Upload
others
View
16
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
PERANCANGAN SISTEM POROS PADA MESIN STIR CASTING
PROYEK AKHIR
Diajukan untuk memenuhi persyaratan
Memperoleh gelar Ahli Madya (A.Md)
Program studi DIII Teknik Mesin
Disusun oleh:
YUNNI FITRI ASTUTI (I8616038)
PROGRAM DIPLOMA TIGA TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2019
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan bagi Allah SWT yang telah memberikan
berkat rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat melaksanakan dan
menyelesaikan proyek akhir ini dengan baik dan lancar. Proyek akhir merupakan
salah satu mata kuliah wajib yang harus ditempuh oleh mahasiswa Program Studi
Diploma Tiga Teknik Mesin, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas
Sebelas Maret Surakarta sebagai syarat kelulusan dalam menempuh perkuliahan.
Pelaksanaan proyek akhir kemudian dilaporkan dalam bentuk laporan sebagai
pertanggungjawaban kepada pihak Program Studi. Melalui proyek akhir ini,
penulis dapat menyalurkan banyak ilmu yang diperoleh di bangku kuliah lalu
diterapkan kedalam sebuah mesin dari proyek akhir ini.
Selama proses pelaksanaan proyek akhir maupun penulisan laporan
tentunya tidak lepas dari bantuan berbagai pihak, oleh karena itu penulis
menyampaikan terima kasih atas dukungan dan bimbingan kepada:
1. Bapak Dr. Eko Surojo, S.T.,M.T. selaku pembimbing I dari penulis.
2. Bapak Dr. Zainal Arifin, S.T.,M.T. selaku pembimbing II dari penulis.
3. Bapak Dr. Budi Santoso, S.T.,M.T. selaku kepala Program Studi Diploma
III Teknik Mesin
4. Bapak, Ibu, dan semua keluarga yang senantiasa memberikan do’a,
dukungan dan motivasi untuk bersemangat dalam menyelasaikan setiap
tugas perkuliahan.
5. Teman-teman satu tim yang bersama-sama membuat proyek akhir ini
hingga selesai.
6. Rekan mahasiswa Diploma III Teknik Mesin angkatan 2016.
7. Seluruh Dosen, dan laboran Universitas Sebelas Maret Surakarta.
8. Semua pihak yang telah membantu hingga terselesaikannya proyek akhir
dan penyusunan laporan ini.
Sebagai penutup, penulis menyadari tidak ada yang sempurna dimuka bumi
ini. Oleh karena itu, penulis memohon maaf apabila dalam pelaksanaan serta
laporan proyek akhir ini masih terdapat kesalahan dan kekurangan, serta penulis
meminta kritik dan saran yang membangun untuk kesempurnaan laporan proyek
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
iv
akhir ini. Akhir kata, semoga proyek akhir dan laporan yang telah terselesaikan
bermanfaat bagi semua pihak dan dapat dipergunakan sebagaimana mestinya.
Surakarta, 04 Juli 2019
Penulis
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
v
ABSTRAK
Proses stir casting adalah salah satu metode pelebuaran material logam
dengan memanfaatkan proses pengadukan untuk memperoleh hasil leburan yang
homogen. Proses stir casting dikerjakan dengan menggunakan mesin stir casting.
Mesin stir casting memiliki cara kerja seperti mesin pengaduk lainnya yaitu
mengaduk leburan dengan kecepatan tertentu untuk menciptakan suatu bentuk
aliran. Pengadukan leburan dikerjakan oleh sebuah poros yang berputar. Putaran
poros stir casting digerakkan oleh sistem transmisi yang berupa sabuk dan pulley.
Tujuan dari proyek akhir ini adalah menghitung, merancang, dan membuat
sistem poros pada mesin stir casting. Mesin stir casting telah berhasil dibuat dan
diuji coba. Mesin stir casting mempunyai spesifikasi panjang 800 mm, lebar 460
mm, dan tinggi 805 mm dengan kapasitas leburan aluminium sebesar 1,2 Kg.
Kecepatan putar poros mesin stir casting sebesar 700 rpm. Hasil dari perhitungan
daya mesin stir casting diperoleh daya sebesar 0,25 HP.
Perancangan sistem poros menghasilkan perhitungan statika dengan hasil
nilai bending momen maksimal sebesar 3.26368 Nm. Hasil dari bending momen
maksimal akan digunakan untuk menghitung kekuatan material bahan pada poros.
Hasil perhitungan kekuatan bahan material poros adalah σ bahan yaitu
0,2137 𝑀𝑃𝑎 dan τ bahan yaitu 0,21346 𝑀𝑃𝑎. Perhitungan poros memiliki nilai
yang tidak lebih besar dari σyield material ST 60 yaitu 104,285 𝑀𝑃𝑎 dan τyield
material ST 60 yaitu 52,1428 𝑀𝑃𝑎, maka poros ST 60 yang dipakai pada mesin
stir casting dinyatakan aman.
Kata kunci : Pelebur, Poros, Stir Casting
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
vi
ABSTRACT
Stir casting process is one of metal smelting method using a stirring process
to gain homogeneous smelting result. Stir casting process is done by using stir
casting machine. Stir casting machine itself has working process like another
stirring machine that stirs smelting metal at certain speed to create a flow. Smelt
stirring worked by a rotating shaft. The rotating shaft is driven by transmission in
the form of a belt and pulley.
The purpose of this final project is to calculate, devise, and make a shaft
system on stir casting machine. Stir casting machine has made and tested. Stir
casting machine has specification 800 mm long, 400 mm wide, and 805 mm high
with 1,2 Kg of smelting capacity. Rotating speed of the stir casting shaft is 700 rpm.
Result from the calculation, stir casting machine has gained power of 0,25 HP.
Devising of shaft system resulting a statics calculation with maximum
bending moment value of 3.26368 Nm. Result of maximum bending moment will be
used to calculate the material strength on shaft. The calculation result of material
strength is 0.2137 MPa for σ material, and 0,21346 MPa for τ material. The
calculation of shaft has smaller value compared to σyield of ST 60 material that is
104,285 MPa and τyield of ST 60 material is 52,1428 MPa, therefore the ST 60 shaft
used in stir casting machine is safe.
Keywords : Fusion, Shaft, Stir Casting
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
vii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i
HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................. ii
KATA PENGANTAR .......................................................................................... iii
ABSTRAK ............................................................................................................... v
DAFTAR ISI ......................................................................................................... vii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. ix
DAFTAR TABEL .................................................................................................... x
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ............................................................................................ 1
1.2. Perumusan Masalah .................................................................................... 2
1.3. Tujuan Penulisan ......................................................................................... 2
1.4. Batasan Masalah ......................................................................................... 2
1.5. Manfaat Penulisan ....................................................................................... 2
1.6. Sistematika Penulisan ................................................................................. 3
BAB II LANDASAN TEORI
2.1. Aluminium .................................................................................................. 4
2.2. Daya Pengaduk ........................................................................................... 5
2.3. Poros ........................................................................................................... 6
2.4. Statika ......................................................................................................... 7
2.4.1. Gaya luar ........................................................................................... 8
2.4.2. Gaya dalam ....................................................................................... 9
2.4.3. Tumpuan ........................................................................................... 9
2.5. Perhitungan Poros ..................................................................................... 11
2.5.1. Untuk poros yang hanya terdapat momen puntir saja ..................... 11
2.5.2. Untuk poros yang hanya terdapat bending momen saja.. ........... …12
2.5.3. Untuk poros dengan kombinasi momen lentur dan momen puntir . 12
2.6. Inersia ........................................................................................................ 13
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
viii
2.6.1. Momen inersia ................................................................................ 14
2.7. Tegangan ................................................................................................... 15
BAB III PERENCANAAN
3.1. Tahapan Perencanaan................................................................................ 18
3.2. Sketsa Mesin ............................................................................................. 21
3.2.1. Cara kerja mesin ............................................................................. 22
3.2.2. Komponen mesin ............................................................................ 23
3.3. Perhitungan Daya Motor Listrik ............................................................... 28
3.4. Sistem Transmisi ....................................................................................... 29
3.5. Perhitungan Sistem Poros ......................................................................... 29
3.6. Gambar Teknik ......................................................................................... 37
BAB IV PROSES PRODUKSI
4.1. Komponen Mesin ...................................................................................... 38
4.1.1. Proses produksi poros solid ............................................................ 38
4.1.2. Proses produksi poros hollow ......................................................... 39
4.1.3. Proses produksi poros stir casting .................................................. 40
4.2. Perhitungan Waktu Proses Produksi ......................................................... 42
4.3. Perhitungan Biaya Komponen .................................................................. 62
4.3.1. Estimasi biaya raw material ............................................................ 62
4.3.2. Estimasi biaya permesinan .............................................................. 63
4.4. Biaya Keseluruhan .................................................................................... 64
4.5. Perakitan dan Perawatan Mesin ................................................................ 64
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan ............................................................................................... 67
5.2. Saran ........................................................................................................ 68
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Hubungan antara NP dan NRE Turbin Rushton, dayung dan baling-
baling ................................................................................................. 5
Gambar 2.2 Prinsip statika keseimbangan ............................................................ 8
Gambar 2.3 Reaksi tumpuan rol............................................................................ 9
Gambar 2.4 Reaksi tumpuan sendi...................................................................... 10
Gambar 2.5. Reaksi tumpuan jepit ...................................................................... 10
Gambar 2.6. Pembebanan yang terjadi pada suatu bidang.................................. 16
Gambar 3.1 Diagram alir proses perencanaan .................................................... 18
Gambar 3.2 Sketsa mesin .................................................................................... 21
Gambar 3.3 Sistem transmisi .............................................................................. 29
Gambar 3.4 Beban pada poros ............................................................................ 30
Gambar 3.5 Diagram benda bebas ...................................................................... 33
Gambar 3.6 Bending Moment Diagram .............................................................. 34
Gambar 3.7 Normal Force Diagram ................................................................... 35
Gambar 3.8 Shearing Force Diagram ................................................................ 35
Gambar 4.1 Poros solid ....................................................................................... 39
Gambar 4.2 Poros hollow .................................................................................... 40
Gambar 4.3 Baling-baling ................................................................................... 42
Gambar 4.4 Stir casting....................................................................................... 42
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
x
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Momen inersia benda 3 dimensi ......................................................... 15
Tabel 3.1 Komponen-komponen mesin stir casting ........................................... 23
Tabel 4.1 Waktu total proses produksi poros solid ............................................. 47
Tabel 4.2 Waktu total proses produksi poros hollow .......................................... 52
Tabel 4.3 Waktu total proses produksi stir casting. ............................................ 62
Tabel 4.4 Estimasi biaya raw material ................................................................ 62
Tabel 4.5 Total biaya proses produksi. ............................................................... 64