BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR LATAR BELAKANG
Suatu mesin terdiri dari bagian atau elemen yang jumlahnya mencapai lebih dari puluhan. Semua bagian tersebut bekerja saling mendukung sehingga dapat menghasilkan suatu gerakan. Dalam merancang suatu komponen mesin kita harus mempertimbangkan segala factor yang mempengaruhi hasil akhir komponen yang direncanakan direncanakan antara lain seperti : factor keamanan,u keamanan,umur mur,efisi ,efisiensi,b ensi,biaya,d iaya,dan an factor ketahanan komponen tersebut dapat menjalankan fungsinya dengan baik. Pada tugas perencanaan elemen mesin II ini kami mengambil mengambil judul “Perenc “Perencana anaan an Mesin Mesin Pemaru Pemarutt elapa elapa Dengan Dengan Menggu Menggunak nakan an Motor Motor ! tak tipe tipe "onda # $%&' (ransmisi pada mesin pemarut kelapa adalah bagian dari system pemindah daya yang berfungsi untuk memindahkan tenaga mesin dengan perantara sabuk ) yang dipasang pada puli pengerak dan puli yang digerakkan.
1.2 Tu Tujuan juan dan Manfaat Manfaat Penulisan. Penulisan.
(ujuan dari tugas perencanaan elemen mesin ini adalah untuk memenuhi memenuhi kurikulum pada mata kuliah elem mesin II. Selain itu untuk dapat menerapkan kajian teoritis yang kami dapatkan dari kuliah dalam kehidupan sehari*sehari, tugas ini juga dapat melatih kami untuk lebih mendalami dan memahami fungsi dan karakteristik dari suatu elemen mesin. +adi dengan tugas ini diharapkan mahasisa mampu merancang elemen* elemen elemen mesin mesin berdas berdasark arkan an atas atas perhit perhitun ungan gan*per *perhit hitung ungan an yang yang bersum bersumber ber dari dari literat literatur* ur*lit literat eratur ur sekalig sekaligus us mengap mengaplik likasik asikan an teori teori yang yang didapa didapatt langsu langsung ng di lapangan.
1.3 Peu!usa Peu!usan n Masala" Masala"
Dalam tugas perencanaan ini kami akan menbahas mengenai konstruksi dan cara kerja poros ,bantalan,sabuk pada mesin pemarut kelapa. Di dalamnya kami juga akan melakukan perhitungan untuk mendapatkan bentuk dan ukuran yang sesuai dengan perencanaan kami.
1.# Met$de Met$de Pe!%a"asan Pe!%a"asan
Pada Pada tuga tugass pere perenc ncan anaa aan n ini ini pemb pembah ahas asan an akan akan dila dilaku kuka kan n deng dengan an menggunak menggunakan an literatur literatur yang memuat data*data data*data serta rumus*rumus rumus*rumus yang berkaitan dengan masalah yang diambil, serta dilengkapi data*data dari studi lapangan.
BAB II TIN&AUAN PU'TAKA
Pada tugas perencanaan ini akan direncanakan poros,pasak, sabuk, dan bantalan. Perencanaan ini adalah perencanaan dasar dan paling banyak digunakan.
-. Poros. Poros adalah suatu bagian stationer yang berputar,biasanya berpenampang bulat, dimana terpasang elemen*elemen mesin. Poros bias menerima beban*beban lenturan, tarikan, tekan, atau putaran, yang bekerja sendiri*sendiri atau berupa gabungan satu dengan lainnya. +enis poros berdasarkan pembebanannya : $. Poros transmisi. Poros yang dihubungkan langsung dengan penggerak utama dimana daya ditransmisikan kepada poros melalui kopling,roda gigi, puli, dan lain*lain. . Spindel Poros pendek seperti yang digunakan sebagai poros utama mesin bubut dimana beban utamanya berupa putaran. /. #andar. Poros yang diam digunakan untuk menopang elemen yang berputar seperti pada roda*roda, kereta barang dan lain*lain.
#ambar Poros
0. Pasak. Pasak berfungsi untuk mencegah gerakan realtif antara sebuah poros dan elemen*elemen mesin lainnya seperti roda gigi, puli, spoket dan lain*lain. +enis pasak berdasarkan letaknya pada poros terdiri dari pasak benam, pasak rata, pasak pelana, dan pasak singgung.
#ambar pasak.
1. 0antalan 0antalan adalah elemen mesin yang menumpu poros beban sehingga putaran bergerak secara halus dan aman serta memungkinkan umurnya menjadi lama. 0antalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta bagian lainnya bekerja dengan benar. Menurut fungsinya bantalan dapat dibagi dalam kelompok yaitu : $. bantalan luncur 2+ournal 0earing3 . bantalan gelinding 20all 0earing3 0antalan luncur adalah bantalan yang mengalami gesekan luncur yang timbul diantara poros dan bantalan yang disebabkan oleh permukaan poros ditumpu permukaan bantalan dengan bantuan perantaraan lapisan pelumas.
#ambar bantalan luncur.
0antalan gelinding ada yaitu : bantalan peluru dan bantalan rol. (atanama dari bantalan peluru dapat dilihat pada gambar baah, bantalan peluru mempunyai ! bagian utama bantalan yaitu : cincin luar, cincin dalam, elemen peluru, dan pemisah, berikut berbagai macam jenis bantalan peluru.
#ambar jenis*jenis bantalan peluru
(ata nama dari suatu bantalan peluru
Sedangkan bantalan rol dibuat untuk menerima beban yang lebih berat daripada bantalan peluru berikut beberapa jenis bantalan rol
ondisi operasi daru bantalan akan banyak tergantung pada jenis bahan yang digunakan oleh karena itu untuk pemilihan bahan bantalan perlu diperhatikan hal*hal berikut : *
mempunyai kekuatan yang baik.
*
Mempunyai sifat antilas dan antiterak
*
(ahan karat.
*
(ahan aus.
*
Mampu mebenamkan kotoran atau debu kecil.
*
Mempunyai sifat penghantar panas yang baik.
D. Sabuk. Sabuk dipakai untuk memindahkan daya antara dua poros yang sejajar. Poros harus terpisah pada suatu jarak minimum tertentu yang tergantung pada jenis pemakaian sabuk antara lain sebagai berikut :
$. sabuk datar umumnya terbuat dari kulit yang disamatkan atau kain yang diresapi dengan karet. Sabuk datar sangat efisien untuk kecepatan tinggi, tidak bising dapat memindahkan jumlah daya yang besar pada jarak sumbu yang panjang, serta tidak memerlukan puli yang besar.
. Sabuk ). Sabuk ) terbuat dari kain dan benang, biasanya katun, rayon, atau nylon, dan diresapi dengan karet. Sabuk ) sedikit kurang efiesien bila dibandingkan dengan sabuk datar tetapi beberapa diantaranya dapat dipakai ikatan tunggal sehingga membuat suatu kelipatan pengerakan.
/. Sabuk ) yang bermata rantai. Sabuk ini terbuat dari sejumlah kain berkaret yang bermata yang digabungkan dengan alat pengikat logam yang sesuai.
!. sabuk Pengatur aktu. Sabuk ini terbuat dari kain berkaret dan kaat baja yang mempunyai gigi*gigi yang cocok dengan alur yang dibuat disekeliling puli. Sabuk pengatur aktu tidak akan molor atau slip dan karena itu akan memindahkan daya pada perbandingan kecepatan sudut yang konstan.
4. omperatif Data.
0erdasarkan hasil pengukuran pada mesin pemarut kelapa tipe "onda # $%& maka diperoleh data*data sebagai berikut .
a. pada motor "onda # $%&. * daya motor
: /,% "p
* putaran
:
* Diameter Poros motor
: $,5! cm
* panjang poros motor
: $5 cm
* Pulley Motor * diameter dalam
: $,5! cm
* diameter luar
: %,6 cm
b. pada pemarut. * Panjang poros pemarut
: /,% cm
* Diameter poros
: $,7 cm
* 0antalan peluru * diameter dalam
: $,5% cm
* diameter luar
: !, cm
* lebar bantalan
: $, cm
*Pulley yang digerakan * diameter dalam
: $,7 cm
* diameter luar
: 8,%% cm
c. sabuk. +enis sabuk yang digunakan adalah ) belt atau sabuk ).
BAB III PERHITUNGAN
A. Pe"itun(an P$$s Dai data s)esifi*asi dien+ana*an )$$s untu* 1. M$t$ T,)e H$nda G1- / Panjang Poros 9 $5 cm
* Diameter Poros 9 $,5! cm * 0ahan Poros S/& 1 dengan kekuatan tarik %5 kgmm . * Putaran poros 9 6%& rpm * #aya rencana pada pulley 9 &. ; * #aya rencana pada gear motor 9 &,% ;
? $5 2&. ;3 >
9 &.%5 ;
> $
9 @$ = @ ? > 9 &,% ; = &. ; ? &.%5 ; 9 &.$ ;
Dari grafis gaya geser, momen dan defleksi didapat nilai momen maksimum: M$ 9 & M 9 &.%5 . 5 9 !,8! ; M/ 9 M = $.$8.*% 9$.$8 ; M! 9 &
(egangan geser yang diiAinkan menurut Shigley dapat dicari dengan persamaan : τ p τ p
= tegangan geser yang diizinkan. = &,/& x Syt
Dari bahan S/&*1 didapat nilai kekuatan tarik yaitu sebesar %5 kgmm , sehingga tegangan geser didapat sebesar : 9 &./ B %5 9 $6,! kgmm Menurut Sularso, nilai torsi didapat dari persamaan : ( 9 7.6! B $& % . PnCC.P 9 /,% "P 9 ,8$$ ( 9 7,6! B $& %.,8$$6%& 9 $87%,! kg.mm 9 $, 87% kg.m.
(egangan yang direncanakan didapat dari persamaan :
τ
T
=
.
π
=
d s
/
=
$8 $,/.$& 8 kg
%,$.T d s
/
=
%,$.$,87% 2&.&$5!3 /
m
Kaena nilai te(an(an (ese ,an( dien+ana*an le%i" *e+il dai)ada nilai te(an(an (ese ,an( dii0in*an !a*a )$$s tese%ut a!an
2. P$$s Pe!aut
* Panjang poros pemarut
9 /% cm
* Diameter poros
9 $,7 cm
* Putaran poros pemarut didapat dari perbandingan pulley , yaitu sebesar : n$B d$ 9 n B d n
9 %.68.%% B 6%& 9 8%,86 rpm
*
#aya rencana pada pemarut, @$ 9 $ ;
*
#aya rencana pada pulley, @ 9 ;
Dengan cara yang sama dengan poros motor, nilai ? /% 2$ ;3 >
9 ,% ;
> $
9 @$ = @ ? > 9 $ ; = ; ? ,% ; 9 &.6% ;
Dari grafis gaya geser, momen dan defleksi didapat nilai momen maksimum: M$ 9 & M 9 &.6% .$& 9 6,% ;.cm M/ 9 M = $,% 2*$&3 9 % ;.cm M! 9 &
(egangan geser yang diiAinkan menurut Shigley dapat dicari dengan persamaan : τ p τ p
= tegangan geser yang diizinkan. = &,/& x Syt
Dari bahan S/&*1 didapat nilai kekuatan tarik yaitu sebesar %5 kgmm , sehingga tegangan geser didapat sebesar : 9 &./ B %5 9 $6,! kgmm
Menurut Sularso, nilai torsi didapat dari persamaan : ( 9 7.6! B $& % . PnCC.P 9 /,% "P 9 ,8$$ ( 9 7,6! B $& %.,8$$8%.86 9 /578.!5 kg.mm 9 /,578 kg.m. (egangan yang direncanakan didapat dari persamaan :
τ
T
=
.
π
=
d s
=
/
%,$.T d s
$8
,578.$& 8
/
=
%,$./,578 2&.&$73 /
kg m
Kaena nilai te(an(an (ese ,an( dien+ana*an le%i" *e+il dai)ada nilai te(an(an (ese ,an( dii0in*an !a*a )$$s tese%ut a!an
B. Pe"itun(an Pasa* 1. Pada Pulle, M$t$
Penggunaan pasak pada poros akan diperoleh gaya aksial yang lebih baik sesuai dengan yang diinginkan. Dari diameter poros diketahui 2D3 9 $5,! mm D
9 $,%. d CCCCCCCCCCChurmi
d
9 D$,% 9 $5,!$,% 9 $!,6 mm
+adi edalaman pasak : D ? d 9 $5,! ? $!,6 9 /,85 mm
* Panjang pasak, l dapat dicari dengan persamaan : 9 $,/ B Diameter Poros 9 $,/ B $5,! 9 /,7 mm
Eebar Pasak, b
9 &,%.DCCCCCCCCCCC.hurmi 9 &,%. $5,! 9 !,8 mm
* Daya, P 9 /,% "P B 6!8 9 ,8$$ * @aktor koreksi, fc 9 $
(orsi pada poros dicari dengan persamaan, ( 9 7.6! B $& % B ,8$$6%& 9 //7&,5$ kg.mm 0ahan poros direncanakan S/&*1 dengan kekuatan tarik %5 kgmm dengan Sf$ 9 8 dan Sf 9 , sehingga tegangan yang diiAinkan pada poros dapat dicari dengan persamaan : τ sa =
%5 8 x .
=
!,5/ kg : mm .
Dari literature didapat nilai factor koreksi untuk puntiran, t 9 dan factor lenturan 9 . 0esarnya gaya yang terjadi pada pasak :
F
=
//7&,5$ $5,! :
= /85,%88
kg
0ahan pasak direncanakan S45-C dicelup dingin dan dilunakkan, maka F b 9 6& kgmm, dengan factor keamanan, S fk$9 8, Sfk 9 /. Sfkt$ B Sfkt 9 8 B / 9 $5 (egangan geser yang diiAinkan : Gka 9 6&$5 9 /,7 kgmm (egangan yang ditimbulkan : Gk 9 @b.l 9 /85,%88/,7 B !,8 9 /,/! kgmm arena tegangan yang ditimbulkan lebih kecil dari tegangan yang diiAinkan maka pasak dalam keadaan aman
2. Pada Pulle, Pe!aut
Dengan cara yang sama, dimensi dari pasak dapat dicari dengan : Dari diameter poros pemarut diketahui 2D3 9 $7 mm D
9 $,%. d CCCCCCCCCCChurmi
d
9 D$,% 9 $7$,% 9 $%, mm
+adi edalaman pasak : D ? d 9 $7 ? $%, 9 /,85 mm * Panjang pasak, l dapat dicari dengan persamaan :
9 $,/ B Diameter Poros 9 $,/ B $7 9 !,6 mm
Eebar Pasak, b
9 &,%.DCCCCCCCCCCC.hurmi 9 &,%. $7 9 !,6% mm
* Daya, P 9 /,% "P B 6!8 9 ,8$$ * @aktor koreksi, fc 9 $
(orsi pada poros dicari dengan persamaan, ( 9 7.6! B $& % B ,8$$8%,86 9 /578,!6 kg.mm 0ahan poros direncanakan S/&*1 dengan kekuatan tarik %5 kgmm dengan Sf$ 9 8 dan Sf 9 , sehingga tegangan yang diiAinkan pada poros dapat dicari dengan persamaan : τ sa =
%5 8 x .
=
!,5/ kg : mm .
Dari literature didapat nilai factor koreksi untuk puntiran, t 9 dan factor lenturan 9 . 0esarnya gaya yang terjadi pada pasak : F
=
/578,!6 $7 :
= !$&,
%$kg
0ahan pasak direncanakan S45-C dicelup dingin dan dilunakkan, maka F b 9 6& kgmm, dengan factor keamanan, S fk$9 8, Sfk 9 /. Sfkt$ B Sfkt 9 8 B / 9 $5 (egangan geser yang diiAinkan : Gka 9 6&$5 9 /,7 kgmm (egangan yang ditimbulkan : Gk 9 @b.l 9 !$&,$%!,6 B !,6% 9 /,!7 kgmm arena tegangan yang ditimbulkan lebih kecil dari tegangan yang diiAinkan maka pasak dalam keadaan aman.
. Pe"itun(an Bantalan
Data 0antalan : d 9 $5,% mm D 9 ! mm Dari data diatas diasumsikan jenis 0antalan : 6/&/ - D0 Dimana : •
1 9 &/& g
•
1o 9 $88& g
•
α 9
/&o
rpm Motor 2n3 : 6%& rpm Perkiraan Hmur bantalan2Eha3 :CCCCCCCCCC2Shigley +ilid ,"al 83
Diasumsikan mesin beroperasi selama 5 jam yang tidak selalu penuh terpakai 2(abel $$*83 dengan umur $!*& kh, kita ambi umur maksimum yaitu &&&& jam.
E 9 Eha B n B 8& menit 9 &&&& B 6%& B 8& 9 7&&.&&&.&&& putaran
E 9 umur bantalan yang kita inginkan dalam jutaan putaran. a
C L = F dimana :
1 9 apasitas nominal bantalan dinamis 2kg3 @ 9 beban radial n a 9 / untuk bantalan peluru /
&/& 7&&.&&&.&&& 9 F /
7&&&&&&&& =
78%,!7 =
F =
@r 9 ,$ k;
0eban -ksial 2@a3
&/& F
&/& F &/& 78%, !7
@a 9
&,!6 . Fr
K
CCCCCCCCCCCCCCC2Shigley, +ilid "al.8/,$$*
/3 "arga 9 $,% untuk bantalan radial. @a 9
&, !6 x ,$ $,%
9 &,8%5 k;.
0esar beban ekiJalen 2Pr3 Pr
9 K . ) . @r = L . @a
Dimana : K
9 @aktor 0eban radial 9 $ 2 direncanakan 3
L
9 @aktor 0eban -ksial 9 &,65 2 direncanakan3
)
9 Pembebanan pada cincin yang berputar 9$
Pr
9 $ B $ B ,$ = &,65 B &,8%5 9 ,8%$/ kg
@aktor eamanan 2fn3 : $
//,/ / fn 9 n $
fn
//,/ /
= 9 &,/%! 6%&
@aktor Hmur 2fh3 :
fh = fn .
C Pr
fh = &,/%! .
&/& ,8%$/
9 6$,&!
Hmur ;ominal 0antalan : Eh 9 %&& . fh / 9 %&&. 26$,&!3/ 9 77%%888$$ jam.
D. Pe"itun(an 'a%u*
Data Sabuk :
*
P
9 /,% "p 9 ,8$$
*
n$ 9 6%& rpm
*
1
*
d$ 9 $,5!
*
d 9 $,7
9 !&& mm
Perbandingan putaran 2i3 : n$ B d$ 9 n B d n
=
6%& x$,5! $,7
n 9 6&,/ rpm Maka :
i9
6%& 6& ,/
9 $,&/
@aktor oreksi 2 f c 3 : f c 9 $,! 2 faktor koreksi 3
2 Sularso "al $8% 3
Daya >encana 2 P d 3 : Pd 9 f c B P 9 $,! B ,8$$ 9 /,8%
Momen >encana (m 9 $,87% kg.m 9 $87% kg.mm ( p 9 /57&,5 kg.mm
0ahan Poros S /& 1*D,
σ 0
9 %5 kgmm
Sf $ 9 8, Sf 9 Ga 9
σ B
Sf $ xSf
9
2dengan alur pasak3 %5 8 x
9 !,5/ kgmm
t 9 untuk beban tumbukan 1 b 9 untuk lenturan
Diameter Poros : ds$ 9 $,5! cm 9 $5,! mm 2 diameter poros penggerak3 ds 9 $,7 cm 9 $7 mm 2 diameter poros yang digerakkan3
Penampang sabuk*) type 0
Diameter minimum puli
2Sularso "al $873
dmin 9 $!% mm
2Sularso "al $873
d p 9 $!% mm, D p 9 $!% B $,&/ 9 $!7,/% mm Dimana : d p 9 diameter dalam puli penggerak D p 9 diameter dalam puli yang digerakkan dk 9 $!% = B %,% 9 $%8 mm Dk 9 $!7,/% = B %,% 9 $8&,/% mm Dimana : dk 9 diameter luar puli penggerak Dk 9 diameter luar puli yang digerakkan d0
≥
%
% /
≥
2Sularso "al $663
+ $&mm
. $5,! = $& 9 !&,88 mm
≥ !&,88 mm 9 !% mm
d0 D0
d s$
/
% /
% /
d s .
2Sularso "al $663
+ $&mm
. $7 = $& 9 !$,88 mm
D0
≥ !$,88 9 %& mm
Dimana : d0 9 diameter naf puli penggerak D0 9 diameter naf puli yang digerakkan
ecepatan Sabuk J 2ms3
v
=
d p .n$ 8& x$&&&
=
/,$! x$%& x6%& 8& x$&&&
9 %,55 ms
2Sularso "al $883
%,55 ms N /& ms, maka puli baik dipakai
1 ? O 2 d k = Dk 3 &
2Sularso "al $663
!&& ? O 2 $%8 = $8&,/% 3 & !&& ? /$8,/% & 5/,8% &, 0aik
Panjang keliling sabuk 2E3 E 9 1 =
π
9 .!&& =
2d p = D p3 = /,$!
$ !C
2D p ? d p3
2$!% = $!7,/%3 =
$ !.!&&
2Sularso "al $6&3
2$!7,/%*$!%3
9 5&& = !8,$/ = &,$$5 9 $8,! mm
;omor nominal sabuk*) ;o.%&, E 9 $6& mm +arak sumbu poros 1 2mm3 b 9 E ? /,$! 2D p = d p3
2Sularso "al $6&
9 B $8,! ? /,$! 2$!7,/% = $!%3 9 %!,5 ? 7!,8 9 $8&& mm Maka : 19
b + b.
− 52 D p −
d p 3 .
5
9
$8&& + $8&&
9 /77,77 mm
2Sularso "al $853
Sudut ontak 2Q3
− 52$!7,/% − $!%3 5
Q 9 $5&o *
%62 D p
−
d p 3
2Sularso "al $6/3
C %62$!7,/% − $!%3
9 $5&o *
!&&
9 $5&o ? &,8 9 $67,/5 o Maka Q 9 $
2(abel %6 Sularso "al $6!3
Pemilihan Sabuk*) 2tipe standar3 +umlah sabuk 9 $ Maka : ; 9
P d
2Sularso "al $6/3
P o xK θ
+adi kapasitas daya transmisi dari satu sabuk Po 2k3 Po 9
9
P d xK θ ,8$$ $ x$
9 ,8$ k
R1i 9 !& mm, R1 t 9 !& mm
Penampang Sabuk*) (ype 0, ;o. %&, $ buah. dk 9 $%8 mm, D k 9 $8&,/% mm, 1 9 !&& Eubang poros $5,! mm, $7 mm +arak sumbu poros /77,77 ± !&mm
2(abel %5 Sularso "al $6!3