RANCANG BANGUN KERANJANG PUTARELEMEN MESIN II

Disusun oleh :Fauqi suryanto (03100206)Vicky Prasetia (031000222)Sasongko Prasetya (031000221)

Sekolah Tinggi Teknologi NuklirBadan Tenaga Nuklir Nasional Yogyakarta2013BAB I. PENDAHULUAN

Rancang Bangun Keranjang Putar untuk Fasilitas Iradiasi di Reaktor Kartini adalah merupakan suatu rangkaian kegiatan yang meliputi perancangan dari sebuah alat yang disebut Keranjang Putar, yang nantinya akan digunakan sebagai salah satu fasilitas pendukung proses iradiasi di reaktor Kartini. Dalam Bab ini akan diuraikan lebih lanjut mengenai latar belakang dan tujuan dari rancang bangun alat ini.

1.1. Latar BelakangTeknologi iradiasi yang telah dikembangkan di BATAN saat ini antara lain yaitu untuk pemuliaan biji-bijian dalam pertanian, peternakan dan sterilisasi. Dalam perkembangannya, teknologi iradiasi dapat dimanfaatkan untuk mengawetkan bahan makanan sebelum dikonsumsi manusia. Di luar negeri hal ini sudah dilakukan dan secara internasional juga telah ditentukan bahwa bahan makanan yang di iradiasi hingga dosis 1 kilo gray ( kGy ) masih aman untu dikonsumsi ( Mukhlis Akhadi, 1997 ). Untuk itu dalam pemanfaatan teknologi rektor kartini di PTAPB BATAN Yogyakarta, akan dilakukan penelitian tentang iradiasi bahan makanan.Untuk pelaksanaan iradiasi bahan makanan tersebut, PTAPB khususnya bidang reaktor, memerlukan sebuah alat sebagai tempat sampel bahan makanan yang akan diiradiasi. Adapun spesifikasi dari alat yang dibutuhkan adalah alat dengan kapasitas sampel hingga 30 kg, keranjang putar berputar pada putaran + 6 putaran per menit ( rpm ) dan menggunakan penggerak motor listrik.Putaran keranjang dibuat pelan dengan tujuan laju dosis radiasi yang diterima oleh sampel pada keranjang cukup untuk membunuh bakteri pembusuk yang ada, dan tidak merusak struktur kimia dari bahan makanan yang memiliki kandungan air yang tinggi. Alat ini akan ditempatkan pada ruang fasilitas iradiasi yang ada diantara teras reaktor dengan dinding reaktor, dengan posisi penyinaran dari arah teras reaktor.Dengan dirancangnya alat tersebut diharapkan penelitian dibidang iradiasi pengawetan bahan makanan dapat berjalan dengan baik, sehingga nantinya akan diperoleh data yang akurat untuk pengawetan berbagai jenis bahan makanan.1.2. TujuanTujuan dari Rancang bangun keranjang putar untuk Fasilitas Iradiasi adalah dihasilkannya suatu alat keranjang putar yang berfungsi sebagai tempat sampel bahan makanan yang akan diiradiasi pada reaktor kartini, dengan kapasitas sampai 30 kg dan bekerja pada putaran + 6 rpm.1.3. Batasan masalahSesuai dengan judul tugas ini yaitu merancang alat pemutar keranjang, maka uraian kegiatan dan penuisan pada makalah ini terbatas pada teknik perancangan dan teknoloi pembuatannya.

BAB II. DASAR TEORIAlat keranjang putar dirancang terdiri dari beberapa komponen, komponen tersebut terdiri dari :a. Keranjang Putarb. Poros transmisic. Roda gigi transmisid. Kerangka dudukan e. Bantalan gelindingf. Koplingg. Baut pengikatUntuk mendapatkan hasil rancangan yang baik maka diperlukan dasar teori untuk melakukan perhitungan dalam menentukan ukuran dari komponen keranjang putar tersebut. Berdasarkan tinjauan pustaka yang telah dilakukan, maka pada bab ini akan diuraikan komponen dari keranjang putar dengan dasar perhitungan yang digunakan.2.1. Keranjang PutarKeranjang putar merupakan bagian dari alat yang digunakan sebagai tempat sampel bahan makanan yang akan diradiasi. Pada bagian ini perancangan dilakukan berdasarkan beban bengkok yang terjadi pada penampang meja keranjang yang digunakan, akibat gaya penuangan sampel pada tepi keranjang. Untuk beban pada penampang diasumsikan + 50 kg. Beban tersebut jumlahan antara massa bahan makanan maksimal dan massa penampang keranjang.

2.2. Poros TransmisiElemen konstruksi yang berfungsi menerima, kemudian meneruskan momen puntir( Mt ) dari elemen transmisi yang satu ke elemen transmisi yang lain.Contoh : Roda gigi Puli sabuk Pembebanan terutama adalah puntir ( tt ) akibat momen puntir ( Mt ). Masih menerima pembebanan bengkok ( sb ) akibat berat elemen mesin yang harus disangga. Jika elemen yang disangga adalah roda gigi miring, poros juga harus menerima pembebanan tekan ( sd ) dan pembebanan tarik ( sz ) akibat gaya aksial ( Fa ).

Material Poros:Penyangga dan transmisi beban normal : biasanya St. 37 St. 70Transmisi untuk beban berat : baja perlakuan panas, Baja keras, Baja otomatik, Baja kerja dingin.

Menghitung poros :1. Hitung tengangan sementara/ tegangan sudah ketahui 2. Hitung dk sementara dari tegangan sementara/tegangan yang sudah diketahui Besarnya Mv: gabungan dari Mt (tegangan puntir) Mb hitung dengan cara uraian gaya, cari yang paling maksimal. menghitung momen puntir atau momen bengkok. Momen puntir rumus terlampir. (Mt = 9550 P/n)Momen bengkok cari momen bengkok maximal. Untuk uraian gaya biasanya dipengaruhi oleh gaya aksial (Fa) gaya radial (Fr) dan (Fu)3. Menghitung tegangan sebenarnya dari dk sementara Dk sementara berfungsi untuk mencari besanya b1 dan b24. Menghitung dk sebenarnya5. Hitung diameter sebenarnya dengan ditambahi tebal pasak

2.3. Roda GigiRoda gigi transmisi adalah bagian dari sebuah mesin yang berfungsi meneruskan putaran dan daya, dari satu poros transmisi ke poros transmisi yang lain dengan tanpa teradi slip. Berdasarkan pososo porosnya, ada tiga macam roda gigi transmisi (Sularso, 1980) yaitu :1. Roda gigi lurus, yang digunakan untuk meneruskan transmisi putar dan daya, pada posisi poros yang sejajar.2. Roda gigi kerucut, yang digunakan untuk meneruskan putaran dan daya pada posisi poros yang saling berpotongan.3. Roda gigi cacing, yang digunakan untuk meneruskan putaran dan daya pada posisi poros yang saling bersilangan.

2.4. Kerangka DudukanPerancangan kerangka dititikberatkan pada perhitungan kekuatan kerangka menahan beban yang didukung. Karena kerangka dibuat dari plat besi maka perhitungannya adalah tegangan tekan pada penampang kerangka (A) tidak boeh melebihi tegangan tekan yang diijinkan (Daryanto, 1994) lihat Gambar 2-9.

2.5. Bantalan GelindingBantalan gelinding atau laker adalah bagian dari elemen mesin yang berfungsi sebagai tempat tumpuan poros dengan elemen yang menggelinding diantara dua cincin. Jadi bantalan ini terdiri dari dua buah cincin yang bias berputar, cincin dalam digunakan untuk tumpuan poros bagian dalam dan cincin luar dihubungkan pada elemen mesin yang lain. Elemen yang ada diantara dua cincin ini adalah elemn gelinding yang berbentuk bola atau peluru (rol) . Untuk itu sering disebut bantalan bola atau bantalan rol. Bantalan gelinding dibedakan menjadi tiga menurut beban yang diterimanya yaitu bantalan gelinding radial, aksial, dan aksial-radial.

2.6. KoplingKopling merupakan elemen mesin yang berfungsi meneruskan daya dan putaran dari poros penggerak ke poros yang digerakkan, dengan posisi kedua poros pada satu sumbu. Kopling ada dua macam, yaitu kopling tetap dan kopling tidak tetap.Kopling tetap selalu terpasang saat kondisi berooprasi maupun tidak beroprasi, sedangkan kopling tak tetap tidak selalu terpasang.

BAB III. PERHITUNGAN

1. Rencana Transmisi yang Dipakai Menampung samle 50 kg dengan putaran 6 rpm Dimensi ruangan 70 cm x 70 cm x 90 cmMotor yang terdapat di pasaran 1400 rpm, dengan perancangan di buat menjadi 6 rpm.i = = 233,33Reduksi dilakukan dengan2 tingkatan yakni dengan gear reduction (i1) dan roda gigi kerucut (i2).Gear reduction yang dibeli 60 : 1 , maka dengan i2 = = 3,9 (roda gigi kerucut) i1 = 60 :1 i2 = 3,9 : 1 atau kurang lebih sekitar 5,98 rpm

2. Perhitungan Gaya Transmisia. Gaya untuk menggerakkan keranjang putar.Gaya ini harus melebihi gaya gesek pada 2 bantalan gelinding yang dipasang di poros.Dengan perencanaan : Bantalan gelinding aksial-radial (beli), diletakkan di bawah keranjang.Bantalan gelinding radial (beli), dilatakkan di bawah poros.Karena kedua bantalan tersebut telah tersedia dipasaran (beli) maka parameter yang diperlukan telah tersedia. Bnatalan Aksial-RadialGaya normal (Q1) pada bantalan ini adalah :Q1 = 0,5 x f /sin dengan f = 50 kg = sudut kemiringan bantalan = 15maka, Q1 = (0,5x50)/sin 15 = 96,6 kg.

Momen gesek rol aksial-radial (gambar 2-11)Mr = 2 Q1 x f = fu x Q1Karena terdapat dua Q1 yang sama maka :Mr = 2 (Q1 + Q1 ) x f x dm/D1 = 4 Q1 x dm/D1

Diketahui diameter titik (dm ) = 70 mmDiameter rol (D1) = 7 mmMaka, Mr = 4 x (96,6) x o,5 x 70/7 = 1932 kg.mm

Bantalan RadialPada bantalan radial, beban kecil karena bahan keranjang sudah tertumpu bantalan aksial-radial. Kemungkinan terjadi beban tidak merata, atau emiringan saat pemasangan. Diberikan Q1 = 20 kg .Mr = 2 Q1 x f x dm/D1 ; dimana dm = 50 mm ; D1 = 7 mm = 2 x 20 x 0,5 x 50/7 = 143 kg.mmMt = Mr + Mr = 143 + 143 = 286 kg.mmMaka momen gesek total pada poros vertikal adalahMtotal = 3864 + 286 = 4150 kg.mm

b. Gaya Pada Roda Gigi KerucutRoda gigi jerucut dengan i2 = 3,9 : 1 juga didapat dai pasarang (beli), dengan jari-jari verbal = 6,25 cm. Maka gaya untuk menggerakkan keranjang pada roda gigi kerucut adalah :Mp = fb x rb ; dengan rb = 6,25 cm = 62,5 mmMaka, fb = 4150 kg.mm/62,5 mm = 66,4 kg.

Perhatikan gambar 3.4

Roda gigi kerucut dipasang pada poros horizontal yang dihubungkan dengan gear reduction, dengan fb = fc dengan arah berlawanan.

c. Gaya Pada Gear ReductionRoda gigi ini juga didapat dari pasaran (Beli). Didalamnya terdapat roda gigi cacing dan poros cacing. Gaya pada gera reduction diteruskan ke roda gigi kerucut fc untuk memutar keranjang. Gera reduction f pada roda gigi kerucut terpasang pada 1 poros horizontal.Maka , (fc x rc) pada roda gigi kerucut = (fd x rd) , roda gigi cacing rc diketahi dari roda gigi kerucut = 16 mm. Karena gear reduction didapat dari pasaran, maka parameter rd dapat diukur, yakni sebesar 45 mm.

Momen puntir pada poros horizontal = fc x rc = 66,4 kg x 16 mm = 1062,4 kg.mm Maka gaya fd pada roda gigi cacing adalahFd = (fc x rc)/rd = (66,4 x 16)/45 = 23,6 kg.Karena pada poros horizontal terdapat 2 macam bantalan radial (lihat gambar), maka momen yang disediakan pada poros horizontal harus diaambahkan dengan rugi momen gesek. Momen Bantalan 1Dengan melihat gambar 2-2 , besar Q1 bantalan 1 di titik A adalahfc x (l1 + l2) = Q1 x l2 ; dengan l1 = 30 mm dan l2 = 70 mmMaka,Q1 = 66,4 x (70 + 30)/70 = 94,8 kg

Diketahui dm = 40 mm dan D1 = 6,5 mmMr = 2 x Q1 x f x (dm/D1) = 2 x 94,8 x 0,5 x (40/6,5) = 583,4 kg.mm

Momen Gesek Bantalan 2fc x l1 = Q1 x l1 Q1 = (66,4 x 30)/70 = 28,3 kgDengan dm = 35 mm dan D1 = 6 mm Maka,Mr = 2 x Q1 x f x (dm/D1) = 2 x 28,5 x 0,5 x (35/6) = 166,25 kg.mm

Momen gesek total pada poros horizontal adalahMt = 583,4 + 166,25 = 749,65 kg.mm

Karena poros digerakkan oleh roda cacing, maka mmen yang harus disediakan oleh rod cacing adalahFc + rc + Mt = 1062,4 kg.mm + 749,65 kg.mm = 1812,05 kg.mm

Dengan jari-jari roda cacing (rd) =45mmMaka gaya pada roda gigi cacing (fd) adalahFd = 1812,05/45 = 40,3 kg

Lihat gambar 3.5

Gaya fc diteruskan ke roda gigi cacing (gear reduction) kemudian ke poros cacing dengan perbandingan 60 : 1 Dari gera reduction yang didapat dari pasaran, diketahui : Jarak sumbu dari roda cacing terhadap poros cacing = 60 mm Diameter tusuk roda cacing = 90 mm atau rd = 45 mmDiameter tusuk poros cacing (dt) , yakniDt = 2 x (60-45) = 30 mmAtau jari-jari poros cacing (rc) = 15 mm

Dengan mengetahui poros cacing, dapat dicari gaya pada poros cacing (fe)Fd x jarak gigi pada roda cacing (tn) = gaya kelilingporos cacing (fe) x keliling poros cacing (2 x x re)Fd x tn = fe x (2 x x re)Dengan perbandingan gera reduction 60 : 1 (zd = 60 ) diperoleh nilai tn tn = (2 x x re)/zd = (2 x 3,14 x 45)/60 = 4,71 mm

maka gaya keliling pada poros cacing adalahfe = (fd x fn)/ (2 x x re) = (40,3) x (4,71)/2 x 3,14 x 15 = 2,02 kg

d. Perhitungan Gaya Poros PenggerakGaya fe pada poros roda cacing dihubungkan ke poros penggerak (fm), dimanaFe x re = fm x jari-jari poros motor rm

Rm dapat diketahui jika diameter poros motor diketahui, yakni setelah daya motor ditentukan.

Untuk tujuan tersebut, maka dicari terlebih dahulu momen puntir pada poros motor penggerak. Karena poros penggerak dikopel dengan poros cacing, maka momn puntir pada poros motor sama dengan mmen puntir pada poros cacing.Momen puntir pada poros motor (Mm)Mm = gaya Fe poros cacing x jari-jari poros cacing = fe x re = 2,02 x 15 = 30,3 kg.mm

Daya ditentukan dengan :Mp = P/W ;

W = kecepetan putar poros motor = 2 x x nDimana n dalam r/menit, maka W = x n/30P = Mp x W = (0,0303 kg.mm) x (3,14) x (1400)/ 30 s = 4,44 kg.m/s ; dikalikan gaya grafitasi 9,8 m/s2 = 43,5 watt

(menurut sularso, 1983) Terdapat rugi daya pada transmisi roda gigi (rg), gear reduction (gr) dan motor (m) dengan :rg = 85 %gr = 57 %m = 90 %maka, P = 43,5 watt/( rg x gr x m ) = 43,5/(0,85 x 0,57 x 0,9) = 99,76 watt

3. Perhitungan Ukuran Poros Transmisi- Poros transmisi vertikal- Poros tansmisi horizontal- Poros penggerak utama

a. Poros VertikalPoros yang direncanakan mendapatkan beban tidak begitu berat, maka dipilih bahan dari St.37Momen puntir dititik A dan B (lihat gambar 16)

Mp = fb x rb = 66,4 kg x 35 mm = 2324 kg.mm

Poros di titik C tidak mendapat beban puntir, karena ujung poros tidak tertahan beban atau tidak bersinggungan dengan transmisi lain

(lihat gambar 3.7) Di titik A mendapat tekanan bidang fba, tidak mendapat momen bengkok

Di titik B mendapat momen bengkok (Mb)Mb = fba x (AB)

Besarnya fba dapat dicari :fba = fb x (BC)/AC = (66,4) x (60)/160fba = 24,9 kgMaka Mb di titik B :Mb = fba x (AB) = (24,9) x (100) = 2490 kg.mm

Di titk C tidak mendapat momen bengkok, tepatnya titik pada bantalan radial. Titik ini mendapat tekanan bidang fbc fbc x (AC) = fb x (AB)fbc = fb x (AB)/(AC) = (66,4) x (100)/160 = 41,5 kg

Perhitungan Ukuran Poros Vertikal :- Pada titik APoros tidak mendapat momen bengkok, maka hanya dihitung mome puntirnya (Wp).Wp Mp/p dengan Wp 0,2013

Untuk bahan poros St.37 nilai pt = 3700 kg/cm2 , angka keamanan (v) = 6 8 , diambil angka 8.

Maka tegangan tarik yang diijinkan (t) adalaht = pt/v = 3700/8 = 462,5 kg/cm2

Denagn t , dapat dicari tegangan puntir p yang dijinkan.p = 0,7 x t = 323,75 kg/cm2MakaWp Mp/p = 2324/323,75 =7,178 cm3

Maka diameter poros minimal di titik A : d 3,298 cm

saat pekerja menuangkan sampel, kemungkinan terjadi tekanan bibir keranjang yang besar. Beban yang menekan (fm) = 50 kg ini akan memberikan reaksi fm di titik C. fm x 32,5 cm = fm x (AC)

dimana jari-jari keranjang = 32,5 cmjarak A ke C = 160 mmfm = fm x 32,5 cm/160 mm = 50 x 32,5/16 = 101,56 kg

Gaya fm memberikan momen bengkok di titik A :Mb = fm x 160 mm = 101,56 kg x 160 mm = 16429,6 kg.mm

Dengan tegangan bengkok yang diijinkan (b)b = pt/v = 3700 (kg/cm2)/8 = 462,5 kg/cm2

Diperoleh momen tekanan bengkok (Wb) :Wb = Mb/b = 16249,6 (kg.mm)/462,5 (kg/cm2) = 16249,6 kg.mm/4,625 kg/mm2= 3513 mm3

d = = = 32,75 mm

-Pada titik BSaat berputar, titik B menerima beban punter dan beban bengkok. Telah dicari sebelumnya Momen Puntir di titik A dan B yang bernilai Mp = 2324 kg.mmSedangkan Momen Bengkok yang terjadi :Mb = Fba.(AB) = (24,9) x (100) = 2490 kg.mm

Momen ideal yang terjadi di titik B :Mi = = = 3201,69 kg.mm

Momen tahanan bengkok di titik B :Wb = = = 692,26 mm3

Diameter poros di titik B :d = = = 19,06 mm

-Pada titik CTidak mendapat momen punter mau pun momen bengkok, akan tetapi mendapat tekanan bidang dari N2= 20 kg dan Fbc= 41,5 kg.Diameter poros ditentukan berdasarkan tekanan bidang yang diijinkan (0) :0 = 1,5 . b = 1,5 . (462,5 kg/cm2) = 693,75 kg/cm2Untuk beban bertekanan digunakan persamaan :Fc l . d . 0Fc = N2 + Fbc = 20 +41,5 = 61,5 kgdengan nilai l = 2 cm (panjang penanpang tekan)d bantalan radial = 35 mm , maka persamaan menjadi :0 = = = 8,79 kg/cm2Tekanan bidang yang terjadi lebih kecil daripada tekanan bidang yang diijinkan.Pada saat penuangan sampel, di titik C mendapatkan Fm = 101,56 kg , maka tekanan bidang di titik C :0 = = = 14,51 kg/cm2

b. Poros HorizontalDilihat dari gambar 3.8 , poros horizontal mendapatkan beban punter dan beban bengkok.Momen punter yang terjadi :Mp = Fc . rc = 66,4 kg . 16 mm = 1062,4 kg.mm

Gaya Fc memberikan reaksi pada bantalan di titik A dan titik C. Di titik A mendapat momen bengkok :Mb = Fc . (XA) = 66,4 kg .(30 mm) = 1992 kg.mmDi titik B mendapatkan tekanan bidang :Fcb = = = 28,46 kg

Perhitungan Ukuran poros horizontal :-Titik AMomen ideal yang teradi :Mi = = = 2194,22 kg.mm

Wb = = = 474,4 mm3d = = = 16,8 mmdiameter poros horizontal di titik A minimal 16,8 mm.

-Titik BTekanan bidang yang terjadi relative kecil, yaitu sebesar 28,46 kg , tekanan bidang di titik B dapat diabaikan dalam perhitungan. Penentuan diameter di titik B dilakukan berdasarkan momen puntirnya.Untuk bahan poros dari St 37 , diketahui tegangan puntir yang diijinkanp = 0,7 . (t) = 323,75 kg/cm2Dengan persamaan momen tahanan puntir :Wp = 328,15 mm2d = = = 11,8 mm

c. Perhitungan Poros PenggerakTelah dihitung sebelumnya momen puntir (Mp = 30,3 kg.mm) pada poros cacing. Dengan nilai d = diamerer poros = 19 mm , maka tegangan puntir pada poros :Ww 0,2 d3Ww 0,2 . 193 = 1371,8 mm3Ww p = = 0,022 kg/mm2 = 2,2 kg/cm2Untuk bahan St 37, tegangan puntir yang diijinkan p = 323,75 kg/cm2 , maka poros penggerak yang digunakan aman karena tegangan puntir yang terjadi lebih kecil dari tegangan puntir yang diijinkan.

4. Perhitungan Roda Gigi Transmisia. Perhitugan Roda Gigi KerucutPertimbangan teknis dalam perhitungan roda gigi kerucut meliputi momen puntir, diameter roda gigi, bahan, perbandingan transmisi (i) , modul pisau roda gigi.Sebelumnya telah diketahui gaya Fb yang bekerja pada roda gigi sebesar 66,4 kg. Sedangkan pada rancangan awal, roda gigi vertical memiliki diameter 125 mm atau rb= 62,5 mm , dan roda gigi horizontal memiliki diameter 32 mm atau rc = 16 mm. Maka gaya Fb memberikan momen puntir :Mp = Fb . rb = 66,4 kg . 62,5 mm = 4150 kg.mmUntuk menentukan modul digunakan persamaan :m = 0,86 denganC1 = konstanta bahan dari faktor koreksi = dai table faktor pemasanganZ = dari perhitungan reduksiDiketahui bahan roda gigi dari St. 41 dengan pt = 4100 kg/cm2 .Faktor koreksi C1 =60 kg/cm2 .Faktor pemasangan = 8 .Nilai Z dalam rancangan = 35 . Maka modul :m = 0,86 = 2,5 mmMaka modul minimal yang digunakan sebesar 2,5 mm.Dari survey di pasaran, didapatkan roda gigi kerucut dengan perbandingan 3,9 : 1 dengan modul 3,5 mm. Karena modul minimal sebesar 2,5 mm , maka roda gigi tersebut dapat digunakan. Perhitungan lengkap untuk roda gigi sesuai gambar 3.9 adalah sebagai berikut :Diameter tusuk roda gigi vertical :Dt1 = Z . m = 35 . 3,5 mm = 122,5 mm 125 mmDiameter tusuk roda gigi horizontal :Dt2 = Z . m = 9 . 3,5 mm = 31,5 mm 32 mmTinggi kaki = d = 1,25 . m = 4,375 mmTinggi puncak = k = 1 . m = 3,5 mmSudut 1 dan 2 dapat dicari dengan data diameter tusuk : Tg 1 = = 3,906Maka 1 = 75,640 2 = 900 75,640 = 14,360 Diameter kaki (Dk1) , (Dk2) :Dk1 = D1 2.d.cos 1 = 125 2.4,375 mm . cos 75,460 = 122,83 mmDk2 = D2 2.d.cos 2 = 32 2.4,375 mm . Cos 14,360 = 23,523 mmDiameter puncak (Dp1) , (Dp2) :Dp1 = D1 + 2.k. cos 1 = 125 + 2. 3,5mm . cos 75,460 = 126,376 mmDp2 = D2 + 2.k. cos 2 = 32 + 2.3,5 mm . cos 14,360 = 38,781 mm

Tebal roda gigi :b = .m = 8 . 3,5 mm = 28mmJarak gigi bagian pangkal :t = .m = 3,14 . 3,5 mm = 10,99 mmLebar dasar gigi pada pangkal gigi :h = 0,55.t = 0,55(10,99 mm) = 6,045 mmTinggi gigi bagian pangkal :l = 2,25.m = 2,25(3,5 mm) = 7,875 mm

Darigambar 3.10 dapat dicari diameter tusuk bagian ujung gigi :Dta = Dengan a = b.sin 1 = 28.(sin 75,460) = 27,1 mmDta = = 70,8 mm

Jarak tusuk bagian ujung ta :ta = = 3,14 . = 6,35 mmLebar dasar gigi pada ujung gigi :ha = 0,55.ta = 0,55.(6,35) = 3,49 mmDiperoleh modul maya di ujung gigi :ma = = 70,8 / 35 = 2,02 2 mm

Tinggi gigi bagian ujung gigi :la = 2,25.ma = 2,25 (2 mm) = 4,5 mm

Setelah mengetahui ukuran gigi pada sisi ujung, maka perhitungan kekuatan gigi dapat diselesaikan menurut gambar 3-11 dengan persamaan berikut : Besar nilai lf adalahlf = la + xx = 0,5.(l la) = 0,5.(7,875 4,5) = 1,687 mmlf = 4,5 + 1,687 = 6,187 mm Nilai h rata-rata (hf)hf = = = 4,77 mm Momen bengkok yang terjadi pada gigi adalahMb = Fb + lf = 66,4 kg + 6,187 mm = 410,8 kg.mmDengan b = t , untuk bahan St 41 tegangan tarik yang diijinkan :t = pt / v = 4100 / 8 = 512,5 kg/cm2 maka Wb Wb 80,156 mm3

Untuk penampang bentuk persegi digunakan persamaan :Wb = 1/6 . b . hf2 Wb = 1/6 . 28 . 4,772 = 106,1802 mm3 Dapat dilihat bahwa momen tahanan bengkok yang terjadi pada gigi lebih besar dari momen tahanan bengkok yang harus dipenuhi. Dengan demikian roda gigi aman digunakan.

b. Perhitungan Roda Gigi CacingData ukuran yang diperoeh dari gear reduction yang akan digunakan (beli) :- jarak sumbu antara roda cacing terhadap poros cacing (Stc = 60 mm)- diameter tusuk roda cacing (Dt = 90 mm)- perbandingan reduksi (I = 60)- jumlah gigi roda cacing(Z = 60)Untuk ukuran dariroda gigii cacing dan poros cacing dapat dilihat pada gambar 3-12.Berikut merupakan perhitungan roda gigi cacing :Satu putaran poros cacing menyebabkan roda cacing bergerak sebesar jarak tn.tn = = = 4,71 mm

Pada umumnya, sudut I terletak antara 50 sampai 300 (Umar Sukrisno, 1983) , diambil 150. Maka nilai ta :ta = = 4,87 mmModulta = = m = = 1,49 1,5 mm

Diameter tusuk poros cacing (dt) :dt = 2 . (jarak sumbu poros jari-jari tusuk roda cacingdt = 2. (60 45)dt = 30 mmDiameter puncak roda cacing (Dp) dan poros cacing (dp) :Dp = Dt + 1.m = 90 mm + 1.(1,5 mm) = 91,5 mmdp = 30 mm + 1.(1,5 mm) = 31,5 mmDiameter kaki roda cacing (Dk) dan poros caing (dk) :Dk = Dt 1,5.m = 90 mm + 1,5(1,5 mm) = 87,5 mmdk = dt 1,5.m = 27,75 mm

5. Perhitungan Konstruksi LainMeliputi perhitungan kekuatan keranjang dan perhitungan kopling. Keranjang dalam hal ini dibuat dari Strimin(besi). Sedangkan kopling digunakan untuk mengkopel daya dari motor penggerak ke poros roda cacing, yang mana daya ini diteruskan ke roda gigi kerucut lalu ke poros vertical untuk memutar keranjang.

a. Perhitungan Kekuatan KeranjangRencananya keranjang memiliiki diameter 650 mm. Tinggi keranjang dibuat berdasarkan tinggi ruangan yang tersedia yakni = 700 mm 250 mm = 450 mm, untuk toleransi pemasangan dibuat 400 mm.Beban terbesar yang diterima keranjang adalah saat penuangan sampel, beban yang diperhitungkan dalam perancangan sebesar 50 kg di ujung keranjang. Dengan bahan meja keranjang dibuat dari plat besi St. 34 , maka tebal minimal plat besi St. 34 (h) :tegangan tarik yang diijinkan untuk St. 34 adalaht = pt / vMenurut Moch. Raffei (1978) plat besi St. 34 memiliki tegangan putus tarik (pt) sebesar 3400 kg/cm2 , dan b = t . Karena plat baja mendapatkan beban statis maka angka keamanan (v) diambil 3 menurut (Moch. Raffei, 1987). Sehingga :t = 3400 kg/cm2 /3 = 1133,333 kg/cm2 Untuk lebih jelasanya dapt dilihat pada gambar 3-13.

Pada posisi x1-x1 :Lebar penampang pada posisi tersebut adalah b = 650 mm.momen bengkok yang terjadi : Mb = 50 kg . (325 mm) = 16250 kg.mm Wb = Mb / b = (16250 kg.mm) / (11,333 kg/mm2) = 1433,866 mm3 1433,866 mm3 = 1/6 . b . h2 h = = 3,638 mmJadi pada posi x1-x1 , tebal plat besi St. 34 minimal agar dapat menahan beban 50 kg sebesar 3,638 mm.

Pada posisi x2-x2 :Lebar penampang b1 pada posisi x2-x2 adalah : (1/2.b1)2 + 752 = 3252 b1 = (3252 752 ) . 2 =632,456 mmMomen bengkok yang terjadi : Mb = 50 kg . 250 mm = 12500 kg.mm Wb = Mb / b = (12500 kg.mm) / (11,333 kg/mm2) = 1102,97 mm3 Wb = 1/6 . b . h2 1102,97 mm3 = 1/6 . 632,456 mm . h2 h = = 3,23 mmtebal plat besi minimal agar dapat menahan beban 50 kg adalah sebesar 3,23 mm.

Pada posisi x3-x3 :Lebar penampang b2 pada posisi x3-x3 adalah : (1/2.b2)2 + 1752 = 3252 b2 = (3252 + 1752 ) . 2 = 547,723 mmMomen bengkok yang terjadi : Mb = 50 kg . 150 mm = 7500 kg.mm Wb = Mb / b = (7500 kg.mm) / (11,333 kg/mm2) = 661,78 mm3 Wb = 1/6 . b .h2 661,78 mm3 = 1/6 . 547,723 mm . h2 h = = 2,69 mm tebal plat besi minimal agar dapat menahan beban 50 kg adalah sebesar 2,69 mm.Dari hasil perhitungan ketebalan keranjang, maka dalam rancangan ini ditentukan tebal plat besi sebesar 6mm untuk alas keranjang.

b. Perhitungan Kopling- Perhitungan Kopling Pada Roda Gigi TransmisiDari ukuran kopling yang digunakan(dibeli), diameter luar kopling sebesra 55 mm dan piringan karet berada pada posisi r = 20 mm, luas penampang karet 1 cm2 . Menurut panduan (Jac Stolk, 1984) ,tekan bidang yang diijinkan untuk kopling elastic adalah 1,4 kg/mm2 . Maka gaya tekan yang tkopling pada poros erjadi pada piringan karet adalah : F = Mp / r = 1063,4 kg.mm / 20 = 53,12 kg dengan Mp merupakan momen puntir pada poros transmisi (antara roda gigi kerucut dengan roda gigi cacing).Tekanan bidang pada penampang karet sebesar53,12 kg/cm2 atau 0,5312 kg/mm2 . Dari hasil perhitungan menunjukkan bahwa tekanan bidang yang terjadi pada penampang karet lebih kecil dari tekanan bidang yang diijinkan (1,4 kg/mm2). Dengan demikian kopling aman untuk digunakan.

- Perhitungan Kopling Pada Poros PenggerakDiketahui dari perhitungan poros cacing, bahwa momen puntir pada poros cacing (yang terkopel dengan poros motor penggerak) adalah sebesar 30,3 kg.mm . Deitentukan bahwa ukuran kopling pada poros penggerak sama dengan kopling pada poros transmisi, maka perhitungan tekanan bidang yang terjadi pada penampang karetnya : F = Mp / r = 30,3 / 20 = 1,515 kgDapat diketahui tekanan bidang pada penampang karet adalah 1,515 kg/cm2 atau 0,01515nkg/mm2. Dari hasil perhitungan tersebut menunjukkan tekanan bidang yang terjadi lebih kecil dari tekanan yang diijinkan (1,4 kg/mm2), maka kopling aman digunakan.