TUGAS ELEMEN MESIN I PERENCANAAN V-BELT PADA MESIN PENEPUNG
Dosen Pengampu : Darmanto, ST.M.Eng
Disusun Oleh: Nama : Mohamad Lasno NIM
: 143010016
Prodi : Teknik Mesin
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS WAHID HASYIM SEMARANG TAHUN 2016
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr.Wb Puji Syukur Kami Panjatkan Kehadirat Allah SWT Atas Segala Limpahan Rahmat dan Karunia-Nya Atas Terselesaikannya Tugas Elemen Mesin ini, Walaupun Sekiranya Masih jauh dari Tahap Kesempurnaan. Dalam Tugas Elemen Mesin ini, penulis mencoba Menganilisis V-Belt Pada Sebuah Mesin Penepung dengan Daya Motor dan Putaran Tertentu. Dalam Analisis Belt ini Penulis Mengambil Literatur dari Berbagai Buku-Buku Mesin, Mencari Referensi Lewat Internet dan Masukan dari Teman-Teman Serta Dosen. Penulis
Hendak
Mengucapkan
Banyak
Terima
Kasih
kepada
Bapak
Darmanto,ST.,M.Eng. Yang Sudah Membantu Serta Menjadi Pembimbing dalam Penyusunan Tugas Elemen Mesin ini. Serta Kepada Rekan-Rekan Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Unwahas. Akhir Kata Penulis Mengharapkan Adanya Sumbang Saran Yang Dapat Bermanfaat Bagi Penulis untuk Memperbaiki Isi Analisis Ini. Wassalamu’alaikum Wr.Wb
Semarang, 16 Mei 2016
( Mohamad Lasno)
ii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR DAFTAR ISI BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar belakang.............................................................................................................. 1 1.2. Tujuan.......................................................................................................................... 2 1.3. Batasan masalah........................................................................................................... 2 BAB II DASAR TEORI 2.1. Belt.............................................................................................. ................................... 3 2.2.Rangkaian Sabuk Dan Puli ............................................................................................. 6 2.3. Perencanaan ................................................................................................................... 10 BAB III PERHITUNGAN 3.1. Data ............................................................................................ ................................... 13 3.2. Analisis .......................................................................................................................... 13 BAB IV PENUTUP 4.1. Kesimpulan..................................................................................................................... 17 4.2. Saran............................................................................................................................... 17 DAFTAR PUSTAKA........................................................................ ................................... 18 LAMPIRAN
iii
iv
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Indonesia merupakan negara agraris yang memiliki komoditas pertanian yang cukup melimpah. Sehingga komoditas ini cukup menjanjikan untuk masa depan mengingat pertanian merupakan sumber daya alam yang dapat diperbaharui, berbeda dengan sumber daya lain. Misal minyak bumi, batu bara dan bahan tambang lainnya. Walaupun komoditas disektor pertanian indonesia cukup menjanjikan, namun pada kenyataannya kekayaan tersebut tidak bisa dinikmati secara langsung oleh para petani. Sehingga sebagian besar petani cukup kesulitan dalam masalah ekonomi. Penjualan hasil pertanian terkadang tidak mampu menutupi besarnya kenaikan harga pupuk dan biaya pengolahan pertanian. Walaupun disisi lain harga komoditas pertanian cenderung naik, namun dampaknya kurang berpengaruh terhadap petani. Salah satu upaya untuk meningkatkan daya saing para petani selain memperbaiki mutu hasil pertanian mereka juga harus mampu menangani hasil pertanian menjadi komoditas yang memiliki harga jual tinggi. Dengan kata lain mereka harus menguasai teknologi penanganan pasca panen. Salah satu teknologi tersebut ialah menjadikan hasil pertanian tersebut menjadi tepung ( tepung beras, tepung gandum dan tepung kedelai). Karena bahan-bahan tepung tersebut merupakan bahan baku utama dalam pembuatan kue, susu kedelai dan aneka jenis makanan lainnya. Seiring dengan kemajuan teknologi tepat guna banyak ditemukan alat-alat teknologi yang diciptakan untuk mengolah hasil pertanian, misal Mesin Penepung. Hal ini dimaksudkan untuk membantu para petani dalam mengolah hasil pertanian supaya lebih mudah, cepat, murah dan harga jual jauh lebih tinggi. Dalam kehidupan di era modern ini, suatu alat-alat permesinan merupakan alat yang penting dan vital untuk menunjang peralatan-peralatan yang berbasis keteknikan. Dikarenakan V-Belt merupakan komponen mesin yang sangat vital dan berpengaruh besar terhadap kinerja suatu mesin penepung, maka dalam hal perencanaan suatu VBelt pada mesin penepung haruslah tepat, ini dimaksudkan untuk mendapatkan Kinerja V-belt yang efektif, maksimal, ekonomis dan sesuai dengan standar yang sudah ditetapkan. V-belt sangat dibutuhkan untuk mendukung kinerja suatu alat permesinan oleh karena itu ide-ide pengembangan serta inovasi penggunaannya harus selalu ada, setidaknya kalaupun itu sulit seorang engineer harus dapat merancang dan membuat V-belt supaya dapat bekerja dengan efektif dan maksimal.
1
1.2 Tujuan Dikarenakan dalam sebuah perencanaan suatu elemen mesin haruslah akurat dan teliti, maka dalam analisis V-belt pada Mesin Penepung ini terdapat beberapa tujuan yang hendak dicapai, antara lain: a. Dapat mengetahui Kekuatan Belt b. Dapat mengetahui Material Belt 1.3 Batasan Masalah Dalam Analisis suatu Belt pada Mesin Penepung Yang Harus diketahui adalah: a. Panjang Belt (L) b. Kecepatan Sabuk (V) c. Sudut Kemiringan (α) d. Sudut Kontak (θ) e. Tegangan Maksimum Sabuk (F)
2
BAB II DASAR TEORI
2.1 Belt Sabuk (Belt) adalah suatu elemen mesin yang terbuat dari bahan fleksibel yang dapat digunakan dengan mudah untuk mentransmisikan torsi dan gerakan berputar dari suatu komponen ke komponen lainnya, dimana belt tersebut dililitkan dengan puli yang melekat pada poros yang akan berputar. (http://tugasakhiramik.blogspot.com/2013/02/belttransmisi-sabuk) Sabuk atau yang sering disebut Belt merupakan suatu komponen Mesin Yang Termasuk Vital, dimana belt ini nantinya akan meneruskan sebuah gaya yang diterima dari puli untuk kemudian diteruskan pada gaya gerak mekanik. Dan apabila sebuah sabuk atau belt mempunyai kualitas yang jelek dan tidak sesuai standar maka umur kerja dari sebuah belt atau sabuk akan relatif pendek. (Ahmad Zaenuri, 2010)
Sabuk berfungsi untuk memindahkan tenaga melalui kontak antara belt dengan puli yang digerakkan, kemampuan belt untuk memindahkan tenaga tergantung pada faktor-faktor berikut: - Tegangan Belt Terhadap Puli - Gesekan antara Puli dan Belt - Sudut Kontak antara Puli dan Belt - Kecepatan Belt Dan harus diperhatikan, untuk sabuk datar jarak maksimum antar poros tidak boleh lebih dari 10 meter dan jarak minimumnya tidak boleh kurang dari 3-5 kali diameter puli terbesar. (mumu komaro,2008) -
Macam-Macam Sabuk
Sabuk disebut juga ban mesin (Belt) dibagi menjadi 3 macam yaitu: 1. Belt Datar atau Rata (Flat Belt) Belt jenis ini biasanya terbuat dari Leather Rubberized Fabric dan Cord. Flat Belt jarang digunakan karena membutuhkan puli yang lebih besar, tempat yang luas dan kurang fleksibel. Jenis belt ini umumnya digunakan di industri dengan daya yang cukup besar dan jarak antar puli pun biasanya sampai 10 m. (R.S. khurmi & J.K. Gupta, 2005)
3
2. Belt Bentuk V (V-Belt) Banyak digunakan untuk memindahkan beban antar puli yang berjarak pendek. (R.S. khurmi & J.K. Gupta, 2005). Gaya jepit yang ditimbulkan oleh bentuk alur V mempengaruhi gaya tarik atau load yang lebih besar sehingga menghasilkan gaya jepit belt yang kuat. Efisiensi jenis belt ini mampu mencapai 45%. 3. Belt Bentuk Bundar (Circular Belt) Jenis
belt
ini
paling
jarang
digunakan,
biasanya
dipakai
untuk
mentransmisikan daya yang kecil, dan jarak antar puli sampai 5 meter. Batas maksimum kecepatan sabuk gilir (bentuk bundar) kurang lebih 35 m/s dan daya yang dapat ditransmisikan adalah sampai 60 Kw. (R.S. khurmi & J.K. Gupta, 2005)
Gb.2.1 jenis belt (R.S. khurmi & J.K. Gupta, 2005)
V-Belt adalah sabuk atau belt yang terbuat dari bahan karet dan mempunyai penampang berbentuk Trapesium, tenunan teteron dan semacamnya yang terdapat di dalam kontruksi belt digunakan sebagai inti sabuk untuk membawa atau menyalurkan tarikan yang besar. Sabuk V dibelitkan pada alur puli yang berbentuk V pula, bagian sabuk yang membelit akan mengalami lengkungan sehingga lebar bagian dalamnya akan bertambah besar. Gaya gesekan juga akan bertambah karena pengaruh bentuk yang akan menghasilkan transmisi daya yang besar pada tegangan yang relatif rendah. Hal ini merupakan salah satu keunggulan dari sabuk V jika dibandingkan dengan sabuk rata (flat belt). (Sularso & Kiyokatsu Suga 1979)
4
Berikut Kelebihan Transmisi Belt jika dibandingkan Dengan Jenis Transmisi Lain (Rantai dan Roda Gigi) antara lain: (R.S. khurmi & J.K. Gupta, 2005) -
Harganya murah Perawatan mudah Tidak berisik Dengan beberapa kelebihan tersebut, V-Belt lebih banyak digunakan untuk
mentransmisikan daya yang tidak terlalu besar (± 500 Kw). Dan ini sering kita jumpai dalam mesin-mesin industri rumah tangga. Misal pada mesin penepung. (Sularso & Kiyokatsu Suga 1979)
Gb. 2.2 V-belt pada mesin penepung
Selain mempunyai kelebihan, transmisi Belt juga mempunyai Kekurangan jika dibandingkan dengan transmisi rantai dan roda gigi, diantaranya: (R.S. khurmi & J.K. Gupta, 2005) -
Umurnya Pendek (Mudah Aus)
-
Sering terjadi Sliding
-
Efisiensi Rendah
-
Kapasitas Daya Kecil
-
Tidak bisa mentransmisikan daya yang jarak antar poros puli lebih dari 10 m (daya yang ditransmisikan akan lebih kecil sehingga tidak efisien).
5
2.2 Rangkaian Sabuk Dan Puli Puli Belt merupakan salah satu elemen mesin yang berfungsi untuk mentransmisikan daya seperti halnya sproket rantai dan roda gigi. Bentuk puli adalah bulat dengan ketebalan tertentu, di tengah-tengah puli terdapat lubang poros. Puli pada umumnya dibuat dari besi cor kelabu FC 20 atau FC 30, dan ada juga yang terbuat dari baja. (http://academia.edu/V-BELT_V-Belt) Secara umum rangkaian sabuk dan puli dapat digolongkan menjadi: a. Sabuk Terbuka b. Sabuk Silang c. Sabuk Seperempat Putaran d. Sabuk Dengan Puli Pengencang e. Sabuk Kompon f. Sabuk Bertingkat g. Sabuk Dengan Puli Pelepas
Sabuk Terbuka Sabuk V terbuka (open belt drive) seperti diperlihatkan pada gambar dibawah ini digunakan untuk menghubungkan dua poros sejajar yang berputar dengan arah yang sama. Jarak kedua sumbu poros besar, sehingga sisi kencang sabuk harus ditempatkan di bagian bawah.http://scribd.com/Sabuk-Belt-Pada-Mesin)
Gb.2.3 sabuk terbuka (R.S. khurmi & J.K. Gupta, 2005)
6
Sabuk Silang Sabuk silang (cross or twist belt drive), disebut juga sabuk puntir digunakan untuk dua poros yang sejajar dengan putaran berlawanan arah. Perlu diperhatikan, bahwa terjadi persinggungan sabuk yang akan menimbulkan pengikisan sabuk satu sama lain. Untuk menghindarinya poros-poros harus mempunyai jarak maksimum 20x lebar sabuk, dengan kecepatan dibawah 15 m/s.
Sabuk Seperempat Putaran Sabuk seperempat putaran (quarter turn belt drive), digunakan untuk poros tegak lurus dan berputar pada suatu arah tertentu. Jika dikehendaki arah lain perlu dipasang puli pengarah (guide pulley). Untuk mencegah lepasnya sabuk, lebar bidang singgung puli harus lebih besar atau sama dengan 1,4 lebar sabuk.
Gb.2.4 sabuk seperempat putaran dan sabuk silang (http://scribd.com/Sabuk-Belt-Pada-Mesin)
7
Sabuk Dengan Puli Pengencang Sabuk dengan puli pengencang, digunakan pada poros sejajar dengan sudut kontak yang kecil.
Gb.2.5 sabuk dengan puli pengencang (http://scribd.com/Sabuk-Belt-Pada-Mesin)
Sabuk Kompon Sabuk kompon (compound belt drive) digunakan untuk meneruskan daya dari suatu poros ke poros lainnya melalui beberapa puli.
Sabuk Bertingkat Sabuk bertingkat digunakan jika dikehendaki perubahan kecepatan poros yang digerakan pada waktu poros penggerak berputar pada kecepatan konstan.
Gb.2.6 sabuk bertingkat (http://scribd.com/Sabuk-Belt-Pada-Mesin)
8
Sabuk Dengan Puli Pelepas Sabuk dengan puli pelepas digunakan jika dikehendaki menjalankan atau menghentikan poros mesin tanpa mempengaruhi puli penggerak. Puli yang terpasang pada mesin disebut fast pulley, dan puli yang berputar bebas disebut loose pulley. http://scribd.com/Sabuk-Belt-Pada-Mesin)
Berikut Kontruksi bahan V-Belt:
Gb.2.7 kontruksi v-belt (https://www.google.com/search?q=gambar+sabuk+belt)
Macam dan Tipe V-Belt
Gb.2.8 ukuran penampang belt (https://www.google.com/search?q=gambar+sabuk+belt)
9
2.3 Perencanaan
Gb.2.9 sistem terbuka (R.S. khurmi & J.K. Gupta, 2005)
Keterangan : x
=Jarak Antar Poros (mm)
r1,r2
= Jari-Jari Puli 1 dan 2 (mm)
α
= Sudut Kemiringan ( 0 )
θ
= Sudut Kontak ( Rad)
Panjang Belt Keseluruhan :
L = (r2 r1 ) 2 x
(r1 r2 ) 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2.1) x (R.S. khurmi & J.K. Gupta, 2005)
Kecepatan Linier Sabuk :
V =
dN 60
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..(2.2) (R.S. khurmi & J.K. Gupta, 2005)
10
Sudut Kemiringan (Sin α) :
Sin α =
r1 r2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2.3) x
(R.S. khurmi & J.K. Gupta, 2005)
Sudut kontak (θ) : =
(
)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .(2.4) (R.S. khurmi & J.K. Gupta, 2005)
(R.S. khurmi & J.K. Gupta, 2005) Keterangan : T1 = Tegangan pada Sisi Kencang (kg) T2 = Tegangan pada Sisi Kendor (kg) V = Kecepatan Sabuk (m/s) Daya Yang di Transmisikan :
P=
(T1 T2 )V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2.5) 75
(R.S. khurmi & J.K. Gupta, 2005)
11
Rasio Tegangan :
2,3 Log
T1 T2
= μθ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2.6) (R.S. khurmi & J.K. Gupta, 2005)
μ = Koefisien Gesek antara Puli dengan Belt θ = Sudut Kontak (Rad)
Luas Penampang Sabuk :
A= ×
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2.7)
(R.S. khurmi & J.K. Gupta, 2005)
Tegangan Tarik Sabuk :
F=
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2.8) (R.S. khurmi & J.K. Gupta, 2005)
12
BAB III PERHITUNGAN
3.1 Data
Penepung Penggerak
Analisis Data Dari Mesin Penepung (HONDA GX 160 H1)
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Daya (P) Putaran Mesin (N) Diameter puli Penggerak (d2) Diameter puli Penepung (d1) Jarak poros antar pully (X) Jari-jaripuli (r2) Jari-jaripuli (r1) JenisBelt
: : : : : : : :
3.2 Analisis a) Panjang Belt L
= (R1+R2) + 2X +
(
)
= 3,14 ( 41+ 90) + 2 (680) + = 3,14 (131) + 1360 +
(
(
) )
= 411,34 + 1360 + 9,43 = 1780,77 mm = 178,07 cm
13
5,5 Hp (4101,35Watt) 3600 Rpm 180 mm 82 mm 680 mm 90 mm 41 mm Mitsubhosi A-67
b) Kecepatan Sabuk
V =
= = 33,91 m/s
c) Sudut Kemiringan
sin
= = = = 0,072 = 4,120
d) Sudut Kontak
=
( (
= =
)
(
) )
= = = 2,996 Rad
14
e) Daya Yang Ditransmisikan
P
=
5,5
=
( (
) )
= = 12,17 Kg
f) Rasio Tegangan
2,3 log 2,3 log Log
= µ. = 0,3 × 2,996
= = 2,487 kg = 2,487 × = 12,17
2,487
= 12,17
= = 8,184 Kg = 2,487 × = 2,487 × 8,184
= 20,36 Kg
15
g) Luas Penampang Sabuk
A
=
×
= × = × =9×8 = 72 mm2
h) Tegangan Tarik Sabuk
F
= = = 0,282 Kg / mm2 = 2,77 Mpa
Material Yang Digunakan Ialah Jenis Rubber Dengan Tegangan Tarik Maksimal 16 Mpa (Tabel 3 Lampiran Material Belt), Sehingga Belt Yang Digunakan Pada Mesin Penepung Tersebut Dipastikan Aman.
16
BAB IV PENUTUP
4.1 Kesimpulan Dari Analisis Tersebut Dapat Diketahui Tegangan Tarik Belt Pada Mesin Penepung Sebesar 2,77 Mpa. Dan Material Yang Digunakan Adalah Jenis Rubber Dengan Batas Maksimum Tegangan Tariknya 16 Mpa, Sehingga V-Belt Yang Digunakan Dapat Dipastikan Aman. 4.2 saran Mengingat Belt Merupakan Elemen Mesin Yang Vital Untuk Mendukung Kinerja Suatu Mesin Penepung, Maka Dalam Perencanaan Belt Pada Suatu Mesin Penepung Disarankan Agar Menggunakan Sabuk (Belt) Dengan Kualitas Yang Baik Dan Sesuai Dengan Standart Yang Sudah Ditetapkan. Hal Ini Bertujuan Untuk Menghasilkan Kinerja Mesin Yang Maksimal Dan Efisien.
17
DAFTAR PUSTAKA
-
Darmanto, Buku Ajar Elemen Mesin 1 2007
-
http://academia.edu/V-BELT_V-Belt) http://en.wikipedia.org/wiki/Ultimate_tensile_strength http://indoteknik.com/v1/pi/engine-gx160t1qbhs/ http://tugasakhiramik.blogspot.com/2013/02/belt-tramisi-sabuk.html http://www.alibaba.com/product-detail/Polyamide-nylon-flat-transmissionbelt_1591934223.html?s=p https://www.scribd.com/doc/51669910/Bahan-Kuliah-Elmes-2-Sabuk-dan-Pulli R.S. khurmi & J.K. Gupta,machine design (S.I. UNITS) 2005 : Eurasia Piblishing House (Pvt.) Ltd.
-
-
SULARSO,MSME &KIYOKATSU SUGA, DASAR PERENCANAAN DAN PEMILIHAN ELEMEN MESIN P.T. PRADNYA PARAMITA JAKARTA: 1979. Hlm.163
18
