Laporan Kelompok

1

TUGAS BESAR ELEMEN MESIN

SEMESTER GANJIL 2015/2016

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Semakin pesatnya perkembangan ilmu pengetahuan dalam segala bidang

khususnya bidang permesinan, dikarenakan tuntutan perkembangan teknologi dan

industri yang modern. Pada zaman modern seperti sekarang ilmu permesinan sangat

dibutuhkan khususnya di bidang industri manfaktur.

Dengan perkembangan teknologi yang semakin pesat ini, para mahasiswa jurusan

mesin dituntut untuk lebih mendalami mengenai ilmu permesinan yang disini bisa disebut

juga sebagai elemen mesin, yang dimana didalam elemen mesin membahas mengenai

komponen-komponen dalam permesinan. Misal, roda gigi, pasak, poros, belt, dan lain

sebagainya.

Pada lingkungan masyarakat khususnya dalam bidang pembangunan, banyak

yang masih menggunakan cara konvensional dalam pengadukan material bangunan. Cara

pengaduknya yaitu masih menggunakan tangan, hal itu menyebabkan banyaknya waktu

dan energi yang terbuang. Dengan berkembangnya teknologi, maka diciptakannya sand

molen yaitu sebuah mesin yang dapat bekerja mengaduk material bangunan secara

otomatis. Dengan menggunakan sand molen dimaksudkan agar mempermudah kinerja

para pekerja, tidak perlu mengeluarkan banyak energi, dan meningkatkan hasil produksi

rata-ratanya. Salah satu pengaplikasian sand molen khususnya dibidang pembangunan

yaitu membuat beton, dimana beton sendiri adalah campuran antara semen, aregat kasar

dan halus, air, dan zat aditif. Beton harus dicampur dan diaduk dengan baik sehingga

bahan penyusun tersebut bisa tersebar merata didalam adukan dengan menggunkan mesin

yang dinamakan sand molen. Untuk transmisi sand molen pada umumnya menggunakan

spur gear.

1.2 Rumusan Masalah

Disini kelompok kami akan merencanakan sistem transmisi sand molen yang ada

pada bidang permesinan.

Perencanaan ini meliputi: Perencanaan poros, perencanaan pasak, perencanaan

bantalan, perncanaan roda gigi, dan perencanaan belt dan pulley.

Yang dimana kelompok kami mempunyai inputan data sebagai berikut:

Putaran motor: 1750 rpm

2



Daya motor: 2 hp

Serta memiliki output sebagai berikut:

Putaran akhir: 14 rpm

1.3 Batasan Masalah

Sistem transmisi yang direncanakan adalah sistem transmisi yang dimana didalam

itu mencakup semua elemen mesin yang disebutkan di atas. Dan pada perencanaan ini

hanya dibatasi pada aspek geometri dan bahan dari setiap elemen mesin yang ada.

1.4 Tujuan Penulisan

Perencanaan sistem transmisi yang kelompok kami lakukan memiliki beberapa

tujuan, diantaranya adalah:

1. Agar pratikan mampu memberikan gambaran umum mengenai sistem transmisi.

2. Agar pratikan mampu membuat atau merencanakan perancangan mengenai berbagai

komponen yang ada di elemen mesin.

1.5 Manfaat Perancangan

Perencanaan sistem transmisi yang kelompok kami lakukan memiliki beberapa

manfaat, diantaranya adalah:

1. Agar pratikan mampu memberikan gambaran umum mengenai sistem transmisi mesin

pengaduk semen.

2. Agar pratikan mampu membuat atau merencanakan perancangan mengenai berbagai

komponen yang ada di mesin pengaduk semen.

3. Agar pratikan mengerti tentang gambaran umum mengenai sistem transmisi pada

elemen mesin.

3



BAB II

TUNJAUAN PUSTAKA

2.1 Gear (Roda Gigi)

Roda gigi merupakan salah satu elemen mesin yang berfungsi untuk

mentransmisikan daya dan putaran, mereduksi dan mempercepat putaran.

2.1.1 Klasifikasi Roda Gigi

a. Menurut letak poros

1. Roda Gigi dengan Poros Sejajar

Roda gigi dengan poros sejajar memiliki gigi-gigi yang sejajar pada dua

bidang silinder dan dua bidang silinder tersebut bersinggungan yaitu satu

menggelinding pada ujung lain dengan sumbu tetap sejajar.

Roda Gigi Lurus

Roda gigi paling dasar dengan jalur gigi yang sejajar poros. Pasangan

roda gigi lurus ini digunakan untuk menurunkan putaran dalam arah

berlawanan. Aplikasi roda gigi lurus antara lain pada gearbox.

Gambar 2.1 Roda Gigi Lurus

Sumber: Khurmi dan Gupta (2005:1026)

Roda Gigi Miring

Roda gigi miring mempunyai jalur gigi yang membentuk ulir pada

silinder jarak bagi. Pada roda gigi miring ini, jumlah pasangan gigi yang

saling membuat kontak serentak adalah lebih besar dari pada roda gigi lurus,

sehingga pemindahan momen atau putaran melalui gigi-gigi tersebut dapat

berlangsung dengan halus. Sifat ini sangat baik untuk mentransmisikan

putaran tinggi dan beban besar. Namun roda gigi miring memerlukan

bantalan aksial dan kotak roda gigi yang lebih kokoh, karena jalur roda gigi

4



yang membentuk ulir tersebut menimbulkan gaya reaksi yang sejajar dengan

poros.

Gambar 2.2 Roda Gigi Miring


Roda Gigi Miring Ganda

Gaya aksial yang timbul pada gigi yang mempunyai alur yang

berbentuk V tersebut, akan saling meniadakan. Dengan roda gigi ini,

perbandingan reduksi, kecepatan keliling, dan daya yang diteruskan dapat

diperbesar, tetapi pembuatannya sukar.

Gambar 2.3 Roda Gigi Miring Ganda


Roda Gigi Dalam dan Pinion

Roda gigi dalam dipakai jika diinginkan alat transmisi dengan ukuran

kecil dengan perbandingan reduksi besar, karena pinyon terletak di dalam

roda gigi.

5



Gambar 2.4 Roda Gigi Dalam dan Pinion

Sumber: Anonymous 01 (2015)

Roda Gigi dan Batang Gigi

Merupakan dasar profil pahat pembuat gigi. Pasangan antara batang

gigi dan pinion digunakan untuk mengubah gerakan rotasi menjadi translasi

atau sebaliknya.

Gambar 2.5 Pinion dan Batang Gigi


2. Roda gigi dengan poros berpotongan

Pada roda gigi ini, bidang jarak bagi merupakan bidang kerucut yang

puncaknya terletak di bidang sumbu poros. Jenis-jenis Roda gigi kerucut antara

lain:

Roda gigi kerucut lurus

Roda gigi ini adalah jenis roda gigi kerucut yang paling mudah dibuat

dan paling sering dipakai. Tetapi roda gigi ini sangat berisik karena

perbandingan kontaknya yang kecil dan konstruksinya juga tidak

memungkinkan pemasangan bantalan pada kedua ujung porosnya.

6



Gambar 2.6 Roda Gigi Kerucut Lurus


Roda Gigi Kerucut Spiral

Roda gigi kerucut spiral pemotongan gigi-giginya juga pada permukaan

harus gigi-gigi roda gigi spiral arahnya membentuk suatu kerucut karena

mempunyai perbandingan kontak yang besar dapat meneruskan tinggi dan

beban besar.

Gambar 2.7 Roda Gigi Kerucut Spiral


Roda Gigi Kerucut Permukaan

Roda gigi ini sama halnya dengan roda gigi lurus yakni berisik karena

perbandingan kontak yang kecil. Roda gigi ini tidak cocok dipakai pada

putaran dan daya yang tinggi.

Gambar 2.8 Roda Gigi Kerucut Permukaan


7



3. Roda Gigi dengan Poros Silang

Roda gigi dengan poros silang dibagi menjadi 3 jenis, yakni sebagai berikut :

Roda Gigi Cacing Silindris

Mempunyai silinder berbentuk cacing berbentuk silinder dan lebih

umum dipakai. Roda gigi ini dipakai untuk meneruskan putaran dengan

perbandingan reduksi besar.

Gambar 2.9 Roda Gigi Cacing Silindris


Roda Gigi Gobloid

Roda gigi gobloid digunakan untuk penerimaan gaya yang lebih

besar karena perbandingan kontak yang besar.

Gambar 2.10 Roda Gigi Gobloid


Roda Gigi Kerucut Hypoid

Pada roda gigi ini keduanya mempunyai jalur gigi berbentuk spiral pada

bidang kerucut dan memindahkan gaya pada permukaan gigi berlangsung

secara meluncur dan menggelinding.

8



Gambar 2.11 Roda Gigi Kerucut Hypoid


b. Menurut Arah Putarannya

Roda Gigi Dalam

Roda gigi dalam merupakan roda gigi yang gigi-giginya terletak di

bagian dalam dari roda gigi serta arah putarannya sama.

Roda Gigi Luar

Roda gigi luar merupakan roda gigi yang gigi yang gigi-giginya terletak

di bagian luar dari roda gigi serta arah putarannya berlawanan.

Rack dan Pinion

Rack dan Pinion merupakan pasangan antara batang gigi dan pinion roda

gigi. Jenis ini digunakan untuk merubah gerakan putar menjadi lurus atau

sebaliknya.

c. Menurut Bentuk Jalur Gigi

Roda Gigi Lurus

Gambar 2.12 Roda Gigi Lurus


Roda gigi ini digunakan untuk poros sejajar, dan konstruksinya paling

mudah diantara roda gigi lainnya. Ciri-ciri roda gigi jenis ini adalah:

Daya yang ditransmisikan < 25.000 Hp

http://id.wikipedia.org/wiki/Berkas:Sprocket35b.jpg

9



Putaran yang ditransmisikan < 100.000 rpm

Kecepatan keliling < 200 m/s

Rasio kecepatan yang digunakan

Untuk 1 tingkat ( i ) < 8



( i ) = Perbandingan kecepatan antara penggerak dengan yang digerakkan

Roda Gigi Miring

Gambar 2.13 Roda Gigi Miring


Roda gigi miring mempunyai jalur gigi yang membentuk ulir pada jarak

bagi. Jumlah pasangan gigi yang saling membuat kontak serentak lebih besar

dari pada roda gigi lurus, sehingga pemindahan momen atau putaran melalui

gigi-gigi tersebut dapat berlangsung dengan halus. Sifat ini sangat baik

untuk mentransmisikan putaran tinggi dan beban besar. Namun roda gigi

miring memerlukan bantalan aksial dan kotak roda gigi yang lebih kokoh,

karena jalur gigi yang berbentuk ulir tersebut menimbulkan gaya reaksi yang

sejajar dengan poros. Ciri-ciri roda gigi miring adalah :

Arah gigi membentuk sudut terhadap sumbu poros.

Distribusi beban sepanjang garis kontak tidak uniform.

Kemampuan pembebanan lebih besar dari pada roda gigi lurus.

Gaya aksial lebih besar sehingga memerlukan bantalan aksial dan roda gigi

yang kokoh.

10



Roda Gigi Kerucut

Gambar 2.14 Roda Gigi Kerucut


Dalam roda gigi kerucut bidang jarak bagi merupakan bidang kerucut

yang puncaknya terletak di titik potong sumbu poros. Roda gigi kerucut lurus

dengan gigi lurus, adalah yang paling mudah dibuat dan paling sering dipakai.

Tetapi roda gigi ini sangat berisik karena perbandingan kontaknya yang kecil.

Juga konstruksinya tidak memungkinkan pemasangan bantalan pada kedua

ujung poros-porosnya

Roda Gigi Cacing

Gambar 2.15 Roda Gigi Cacing


Ciri-ciri roda gigi cacing adalah:

Kedua sumbu saling bersilang dengan jarak sebesar α, biasanya sudut yang

dibentuk sebesar 90o

Kerjanya halus dan hampir tanpa bunyi

Umumnya arah transmisi tidak dapat dibalik untuk menaikkan putaran dari

roda gigi cacing ke cacing (mengunci sendiri)

Kapasitas beban besar, karena kontak beberapa gigi

11



2.1.2 Keuntungan dan Kerugian Roda Gigi

a. Keuntungan

1. Mentransmisikan rasio kecepatan yang tepat

2. Dapat digunakan untuk mengirimkan daya besar

3. Dapat digunakan untuk jarak pusat kecil shaft

4. Memiliki efisiensi yang tinggi

5. Memiliki layanan handal

6. Memiliki susunan compact

b. Kerugian

1. Sejak pembuatan, roda gigi memerlukan peralatan dan perlengkapan khusus,

oleh karena itu roda gigi lebih mahal dibandingkan drive lainnya.

2. Kesalahan dalam memotong gigi dapat menyebabkan getaran dan kebisingan

selama operasi.

3. Hal ini membutuhkan pelumas yang cocok agar roda gigi dapat bekerja dan

berfungsi dengan baik.

2.1.3 Istilah dalam Perencangan Roda Gigi

1. Lingkaran pitch (pitch circle)

Lingkaran khayal yang menggelinding tanpa terjadinya slip. Lingkaran ini

merupakan dasar untuk memberikan ukuran gigi seperti tebal gigi, jarak antara gigi

dan lain-lain.

2. Pinion

Roda gigi yang lebih kecil dalam suatu pasangan roda gigi.

3. Diameter lingkaran pitch (pitch circle diameter)

Merupakan diameter dari lingkaran pitch.

4. Diametral Pitch

Jumlah gigi persatuan pitch diameter

5. Jarak bagi lingkar (circular pitch)

Jarak sepanjang lingkaran pitch antara profil dua gigi yang berdekatan atau

keliling lingkaran pitch dibagi dengan jumlah gigi, secara formula dapat ditulis :

t =

z

d 1b

12



6. Modul (module)

Perbandingan antara diameter lingkaran pitch dengan jumlah gigi

m =

7. Adendum (addendum)

Jarak antara lingkaran kepala dengan lingkaran pitch dengan lingkaran pitch

diukur dalam arah radial.

8. Dedendum (dedendum)

Jarak antara lingkaran pitch dengan lingkaran kaki yang diukur dalam arah

radial.

9. Working Depth

Jumlah jari-jari lingkaran kepala dari sepasang roda gigi yang berkontak

dikurangi dengan jarak poros.

10. Clearance Circle

Lingkaran yang bersinggungan dengan lingkaran addendum dari gigi yang

berpasangan.

11. Pitch point

Titik singgung dari lingkaran pitch dari sepasang roda gigi yang berkontak

yang juga merupakan titik potong antara garis kerja dan garis pusat.

12. Operating pitch circle

Lingkaran-lingkaran singgung dari sepasang roda gigi yang berkontak dan

jarak porosnya menyimpang dari jarak poros yang secara teoritis benar.

13. Addendum circle

Lingkaran kepala gigi yaitu lingkaran yang membatasi gigi.

14. Dedendum circle

Lingkaran kaki gigi yaitu lingkaran yang membatasi kaki gigi.

15. Width of space

Tebal ruang antara roda gigi diukur sepanjang lingkaran pitch.

16. Sudut tekan (pressure angle)

Sudut yang dibentuk dari garis normal dengan kemiringan dari sisi kepala

gigi.

17. Kedalaman total (total depth)

Jumlah dari adendum dan dedendum.

z

d 1b

13



18. Tebal gigi (tooth thickness)

Lebar gigi diukur sepanjang lingkaran pitch.

19. Lebar ruang (tooth space)

Ukuran ruang antara dua gigi sepanjang lingkaran pitch

20. Backlash

Selisih antara tebal gigi dengan lebar ruang.

21. Sisi kepala (face of tooth)

Permukaan gigi diatas lingkaran pitch

22. Sisi kaki (flank of tooth)

Permukaan gigi dibawah lingkaran pitch.

23. Puncak kepala (top land)

Permukaan di puncak gigi

24. Lebar gigi (face width)

Kedalaman gigi diukur sejajar sumbunya.

Gambar 2.16 Bagian Roda Gigi


2.2 Pulley dan Belt

2.2.1 Pulley

Pulley dapat digunakan untuk mentransmisikan daya dari poros satu ke

poros yang lain melalui sistem transmisi penggerak berupa flat belt, V-belt

atau circular belt. Perbandingan kecepatan (velocity ratio) pada pulley berbanding

terbalik dengan diameter pulley dan secara matematis ditunjukan dengan

persamaan : D1/D2 = N2/N1.

14



Jenis-jenis pulley berdasarkan pembuatannya yaitu :

a. Puli baja cor (Cast Steel Pulley)

Puli baja cor adalah puli yang terbuat dari lembaran baja yang dipres

yang mempunyai kekuatan yang besar seta bersifat tahan lama. Puli ini

memiliki berat yang lebih ringan 40-60 % jika dibandingkan dengan berat dari

puli besi cor (cast iron) yang mempunyai kapasitas yang sama dan digerakan

dengan kecepatan yang sama.

Gambar 2.17 Cast Steel Pulley


b. Puli dari kayu (Wooden Pulley)

Puli dari kayu mempunyai berat yang lebih ringan dan mempunyai

koefisien gesek yang tinggi daripada puli yang terbuat dari cast iron. Puli ini

beratnya 2/3 lebih ringan dari berat puli cast iron yang memiliki ukuran yang

sama.

Gambar 2.18 Wooden Pulley


c. Puli besi cor (Cast Iron Pulley)

Puli secara umum terbuat dari cast iron, karena harganya yang lebih murah. Puli

yang digunakan pada motor dan kompresor ini adalah terbuat dari cast iron.

15



Gambar 2.19 Cast Iron Pulley

Sumber : Anonymous 06 (2015)

Ada bermacam-macam pulley, diantaranya adalah :

1. Belt with idler pulley (penggerak dengan puli penekan) dinamakan juga jockey

pulley drive, digunakan dengan poros paralel dan ketika open belt drive tidak

dapat digunakan akibat sudut kontak yang kecil pada puli terkecil. Jenis ini

diberikan untuk mendapatkan rasio kecepatan yang tinggi dan ketika tarikan

sabuk yang diperlukan tidak dapat diperoleh dengan cara lain.

Gambar 2.20 Belt Drive with idler pulley


2. Stepped or cone pulley drive (penggerak puli kerucut atau bertingkat) digunakan

untuk mengubah kecepatan poros yang digerakkan ketika poros utama (poros

penggerak) berputar dengan kecepatan yang konstan.

Gambar 2.21 Stepped or cone pulley drive


16



3. Fast and loose pulley drive (penggerak puli longgar atau bertingkat) digunakan

ketika poros mesin (poros yang digerakkan) dimiliki atau diakhiri kapan saja

diinginkan tanpa mengganggu poros penggerak. Puli yang dikunci ke poros

mesin dinamakan fast pulley dan berputar pada kecepatan yang sama seperti

poros mesin. Loose pulley berputar secara bebas pada poros mesin dan tidak

mampu mentransmisikan daya sedikitpun. Ketika poros mesin dihentikan, sabuk

ditekan ke loose pulley oleh perlengkapan batang luncur (sliding bar)

Gambar 2.22 Fast and loose pulley drive


Rumus perhitungan puli:

Perbandingan kecepatan n2

(Robert L. Mott : 2004)

Dimana :

n1 = putaran puli penggerak (rpm)

n2 = putaran puli yang digerakkan (rpm)

d1 = diameter puli penggerak (m)

d2 = diameter puli yang digerakkan (m)

Sudut kontak

Sudut kontak pada puli yang berukuran lebih kecil

Open belt drive :


Crossed belt drive :

2

1

1

2

n

n

d

d

21800

x

rr 21sin

21800

17



Dimana :

= sudut kontak (0)

= sudut antara sudut vertical puli dengan sabuk (0)

r1 = jari-jari puli yang lebih besar (m)

r2 = jari-jari puli yang lebih kecil (m)

x = jarak antar poros (m)

Ukuran puli dapat dicari dengan kecepatan tangensial, dimana :

V = 𝜋𝑑𝑛

1000 (Robert L. Mott : 2004)

Dimana :

V = kecepatan tangensial puli (m/s)

D = diameter puli (mm)

n = putaran puli (rpm)

Besar jarak pusat antara puli 1 dan puli 2 yaitu :

D2 < C < 3 (D2 + D1) (Robert L. Mott : 2004)

Dimana :

D2 = diameter puli 2


C = jarak antar puli

Tegangan Sentrifugal

(Khurmi, Machine Design, hal 719)

Dimana :

ρ = densitas material (7200 kg/m3 untuk besi cor)

v = kecepatan pulley = π d N / 60, D adalah diamater pulley dan N adalah

kecepatan

2.2.2 Belt (Sabuk)

Sabuk digunakan untuk mentransmisikan daya dari satu poros ke poros lain

dengan bantuan puli yang berotasi pada putaran sama maupun pada putaran yang berbeda.

Jumlah daya yang ditransmisikan bergantung pada beberapa faktor:

1. Kecepatan sabuk

2. Tegangan bawah dimana sabuk ditempatkan pada puli

3. Sudut kontak antara sabuk dan puli yang lebih kecil

x

rr 21sin

18



4. Kondisi dari sabuk yang digunakan.

Kelebihan yang dimiliki oleh transmisi sabuk dan puli antara lain:

1. Pemindahan tenaga berlangsung secara elastik, maka tidak dibutuhkan kopling

elastik.

2. Tidak berisik.

3. Dapat menerima dan meredam beban kejut.

4. Jarak poros tidak tertentu

5. Jarak poros yang lebih besar dapat dicapai.

6. Mudah dan murah dalam pembuatan.

7. Hanya memerlukan sedikit perawatan.

8. Mampu dimodifikasi dalam segi arah pentransmisian

Kekurangan yang dimiliki oleh transmisi sabuk dan puli antara lain:

1. Slip yang terjadi mengakibatkan rasio angka putaran tidak konstan.

2. Diukur dari besarnya tenaga yang ditransmisikan, sistem transmisi sabuk

memerlukan dimensi/ukuran yang lebih besar dari sistem transmisi roda gigi atau

rantai.

Tipe dari penggerak sabuk antara lain:

1. Light drives, digunakan untuk mentransmisikan daya yang kecil pada kecepatan

sabuk sampai 10 m/s seperti pada mesin pertanian dan peralatan mesin kecil

2. Medium drives, digunakan untuk mentransmisikan daya yang tidak terlalu besar atau

terlalu kecil pada kecepatan sabuk lebih dari 10 m/s tapi sampai 22 m/s seperti pada

peralatan mesin

3. Heavy drives, digunakan untuk mentransmisikan daya yang besar pada kecepatan

sabuk lebih dari 22 m/s seperti pada kompresor dan generator

Tipe belt antara lain:

1. Flat belt, dimana daya yang sedang ditransmisikan oleh sabuk ini, dengan jarak

antara titik tengah puli tidak lebih dari 8 meter.

19



Gambar 2.23 Flat Belt


2. V-belt, dimana sejumlah besar daya ditransmisikan dari satu puli ke puli yang lain

ketika jarak antara titik pusat puli sangat dekat.

Gambar 2.24 V-belt


3. Circular belt or rope, dimana sejumlah besar daya ditransmisikan dengan jarak antar

titik pusat puli lebih dari 8 meter.

Gambar 2.25 Circular Belt


20



4. Timing Belt

Timing Belt (Belt-Driven) adalah penggerak camshaft yang menggunakan sabuk

karet fiber (Belt) layaknya yang kita temui pada V-Belt Motor Skutik. Belt tersebut

memiliki gerigi dibagian dalamnya, sehingga mampu memiliki grip yang maksimal.

Gambar 2.26 Timing Belt


Material yang digunakan pada sabuk:

a. Belt kulit

Material paling penting untuk sabuk adalah kulit. Belt kulit paling bagus dibuat

dari 1,2 sampai 1,5 yang dipotong dari kedua sisi tulang belakang kelas atas

Gambar 2.27 Sabuk Kulit


b. Cotton atau Fabrikasi Belt

Sebagian besar sabuk fabrikasi dibuat dari kanvas lipat atau cotton dua dengan

tiga atau lebih lapisan tergantung ketebalan yang diinginkan.Cotton belt lebih murah

dan cocok di iklim hangat atmosfer lembab dan dalam posisi terbuka.

http://en.wikipedia.org/wiki/Belt_(mechanical)

21



Gambar 2.28 Sabuk Fabrikasi


c. Belt Karet

Belt karet dibuat dari lapisan-lapisan fabrikasi dicampur dengan komposisi

karet dan mempunyai lapisan tipis dari karet permukaan. Belt ini sangat fleksibel tapi

mudah rusak jika kontak dengan oli panas.

Gambar 2.29 Sabuk Karet


d. Belt Balata

Belt balata mirip dengan belt karet. Belt balata tahan asam dan tahan air dan

tidak dipengaruhi oleh minyak hewan atau alkali. Suhu balata belt tidak boleh lebih

dari 40ºC Karena pada suhu tersebut balata mulai melunak dan menjadi lengket.

Kekuatan belt balata 25% lebih kuat dari belt karet.

Gambar 2.30 Sabuk Balata


Sistem penggerak pada sabuk adalah:

1. Open belt drive (penggerak belt terbuka) sabuk jenis ini digunakan dengan poros

sejajar dan putaran dalam satu arah yang sama. Dalam kasus ini, penggerak A

menarik belt dari satu sisi (yakni sisi RQ bawah) dan meneruskan ke sisi lain (karena

http://www.indiamart.com/neelkanthrubbermills/conveyor-belt.html

22



tarikan kecil). sabuk sisi bawah (karena tarikan lebih) dimana tight side sedangkan

sabuk sisi atas (karena tarikan kecil) dinamakan slack side.

Gambar 2.31 Open Belt Drive


2. Crossed atau twist belt drive (penggerak belt silang) seperti ditunjukkan pada

gambar dibawah, sabuk jenis ini digunakan dengan poros sejajar dari perputaran

dalam arah yang berlawanan. Dalam kasus ini, penggerak menarik sabuk dari sisi

satu (yakni sisi RQ) dan meneruskan ke sisi lain (yakni sisi LM) jadi tarikan pada

sabuk RQ akan lebih besar daripada sabuk LM. sabuk RQ (karena tarikan lebih)

dinamakan tight side sedangkan sabuk LM (karena tarikan kecil) dinamakan slack

side

Gambar 2.32 Crossed atau Twist Belt Drive

Sumber: R.S Khurmi Gupta (2005:683)

3. Quarter turn belt drive (penggerak belt belok sebagian) mekanisme transmisi dapat

dilihat dari gambar berikut. Untuk mencegah sabuk agar tidak keluar/lepas dari puli,

maka lebar permukaan puli harus lebih besar atau sama.

23



Gambar 2.33 Quarter Turn Belt Drive


4. Compound belt drive (penggerak belt gabungan) digunakan ketika daya

ditransmisikan dari poros yang satu dengan lainnya melalui sejumlah puli.

Gambar 2.34 Compound Belt Drive


Rumus perhitungan pada belt:

1. Kecepatan linier sabuk


Dimana :

V = kecepatan sabuk linier (m/s)

d = diameter puli (m)

n = putaran (rpm)

2. Panjang sabuk


Dimana :

L = panjang sabuk (m)

d1= diameter puli penggerak(m)

1000

.. ndV

p

x

ddxddL

42)(

2

2121

24



d2= diameter puli yang digerakkan (m)

x = jarak antar poros (m)

3. Besar jarak pusat antara puli 1 dan puli 2 yaitu :

D2 < C < 3 (D2 + D1) (Robert L. Mott : 2004)

Dimana :



C = jarak antar puli

4. Kemuluran Belt


Di mana :

σ1 = persentase slip antara belt dan penggerak

σ2 = persentase slip antara belt dan yang digerakkan

E = modulus Young

5. Rasio Tegangan Belt

Gambar 2.35 Menghitung Rasio Tegangan Belt


Dari hasil perhitungan didapat :


Di mana :

T1 = tegangan pada sisi kencang belt (N)

T2 = tegangan pada sisi kendor belt (N)

μ = koefisien gesek

θ = sudut kontak

25



6. Daya yang Ditransmisikan


2.3 Sprocket dan Chain

Dalam bab sebelumnya bahwa penggerak belt dapat terjadi slip dengan pulley.

Untuk menghindari slip, maka rantai baja yang digunakan. Rantai dibuat dari sejumlah

mata rantai yang disambung bersama-sama dengan sambungan engsel sehingga

memberikan fleksibilitas untuk membelit lingkaran roda (sprocket).

Sprocket di sini mempunyai gigi dengan bentuk khusus dan terpasang pas ke

dalam sambungan rantai seperti ditunjukkan pada Gambar 2.47. Sprocket dan rantai

dipaksa untuk bergerak bersama-sama tanpa slip dan rasio kecepatan dijamin sempurna.

Gambar 2.36 Sprocket dan Rantai


Rantai lebih banyak digunakan untuk mentransmisikan daya dari poros satu ke

poros lain ketika jarak pusat antara poros adalah pendek seperti pada sepeda, sepeda

motor, mesin pertanian (traktor), konveyor, rolling mills, dan lain-lain. Rantai bisa juga

digunakan untuk jarak pusat yang panjang hingga 8 meter. Rantai digunakan untuk

kecepatan hingga 25 m/s dan untuk daya sampai 110 kW. Dalam beberapa kasus,

transmisi daya yang lebih tinggi juga memungkinkan menggunakan rantai.

Kelebihan dari transmisi jenis gear dan rantai adalah:

1. Tidak ada slip yang terjadi, sehingga rasio kecepatannya tepat

2. Tidak memerlukan ruang yang besar

3. Dapat digunakan pada jarak antar pusat poros dekat

4. Efisiensi transmisi tinggi (sampai 98 persen)

5. Beban yang diberikan pada poros sedikit

26



6. Dapat mentransmisikan gerkan untuk beberapa poros dengan satu rantai

Kekurangan yang dimiliki transmisi jenis rantai adalah:

1. Biaya produksi yang tinggi

2. Membutuhkan pemasangan yang teliti dan tepat serta membutuhkan perawatan

yang hati-hati

3. Memiliki fluktuasi kecepatan terutama ketika terlalu meregang

4. Tidak bisa diubah sudut porosnya

5. Tidak bisa digunakan pada kecepatan yang terlalu tinggi

Istilah yang digunakan untuk transmisi berpenggerak rantai:

1. Pitch of the chain : Merupakan jarak antara pusat engsel penghubung dan pusat

engsel yang sesuai dari penghubung terdekat.

Gambar 2.37 Pitch of The Chain


2. Pitch circle diameter of the chain sprocket : Merupakan diameter lingkaran pada

pusat engsel dari chain lie ketika rantai mengikat sekeliling gir. Poin A, B, C, D

adalah pusat engsel dari rantai dan lingkaran yang tergambar melewati pusat ini

dinamakan lingkaran pitch dan diameternya dinamakan diameter lingkaran pitch

27



Gambar 2.38 Pitch Circle Diameter of The Chain Sprocket


Klasifikasi rantai:

Hoisting and hauling chains

Rantai ini digunakan untuk mengangkat dan mengangkut tujuan dan

beroperasi pada kecepatan maksimum 0,25 m / s. Rantai mengangkat dan

mengangkut (Hoisting and hauling chains) adalah dari dua jenis berikut chains

with oval links dan chains with square links. Chains with oval link merupakan

jenis rantai bentuk oval. Sendi setiap link yang dilas. Jenis seperti rantai ini hanya

digunakan pada kecepatan rendah seperti di kerekan rantai dan di jangkar untuk

bekerja laut. Sementara itu, chains with square links merupakan rantai berbentuk

persegi, seperti yang ditunjukkan pada gambar. Jenis rantai seperti ini digunakan

dalam kerekan, crane, kapal keruk. Biaya pembuatan jenis rantai adalah kurang

dari rantai dengan link oval.

Gambar 2.39 Hoisting and Hauling Chains


28



Conveyor (or tractive) Chains

Rantai ini digunakan untuk mengangkat dan membawa benda tanpa henti

pada kecepatan hingga 2 m/s. Rantai conveyor terdiri dari dua jenis yaitu,

detachable or hook joint type chain dan closed joint type chain.

Gambar 2.40 Conveyor (or tractive) Chains


Power Transmitting (or driving) Chains

Rantai ini digunakan untuk mentransmisi daya, ketika jarak antara pusat

poros pendek. Rantai ini memiliki ketentuan untuk pelumasan efisien. Power

Transmitting (or driving) Chains terdapat tiga jenis yaitu :

a. Block Chain/Bush Chain (Rantai Ring).

Seperti pada gambar di bawah ini, tipe ini menghasilkan suara berisik ketika

bergesekan dengan gigi sprocket. Tipe ini digunakan sedemikian luas seperti

rantai konveyor pada kecepatan rendah.

Gambar 2.41 Block Chain/Bush Chain


b. Bush Roller Chain

Seperti pada Gambar di bawah ini, terdiri dari plat luar, plat dalam, pin, bush

(ring) dan rol. Pin, bush dan rol dibuat dari paduan baja. Suara berisik yang

ditimbulkan sangat kecil akibat impak antara rol dengan gigi sprocket. Rantai

ini hanya memerlukan pelumasan yang sedikit.

29



Gambar 2.42 Bush Roller Chain


Gambar 2.43 Bush Roller Chain Pada Sepeda Motor


Gambar 2.44 Tipe Roll Chain


c. Inverted Tooth or Silent Chain

Seperti pada Gambar di bawah ini, rantai ini dirancang untuk menghilangkan

pengaruh buruk akibat kelonggaran dan untuk menghasilkan suara yang

lembut (tak bersuara).

30



Gambar 2.45 Inverted Tooth or Silent Chain


2.3.1 Keuntungan dan Kerugian Transmisi Rantai dibanding Transmisi Sabuk

a. Keuntungan:

1. Tidak slip selama rantai bergerak, di sini rasio kecepatan yang sempurna dapat

dicapai.

2. Karena rantai dibuat dari logam, maka rantai menempati ruang yang kecil

dalam lebar dari pada belt.

3. Dapat digunakan untuk jarak pusat yang pendek dan panjang.

4. Memberikan efisiensi transmisi yang tinggi (sampai 98%).

5. Memberikan beban yang kecil pada poros.

6. Mempunyai kemampuan untuk mentransmisikan gerak ke beberapa poros

hanya dengan satu rantai.

7. Mentransmisikan daya yang lebih besar dibanding belt.

8. Rasio kecepatan yang tinggi dari 8 sampai 10 dalam satu tahap.

9. Dapat dioperasikan pada kondisi atmosfir dan temperatur yang lebih besar.

b. Kerugian :

1. Biaya produksi rantai relatif lebih tinggi (harga lebih mahal).

2. Rantai membutuhkan pemasangan yang akurat dan perawatan yang hati-hati,

pelumasan yang istimewa dan memperhatikan kelonggaran.

3. Rantai mempunyai fluktuasi kecepatan terutama ketika terlalu longgar.

2.4 Shaft (Poros)

Poros adalah suatu bagian stasioner yang biasanya berpenampang bulat dimana

terpasang elemen-elemen seperti roda gigi (gear), pulley, flywheel, engkol, sprocket dan

elemen pemindah lainnya. Poros bisa menerima beban lenturan, beban tarikan, beban

tekan atau beban puntiran yang bekerja sendiri-sendiri atau berupa gabungan satu dengan

lainnya

Material yang digunakan untuk pembuatan poros diharuskan:

1. Memiliki kekuatan yang tinggi

31



2. Bagus dalam mampu mesin

3. Memiliki faktor sensitifitas notch yang rendah

4. Sifat perlakuan panas yang baik

5. Sifat tahan pakai dalam waktu yang lama

2.4.1 Klasifikasi Poros

a. Berdasarkan Pembebanannya

1. Transmission shaft merupakan poros yang mentransmisikan daya antara

sumber dan mesin penyerap daya. Shaft akan mengalami beban puntir

berulang, beban lentur berganti ataupun kedua-duanya. Pada shaft, daya dapat

ditransmisikan melalui gear, belt-pulley, rantai-sprocket, dll.

Gambar 2.46 Poros Transmisi


2. Poros gandar merupakan poros yang dipasang diantara roda-roda kereta

barang. Poros gandar tidak menerima beban puntir dan hanya mendapat beban

lentur.

Gambar 2.47 Poros Gandar


3. Poros spindle merupakan poros transmisi yang relatif pendek, misalnya pada

poros utama mesin perkakas dimana beban utamanya berupa beban puntiran.

32



Selain beban puntiran, poros spindle juga menerima beban lentur (axial load).

Poros spindle dapat digunakan secara efektif apabila deformasi yang terjadi

pada poros tersebut kecil.

Gambar 2.48 Poros Spindle


b. Berdasarkan Bentuknya

1. Poros engkol (crank shaft) merupakan komponen mesin yang bertugas

mengubah gerak lurus torak menjadi gerak putar. Poros engkol dibuat

sedemikian rupa sehingga gerakan torak tidak bersamaan posisi di dalam

silinder. Bagian poros engkol yang berhubungan dengan batang torak

disebut crank pin, sedangkan yang duduk pada blok silinder disebut crank

journal.

Gambar 2.49 Poros Engkol


2. Poros lurus merupakan bagian dari mesin yang berfungsi sebagai penerus

putaran dari pemutar utama ke bagian yang lain.

http://www.gorilla.comproductbgorilla.axles.com.am.brp.html/


33



Gambar 2.50 Poros Lurus


2.4.2 Perencanaan Poros

1. Kekuatan Poros

Poros transmisi dapat mengalami beban puntir atau lentur atau gabungan

antara puntir dan lentur. Dan ada juga poros yang mendapatkan beban tarik atau

tekan sehingga poros yang direncanakan harus kuat atau menahan beban-beban

tersebut.

2. Kekakuan Poros

Meskipun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup tetapi jika

lenturan atau defleksi puntirnya terlalu besar akan mengakibatkan ketidaktelitian

atau getaran dan suara.

3. Putaran Kritis

Bila putaran suatu mesin dinaikkan maka pada suatu harga putaran tertentu

dapat terjadi getaran yang luar biasa besarnya, putaran ini disebut putaran kritis.

Poros harus direncanakan sedemikian rupa sehingga putaran kerjanya lebih

rendah dari putaran kritis.

4. Korosi

Bahan-bahan tahan korosi harus dipilih untuk proses propeller dan pompa

bila terjadi kontak dengan fluida yang korosif.

5. Bahan Poros

Bahan yang digunakan harus memiliki sifat sebagai berikut :

Memiliki kekuatan tinggi

Memiliki machinability yang baik

Memiliki faktor sensitifitas rendah

Memiliki sifat perlakuan panas yang baik

Memiliki sifat tahan aus yang tinggi.


34



2.4.2 Perhitungan

1. Diameter Poros

Diameter poros didapat dari persamaan

Poros pejal

d = √16 𝑇

𝜋𝜏𝑠

3

dimana :

T : momen punter

𝜏𝑠 : tegangan geser

Poros berongga

d = √16 𝑇

𝜋𝜏𝑠 (1−𝑘4)

3

dengan k = di / do

2. Gaya Tangensial

Gaya tangensial adalah gaya yang diperoleh dalam arah keliling atau

tangensial. Gaya yang bekerja pada poros adalah :

Regangan geser maksimum pada poros dapat diperoleh dari :

τmax = 4V/3A

dimana :

V = gaya geser vertical

A = luas penampang

Dimana faktor konsentrasi pada regangan diasumsikan :

τmax = Kt (4V/3A)

dengan menggunakan teori distorsi energi, kekuatan daya tahan pada regangan adalah

s’sn = 0,577 s’n

s’sn = N . τmax

disubstitusikan sehingga didapat

N = 0,577 s’n / τmax

Sehingga regangan geser pada desain dapat dituliskan

τd = 0,577 s’n / N

substitusi :

Kt (4V) / 3A = 0,577 s’n / N

Kt= faktor koreksi tumbukan, harganya berkisar 1,5– 3,0

A = Kt.V.N / 0,433 sin

35



Untuk luas penampang silinder bisa diperoleh dengan rumus

A = π.d2 / 4

Sehingga disubstitusikan dari persamaan diatas diperoleh

D = (2,94.Kt.V.N/s’n)1/2

Sumber:http://www.academia.edu/4077719/Tabel_4.4_Menghitung_Momen_Puntir_Re

ncana_P_daya_perencanaan_W_N_Putaran_rpm

3. Gaya Radial

Gaya radial adalah gaya yang arahnya tegak lurus dengan sumbu poros. Akibat

dari gaya radial ini poros dapat mengalami lenturan yang disebabkan momen

lenturnya.

Gambar 2.51 Gaya Radial


Secara matematis gaya radial dapat dihitung sebagai berikut :

FN = F1 – F2

Dimana :

FB = C . FN

C = (F1 + F2) / (F1 – F2)

F1 = tight side tension

F2 = slack side tension

C = konstanta

FB = bending force

FN = net driving force

4. Beban Puntir

Daya dan perputaran, momen puntir yang akan dipindahkan oleh poros dapat

ditentukan dengan mengetahui garis tengah pada poros.

36



Gambar 2.52 Poros Transmisi dengan Beban Puntir


Apabila gaya keliling F pada gambar sepanjang lingkaran dengan jari-jari “r”

menempuh jarak melalui sudut titik tengah a (dalam radial), maka jarak ini adalah “r”

dan kerja yang dilakukan adalah F.

5. Beban Lentur Murni

Poros dengan beban lentur murni biasanya terjadi pada gandar dari kereta

tambang dan lengan robot yang tidak dibebani dengan puntiran, melainkan

diasumsikan mendapat pembebanan lentur saja. Meskipun pada kenyataannya gandar

ini tidak hanya mendapat beban statis, tetapi juga mendapat beban dinamis.

Gambar 2.53 Beban Lentur Murni Pada Lengan Robot


http://www.docstoc.com/docs/110033365/Elemen-Mesin-I---Poros


37



6. Beban Puntir dan Lentur

Poros dengan beban puntir dan lentur dapat terjadi pada puli atau roda gigi pada

mesin untuk meneruskan daya melalui sabuk atau rantai. Dengan demikian poros

tersebut mendapat beban puntir dan lentur akibat adanya beban. Beban yang bekerja

pada poros pada umumnya adalah beban berulang. Jika poros tersebut mempunyai

roda gigi untuk untuk meneruskan daya besar, maka kejutan berat akan terjadi pada

saat mulai atau sedang berputar. Selain itu beban puntir dan lentur juga terjadi pada

lengan arbor mesin frais, terutama pada saat pemakanan.

Gambar 2.54 Beban Puntir dan Lentur Pada Arbor Saat Pemakanan


2.5 Bearing (Bantalan)

Bantalan merupakan salah satu bagian dari elemen mesin yang memegang

peranan cukup penting karena fungsi dari bantalan yaitu untuk menumpu sebuah poros

agar poros dapat berputar tanpa mengalami gesekan yang berlebihan.

Gambar 2.55 Bearing



38



2.5.1 Klasifikasi Bantalan

Pada umumya bantalan dapat diklasifikasikan menjadi 2 bagian, yaitu :

a. Berdasarkan gerakan bantalan terhadap poros

1. Bantalan Luncur

Pada bantalan ini terjadi gesekan luncur antara poros dan bantalan karena

permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan perantaraan lapisan

pelumas.

Gambar 2.56 Bantalan Luncur


2. Bantalan Gelinding

Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar

dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti bola, rol, dan rol bulat.

Gambar 2.57 Bantalan Gelinding


b. Berdasarkan Arah Beban Terhadap Poros

1. Bantalan Radial

Arah beban yang ditumpu bantalan ini adalah tegak lurus sumbu.

39



Gambar 2.58 Bantalan Radial


2. Bantalan Aksial

Arah beban bantalan ini sejajar dengan sumbu poros.

Gambar 2.59 Bantalan Aksial

Sumber : Anonymous 24 (2015)

3. Bantalan Gelinding Khusus

Bantalan ini dapat menumpu beban yang arahnya sejajar dan tegak

lurus sumbu poros.

Gambar 2.60 Bantalan Gelinding Khusus


2.5.2 Macam-macam Bantalan

1. Single-row, deep-groove ball bearing

Jarak dari bola dipertahankan oleh retainers atau "cage." Dirancang

terutama untuk membawa beban radial, alur memungkinkan beban dorong dapat

40



ditahan. Beban dorong akan diterapkan ke satu sisi alur dalam dengan bahu pada

poros. Beban akan melintasi sisi dari alur, melalui bola, ke sisi yang berlawanan

tersebut yang outer race, dan kemudian ke housing.

Gambar 2.61 Single-Row, Deep-Groove Ball Bearing

Sumber: L.Mott (2004:599)

2. Double-Row, Deep-Groove Ball Bearing

Meningkatkan kapasitas beban radial dari jenis deep-groove bearing

dibandingkan dengan desain single-row. Dengan demikian, beban yang lebih besar

dapat dilakukan di ruang yang sama, atau beban yang diberikan dapat dilakukan di

ruang yang lebih kecil.

Gambar 2.62 Double-Row, Deep-Groove Ball Bearing


3. Angular Contact Ball Bearing

Satu sisi dari alur di Angular contact ball bearing lebih tinggi untuk

memungkinkan akomodasi beban dorong yang lebih besar dibandingkan dengan

single-row, deep-groove ball bearing. Sudut yang biasa dibentuk adalah 15 ° sampai

40 °

41



Gambar 2.63 Angular Contact Ball Bearing


4. Cylindrical Roller Bearing

Mengganti bola bola dengan rol silinder, dengan perubahan yang sesuai dalam

desain alur, memberikan kapasitas beban radial yang lebih besar. Pola kontak antara

roller dan alur yang secara teoritis berupa garis, kemudian menjadi bentuk persegi

panjang yang mengubah beban dibawah. Sehingga tingkat stres kontak lebih rendah

daripada bantalan bola berukuran setara, yang memungkinkan bantalan kecil untuk

membawa beban yang diberikan atau ukuran yang diberikan bantalan untuk

membawa beban yang lebih tinggi.

Gambar 2.64 Cylindrical Roller Bearing


5. Needle Bearings

Needle bearings sebenarnya adalah roller bearing, namun memiliki diameter

roller yang lebih kecil. Tapi, dengan ukuran yang lebih kecil, bantalan ini mampu

membawa beban yang lebih besar daripada tipe roller bearing yang lain.

42



Gambar 2.65 Needle Bearings


6. Spherical Roller Bearing

Spherical roller bearing adalah salah satu bentuk self-aligning bearing, disebut

demikian karena ada rotasi relatif dari alur luar relatif terhadap penggulung dan alur

dalam ketika penyimpangan sudut terjadi. Hal ini memberikan nilai yang sangat baik

untuk kemampuan penyimpangan sementara tetap mempertahankan tingkat yang

sama pada kapasitas beban radial.

Gambar 2.66 Spherical Roller Bearing


7. Tapered Roll Bearing

Tapered roll bearing didesain untuk beban dorong yang besar dengan beban

radial yang besar, menghasilkan tingkat yang sangat baik untuk keduanya.

43



Gambar 2.67 Tapered Roll Bearing


8. Thrust Bearing

Sebagian besar bantalan dorong dapat menerima sedikit atau tidak bisa

menerima beban radial. Kemudian desain dan pemilihan bantalan tersebut tergantung

pada besarnya beban dorong dan desain.

Gambar 2.68 Thrust Bearing


9. Mounted Bearing

Dalam banyak jenis mesin berat dan mesin-mesin khusus yang diproduksi

dalam jumlah kecil, dipilih mounted bearing daripada unmount bearing. Bantalan

yang terpasang menyediakan cara untuk melampirkan unit bantalan langsung ke

frame mesin dengan baut daripada memasukkan ke suatu lekukan mesin di ‘rumah’

seperti yang diperlukan dalam unmount bearing.

44



Gambar 2.69 Mounted Bearing


Pada bantalan terdapat penomoran yang digunakan untuk mengetahui klasifikasi

dari bantalan tersebut. Contoh nomor kode bearing : “ 6203ZZ “. Kode bearing di atas

terdiri dari beberapa komponen yang dapat dibagi-bagi antara lain:

6 = Kode pertama melambangkan Tipe /jenis bearing

2 = Kode kedua melambangkan seri bearing

03 =Kode ketiga dan keempat melambangkan diameter bore (lubang dalam bearing)

zz = Kode yang terakhir melambangkan jenis bahan penutup bearing

a. Kode pertama (jenis bantalan)

45



Tabel 2.1 Kode Bearing Metrik

Sumber: M.F. Spotts (1991:427)

Tabel 2.2 Non- Metric Bearing

Sumber: M.F. Spotts (1991:427)

http://zwingly.files.wordpress.com/2012/01/bearing-1.png

46



Dalam kode bearing (bantalan) = 6203ZZ seperti contoh di atas, kode pertama

adalah angka 6 yang menyatakan bahwa tipe bearing tersebut adalah Single-Row

Deep Groove Ball Bearing ( bantalan peluru beralur satu larik).

Untuk kode R8-2RS, maka kode pertama (R) yang menandakan bahwa

bantalan tersebut merupakan bantalan berkode satuan inchi.

b. Kode kedua (seri bantalan)

Kode kedua menyatakan seri bearing untuk menyatakan ketahanan dari

bantalan tersebut. Seri penomoran adalah mulai dari ketahan paling ringan sampai

paling berat

8 = Extra thin section

9 = Very thin section

0 = Extra light

1 = Extra light thrust

2 = Light

3 = Medium

4 = Heavy

Jika kode pertama adalah huruf, maka bantalan tersebut adalah bearing inchi

seperti contoh (R8-2RS ) maka kode kedua ( angka 8 ) menyatakan besar diameter

dalam bantalan di bagi 1/16 inchi atau = 8/16 inchi.

c. Kode ketiga dan keempat (diameter dalam bantalan)

Untuk kode 0 sampai dengan 3, maka diameter bore bearing adalah sebagai

berikut:

00 = diameter dalam 10mm

01= diameter dalam 12mm



Selain kode nomor 0 sampai 3, misalnya 4, 5 dan seterusnya maka diameter

bore bearing dikalikan dengan angka 5 misal 04 maka diameter bore bearing = 20

mm

d. Kode terakhir (jenis bahan penutup bantalan)

Pengkodean ini menyatakan tipe jenis penutup bantalan ataupun bahan

bantalan. seperti berikut :

1. Z Single shielded ( bearing ditutuipi plat tunggal)

2. ZZ Double shielded ( bearing ditutupi plat ganda )

47



3. RS Single sealed ( bearing ditutupi seal karet)

4. 2RS Double sealed ( bearing ditutupi seal karet ganda )

5. V Single non-contact seal

6. VV Double non-contact seal

7. DDU Double contact seals

8. NR Snap ring and groove

9. M Brass cage

2.5.3 Rumus Perhitungan

Tekanan operasi minimum dari bantalan adalah :

𝑝 = 𝑍𝑁

4.75 × 106 (

𝑑

𝑐)

2

(1

𝑑+1) 𝑁/𝑚𝑚2 (Khurmi , Machine Design, hal 977)

Dimana :

p= tekanan minimal (N/mm2)

Z = viskositas pelumasan (kg/m.s)

N = putaran bearing (rpm)

d = diameter journal (mm)

c = selisih dari diameter journal dan diameter bearing (mm)

Umur rancangan dapat dihitung dengan :

(R. L. Mott, Machine Elements, hal 611)

Beban dinamik pada bearing dapat dihitung dengan :


Hubungan beban dan umur


P = Beban (lb)

L = Umur rancangan (h)(rpm)(60min/h) = (putaran)

k = 3.00 untuk ball bearing

k = 3.33 untuk roller bearing

48



Penyesuaian tingkat umur untuk keandalan


Dimana :

L10 = Umur dalam juta putaran untuk keandalan 90 %

LaR = Umur disesuaikan untuk keandalan

CR = Faktor peyesuaian untuk keandalan

2.6 Key (Pasak)

Pasak adalah bagian dari elemen mesin yang digunakan menahan elemen mesin

lainnya agar terjaga putaran relatif antara poros dengan elemen mesin lainnya.

Karena distribusi tegangan secara aktual untuk menyambung pasak ini tidak dapat

diketahui secara lengkap maka dalam perhitungan tegangan disarankan menggunakan

faktor keamanan sebagai beruikut :

1. Untuk beban torsi yang konstan (torque steady) N = 1.5

2. Untuk beban yang mengalami beban kejut rendah N = 2,5

3. Untuk beban kejut besar terutama beban bolak-balik N = 4,5

Macam-macam pasak yang digunakan dalam mesin antara lain:

a. Pasak Benam

Merupakan pasak memanjang yang paling banyak digunakan . Pasak ini

dipasang pada konstruksi roda yang dapat digesekkan pada poros alur pasak ini dibuat

sejajar dengan kelonggaran 0,2-0,4 mm.

Gambar 2.70 Pasak Benam

Sumber: Dobrovosky (1995:172)

b. Pasak Belah

Pasak belah mudah dibuat, tetapi membuat poros lebih lemah. Dengan pasak ini

torsi yang diteruskan kecil

49



Gambar 2.71 Pasak Belah


c. Pasak Tirus

Pasak Tirus Dibuat dengan kemiringan 1 : 100 dengan satu ujungnya sebagai

kepala untuk memasang dan melepas pasak. Pemasangan pasak ini dengan dipress

sehingga torsi diteruskan melalui gesekan selain pasak ini tidak teliti dan pusat. Dapat

bergeser sehingga sedikit eksentris terhadap poros.

Gambar 2.72 Pasak Tirus


d. Pasak Tangensial

Memberikan sambungan kuat sekali karena poros dalam arah keliling

(tangensial) tegang. Torsi dan kejutan besar dapat ditahan oleh pasak ini. Pelemahan

akibat alur pasak lebih kecil tapi luas satu sama lain membuat sudut 120 o ukuran tinggi

pasak dan tebal.

Gambar 2.73 Pasak Tangensial


50



e. Pasak Bulat

Dipergunakan untuk torsi yang kecil . pembuatan lubang dibuat setelah dan

poros terpasang.

Gambar 2.74 Pasak Bulat


Rumus perhitungan untuk merancang pasak adalah sebagai berikut:

Panjang Pasak sesuai dengan kebutuhan dan dimensinya

W = Lebar Pasak

H = Tinggi Pasak

L = Panjang Pasak

Ss = Tegangan Geser

Gaya (F)

𝐹 = 𝑇

2𝐷 dimana 𝑇 = 𝐹

𝐷

2

Tegangan Geser

𝑆𝑠 = 𝐹

𝐴 dimana A= Lw

Tegangan Komposisi

𝑇 = 𝑆𝑠.𝑊.𝐿.𝐷

2

2.7 Kopling (Coupling)

Kopling adalah suatu mekanisme yang dirancang mampu menghubungkan

dan melepas/memutuskan perpindahan tenaga dari suatu benda yang berputar

kebenda lainnya.

51



Gambar 2.75 Kopling


Pada bidang otomotif ,kopling digunakan untuk memindahkan tenaga

motor keunit transmisi.dengan menggunakan kopling, pemindahan gigi-gigi

trasmisi dapat dilakukan, kopling juga memungkinkan motor juga dapat berputar

walaupun transmisi tidak dalam posisi netral.

2.7.1 Penggunaan Kopling

Secara garis besar penggunaan kopling antara lain sebagai berikut :

a. Untuk menjamin mekanisme dan karakteristik getaran yang terjadi akibat

bagian – bagian mesin berputar.

b. Untuk menjamin hubungan antara poros yang digerakkan yang dibuat secara

terpisah.

c. Untuk mengurangi beban lanjut atau hentakan pada saat melakukan transmisi

dari poros penggerak ke poros yang akan digerakkan.

Dalam penggunaan kopling sering kita jumpai beberapa gangguan –

gangguan atau masalah, antara lain :

a. Biasanya pada kopling sering terjadi keausan antara kedua permukaan kontak

dan akan mengakibatkan kehilangan tenaga.

b. Beban yang terlalu besar atau pegas tidak dapat lagi menjadi gigi – gigi yang

tetap tertekan, maka kopling akan menggelincir dan bersamaan dengan

terdengarnya suara menyentak.

52



c. Akibat dari penggunaan kopling pada permesinan, poros yang digerakkan

selalu mendapat tekanan yang melewati batas ketentuan dari kemampuan

sebuah kopling dan berakibat kopling akan cacat, patah atau sebagainya

Untuk mengatasi masalah yang terjadi tersebut, maka dalam perencanaan

kontruksi kopling kita harus memperhatikan hal – hal sebagai berikut :

a. Aman pada putaran tinggi, getaran dan tumbukan kecil

b. Kopling harus dapat dipasang dan dilepas dengan mudah

c. Dapat mencegah pembebanan lebih

d. Kopling harus ringan, sederhana dan semurah mungkin dan mempunyai garis

tengah yang sekecil mungkin.

e. Bagian yang menonjol harus dicegah dan ditutupi sedemikian rupa sehingga

tak berbahaya.

f. Garis sumbu yang hendak harus sejajar dan disambung dengan tepat terutama

apabila kopling tidak fleksibel atau tidak elastis.

g. Titik berat kopling sebanyak mungkin harus terletak pada garis sumbu poros,

dan kopling harus mengalami keseimbangan dinamis kalau tidak kopling akan

berayun (apabila titik berat terletak pada garis sumbu maka kopling telah

diseimbangkan secara statik)

h. Pada ukuran – ukuran aksial dan radial harus ditentukan batas – batasnya.

2.7.2 Klasifikasi Kopling

Ditinjau dari bentuk dan cara kerjanya, kopling dapat dibedakan atas tiga

golongan yaitu :

2.7.2.1 Kopling Tetap

Kopling tetap adalah suatu elemen mesin yang berfungsi sebagai penerus

dan pemutus putaran dan daya, namun tidak dapat memutuskan hubungan kerja

antara poros penggerak dan poros yang digerakkan bila salah satu sedang bekerja,

dan sumbu kedua poros harus terletak pada satu garis lurus atau dapat sedikit

berbeda sumbunya. Kopling tetap terdiri dari :

53



1. Kopling Kaku

Kopling kaku digunakan apabila kedua poros harus dihubungkan

dengan sumbu segaris. Kopling ini dipakai pada poros mesin dan transmisi

umum di pabrik – pabrik.

kopling ini terdiri dari beberapa macam antara lain :

a. Kopling Bus

Kopling bus terdiri atas sebuah selongsong ( bus ) dan baut – baut

yang dibenamkan pada kedua poros. Dan sering juga dipakai berupa pasak

yang dibenamkan pada ujung – ujung poros.

Pada saat pemasangannya harus dijaga agar sumbu kedua porosnya

berada pada satu garis lurus. Kopling ini mempunyai kontruksi yang sangat

sederhana dan harganya murah. Kopling ini hanya digunakan untuk

mentrasmisikan daya – daya kecil.

Gambar 2.76 Kopling Bus

Sumber: Sularso (2000:30)

b. Kopling Flens Kaku

Kopling flens kaku terdiri dari atas naf dengan flens yang terbuat

dari besi cor atau baja cor dan dipasang pada ujung poros dengan diberi

pasak serta diikat dengan baut pada flensnya. Kopling ini tidak mengizinkan

sedikitpun ketidaklurusan sumbu kedua poros serta tidak dapat mengurangi

tumbukan getaran transmisi. Pada saat pemasangan sumbu kedua poros

harus terlebih dahulu diusahakan segaris dengan tepat sebelum baut – baut

flens dikeraskan.

54



Gambar 2.77 Kopling Flens Kaku


c. Kopling Flens Tempa

Pada kopling flens tempa masing – masing ujung poros terdapat

flens yang dilas atau ditempa dan kedua flens diikat dengan baut – baut.

Pada kopling ini momen dipindahkan melalui pergeseran baut atau

pergesaran antara kedua flens.

Gambar 2.78 Kopling Flens Tempa


d. Kopling Bumbungan Tekan Minyak

Kopling bumbungan tekan minyak terdiri dari sebuah bumbungan

yang bagian dalamnya berbentuk lurus dan tabung yang bagian luarnya juga

berbentuk tirus yang sama dengan bagian dalam silinder. Minyak atau

gemuk dipres dengan tekanan tinggi melalui tabung berulir ditengah –

tengah bus ( bumbungan ) sehingga batang tertekan. Sambungan jepit yang

ditimbulkan dapat memindahkan momen – momen putaran yang besar

karena gesekan.

55



Gambar 2.4 Kopling bumbungan tekan minyak

tempat memasukkan minyak

Cincin - o

Silinder luar

Silinder dalam

Gambar 2.79 Kopling Bumbungan Tekan Minyak


2. Kopling Luwes (Fleksibel)

Kopling luwes atau fleksibel ini digunakan apabila kedudukan yang

baik antara kedua ujung poros satu sama lain tidak dapat diharapkan sehingga

kedua ujung poros itu disambungkan sedemikian rupa sehingga dapat bergerak

satu sama lain.

Dalam hal ini kita dapat mengenal tiga bentuk kefleksibelan yaitu

dalam arah aksial, radial, dan poros satu sama lain mengepit kedua sudut.

Kopling ini terdiri dari : kopling roda gigi, kopling universal.

a. Kopling Roda Gigi

Kopling roda gigi kedua poros dilengkapi dengan naf bergigi,

dimana sisi gigi dan puncak gigi sedikit banyak berbentuk bulatan. Gigi ini

merangkap didalam sistem gigi dalam sebuah longsongan yang cocok dan

menyambung kedua naf, lubang ulir dalam naf berfungsi untuk melepas

baut.

Kopling seperti pada gambar memperbolehkan kefleksibelan sedikit

arah aksial dan radial, disamping itu poros dapat membuat sudut kecil satu

dengan yang lain dan mampu memindahkan momen yang sangat besar.

56



Gambar 2.80 Kopling Roda Gigi


b. Kopling Universal

Kopling universal dipakai untuk menyambung dua poros yang tidak

terletak dalam sebuah garis lurus atau yang garis sumbunya saling

memotong

Gambar 2.81 Kopling Universal


3. Kopling Elastis

Pada kopling ini elemennya terbuat dari karet buatan atau pegas baja

yang menyambung kedua bagian yang dipasang pada poros yang hendak

disambung.

Dengan kopling elastis dicoba untuk diperoleh:

a. Mengatasi timbulnya kejutan-kejutan pada saat pemindahan momen

putaran.

b. Peredam getaran torsi

c. Koreksi terhadap penyimpangan kecil pada letak poros.

d. Meredam getaran – getaran yang timbul dalam mesin beban.

e. Isolasi listrik untuk poros yang disambung.

57



Dari kontruksinya kebanyakan kopling – kopling elastis juga fleksibel

sehingga pergeseran memanjang, melintang dan posisi serong poros – poros itu

dalam keadaan terbatas juga memungkinkan dan dapat juga memberikan

putaran sudut kecil antara sambungan ujung – ujung poros. Kerugian yang

timbul adalah berupa panas, sehingga sifat – sifatnya berubah atau

elastisitasnya hilang.

Kopling ini terdiri dari kopling piringan karet, kopling piringan karet,

kopling cincin karet, kopling ban karet, kopling selongsong pena.

a. Kopling Piring Karet

Pada kopling ini momen dipindahkan lewat sebuah elemen yang

berbentuk bintang dari karet. Kedua perubahan kopling adalah identik dan

dilengkapi dengan cakar yang sesuai dalam rumpangan dalam ban

Gambar 2.82 Kopling Piring Karet


b. Kopling Ban Karet

Kopling ini sebuah ban yang sangat elastis yang terdiri dari karet

dengan lapisan yang ditenun dan ditekan oleh dua buah cincin penekan pada

flens kedua paruhan kopling. Kopling ini dapat bekerja dengan baik

meskipun sumbu kedua poros yang dihubungkan tidak lurus dan dapat

meredam tumbukan dan gesekan yang terjadi pada transmisi. Di samping

itu pemasangan dan penukaran ban karet dapat dilakukan tampa banyak

kesulitan, jika daya elastisnya telah berkurang dan hubungan listrik antara

kedua poros dapat dicegah.

58



Gambar 2.83 Kopling Karet Ban


c. Kopling Selongsong Pena

Kopling ini terdiri dari dua paruh yang identik dilengkapi dengan

pena penggerak dan lubang dalam jumlah yang sama. Dalam lubang ini

dipasang pena dengan selongsong untuk paruhan kopling yang lain.

Keuntungan kopling ini yaitu aman tembusan aliran, artinya bahwa tidak

memungkinkan aliran berjalan dari bagian kopling yang satu ke bagian

kopling yang lain.

Kopling ini juga memiliki keburukan yaitu tidak cocok dalam

lingkungan yang sangat panas. Prinsip kerja kopling ini yaitu mengambil

daya elastis pada perubahan bentuk elemen – elemen yang elastis dan

peredam terjadi oleh gesekan pada waktu terjadi perubahan bentuk.

Gambar 2.84 Kopling Selongsong Pena (Karet Bintang)


2.7.2.2 Kopling Fluida

Kopling fluida yaitu kopling yang meneruskan dan memutuskan daya

melalui fluida sebagai zat perantara dan diantara kedua poros tidak terdapat

59



hubungan mekanis. Kopling ini sangat cocok untuk memindahkan putaran tinggi

dan daya yang besar. Keuntungan kopling ini yaitu getaran dari sisi penggerak

dan tumbukan dari sisi beban tidak saling diteruskan demikian juga pada saat

pembebanan lebih, penggerak mulanya tidak akan terkena momen yang melebihi

batas kemampuannya sehingga umur mesin menjadi lebih panjang.

Gambar 2.85 Kopling Fluida


2.7.2.3 Kopling Tak Tetap

Kopling tak tetap adalah suatu elemen mesin yang dapat memutuskan dan

menghubungkan dari poros penggerak ke poros yang digerakkan dengan putaran

yang sama dalam meneruskan daya, serta dapat melepaskan kedua hubungan

poros tersebut pada keadaan diam maupun berputar.

Sifat – sifat kopling ini adalah :

Poros output relatif bergerak terhadap poros input

Pemutusan hubungan dapat terjadi pada saat kedua poros berputar maupun

tidak berputar.

Klasifikasi kopling ini adalah sebagai berikut : kopling cakar, kopling plat,

kopling kerucut, kopling friwil.

1. Kopling Cakar

Kopling ini digunakan untuk meneruskan momen yang kontak positif

atau tanpa ada gesekan sehingga tidak ada terjadi slip. Pada tiap bagian kopling

mempunyai cakar yang satu sama lain sesuai dan salah satu dari separuh itu

harus dapat disorongkan secara aksial.

60



Gambar 2.86 Kopling Cakar Spiral


2. Kopling Pelat

Kopling plat adalah kopling yang menggunakan satu plat atau lebih

yang dipasang diantara kedua poros serta membuat kontak dengan poros

tersebut sehingga terjadi penerusan daya melalui gesekan antara sesamanya.

Kontruksi kopling ini cukup sederhana dan dapat dihubung dan lepaskan dalam

keadaan berputar kopling plat ini dapat dibagi atas kopling plat tunggal, dan

kopling plat banyak.yatu berdasarkan banyaknya plat gesek yang dipakai,

kopling ini juga dibedakan atas kopling kering dan kopling basah, serta atas

dasar kerjanya yaitu : manual, hidrolik, numatik, dan elektromagnetik.

Gambar 2.87 Kopling Pelat


3. Kopling Kerucut

Kopling kerucut adalah suatu kopling gesek dengan kontruksi

sederhana dan mempunyai keuntungan dimana dengan gaya aksial yang kecil

dapat memindahkan momen yang besar.

61



Gambar 2.88 Kopling Kerucut


4. Kopling Friwel

Kopling ini adalah kopling yang dapat lepas dengan sendirinya, bila

poros penggerak berputar lebih lambat atau dalam arah berlawanan dari poros

yang digerakkan.

Gambar 2.89 Kopling Friwel


2.7.3 Komponen Utama Kopling

a. Roda Penerus

Selain sebagai penstabil putaran motor,roda penerus juga berfungsi

sebagai dudukan hampir seluruh komponen kopling.

b. Pelat Kopling

Kopling berbentuk bulat dan tipis terbuat dari plat baja berkualitaas

tinggi. Kedua sisi plat kopling dilapisi dengan bahan yang memiliki koefesien

gesek tinggi. Bahan gesek ini disatukan dengan plat kopling dengan

menggunakan keling (rivet)

c. Pelat Tekan

Pelat tekan kopling terbuat dari besi tuang.pelat tekan berbentuk bulat dan

diameternya hampir sama dengan diameter plat kopling. salah satu sisinya (sisi

62



yang berhubungan dengan plat kopling) dibuat halus, sisi ini akan menekan plat

kopling dan roda penerus, sisi lainnya mempunyai bentuk yang disesuaikan

dengan kebutuhan penempatan komponen kopling lainnya.

d. Unit Plat Penekan

Sebagai satu kesatuan dengan plat penekan, pelat penekan dilengkapi

dengan sejumlah pegas spiral atau pegas diaphragma. tutup dan tuas penekan.

Pegas digunakan untuk memberikan tekanan terhadap pelat tekan, pelat kopling

dan roda penerus. jumlah pegas (kekuatan tekan) disesuikan dengan besar daya

yang harus dipindahkan

e. Mekanisme Penggerak

Komponen penting lainnya pada kopling ialah mekanisme pemutusan

hubungan (tuas tekan). mekanisme ini di lengkapi dengan bantalan bola, bantalan

bola diikat pada bantalan luncur yang akan bergerak maju/mundur pada

sambungan. Bantalan bola yang dilengkapi dengan permukaan tekan akan

mendorong tuas tekan

f. Rumah Kopling

Rumah kopling terbuat dari besi tuang atau aluminium. rumah kopling

menutupi seluruh unit kopling dan mekanisme penggerak. rumah kopling

umumnya mempunyai daerah terbuka yang berfungsi sebagai saluran sirkulasi

udara.

63



BAB III

METODE PERANCANGAN

3.1 Metode Perancangan

Dalam mendesain sebuah komponen mesin, tidak ada aturan yang jelas.

Permasalahan dapat dicoba dengan beberapa cara. Tetapi prosedur umum yang dapat

digunakan untuk memecahkan permasalahan dapat mengikuti beberapa menurut

“General Procedure in Machine Design” yaitu :

1. Recognition of need (kebutuhan)

Pertama-tama, membuat pernyataan lengkap dari masalah, menunjukkan kebutuhan,

tujuan atau tujuan yang mesin harus dirancang

2. Mekanisme (mechanism)

Pilih mekanisme yang mungkin atau kelompok mekanisme yang akan memberikan

gerakanyang diinginkan.

3. Analisa gaya (Analysis of force)

Cari gaya yang bekerja pada setiap anggota mesin dan energi ditransmisikan oleh

masing-masing anggota.

4. Pemilihan bahan (Material selection)

Pilih bahan yang paling cocok untuk masing-masing anggota dari mesin.

5. Desain komponen (Design of elements)

Cari ukuran masing-masing anggota dari mesin dengan mempertimbangkan gaya

yang bekerja pada anggota dan tekanan yang diperbolehkan untuk material yang

digunakan. Perlu diingat bahwa setiap anggota tidak boleh membelokkan atau

merusak daripada batasyang diperbolehkan.

6. Modifikasi (modification)

Mengubah ukuran anggota yang setuju dengan pengalaman masa lalu dan penilaian

untuk memfasilitasi pembuatan. Modifikasi juga mungkin diperlukan dengan

pertimbangan manufaktur untuk mengurangi biaya keseluruhan.

7. Gambar mesin (Detailed drawing)

Menggambar gambar rinci dari setiap komponen dan perakitan mesin dengan

spesifikasi lengkap untuk proses manufaktur yang disarankan.

8. Produksi (Production).

Komponen, sesuaigambar, diproduksi di bengkel.

64



3.2 Spesifikasi Transmisi

Gambar 3.1 : Bentuk susunan transmisi sand mollen

Sumber : Dokumentasi pribadi

Tabel 3.1 Elemen Transmisi sand mollen

No

Elemen

Transmisi Jumlah

1 Pasak 4

2 Gear 1

3 poros 2

4 Bevel gear 1

5 Bearing 4

6 Pulley 2

7 Belt 1

8 Pinion 1

9 Motor 1

Mesin sand mollen yang di desain memiliki spesifikasi sebagai berikut :

1. Beban maksimum yang direncanakan pada proses penggilingan sebesar diabaikan.

2. Besar putaran poros akhir sebesar 14 rpm.

3. Besar putaran motor yang digunakan sand mollen sebesar 1750 rpm dengan daya 2

hp.

4. Jarak antara poros motor dengan poros transmisi tidak boleh lebih dari 15 inci.

Jenis transmisi yang digunakan pada desain mesin sand mollen yaitu transmisi roda

gigi dan sabuk. Transmisi roda gigi dipilih karena dapat memindahkan atau

Pasak

Gear

Pulley 2

Belt

Motor

Bevel gear

Pulley 1

Bearing

Pinion

Poros II

65



mentransmisikan daya yang lebih besar dan lebih tepat, keberadaan gigi dan gesekan.

yang kecil/minim dapat mencegah slip, sedangkan transmisi sabuk ini dipilih karena

beban yang tidak besar pada sand mollen dan tidak memerlukan kopling pada sistem

transmisinya.

3.3 Langkah – langkah Perancangan

1. Observasi gaya sand mollen, gaya tangensial untuk sand mollen dan putaran efektif

poros sand mollen.

2. Menentukan diameter sand mollen.

3. Menghitung torsi untuk sand mollen.

4. Menghitung daya untuk sand mollen.

5. Mencari motor yang sesuai dengan daya untuk sand mollen.

6. Mendapatkan daya yang ditransmisikan.

7. Menetukan jenis transmisi yang digunakan.

8. Menentukan elemen – elemen pada transmisi.

9. Menghitung elemen – elemen pada transmisi berdasarkan tenaga motor.

10. Mendapatkan dimensi dan bahan dari elemen – elemen pada transmisi.

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Slip&action=edit&redlink=1

66



3.4 Tahapan Perancangan

Diagram alir perancangan transmisi Sand Mollen

Selesai

Mulai

Diketahui : 1750 rpm input

,875 rpm output, dan 3 Hp

Perancangan belt dan pulley

Perancangan spur gear

Perancangan poros

Perancangan key

Perancangan bevel gear

Data spesifikasi dan desain

transmisi

Perancangan bearing

67



Diagram alir perancangan transmisi Belt dan Pulley

Mulai

Diketahui n1= 1750 rpm,

n2= 921 rpm ,p=3 Hp

Menghitung disain power

Memilih jenis belt

Menghitung speed nominal ratio

Menghitung driving size

Memilih D1 dan D2

Menentukan rated power

Menentukan trial centre distance

Menghitung panjang belt

Memilih panjang belt

Menghitung sudut kontak belt

A

68



Menentukan faktor koreksi

Menghitung corrected power dan jumlah belt

Selesai


belt dan pulley

A

69



Diagram alir perancangan Spur gear

Mulai

Diketahui p=3Hp, n1= 921

rpm ,n2= 200 rpm

Menentukan trial value diameter pitch

Menentukan jumlah gigi pada pinion kecil

Menghitung nominal velocity ratio

Menghitung perkiraan jumlah gigi

Menghitung rasio kecepatan aktual

Menghitung kecepatan output aktual

Menghitung diameter pitch, jarak antar pusat

Menghitung lebar gear dan pinion

Menentukan material gear

Menentukan quality number

B

70



Spesifikasi bentuk gigi

Menentukan load distributor factor

Menentukan size factor

Menentukan ketebalan gear

Menentukan faktor layanan SF

Menentukan faktor reaksi kekerasan CH

Menentukan faktor keandalan KR

Menghitung tegangan lengkung perkiraan

Mengatur tegangan lengkung

Menghitung tegangan kontak perkiraan

C

B

71



C

Data spesifikasi dan

desain spur gear

Menghitung tegangan kontak untuk pinion dan

roda gigi besar

Menentukan bahan-bahan untuk roda gigi dan

pinion

Selesai

72



Diagram alir perancangan Poros I

Diketahui

D pulley = 0,267 m

N pulley = 921 rpm

p = 3 Hp

D gear = 0,03 m

Menghitung Torsi

Menghitung gaya pada pulley

Menghitung gaya pada pinion spurs gear

Menghitung dan membuat diagram geser dan

momen

Menghitung Diameter poros

Mulai


poros

Selesai

73



Diagram alir perancangan Poros II

Diketahui

D pulley = 0,297 m

N pulley = 200 rpm

P = 3 Hp

D gear = 0,076 m

Menghitung torsi

Menghitung gaya pada gear

Menghitung gaya pada pulley

Menghitung dan membuat diagram geser dan

momen

Menghitung diameter poros

Mulai


poros

Selesai

74



Diagram alir perancangan Pasak I

Diketahui :

D poros = 0,5842 inch

T gear =205,337 lb.in

Menghitung standart key dimension

Menentukan bahan pasak

Menghitung panjang pasak minimum

Menentukan tebal gigi


pasak

Selesai

Mulai

75



Diagram alir perancangan Pasak II

Diketahui :

D poros = 1 inch

T gear = 106,86 lb.in

Menghitung standart key dimension

Menentukan bahan pasak

Menghitung panjang pasak minimum

Menentukan tebal gigi


pasak

Selesai

Mulai

76



Diagram alir perancangan transmisi Bevel gear

Mulai

Diketahui :

n awal = 200 rpm

n akhir = 40 rpm

Pd = 8

Np = 24

Menghitung diameter pitch

Menghitung pitch cone angels

Menghitung face width

Menghitung cone distance

Menghitung mean circular pitch

Menghitung mean worming depth

Menghitung clearance

Menghitung mean whole depth

D

Menghitung outer cone distance

77



Menghitung mean adendum factor

Menghitung gear mean adendum

Menghitung pinion mean adendum

Menghitung gear mean dedendum

Menghitung pinion mean adendum

Menghitung gear dedendum angle

Menghitung pinion dedendum angle

Menghitung gear outer adendum

Menghitung pinion outer adendum

Menghitung gearoutside diameter

E

D

78



Menghitung pinion outside diameter


bevel gear

Selesai

E

79



Diagram alir perancangan Bearing

Menentukan bearing number yang tertera pada

tabel

Menentukan d,D,B,Co, dan c pada baris nomor

yang dipakai

Mulai


bearing

Selesai

80



BAB IV

PERHITUNGAN

4.1 Perhitungan dan Desain Sand Molen

4.1.1Perhitungan Puli dan Belt

1. Data yang sudah diketahui

Daya motor listrik (Pmotor) : 3hp

Putaran motor listrik (n1) : 1750 rpm

Putaran puli output yang diharapkan (n2) : 875 rpm

2. Menghitung design power

Berdasarkan tabel 4.1 (Terlampir) didapat nilai Sf yaitu sebesar 1.2.

Pdesain = service factor x daya motor (hp)

Pdesain= 1,2 x 3

Pdesain= 3,6 hp

3. Memilih tipe sabuk

Berdasarkan gambar 4.1 (Terlampir) dengan daya 3hp dan putaran motor 1750

rpm maka tipe sabuk = 3V belt

4. Menghitung nominal speed ratio

Rasio = 1750 / 750 = 2,00

5. Menghitung driving sheave size menggunakan rumus

inD

D

n

vD

ftnDv

b

b

46,5

175014,3

250012

12

min12

1

1

1

1

11

Kecepatan belt biasanya berkisar antara 2500-6500 ft/min. Pada rancangan ini

dipilih kecepatan belt (vb = 2500 ft/min).

6. Memilih ukuran puli dan menghitung ukuran output sheave yang diinginkan.

Berdasarkan gambar 4.2 (Terlampir)

D1 (Perkiraan) = 5,46 in (Approximate driving sheave size)

D1 (Standart) = 5,55 (Standart driving sheave size)

D1 (Perkiraan) = 11.1 in (Approximate driven size)

D2 (Standart) = 10,55 (Standart driven size)

81



Putaran aktual = 921 rpm

7. Menentukan nilai rated power

Berdasarkan gambar 4.3 (Terlampir) digunakan untuk mencari besarnya rated

power, untuk D1 = 5,55 in dan n1 = 1750 rpm maka rated power = 6,5 hp.

8. Memperkirakan jarak antar pusat puli

D2 < C < 3 (D2 + D1)

10,55< C < 3 (10,55 + 5,55)

10,55< C < 48,3

Jadi jarak antar pusat puli yang bisa diterima yaitu antara 11,55, inchi sampai

dengan 49,3 inchi. Pada perhitungan awal ini diasumsikan C = 15 in.

9. Menghitung panjang sabuk yang dibutuhkan

55,7= L

60

5,55) -(10,55 + 25,27) +1,57(10,55 + 30 = L

4C

)D - (D + )D + 1,57(D + 2C = L

2

2

1212

10. Memilih panjang sabuk standar dan menghitung jarak pusat puli actual

Memilih panjang sabuk

Dengan menggunakan tabel 4.2 (terlampir) maka dipilih panjang sabuk standar yang

mendekati dengan panjang sabuk yang dibutuhkan, yaitu 85 inchi

Menghitung jarak antar pusat pulley aktual

B = 4L-6,28 (D2-D1)

= 4 (85) – 6,28 (10,55-5,55)

= 191,4

C = 191,4+√(191,4)2−32(10,55−5,55)2

16

C = 23,79 In

11. Menghitung sudut kontak sabuk pada pulley kecil

ϴ = 180o – 2 𝑠𝑖𝑛−1(𝐷2−𝐷1)

2𝐶

= 180o – 2 𝑠𝑖𝑛−1(24,95−5,46)

2(23,79)

= 168o

12. Menentukan factor koreksi

Menurut gambar 4.4 (Terlampir), untuk ϴ = 168o maka Cθ= 0,97 dan berdasarkan

gambar 4.5 (Terlampir) untuk L = 55,7 in, maka nilai. CL=0,95

82



13. Menghitung corrected power setiap sabuk dan jumlah sabuk yang dibutuhkan :

Corrected Power = Cθ .CL . P = 0,97 . 0,95 . 6,5 = 59,89 hp

Jumlah sabuk = 3,6/59,9 = 0,6 = 1 sabuk

4.1.2 Perhitungan dan Desain Spur Gear

1. Data yang diketahui :

nP = 921 rpm

nG = 200 rpm

P = 3 Hp

K0 = 1,75

Pdes = K0 . P

= 1,75 . 3 Hp

Pdes = 5,25 Hp Sehingga didapat Pd =10 berdasarkan Gambar 4.6

(Terlampir)

2. Menetapkan Jumlah gigi pinion

NP = 24

3. Menghitung Rasio Kecepatan Nominal

VR =nP

nG

=921

200

VR = 4,6

4. Menentukan jumlah gigi pinion

NG = Np (VR)

= 24 (2,91)

NG = 110

5. Menghitung Rasio Kecepatan Sebenarnya

VR =NG

NP

=110

24

VR = 4.58

6. Menghitung Kecepatan Output Aktual

nG = np (Np/NG)

= 875(24/70)

nG = 201 rpm

83



7. Menghitung Diameter – diameter Jarak bagi, Jarak antar pusat, Kecepatan garis jarak

bagi dan Beban yang ditransmisikan.

Diameter Pitch:

Untuk Pinion:

DP = NP

Pd

= 24/10

Dp = 2,4 in

Untuk Roda Gigi:

DG = NG

Pd

= 110/10

= 11 in

Maka, nilai center distance (jarak antar pusat) :

C = (Np+NG)

2𝑃𝑑

= (24+110)/2(10)

C = 6,7

Didapat juga pitch line speed :

Vt = π Dp 𝑛𝑝

12

= 3,14 . 2 . 921/12

Vt = 482 ft/mm

Didapat juga transmitted load

Wt = 33000(P)

Vt

= 33000(3)

482

= 205,3 lb

8. Menghitung lebar muka pinion dan lebar gigi

Lower Limit = 8/Pd

= 8/10

= 0,8 in

Up Limit = 16/Pd

= 16/10

= 1,6 in

84



Nominal Value = 12/Pd

= 12/10= 1,2 in

9. Menentukan koefisien elastis (Cp)

Pada perancangan kali iniberdasarkan tabel 4.4 (Terlampir), untuk dua buah roda

gigi baja, dibuat Cp = 2300 (bahan steel)

10. Menentukan Qv dan Kv

Digunakan Qv = 5 berdasarkan Tabel 4.5 (Terlampir)

Untuk menentukan Kv berdasarkan hitungan berikut :

B = (12− Qv)0,667

4

= (12−5)0,667

4

= 0,915

A = 50 + 56 (1-B)

= 50 + 56 (1-0,915)

= 54,76

Kv = [A+√𝑉𝑡

A]𝐵

= [54,76+√549,5

54,76]0,915

Kv = 1,36

11. Menentukan faktor geometri bending untuk pinion dan gear

Pada perancangan kali ini, untuk roda gigi sudut kontak 20o berdasarkan gambar

4.7 dan 4.8, maka didapat:

JP = 0,365

JG = 0,423

I = 0,116

12. Menentukan Faktor distribusi beban (Km)

Diketahui :

Dp = 2,4

Face Width = 1,2

F/Dp =1,2/2,4

= 0,5

C,,, = 0.125

85



C„„, = 0.15

Km = 1.0 + C,,, + C„„, + 0,042 +0,264

= 1,217

Menentukan size faktor (Ks),berdasarkan tabel 4.6 (Terlampir)

Pada rancangan ini digunakan ks = 1,00 karena modul < 5

13. Menentukan faktor ketebalan rim (KB)

Diketahui :

Addendum = 1/Pd

= 1/10

= 0,1

Dedendum = 1,25/Pd

= 1,25/10

= 0,125

tR = Ø Pinion – Addenum – Dedendum

= 1,67 – 0,1 – 0,125

tR = 1,445

hf = Addenum + Dedendum

= 0,1 + 0,125

hf = 0,225

Sehingga nilai mB bisa di hitung dengan rumus sebagai berikut :

mB = 𝑡𝑟

ℎ𝑓

= 1,445/0,225

mB = 6,4

didapat nilai mB > 1,2 sehingga nilai KB = 1 berdasarkan gambar 4.9 (Terlampir) di

cari menggunakan rumus sebagai berikut:

14. Menetapkan factor layanan SF, Lazimnya 1,00 – 1,50

Pada persoalan ini digunakan SF = 1,00 dan Ks = 1,00

15. Menetapkan sebuah faktor rasio kekerasan (CH)

Pada persoalan ini digunakan CH = 1,00

16. Menentukan realibility factor (KR)

Pada perancangan kali ini, digunakan KR = 1,00 berdasarkan tabel 4.7

(Terlampir)

86



17. Menentukan masa pakai

Hitung jumlah siklus pinion dan gear. Kemudian tentukan faktor siklus bending

dan pitting untuk pinion dan gear. Diasumsikan umur design 3 Tahun design dan

masa pakai adalah 12 jam/7 hari sehingga (12 . 365 = 4380 . 3 = 13140 hari) maka

jumlah siklus pada pinion dan gear adalah :

NcP = (60) . L . np . q

= (60) . 13140 . 921 . 1

NcP = 7,26 x 108 cycles

NCG = (60) . L . np . q

= (60) . 13140 . 201 . 1

NCG = 1,58 X 108 cycles

18. Menentukan faktor YNp dan YNg dan ZNp dan ZNg

Berdasarkan gambar 4.10 dan 4.11 (Terlampir), maka didapat:

YNp = 0,96

YNg = 0,99

ZNp = 0,90

ZNg = 0,93

19. Menghitung tegangan bending dalam pinion dan roda gigi

StP = Wt .Pd

F . JP . K0 . Ks . Km . KB . Kv

= 205,3 10

1,2.0,365 1,75 . 1,0 . 1,217 . 1,00 . 1,36

StP = 13576 Psi

StG = StP JP

JG

= 13576 0,365

0,423

StG = 11714 Psi

20. Menghitung Tegangan Lengkung untuk Pinion dan Roda Gigi

Untuk Pinion :

Stap = Stp KR (SF)

𝑌𝑁𝑝

Stap = 13576 (1,0) (1,0)

0,96

Stap = 14141 Psi

87



Untuk Roda Gigi :

StaG = StG KR (SF)

𝑌𝑁𝑝

StaG = 11714 (1,0) (1,0)

0,99

StaG = 11832 Psi

21. Menghitung tegangan kontak perkiraan dalam pinion dan roda gigi besar

sc = Cp √ Wt . KO . Ks . KM . KV

F . Dp .I

= 2300 √205,3. 1,75 . 1,0 . 1,217 .1,36

1,2 . 2,4 . 0,116

sc = 97035 Psi = 668,5 MPa

22. Menghitung tegangan kontak suaian untuk Pinion dan Roda Gigi Besar

Untuk Pinion :

SacP = ScP 𝐾𝑅 SF

𝑍𝑁𝑃

= 97035 1 . 1

0,90

SacP = 107816 Psi

= 742,8 MPa

Untuk Roda Gigi :

SacG = ScG 𝐾𝑅 SF

Z𝑁𝐺 . CH

= 97035 1 . 1

0,93 .1

SacG = 104338 Psi

= 718,8 MPa

23. Menetapkan bahan yang digunakan

Berdasarkan Tabel 4.8 (Terlampir) dan dengan mempertimbangkan tegangan

kontak bahan yang dapat digunakan untuk roda gigi ini adalah Baja Pengerasan

dengan Karburasi dan juga kulit : nilai kekerasan 58-64 HRC dengan grade 3.

88



4.1.3 Perhitungan Poros 1

Data yang diketahui :

Diameter Pulley = 10,55 in = 0,267 m

N pulley = 921 rpm

P = 3 HP = 2237 watt

Diameter Gear Pinion = 0,03 m

1. Menghitung Torsi

Torsi = 60 𝑃

2𝜋 𝑛 =

60 𝑋 2237

2 𝜋 𝑋 921 = 23,2 Nm

2. Menghitung Gaya pada Gear Pinion

Fc = 𝑇

𝐷𝑔𝑒𝑎𝑟 =

23,2

0,03 = 773,3 N

3. Menghitung Gaya pada Pulley

(F1 – F2) . RPulley = TPulley

(5F2 – F2) x 0,133= 23,2

(4F2) = 174,43

F2 = 43,6 N

Untuk transmisi sabuk v rasio ini biasanya diambil sebagai :

F1/F2 = 5

F1 = 5 F2

= 5 x 43,6

= 218 N

FB = F1 + F2

= 218 + 43,6 = 261,6 N

89



4. Menentukan Diagram Gaya, Geser dan Momen

Diagram Benda Bebas (skala 1 : 25)

ΣMA = 0

= FB x 50 + FC x 250 - RD x 300

= 261,6 x 50 + 773,3 x 250 – 300 RD

= 206300 – 300 RD

RD = 688 N

Σ F = 0

= FB + FC – RA – RD

= 261,6 + 773,3 - RA – 688

RA = 346,9 N

Pada 0 < x < 50 mm

VAB = 346,9 N

Pada 50 mm < x < 250 mm

VBC = RA - FB

= 346,9 – 261,6

= 85,3 N

Pada 250 mm < x < 300 mm

VCD = RA – FB – FC

= 346,9 – 261,6 – 773,3= -688 N

Menghitung momen pada poros :

Pada x = 0 (Momen pada titik A)

MA = 0

90



Pada x = 50 mm (Momen pada titik B)

ΣMB = 0

= RA . x = 346,9 . 50 = 17345 Nm

Pada x = 250 mm (Momen pada titik C)

ΣMC = 0

= - RA . x – FB (x-50) = - 346,9. 250 - 261,6 (200)

= 34405 Nm momen maksimum

Pada x = 300 mm (Momen pada titik D)

ΣMD = 0

= RA . x – FB (x-50) - FC (x-250)

= 346,9. 300 – 261,6 (250) – 773,3 (50)

= 0 Nm

Diagram Geser dan Momen

5. Menghitung Diameter Poros

Mmax = 34405 Nm

TPulley = 23,2 Nm

Material yang digunakan = AISI 1137 hot-rolled,

Su = 607 MPa

Sy = 331 MPa

Sn = 180 MPa

91



Diasumsikan :

Reability

CS = 0,8

Bp = 0,81

N = 2

Kt = 2

D = √[32 . N

𝜋√(

𝐾𝑡 x 𝑀𝑚𝑎𝑥

𝑆′𝑛) 2 +

3

4 (

𝑇𝑝𝑢𝑙𝑙𝑒𝑦

𝑆𝑦) 2]

3

= √[32 . 2

𝜋√(

2 x 34405

116,64) 2 +

3

4 (

23,2

331) 2]

3

= √[20,37 √348023 + 0,003]3

= √[20,37 . 558,362]3

= √12016,973 = 22,9 mm ≈ 23 mm (diameter minimum poros)

Daktual = 2,126 inch (menyesuaikan terhadap bearing)

4.1.4 Perhitungan Bevel

Diketahui:

nP = 200 rpm

nG = 40 rpm

sudut tekan = 20°

Dari grafik desain power transmisi diketahui: gambar 4.11 (terlampir)

m = 3

Pd = 8

Np = 24

Rasio pebandingan bevel gear :

mG = nP / nG = 200/ 40 = 5

NG = mG . NP = 5 . 24 = 120

Diameter pitch Pinion :

𝑑 =𝑁𝑃

𝑃𝑑=

24

8= 3 inch

Gear :

𝐷 =𝑁𝐺

𝑃𝑑=

120

8= 15 inch

92



1. Sudut Kontak pitch :

Pinion :

γ = 𝑡𝑎𝑛−1(𝑁𝑃 / 𝑁𝐺) = 𝑡𝑎𝑛−1 (24

120) = 11,30∘

Gear :

Γ = 𝑡𝑎𝑛−1(𝑁𝐺/ 𝑁𝑃 ) = 𝑡𝑎𝑛−1 (120

24) = 78,69∘

Outer cone distance :

𝐴𝑜 =0,5 𝐷

sin Γ=

0,5 .15

78,69= 7,65 inch

2. Face width :

F = 1,25 inch

Lebar muka nominal

Fnom = 0,30 . Ao

= 0,30 . 6,11

= 2,295 inch

Lebar muka maksimal

Fmax = Ao / 3

= 6,11 / 3

= 2,55 inch atau

Fmax = 10/Pd = 10/8 = 1,25 inch

3. Jarak rata-rata sisi kerucut

Am = AmG =Ao – 0,5 F

= 7,65 – (0,5. 1) = 7,025 inch

Rasio Am / Ao = 7,65/ 7,025= 0,91 (Rasio ini terjadi pada perhitungan selanjutnya)

4. Jarak bagi lingkaran rata-rata :

Pm = (π / Pd) .(Am / Ao)

= (3,14 /8) . (0,91)

= 0,357 inch

5. Kedalaman kerja rata-rata :

h = (2 / Pd) .(Am / Ao)

= (2 /8) . (0,91)

= 0,227 inch

93



6. Kelonggaran kepala (clearance) :

C = 0,125 . h

= 0,125 . 0,227

= 0,028 inch

7. Kedalaman total rata-rata :

hm = h + C

= 0,227 + 0,028

= 0,255 inch

8. Faktor Addendum rata-rata :

C1 = 0,210 + 0,290 / (mG)2

= 0,210 + 0,290 / (5)2

= 0,221 inchi

9. Addendum rata-rata roda gigi :

aG = C1 . h

= 0,221 . 0,227

= 0,05 inch

10. Addendum rata-rata pinion :

aP = h - aG

= 0,227 - 0,05

= 0,177 inch

11. Dedendum rata-rata roda gigi :

bG = hm - aG

= 0,255 - 0,05

= 0,205 inch

12. Dedendum rata-rata pinion :

bp = hm – aP

= 0,255 - 0,177

= 0,078 inch

13. Sudut dedendum roda gigi :

𝛿𝐺 = 𝑡𝑎𝑛−1(𝑏𝐺 / 𝐴𝑚𝐺) = 𝑡𝑎𝑛−1 (0,205

7,025) = 1,67∘

14. Sudut dedendum pinion :

𝛿𝑃 = 𝑡𝑎𝑛−1(𝑏𝑃 / 𝐴𝑚𝐺) = 𝑡𝑎𝑛−1 (0,078

7,025) = 0,636∘

94



15. Addendum terluar roda gigi :

aoG = aG + 0,5 F tan 𝛿𝑃

= 0,05 + 0,5 . 1,25. tan 0,636∘

= 0,057 inch

16. Addendum terluar pinion :

aoP = aP + 0,5 F tan 𝛿𝐺

= 0,177 + 0,5 . 1,25. tan 1,67∘

= 0,195 inch

17. Diameter lingkaran kepala roda gigi :

Do = D + 2 . aoG cos Γ

= 15 + 2. 0,057 cos 78,69∘

= 15,02 inch

18. Diameter lingkaran kepala pinion :

do = d + 2 . aoP cos γ

= 3 + 2. 0,195 cos 11,30∘

= 3,382 inch

4.1.5 Perhitungan Pasak 1

Diameter poros = 2,126 inch = 2 1/8, berdasarkan table 4.9 (Terlampir) didapat

W = 1/2 dan H= 1/2, Torsi gear = 205,337 lb.in

1. Mendesain tinggi chordal

Y = 𝐷−√𝐷2−𝑊2

2

= 2,126−√(2,1262−(0,5)2

2

= 0,03 inchi

2. Mendesain depth of shaft key set

S = 𝐷−𝐻+√𝐷2−𝑊2

2

= 2,126−0,5+√(2,126)2−(0,5)2

2

= 0,28 inchi

95



3. Mendesain depth of hub key set

S = 𝐷+𝐻+√𝐷2−𝑊2

2+ 𝑐

= 2,126+0,5+√(2,126)2−(0,5)2

2+ 0,005

= 2,351 inchi

4. Mendesain panjang pasak (L)

AISI 1020 CD Steel

Su = 420 Mpa = 60.103𝑃𝑠𝑖

Sy = 330 Mpa = 50.103𝑃𝑠𝑖

Panjang minimal pasak

Td = 0,5.50.103

2

= 12500 Psi

L = 2.𝑇

𝑇𝑑.𝐷.𝑊

= 2.205,3

12500.2,126.0,5

= 0,03 inch (panjang minimum pasak)

Laktual = 0,5 inch

4.1.6 Perhitungan Bearing I

1. Menghitung Torsi Pulley

T = 6300x P / n

= 6300 x 3 / 921

= 205,2 lb.n

2. Menghitung Gaya Transmisi Efektif

FN = 𝑇 ÷ 𝐷/2

=205 ÷ 23/2

=17,8 lb.ft

96



3. Menghitung Gaya Pelengkungan pada transmisi Sabuk V

FB = Ko x (FN)

=1,75 x 17,8

= 31,15 lb.ft

4. Menghitung Umur Rancangan

LD = (h) (rpm) (60 min / jam)

= 30000 x 921 x 60

= 1,657 x 109 Putaran

5. Menghitung Tingkat Beban Dinamis dasar

C = 688 𝑥 (5,52 𝑥108

106 )1

3

= 8142 lb

6. Pemilihan Bantalan Bola Alur dalam Baris Tunggal

Berdasarkan Tabel 4.12 (Terlampir) maka di dapat

Nomer Bantalan = 6309 inchi

d Bantalan = 1,7717 inchi

D Bantalan = 3,3970 inchi

B bantalan = 0,9843 inchi

Dynamic load rating = 9150 lb

4.1.7 Perhitungan Poros 2

Data yangdiketahui :

D gear = 11 in = 0,279 m

n = 200 rpm

p = 3 HP = 2237 Watt

D bevel = 3 inch = 60,96 mm = 0,076 m

γ = 𝑡𝑎𝑛−1(𝑁𝑃 / 𝑁𝐺) = 𝑡𝑎𝑛−1 (24

120) = 11,30∘

1. Menghitung Torsi

Torsi = 63000 𝑃

𝑛𝑝 =

63000 𝑋 3

200 = 945 lb.in = 106 Nm

97



2. Menghitung Gaya pada Gear

Torsi = 𝐹𝑡3.𝐷𝑔𝑒𝑎𝑟

2

Wt = 𝑇.2

𝐷𝑔𝑒𝑎𝑟 =

106

0,279 = 380 N

Wr= Wt tan 20o

=3387 tan 20o

=138 N

3. Menghitung Gaya pada Pinion bevel

Torsi = 63000 𝑃

𝑛𝑝 =

63000 𝑋 3

200 = 945 lb.in

Rm = d/2-(F/2) sin y

= 3/2 – 1,25/2 sin 11,30∘

= 1,388 in

Wt = Tp /Rm

= 945 / 1,388

= 680,8 lb = 77 N

Wr = Wt tan 20 cos y

= 680,8 tan 20 cos 11,30

= 242 lb = 27,34 N

Wx = Wt tan 20 sin y

= 680,8 tan 20 sin 11,30

=48,55 lb = 5,48 N

4. Menentukan Diagram momen dan Gaya

ΣMA = 0

Ft3 x 100 + RC x 250 – Ft4 x 400 = 0

380 x 100 – RC x 250 + 77 x 400 = 0

98



38000 – RC x 250 + 30800 = 0

RC X 250 = 38000 + 30800

RC = 68800

250

RC = 275 N

Σ F = 0

RA-Ft3+RC-Ft4 = 0

RA-380+198

RC= 578 N

Pada saat 0 <X< 100 mm (Tegangan geser pada titik A sampai titik B )

VAB = 380 N

Pada saat 100 mm <X< 250 mm (Tegangan geser pada titik B sampai titik C )

VBC = RC- Ft3

= 578 - 380

= 436 N

Pada saat 250 mm <X< 400 mm (Tegangan geser pada titik C sampai titik D )

VCD = RC-Ft3+RD

= V2+RD

= 192 + 275

= 466 N

Diagram Geser pada Poros 2 :

Perhitungan besar momen pada poros :

Pada saat x = 0 (Momen pada titik A)

ΣMA= RC.X

= 578. X = 0

Pada saat x = 100 mm (Momen pada titik B)

99



ΣMB= RC.X

= 578. 100 = 57800 Nm

Pada saat x = 250 mm (Momen pada titik C)

ΣMC= RC.250-Ft3.150

= 578. 250-380.150

= 87500 Nm

Pada saat x = 400 mm (Momen pada titik D)

ΣMD= Ft4.x

= 77.0 = 0

𝑀𝑓𝑡 = momen maksimal pada pembebanan tangensial

= 87500 Nm

Diagram Momen pada poros 2 :

ΣMA = 0

Fr3 x 100 + RD x 250 – Fr4 x 400 = 0

138 x 100 – RD x 250 + 27 x 400 = 0

13800 - RD x 250 + 10800= 0

RD X 250 = 13800 + 10800

RD = 24600

250

RD = 98,4 N

Σ F = 0

RC- Fr3+RD- Fr4 = 0

RC-138+71

RC=209 N

100



Perhitungan tegangan geser pada poros :

Pada saat 0 <X< 100 mm (Tegangan geser pada titik A sampai titik B )

VAB = 138 N

Pada saat 100 mm <X< 250 mm (Tegangan geser pada titik B sampai titik C )

VBC = RC- Fr3

= 209 - 138

= 71 N

Pada saat 250 mm <X< 400 mm (Tegangan geser pada titik C sampai titik D )

VCD = RC- Fr3+RD

= V2+RD

= 71 + 98

= 169 N

Perhitungan besar momen pada poros:

Pada saat x = 0 (Momen pada titik A)

ΣMA= RC.X

= 209. X = 0

Pada saat x = 100 mm (Momen pada titik B)

ΣMB= 209.X

= 209. 100 = 20900 Nm

Pada saat x = 250 mm (Momen pada titik C)

ΣMC= RC.250- Fr3.150

= 209. 250-138.150

= 31550 Nm

Pada saat x = 400 mm (Momen pada titik D)

ΣMD = Fr4.x

= 27.0 = 0

𝑀𝑓𝑟 = momen maksimal pada pembebanan radial

= 31550 Nm

Diagram momen dan geser

5. Mmax = √𝑀𝑓𝑡2 + 𝑀𝑓𝑟2

= √875002 + 315502

= 93014 N

101



Tgear = 106,86 Nm

Material yang digunakan AISI 1137 hot rolled, maka di dapat

Su = 607 Mpa

Sy = 331 Mpa

Sn =108 Mpa

Diasumsikan :

Reability

Cs = 0,8

Bp = 0,81

N = 2

Kt = 2

D = (32 𝑁

𝛱√(

𝐾𝑡.𝑀𝑚𝑎𝑥

𝑆𝑛)2 +

3

4(

𝑇

𝑆𝑦)2) 1/3

= (32 𝑁

3,14√(

2.93014

108)2 +

3

4(

106,86

331)2) 1/3

= (32 𝑁

3,14√1487004 + 0,007 1/3

= (12427) 1/3

= 25,9 = 1 inch

Daktual = 1,469 Inch (menyesuaikan terhadap bearing)

4.1.8 Perhitungan Pasak 2

Diameter poros = 1,469 inch = 1 7/16 berdasarkan tabel 4.9 (Terlampir)

didapat W = 3/8 dan H= 3/8, Torsi gear = 106,86 lb.in

1. Mendesain tinggi chordal

Y = 𝐷−√𝐷2−𝑊2

2

= 1,469−√(1,469)2−(0,375)2

2

= 0,0245 inchi

102



2. Mendesain depth of shaft key set

S = 𝐷−𝐻+√𝐷2−𝑊2

2

= 1,469−0,375+√(1,469)2−(0,375)2

2

= 1,257 inchi

3. Mendesain depth of hub key set

S = 𝐷+𝐻+√𝐷2−𝑊2

2+ 𝐶

= 1,469 +0,375+√(1,469)2−(0,375)2

2+ 0,005

= 1,637 inchi

4. Mendesain panjang pasak (L)

AISI 1020 CD Steel

Su = 420 Mpa = 60.103𝑃𝑠𝑖

Sy = 330 Mpa = 50.103𝑃𝑠𝑖

Panjang minimal pasak

Td = 0,5.50.103

2

= 12500 Psi

L = 2.𝑇

𝑇𝑑.𝐷.𝑊

= 2.106,83

12500.1,469.0,375

= 0,003 inch (panjang minimal pasak)

Laktual = 0,5 inch

103



4.1.9 Perhitungan Bearing II

1. Menghitung Torsi Pulley

T = 63000 x P / n

= 6300 x 3 / 200

= 945 lb.n

2. Menghitung Gaya Transmisi Efektif

FN = 𝑇 ÷ 𝐷/2

=945 ÷ 110/2

=17,18 lb.ft

3. Menghitung Gaya Pelengkungan pada transmisi Sabuk V

FB = Ko x (FN)

=1,25 x 57,27

=21,25 lb.ft

4. Menghitung Umur Rancangan

LD = (h) (rpm) (60 min / jam)

= 30000 x 200 x 60

= 3,6 x 108 Putaran

5. Menghitung Tingkat Beban Dinamis dasar

C = 𝑃𝑑 𝑥 (𝐿𝑑

106)1

𝑘

= 578 𝑥 (3,6 𝑥 108

106 )1

3

= 4,111 lb.n

6. Pemilihan Bantalan Bola Alur dalam Baris Tunggal

Berdasarkan Tabel 4.12 (Terlampir) maka di dapat

Nomer Bantalan = 6306

d Bantalan = 1,1811 inchi

D bantalan = 2,8346 inchi

104



B bantalan = 0,7480 inchi

Dynamic Load Rating = 4600

105



BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

1. Hasil yang diperoleh dari perhitungan belt dan pulley

- Putaran motor : 1750 rpm

- Putaran akhir : 875 rpm

- Desain power : 3,6 HP

- Jenis belt : 3 V

- Speed nominal ratio : 2

- Driving size (D1 ,D2) : 5,55 inch , 10,55 inch

- Rated power : 6,5 HP

- Trial center distance : 23,79 inch

- Panjang belt : 55,7 inch

- Sudut kontak belt : 168°

- Jumlah belt : 1 belt

- Corrected power : 5,98

2. Hasil yang diperoleh dari perhitungan roda gigi

a. Roda gigi lurus

- Putaran awal : 921 rpm


- Daya : 3 HP

- Diameter pitch : 2,4 inch (pinion), 11 inch (gear)

- Jumlah gigi : 24 (pinion) ,110 (gear)

- Rasio kecepatan : 4,58

- Jarak antar pusat : 6,7 inch

- Lebar gear : 1,2 inch

- Material gear : steel

- Design life : 3 tahun

- Tegangan kontak : 97035 psi

b. Roda gigi bevel

- Putaran awal : 200 rpm


- Diameter pitch : 3 inch (pinion), 15 inch (gear)

106



- Sudut kontak pitch : 11,300(pinion), 78,690(gear)

- Outer cone distance : 7,65 inch

- Face width : 1,25 inch

- Lebar muka nominal : 2,295 inch

- Lebar muka maksimal : 1,25 inch

- Jarak rata-rata sisi kerucut : 7,025 inch

- Jarak bagian lingkaran rata-rata : 0,357 inch

- Kedalaman kerja rata-rata : 0,227 inch

- Kelonggaran Kepala : 0,028 inchi

- Mean addendum factor : 0,221 inchi

- Gear mean addendum : 0,05 inch

- Pinion mean addendum : 0,177 inch

- Gear mean dedendum : 0,205 inch

- Pinion mean dedendum : 0,078 inch

- Gear dedendum angle : 1,670

- Pinion dedendum angle : 0,6360

- Gear outer addendum : 0,057 inch

- Pinion outer addendum : 0,195 inch

- Gear outside diameter : 15,02 inch

- Pinion outside diameter : 3,382 inch

c. Poros I

- Torsi yang ditransmisikan : 921 rpm

- Gaya pada pulley : 43,6 N

- Gaya pada pinion gear : 773,3 N

- Diameter poros : 23 mm

d. Poros II

- Torsi yang ditransmisikan : 200 rpm

- Gaya pada spur gear : 138 N

- Gaya pada bevel gear : 77 N

- Diameter poros : 1 inchi

3. Hasil yang diperoleh dari perhitungan pasak

a. Pasak untuk poros I

- Standart key dimension

107



- Diameter nominal : 0,5842 inch

- Lebar : 1/8 inch

- Tinggi : 1/8 inch

- Bahan pasak : AISI 1020 CD Steel

- Panjang pasak minimum : 0,45 inch

- Tebal pasak : 1,057 inch

b. Pasak untuk poros II

Standart key dimension

- Diameter nominal : 1 inch

- Lebar : 1/4 inch

- Tinggi : 1/4 inch

- Bahan pasak : AISI 1020 CD Steel

- Panjang pasak minimum : 0,075 inch

- Tebal pasak : 1,4 inch

4. Hasil yang diperoleh dari perhitungan bantalan

a. Bearing untuk bantalan poros I

- Bearing number : 6302

- Diameter lubang : 0,5842 inch

- Diameter luar : 1,6535 inch

- Tebal bantalan : 0,5906 inch

- Beban dinamis rata-rata : 1980 Ib

b. Bearing untuk bantalan poros II

- Bearing number : 6306

- Diameter lubang : 0,9843 inch

- Diameter luar : 2,0470 inch

- Tebal bantalan : 0,6693 inch

- Beban dinamis rata-rata : 1411,76 Ib

5.2 Saran

1. Sebaiknya waktu saat asistensi dibuat lebih lama.

2. Praktikan sebaiknya lebih memahami mengenai tugas besar elemen mesin ini.

3. Sebaiknya jangka waktu sebelum pengumpulan laporan diperpanjang.

Documents

Laporan Kelompok