + dp) ……………………………… (46)

L =2C + (Dp + dp) + (Dp - dp)2 …….………. (47)

Jika tarikan pada sisi tarik dan sisi kendor berturut-turut adalah F1 dan

F2 (kg), maka besarnya gaya tarik efektif Fe (kg) untuk menggerakkan puli

yang digerakkan adalah :


Fe = F1 – F2 ……………………………………. (48)

Besarnya daya yang dapat ditransmisikan oleh satu sabuk Po (kW)

diberikan oleh persamaan berikut :

n = …………………………………. (49)

Dimana fa (kg) adalah gaya tarik yang diizinkan untuk setiap sabuk

dan n1 (rpm) adalah putaran pull penggerak. Dalam praktek, persamaan

diatas haarus dikoreksi terhadap faktor-faktor yang bekerja pada sabuk

seperti gaya sentrifugal, lenturan dan lain-lain.

Pada umumnya puli dibuat dari besi cor kelabu FC20 atau FC30.

Untuk puli kecil dipakai onstruksiplat karena lebih murah.

Pembatasan ukuran puli sering dikenakan pada panjang susunan

puli atau lebar puli. Panjang maksimum susunan puli LMAX adalah perlu

untuk memenuhi persamaan berikut ini.

…………………….….. (50)

0 …………………………….. (51)

Jika dB dan DB berturut-turut adalah diameter bos atau naf puli kecil dan

puli besar, ds1 dan ds2 berturut-turut adalah diameter poros penggerak dan yang

digerakkan, maka


….……………………… (52)

………………………… (53)

Jika naf tidak dapat dibuat cukup besar untuk memenuhi persamaan

tersebut, ambillah bahan poros yang lebih kuat untuk mengecilkan

diameternya, atau ambil cara lain untuk memasang poros pada naf.

Untuk mengetahui jumlah belt yang diperlukan untuk mentransmisikan

daya dapat digunakan rumus

…………………………………. (54)

dimana :

* Z = Jumlah belt yang dipakai

* K = 2. . o ( tegangan yang timbul karena beban)

- = 0,5 s/d0,6 (untuk belt datar) dan 0,7 s/d 0,9 (untuk v-

belt)

- o = tegangan tarik awal, untuk v belt = 0,12 kg/mm2

dan untuk plat belt = 0,18 kg / mm2

* A = Luas permukaan belt.

- Untuk tipe A = 8 mm

- Untuk tipe B = 14 mm

- Untuk tipe C = 23 mm

- Untuk tipe D = 48 mm

- Untuk tipe E = 70 mm

- Untuk tipe F = 117 mm


2.5. Bantalan

Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban,

sehingga putaran atau gerak bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus,

aman dan panjang umur. Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan

poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak

berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh system akan atau tidak dapat

bekerja sebagaimana mestinya. Jadi bantalan dalam permesinan dapat

disamakan dengan pondasi pada gedung.

2.5.1. Klasifikasi bantalan

1. Atas dasar gerakan bantalan terhadap poros

a. Bantalan luncur. Pada bantalan ini terjadi gesekan luncur antara poros

dan bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan

dengan perantaraan lapisan pelumas.

b. Bantalan gelinding. Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara

bagian yang berputar dengan yang diam melalui elcmen gelinding seperti

bola (peluru), rol atau rol jarum, rol bulat dan ro1 kerucut

2. Atas dasar arah beban terhadap poros

a. Bantalan radial. Arah beban bantalan ini sejajar sumbu poros

b. Bantalan aksial. Arah beban yang ditumpu bantalan ini adalah tegak lurus

sumbu poros

c. Bantalan gelinding khusus. Bantalan ini dapat menumpu beban yang

arahnya sejajar dan tegak lurus sumbu poros

2.5.2. Perbandingan Antara Bantalan Luncur Dan Bantalan Gelinding

Bantalan luncur mampu menumpu poros berputaran tinggi dengan

beban besar. Karena gesekan yang besar pada wakl:u mulai jalan, bantalan

luncur memerlukan momen awal yang besar.


Panas awal yang timbul dari gesekan yang besar, terutama pada beban

besar memerlukan pendinginan khusus. Sekalipun demikian, karena adanya

lapisan pelumas, bantalan ini dapat meredam tumbukan dan getaran hingga

hampir tidak bersuara.

Bantalan gelinding pada umumnya lebih cocok untuk beban kecil

daripada bantalan luncur, tergantung pada bentuk elemen gelindingnya,

putaran pada bantuan ini dibatasi oleh ,ava sentrifugal yang timbul pada

elemen gelinding tersebut. Keunggulan dari bantalan ini adalah pada

gesekannya yang sangat rendah, pelumasannya sangat sederhana, cukup

dengan gemuk bahkan yang memakai sil sendiri tidak perlu pelumasan lagi.

2.5.3. Klasifikasi Bantalan Luncur

Dapat diklasifikasikan menurut bentuk dan letak bagian poros yang

ditumpu yaitu :

1. Bantalan radial, yang dapat berbentuk radial, belahan silinder, elips, dan

lain-lalin

2. Bantalan aksial, yang dapat berbentuk engsel, kerah, michel dan lainlain.

3. Bantalan khusus, yang berbentuk bola. 2.5.4 Jenis-Jenis Bantalan

pelinding

2.5.4 Jenis-Jenis Bantalan Gelinding

Bantalan gelinding mempunyai keuntungan dari gesekan gelinding

yang sangat kecil dibanding dengan bantalan luncur, seperti diperlihatkan

dalam gambar 2.13, 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 diantaranya akan

jauh lebih kecil. Untuk bola atau rol, ketelitian tinggi dalam bentuk dan

ukuran merupakan keharusan. Bahan yang dipakai untuk bantalan gelinding

harus mempunyai ketahanan dan kekuatan yang tinggi. Bantalan gelinding

seperti bantalan luncur, dapat diklasifikasikan atas bantalan radial, yang


terutama membawa beban radial dan sedikit beban aksial dan bantalan aksial

yang membawa beban sejajar sumbu poros.

Macam-macam bantalan gelinding dapat dilihat pada gambar 2.13.

dibawah ini :

Gambar 2.13 macam-macam bantalan gelinding

Menurut bentuk elemen gelindingnya, dapat juga dibagi atas bantalan

bola dan bantalan rol.


2.5.5. Kelakuan Rantalan Gelinding

(a). Kemampuan membawa beban aksial

Bantalan radial mempunyai sudut kontak yang besar antara elemen

gelinding dan cincinnya, dapat menerima sedikit beban aksial, bantalan rol

macam alur dalam, bantalan bola kontak sudut dan bantalan rol kerucut

merupakan macam bantalan yang akan dibebani gaya aksial kecil. Bantalan

mapan sendiri dapat menyesuaikan diri dengan defleksi poros, namun

demikian kemampuannya menahan gaya aksial adalah kecil.

(b).Kelakuan terhadap putaran

Diameter poros d (mm) dikalikan dengan putaran per menit n (rpm)

disebut harga d.n. harga ini untuk suatu bantalan mempunyai batas empiris

yang besarnya tergantung pada macamnya dan cara pelumasannya. Bantalan

bola alur dalam dan bantalan bola sudut serta bantalan rol silindris pada

umumnya dipakai untuk putaran tinggi; bantalan rol kerucut dan bantalan

mapan sendiri untuk putaran sedang; bantalan aksial untuk putaran rendah.

(c).Kelakuan gesekan

Bantalan bola dan bantalan rol silindris mempunyai gesekan yang

relatif kecil dibandingkan dengan bantalan macam lain. Untuk alat-alat ukur,

gesekan bantalan merupakan hal yang menentukan ketelitiannva.

(d).Kelakuan dalam bunyi dan getaran

Hal ini dipengaruhi oleh kebulatan bola dan rol, kebulatan cincin,

kekasaran elemen-elemen tersebut, keadaan sangkarnya, dan kelas mutunya.


Faktor lain yang mempengaruhi adalah ketelitian pemasangan, konstruksi

mesin (yang memakai bantalan tersebut), dan kelonggaran dalam bantalan.

2.5.6. Bahan Bantalan Gelinding

Cincin dan elemen gelinding pada umumnya dibuat dari baja bantalan krom

karbon tinggi. Baja bantalan dapat memberikan efek stabil pada perlakuan

panas. Baja ini dapat memberikan umur panjang dengan keausan sangat kecil.

Dengan kemajuan dalam bidang teknik hampa pada akhir-akhir in, telah

dikembangkan bantalan cair hampa. Baja macam ini tidak sesuai untuk

produksi massa dan sangat mahal sehingga hanya dipakai dimana hanya

diperlukan baja murni. Untuk bantalan yang membutuhkan ketahanan khusus

terhadap kejutan, dipakai baja karbon rendah, yang kemudian diberi perlakuan

panas denban sementasi. Untuk bantalan yang tahan panas dan tahan karat

terdapat baja kecepatan tinggi atau deretan martensit dan baja tahan karat.

Bahan untuk sangkar yang mengalami kontak gesekan dengan elemen

gelinding harus tahan aus dan tidak mudah patah. Sangkar untuk bantalan

kecil dibuat dengan mengepres pita baja yang difinis rendah atau baja plat

yang difinis. Untuk pemakaian khusus, atau plat baja taharr karat juga sering

dipakai. Untuk bantalan besar dipakai baja karbon rendah atau kuningan

berkekuatan tinggi.

Untuk beberapa macam bantalan putaran tinggi dapat dibuat dari

plastik. Sebagai paku keling untuk sangkar dipergunakan baja karbon rendah

bermutu baik.

2.5.7 Nomor Nominal Bantalan Gelinding

Dalam prak-tek, bantalan gelinding standar dipilih dari katalog. Ukuran

bantalan gelinding adalah diameter lubang, diameter luar, lebar dan

lengkungan sudut. Pada umumnya diameter lubang diambil sebagai patokan


dimana berbagai diameter luar dan lebar digabungkan. Nomor nominal dari

bantalan gelinding terdiri dari nomor dasar dan pelengkap. Nomor dasar yang

terdapat merupakan lambang jenis, lambing ukuran (lambang lebar, diameter

luar), nomor diameter lubang dan lambang sudut kontak.

Lambang jenis menyatakan jenis bantalan, lambang ukuran menyatakan

lebar untuk bantalan radial dan tinggi untuk bantalan aksial; dapat juga

menyatakan diameter luar dari bantalan-bantalan tersebut. Dibawah ini akan

diberikan contoh nomor nominal dan artinya:

(1) 6312ZZ C3 P6

6 menyatakan bantalan bola baris tunggal alur dalam

3 adalah singkatan dari lambang 03, dimana 3 menunjukkan diameter

luar 130 (mm) untuk diameter lubang 60 (mrn)

12 berarti 12 X 5 = 60 (mm) diameter lubang

ZZ berarti bersil 2

C3 adalah kelonggaran C3

P6 berarti kelas ketelitian 6

(2) 22220 K C3

2 menyatakan bantalan rol mapan sendiri

22 menunjukkan diameter luar 200 (mm) dan lebar 53 (mm) untuk

diameter lubang 110 (mm)

20 Berarti 20 x 5 = 100 (mm) diameter lubang

k berarti ½ tirus lubang, kelas kelebihan o

c Kelonggaran C3

2.5.8. Kapasitas Nominal Bantalan Gelinding

Ada 2 macam kapasitas nominal, yaitu kapasitas nominal dinamis

spesitik dan kapasitas nominal statia spesifik, misalnya bantalan aksial, maka

kondisi bebannya adalah aksial murni, satu cincin diam dan cincin yang lain

berputar. Jumlah putaran adalah 1.000.000 atau (33,3 rpm selama 500 jam).


Setelah menjalani putaran tersebut, jika 90°ro dari jumlah bantaian tidak

menunjukkan kerusakan karena kelelahan oleh beban gelinding pada cincir,

atau elemen gelindingnya, maka besarnya beban tersebut dinamakan kapasitas

nominal dinamis spesifik, dan umur bersangkutan dinamakan umur nominal.

Jika bantalan membawa beban dalam keadaan diam atau berayun-ayun

dan pada titik kontak yang menerima tegangan maksimum besarnya deformasi

permanen pada elemen gelinding ditambah deformasi cincin rnenjadi 0,0001

kali diameter gelinding, maka beban tersebut dinamakan kapasitas nominal

statis spesifik.

2.5.9. Perhitungan Beban dan Umur Bantalan Gelinding

1. Perhitungan beban ekivalen

Suatu beban yang besarnya sedemikian rupa hingga memberikan umur

yang sama dengan umur yang diberikan oleh beban dan kondisi putaran

sebenarnya disebut beban putaran diramis. Jika suatu deformasi permanen

maksimum yang terjadi karena kondisi beban statis yang sebenarnya pada

bagian dimana elemen gelinding membuat kontak dengan cincin pada

tegangan maksimum, maka beban yang menimbulkan deformasi tersebut

dinamakan beban ekivalen statis.

Beban radial dan beban aksial

Untuk bantalan radial (kecuali bantalan rot silindris)

Pr = XVFr + Yfa ……………………. (55)

Untuk bantalan aksial

P = XFr + Yfa ……………………….. (56)

Dimana : Pr = beban radial (kg)

Fa = beban aksial (kg)


P = beban ekuivalen dinamis (kg)

Faktor V sama dengan 1 untuk pembebanan pada cincin dalam yang

berputar, dan 1,2 untuk pembebanan pada cincin luar yang berputar

2. Perhitungan umur nominal

Umur nominal L (90% dari jumlah sampel setelah berputar satu juta

putaran tidak memperlihatkan kerusakan karena kelelahan gelinding) dapat

ditentukan sebagai berikut :

Jika. C (kg) menyatakan beban nominal dinamis spesifik dan P (kg)

beban ekuivalen dinamis, maka faktor kecepatan fn adalah :

Untuk bantalan bola, fn = (33,3/n)1/3 …………………. (57)

Untuk bantalan rok, fn = (33,3/n)3/10 ………………… (58)

Faktor umur adalah

Untuk kedua bantalan, fh = fn C/P …………………….. (59)

Umur nominal Lh adalah :

Untuk bantalan bola, Lh = 500 fh3 ………………………… (60)

Untuk bantalan rol, Lh = 500 fh10/3 ………………………… (61)

Banyaknya putaran yang dapat ditempuh oleh bantalan tersebut dapat

digunakan rumus dibawah ini :

……………………………………. (62)

Dengan bertambah panjangnya umur karena adanya perbaikan besar

dalam mutu bahan dan karena tuntutan keandalan yang lebih tinggi, maka

Bantalan modern direncanakan dengan Lh dikalikan dengan faktor

koreksi. Jika Ln menyatakan keadaan umur (100 - n) (°,%), maka:

Ln = al . a2 . a3 . LH ………………………….. (63)

Dimana :


a 1 : faktor keandalan (tabel). al = l bila keandalan 90°' dipakai

a 2 : faktor bahan. A2 = 1 untuk bahan baja bantalan yang dicairkan

secara terbuka dan kurang iebih = 3 untuk baja bantalan di gas

hampa

a3 : faktor kerja. a3 = 1 untuk kondisi kerja normal

Untuk hal-hal berikut ini (karena kondisinya tidak menguntungkan umurj :

Bantalan bola, dengan pelumasan minyak berviskositas 13 (cSt) atau

kurang

Bantalan rol, dengan pelumasan minyak berviskositas 20 (cSt) atau kurang

Kecepatan rendah, yang besarnya sama dengan atau kurang dari 1000

(rpm) dibagi diameter jarak bagi elemen gelinding ntuk menentukan

apakah umur yang dihitung perlu dihitung lagi dengan nomor bantalan

lain, harus dipertimbangkan berdasarkan harga-harga standar dalam tabel.

3. Faktor beban dan beban rata-rata

Jenis dan gabungan bantalan pada prinsipnya harus dipilih. Jika

terdapat getaran atau tumbukan, perhitungan beban harus dikalikan dengan

faktor beban fw: bila putaran bervariasi atau beban beban berfluktuasi

terhadap waktu, maka beban rata-rata harus dihitung.

4. Faktor beban fix

1. Untuk putaran halas tanpa beban tumbukan (seperti pada motor listrik),

fw= 1 - 1,1

2. Untuk kerja biasa (seperti pada roda gigi reduksi, roda kereta), fw =

1,1 - 1,3


3. Untuk kerja dengan tumbukan (seperti pada penggiling rol, alat-alat

besar), fw = 1,2 - 1,5

5. Beban rata-rata (Pm)

Jika beban atau putaran bervariasi terhadap waktu dengan beban tetap

(Pi) bekerja dalam jangka waktu (ti) pada putaran (ni), maka beban dan

putaran rata-ratanya adalah

Pm = ……… (64)

nm = ………………. (65)

6. Ketelitian dan pasan bantalan

Ketelitian yang tinggi memberikan kelonggaran yang sesuai dan

mengurangi kesalahan pasangan bantalan. Hal ini merupakan daasr bagi kerja

yang tenang dan umur panjang. Ketelitian poros harus disesuaikan dengan

ketelitian bantalan. Kelas keteliitian semakin tinggi menurut tingkatan

berikut : untuk bantalan radial dan aksial kecuali bantalan rol kerucut, kelas 0,

6, 5 dan 4: untuk bantalan rol kerucut, kelas 0, 6 dan 5.

Ukuran dan spesifikasi Bantalan Bola sudut dalam keadaan terpasang

dapat dilihat dalam table X pada lampiran

Untuk memilih diantara "pasan pres", "pasan peralihan” dan “pasan

longgar”, faktor-faktor berikut harus diperiksa: gaya-gaya yang bekerja pada

bantalan pada waktu operasi; cincin mana yang berputar (dalam atau luar)


yang berputar (dalam atau luar) yang terpenting untuk bantalan rol, pasan

yang umum telah distandarkan.

7. Pelumasan bantalan gelinding

Pelumasan bantalan gelinding terutama dimaksud untuk mengurangi

gesekan dan keausan antara elemen gelinding dan sangkur, membawa keluar

panas yang terjadi, mencegah korosi dan menghindari masuknya debu. Cara

pelumasan ada 2 macam, yaitu : pelumasan gemuk dan pelumasan minyak.


BAB III

PEMBAHASAN

3.1. Sketsa dan Prinsip Kerja Mesin Pellet

3.1.1. Sketsa Mesin Pellet yang di Rencanakan

Gambar 3.1. sketsa Mesin Pellet

3.1.2. Prinsip Kerja Mesin Pellet

Adonan pakan ikan yang sudah di aduk dimasukkan melalui

corong pengisian (Hopper), kemudian adonan diaduk menjadi satu

dengan penggiling di dalam slider. Penggiling mendorong pakan keluar

melalui lubang kecil di samping slider. Didalam Slider terdapat 2 buah


HOPPER

RODA GIGI LURUS

PULLEY 2

BELT

PULLEY 1MOTOR PENGGERAK

SLIDER

PENGGILING

PONDASI/RANGKA MESIN

POROS 2

POROS 3

POROS PENGGERAK

Bantalan yang digunakan untuk menopang poros ,penggiling(ulir),Roda

Gigi besar dan adonan yang dimaksukan sedangkan untuk menopang

poros 2,Pulley dan Roda Gigi kecil digunakan 2 buah bantalan yang

terletak didalam Rangka. Mesin penggerak menggerakkan poros tengah

menggunakan transmisi pulley dan belt dimana putaran poros penggerak

ditentukan (n1) = 4000 rpm. Sedangkan putaran poros tengah (n 2)

ditentukan = 1000 rpm. Kemudian karena mesin pellet ini bekerja

menggunakan putaran yang rendah untuk menggiling adonan pakan

tersebut, maka digunakan roda gigi lurus untuk memperkecil putaran

tersebut dengan perbandingan reduksi 4 : 1 sehingga poros paling atas

memiliki putaran 250 rpm.

3.2. Perencanaan Daya rencana (Pd)

Dalam merencanakan daya, rencana kita terlebih dahulu menghitung berat

maksimal yang mampu ditampung oleh corong pengisian kemudian dikalikan

dengan kecepatan linier dari penggiling, tetapi untuk menjaga keawetan mesin

penggerak perlu adanya faktor keamanan sehingga digunakan motor yang

memiliki daya yang lebih besar dari daya yang dibutuhkan


BAB IV

PERENCANAAN

Sketsa system perencanaan

2 3

1 4

Keterangan :

1. Poros

2. Bantalan

3. Roda gigi

4. Pully


4.1 Perencanaan Daya Yang Dibutuhkan Sebagai Penggerak Mesin Pelet

Ikan

1. Volume corong pengisian ( V )

- Bentuk corong dan ukuran corong

Vcorong

25 cm

25 cm 25 cm

25 cm tinggi corong = 20

10cm

VI

Vcorong = Vkes - VI

- Menghitung volume keseluruhan ( Vkes )

- tinggi = 12,5 = 36,54 cm

cos 70

- Vkes = ⅓ . luas alas . tinggi

= ⅓ . ( 25 x 25 ) x 36,54

= 7612,33 cm³

- Menghitung VI

Vc = ⅓ . luasa alas . tinggi

= ⅓ . ( 10 x 10 ) x (36,50 – 20 )

= 551,33 cm³

Jadi :

Vcorong = Vkes - VI


= 7612,5 – 551,33

= 7061,17 cm³

2. Berat jenis adonan (pakan ikan)

Setelah dilakukan penimbangan adonan (pakan ikan) yang

ditempatkan dalam wadah silinder yang diameternya 12 cm dan

tinggi 25 cm didapat berat bersih adonan 1,2 kgf. Jadi berat jenis

adonan tersebut adalah :

P =

V = (d2) t

= (12)2 . 25 = 2826 cm3

Jadi padonan

P = = 0,000424 kgf/cm3

3. Berat maksimum yang dapat ditumpang corong pengisian

M = ρadonan . vcoronr

= 0,000424 . 7016,17

= 2,9 kgf

4. Kecepatan linear penggiling (ulir) adonan pakan ikan

V = (m/s)

Dimana : Dp diameter terbesar penggiling = 80 mm


n3 putaran poros 250 rpm

Jadi :

V = = 1,05 m/s

5. Daya yang ditransmisikan mesin pellet

P = F . V

= 2,9 x 1,05

= 3,045 3 kw

6. Faktor koreksi untuk mesin torak yang bekerja 3 – 5 jam/hari fc = 1,4 Faktor koreksi (fc) diambil 1,4 kerena kondisi pembebanan normal sesui dengan tabel

7. Daya yang direncanakan (daya motor) (Pd)

Pd = 1,4 x 3 = 4,2 kw

(Pk = 0,735 kw)

Daya yang direncanakan = 4,2 kw = 5,7 pk

Tetapi dipasaran daya motor tidak ada 5,7 pk, sehingga digunakan daya motor

6 pk = 4,41 kw, sehingga mesin menjadi lebih tahan lama.

4.2 Perencanaan Daya Yang Dibutuhkan Sebagai Penggerak Mesin Pelet

Ikan


Untuk 5 Kali Lipat Volume standar

1. Volume corong pengisian ( V )

* Bentuk corong dan ukuran corong

Vcorong

25 cm 25 cm

25 cm tinggi corong = 20

10cm VI

Vcorong = Vkes - VI

* Menghitung volume keseluruhan ( Vkes )

- tinggi = 12,5 = 36,54 cm

cos 70

- Vkes = ⅓ . luas alas . tinggi

= ⅓ . ( 25 x 25 ) x 36,54

= 7612,33 cm³

* Menghitung VI

Vc = ⅓ . luasa alas . tinggi

= ⅓ . ( 10 x 10 ) x (36,50 – 20 )

= 551,33 cm³

Jadi : Vcorong = Vkes - VI

= 7612,5 – 551,33

= 7061,17 cm³


2. Berat maksimum yang dapat ditampung corong pengisian

M = Padonan . Vcorong

= 0,000424 . 7061,17

= 2,9 kg

Jadi berat maksimum (M) untuk 5 kali lipat berat standar adalah

2,9 kg x 5 = 14,5 kg

Jadi M = 14,5 kg

Putaran standar 250 rpm x 5 = 1250 rpm

Jadi putarannya = 1250 rpm

Diameter standar penggiling = 80 mm

Diameter untuk 5 kali = 80 x 5 = 400 mm

3. Kecepatan linear penggiling (ulir) adonan pakan ikan

V =

=

= 26,17 m/s

4. Daya yang ditransmisikan mesin pellet

P = m . V

= 14,5 x 26,17

= 379,465 kw

5. Faktor koreksi untuk mesin torak yang bekerja 3 – 5 jam/hari fc = 1,8 Faktor koreksi (fc) diambil 1,8 kerena kondisi pembebanan besar sesui dengan tabel.

6. Daya yang direncanakan (daya motor) (Pd)

Pd = 1,8 x 379,465 kw

= 683,073 kw


( 1 Pk = 0,735 kw)

Daya yang direncanakan ( daya motor ) = 683,073 kw = 929,3 pk

Jadi mesin yang dibutuhkan untuk penggerak mesin pelet ikan dengan 5 kali

lipat kapasitas mesin standar adalah 929,3 pk

4.3 Perencanaan Pully Dan Belt

1. Daya transmisi P = 6 PK = 6 x 0,735= 4,41 kw

2. Putaran poros rencana

n1 = 4000 rpm

n2 = 1000 rpm

n3 = 250 rpm

3. Pd = P . fc = 4,41 kw . 1,4

= 6,17 kw

4. Momen puntir rencana :

- Penggerak 1. T1 = 9,74 . 105 = 9,74 . 105 .

= 1503,4 kg.mm

- Penggerak 2. T2 = 9,74 . 105 = 9,74 . 105 .

= 6013,48 kg.mm

5. Bahan poros dipilih S – 45 – C pada tabel ditentukan TB = 58 kg/mm2

Faktor keamanan S – C = 6 untuk Sf1 = 6

Faktor keamanan Sf2 dipilih 2.

6. Tegangan geser poros yang diijinkan = = = 4,83.

7. Faktor koreksi poros Kt

1,5 – 3 Poros dikenakan kejutan dan tumbukan pilih 2


8. Faktor beban lentur poros cb

Cb = 1,2 – 2,3 dipilih 2.

9. Diameter poros rencana

1) Penggerak ds1 =

= = 18,5 mm

2) Penggerak ds2 = = 29,4

mm

10. Faktor reduksi (i) = = = 4.

11. Pilih sabuk U tipe A (dilihat berdasarkan daya rencana dan putaran fully)

diameter jarak bagi fully penggerak (dp1) dipilih diameter cukup besar 65 mm

agar putaran poros akhir besar. Padahal d mm anjuran 95 ambil dp1 = 95 mm.

12. Diameter luar fully penggerak dk = dp + 2k

k untuk belt tipe A = 4,5

dk = 95 + 2 . 4,5 = 104 mm

13. Diameter jarak bagi fully penggerak (Df)

Df = i . dp = 4 . 9,5 = 380

14. Diameter luar fully yang digerakkan (Dk)

Dk = Dp + 2 k = 38 + 2 . 4,5 = 389 mm

15. Diameter bos dan naf penggerak (dB)

dB > - ds1 + 10 dB > . 18,5 6 + 10 dB 40,8 mm


16. Diameter bos dan naf fully digerakkan (DB)

DB > ds2 + 10 . 29,4 + 10 59 mm

17. Kecepatan linear sabuk V =

= = 19,8 m/s

untuk V = 19,8 < 25 m/s menurut aturan hal 163.

18. Jarak sumbu poros C

C = 1,5 + 2 kali diameter fully besar diambil 2

nilai C = 2 x Dp = 2 . 380 = 570 mm

19. Cek konstruksi belt

323,5 > 0 baik

20. Panjang keliling sabuk

L = 2C + (dp + Dp) + (Dp – dp)2

= 2 . 570 + (95 + 380) + 570 (380 – 90)2

= 1921 . 37 1921 mm = 76 inchi

21. Jumlah sabuk yang dipakai

= dimana K = 2 . Yo . o = 2 . 0,7 . 12 = 16,8 kg/cm2

A = tipe belt A = 0,8 cm2

F = = = 22,71 kg


Data diambil dari buku Wayan Brata Yo = 0,7 – 0,9 V belt

o = 12 kg/cm2

= = = 1,7 ambil sabuk 2 (N = 2)

Jadi :

1. V belt A . 76 dengan jumlah 2 buah

2. Diameter luar pully dk = 104 mm untuk penggerak

Dk = 389 mm untuk digerakkan

3. Diameter jarak bagi dp = 95 mm untuk penggerak

Dp = 380 mm untuk digerakkan

4. Lubang poros pully ds1 = 40,8 mm penggerak

ds2 = 29,4 mm digerakkan

5. Diameter bos dan naf dB = 40,8 mm penggerak

DB = 59 mm digerakkan

Catatan :

21. untuk V belt = 0,7 0,9 diambil 0,7

o untuk V belt = 12 kg/cm2

4.4 Perencanaan Poros Dan Pasak

1. Jika daya = P = T . V

Dimana T = r x F

= r x m x 9

= 40 x 2,9 x 9,8

= 1137 kg mm

V =

=

= 1,05 m/s


Daya

P = m . v

= 2,9 x 1,05

= 3,045 3

Faktor koreksi fc = 1,4

Daya yang direncanakan

Pd = 1,4 x 3 = 4,2 kw = 5,7 pk 6 pk.

2. Jika daya = 4,41 kw

Pd = Daya rencana = fc – 1,8 . 4,41 = 7,9 kw

3. Momen puntir

T = 9,74 . 105 x = 9,74 . 105 = 30934,24 kg mm

4. Bahan poros dipilih S 55 C – D dengan ketentuan tarik (TB = 72 kg/mm2)

dengan faktor keamanan Sf1 = 6,0 dan Sf2 2,0.

Za = = = 6 kg/mm2

5. Faktor koreksi momen puntir (kt = 1,5)

Faktor koreksi lenturan (cb = 3) karena diperkirakan akan terjadi

pemakaian dengan beban lentur.

Menentukan diameter poros

ds =

=

= 43,48 ds2 44 mm.

6. Tegangan geser yang terjadi pada poros adalah

T =


= = 1,3 kg/mm2

7. Anggap diameter bagian yang menjadi tempat bantalan adalah = 52 mm jari-

jari pilet =

= 4 mm

alur pasak = 7 x 7 x 0,4

= = 0,09

= = 1,2

B = 1,37

7. Pengecekan tegangan ijin terhadap torsi

τa . > t . cb . kt

6 . > 1,3 . 3 . 1,5

5,9 > 5,8 baik

8. Perencanaan poros dan pasak

ds = 44,3

Jenis S 55 C

Alur pasak 7 x 7 x 0,4 dengan D = 52 mm

(lebar pasak lebih keci dari ½ diameter poros)

(tinggi pasak lebih kecil 1/3 diameter poros)


Ambil = 2,03

Lebar

t

4.5 Perencanaan Roda Gigi Lurus

1. Daya transmisi 4,41 kw

2. Putaran n2 = 1000 rpm

n3 = 250 rpm

faktor reduksi i = 4

3. Sudut tekan pahat ambil 20o

Jarak sumbu poros a = 200 mm

4. Diameter lingkaran jarakbagi pada roda gigi besar/digerakkan.

d2 = = = 320 mm

untuk roda gigi penggerak

d1 = = = 80 mm

5. Modul pada hal 245 dengan daya 4,41 kw n = 100 rpm pilih m = 2.

6. Jumlah gigi untuk :

a. Roda gerak


digerakkan

penggerak

n3 = 250 rpm

N2 = 1000 rpm

= = = 40

b. Roda digerakkan

= = = 160 buah

7. Kelonggaran puncak CR = 0,25 mm = 0,25 x 2 = 0,5 mm

Kelonggaran sisi = 0 karena roda gigi lurus

8. Diameter kepala untuk roda gigi penggerak dR1 = ( + 2 ) m

= (40 + 2) 2 = 84 mm

digerakkan dR2 = ( + 2 ) m

= (100 + 2) 2 = 324 mm

9. Diameter kaki untuk roda gigi kecil/penggerak :

df1 = ( - 2 ) m – 2 . CK = (40 – 2) 2 .-2 . 0,5 = 75 mm

df2 = ( - 2 ) m – 2 . CK = (160 – 2) 2 .-2 . 0,5 = 315 mm

10. Kedalaman potong

N = 2 . m + CK = 2 . 2 + 0,5 = 4,5

11. Faktor bentuk gigi (Y) pada tabel 240

Roda gigi kecil = 40 ; y1 = ………. interpolasi

=

x = 0,388 ……………. nilai y1

Roda gigi digerakkan = 160 . y2 = ……………. interpolasi

=

x = 0,461 ……………. nilai y2

12. Kecepatan keliling V =


= = 8,37 m/s

13. F tangensial

F =

= = 53,74 kg.

14. Bahan

Penggerak : S 35 C dengan TB = 52 kg/mm2 ….. kekuatan tarik

HB = 187 …….. kekuatan keras brimell

A = 26 kg/mm2 ………. teg. lentur ijin

Digerakkan S 45 C TB = 58 kg/mm2

HB = 198

A = 30 kg/mm2

15. Faktor tegangan kontak

Roda penggerak S 35 C memiliki kekerasan 187 200

Roda digerakkan S 45 C memiliki kekerasan 198 200

Pada tabel KH = 0,079 kg/mm2

16. Faktor dinamis

Karena kecepatan roda gigi dibawah 20 m/s fo =

= = 0,417

17. Beban lentur persatuan lebar yang diijinkan (Fb)

Roda penggerak Fb1 = TB1 x m x 91 x fo

= 26 x 2 x 0,388 x 0,417 = 8,41 kg/mm

Roda gigi digerakkan Fb2 = TB2 x m x 92 x fo


= 30 x 2 x 0,461 x 0,417 = 11,5 kg/mm

18. Beban permukaan yang diijinkan persatuan lebar F1H

F1H = fo . KH . d1 = 0,495 . 0,053 . 80

= 3,35 kg/mm

19. Lebar gigi b =

= = 16 mm

20. Cek kondisi persyaratan roda gigi

b/m antara 6 – 10 maka b/m = 16/2 = 8 sesuai

b/d < 1,2 maka b/d1 = 16/80 = 0,2 sesuai

Jadi Roda Gigi Penggerak Roda Gigi Digerakkan

1. Bahan S 35 C S 45 C

2. Diameter jarak bagi (d) d1 = 80 mm D2 = 160 mm

3. Diameter kepala (dk) dk1 = 84 mm dk2 = 324 mm

4. Diameter kaki (df) 75 mm 315 mm

5. Banyak gigi ( ) 40 buah 160 buah

6. Sudut tekan ( ) 20o 20o

7. Kelonggaran puncak (ck) 0,5 mm 0,5 mm

8. Lebar gigi (b) 16 mm 16 mm


4.6 Bantalan

Dari perencanaan poros didapat

1. Diameter poros ds = 44 mm

Untuk bantalan pada poros ditentukan type 6008ZZ

dengan spesifikasi :

d = 40 mm

D = 68 mm

B = 15 mm

r = 1,5 mm

C = 1310 kg

Co = 1010 kg

2. Untuk beban

Beban aksial = 2,9 kg

Beban radial = 150 kg


Kondisi mesin berupa mesin pertanian dengan tipe kerja biasa dengan umur lha 5000 – 15000 jam

Fa

Fr

3. Perbandingan beban maksial

= = 0,003

dari tabel sularso didapat data :

V = 1

x = 0,56

e = 0,22

= = 0,02 > e = 0,02 < 0,22. didapat x = 0,56

y = 1,99

4. Beban radial ekuivalen dinamis

Pa = x . Fr + Y . Fa = 0,56 . 150 + 1,99 . 2,9 = 89,8 kg

5. Faktor kecepatan

Fr = = = 0,5

6. Faktor umur Fh = Fn = 0,5 . = 6,7

7. Dan faktor umur dapat kita tentukan lama pemakaian

Lh = 500 (fh)3 = 500 (6,7)3 = 150381,5 jam > Lha = 15.000 jam

= 18,6 tahun

baik


BAB V

PENUTUP

5.1. Kesimpulan

1. Daya motor = 6 pk = 4,41 kw

2. Volume corong awal = 7061,17 cm³ dengan daya rencana 4,2 kw = 5,7 pk

3. Untuk volume 5 kali lipat volume standar didapatkan kapasitas mesin

638,073 kw = 929,3 pk

4. Untuk belt didapatkan data :

- V belt A . 76 dengan jumlah 2 buah

- Diameter luar pully dk = 104 mm untuk penggerak

Dk = 389 mm untuk digerakkan

- Diameter jarak bagi dp = 95 mm untuk penggerak

Dp = 380 mm untuk digerakkan

- Lubang poros pully ds1 = 40,8 mm penggerak

ds2 = 29,4 mm digerakkan

- Diameter bos dan naf dB = 40,8 mm penggerak

DB = 59 mm digerakkan

5. Untuk poros dan pasak

Diameter poros 2 = 44 mm dengan jenis pasak 7 x 7 x 0,4 dengan bahan

S 55 C

6. Untuk roda gigi lurus

6.1 Roda gigi penggerak :

- Bahan S 35 C

- Diameter jarak bagi (d) d1 = 80 mm

- Diameter kepala (dk) dk1 = 84 mm

- Diameter kaki (df) 75 mm

- Banyak gigi ( Z) 40 buah

- Sudut tekan ( ) 20º

- Kelonggaran puncak (ck) 0,5 mm


- Lebar gigi (b) 16 mm

6.2 Roda gigi digerakkan :

- Bahan S 45 C

- Diameter jarak bagi (d) D2 = 160 mm

- Diameter kepala (dk) dk2 = 324 mm

- Diameter kaki (df) 315 mm

- Banyak gigi (Z ) 160 buah

- Sudut tekan ( ) 20o

- Kelonggaran puncak (ck) 0,5 mm

- Lebar gigi (b) 16 mm

7. Bantalan

Bantalan yang digunakan adalah type 6009-08ZZ dengan faktor umur

pemkaian 15.000 jam = 1,7 tahun

5.2 Saran

Dalam merencanakan suatu elemen mesin perlu diperhatikan beberapa faktor,

yaitu : bahan yang digunakan, diameter, tegangan yang diijinkan, kesesuaian

umur pada bahan tersebut dan facktor ekonomis yang dapat diterima oleh

masyarakat sehingga elemen mesin tersebut memiliki mutu yang baik dan

dapat diterima oleh masyarakat luas.


DAFTAR FUSTAKA

Sularso, Suga Kiyokatsu (1984). Dasar-dasar Perencanaan dan Pemilihan

Elemen Mesin. Pradnya Paramita Jakarta.

Brata, I Wayan (1991). Perencanaan Elemen Mesin Erlangga.


Perencanaan Mesin Pelet Ikan

Documents

Transcript of Perencanaan Mesin Pelet Ikan