4.2 Perhitungan bantalan porosBantalan yang digunakan untuk
mendukung poros adalah bantalan bola radial beralur dalam baris
tunggal (single row deep groove radial ball bearing), sebanyak dua
buah, masing-masing pada kedua ujung poros. Sketsa bantalan
pendukung poros ini beserta komponen-komponen lain yang terhubung
dengannya ditunjukkan pada gambar 4.1.
Gambar 4.1 Bantalan pendukung poros
4.2.1 Analisa gayaDiagram benda bebas untuk gaya-gaya yang
bekerja pada poros dan kedua bantalan pendukungnya diberikan dalam
gambar 4.2.
RAWP + WSRBL1L2
Gambar 4.2 Diagram analisis gayaKeterangan:Ws = massa sproketWp=
massa porosRA= reaksi pada bantalan ARB= reaksi pada bantalan BL1=
750 mm, L2= 750 mm WP = berat
poros............................................................................................................(4-7)
Dimana : P = massa jenis bahan poros, untuk bahan baja S55C-D
besarnya adalah 7,810-6 N/mm3VP = volume poros, yaitu
Untuk : dP = diameter poros = 20 mm LP = panjang poros = 1500 mm
Maka :
Maka berat poros adalah
WS = Berat SproketWS = S . VS
...........................................................................................................(4-8)
Dimana : S = massa jenis bahan sproket, untuk bahan baja S55C-D
besarnya adalah 7,810-6 N/mm3VS = volume sproket, yaitu
Untuk : DS = diameter luar sproket = 96 mm dS = diameter dalam
sproket = 21 mm BS = lebar sproket = 10 mm
maka :
maka berat sproket adalah WS = 7,8.10-6 x 68883,75Ws = 0,537
N
RA = gaya reaksi pada bantalan A RB = gaya reaksi pada bantalan
B L1 = 750 mm L2 = 750 mm
Dari keseimbangan statik diperoleh: MA = 0
...........................................................................................................................(4-9)RB.(L1
+ L2) (WS + WP).(L1 + L2) = 0RB.(750+750) (0,537 + 3,673).(750+750)
= 0RB(1500) 6315,439 = 0RB = 4,21 N
Fy = 0
...........................................................................................................................(4-10)RA
+ RB (WP + WS) = 0RA + 4,21 (0,537 + 3,673) = 0RA + 4,21 4,21 = 0RA
= 0 N
Dari kedua gaya reaksi RA dan RB diambil harga terbesar sebagai
resultan gaya radial Fr, yaitu : Fr = RB = 4,21 Nsedangkan resultan
gaya aksialnya adalah Fa = 0
4.2.2 Penentuan beban ekivalen statik dan dinamikBeban ekivalen
statik diperoleh dari P0 = X0.Fr + Y0.Fa
.................................................................................................(4-11)
di mana:P0 = beban ekivalen statik (N)X0 = faktor radial, untuk
bantalan bola radial beralur dalam baris tunggal besarnya adalah
0,6Fr = gaya radial, yaitu sebesar 4,21 NY0 = faktor aksial, untuk
bantalan bola radial beralur dalam baris tunggal besarnya adalah
0,5Fa = gaya aksial, untuk bantalan pendukung poros ini besarnya
adalah nolMaka:Po = 0,6 . 4,21 + 0,5 . 0Po = 2,526 NMaka, diambil
Po = 2,526 NUntuk beban ekivalen dinamik diperoleh dari :
.......................(4-12)dimana:P=beban ekivalen dinamik ( N
)X=faktor radial, untuk bantalan bola radial beralur dalam baris
tunggal, besarnya adalah 1,0V=faktor putaran, untuk kondisi cincin
dalam berputar besarnya 1,0Fr=gaya radial, yaitu sebesar 4,21
NY=faktor aksial, untuk bantalan bola radial beralur dalam baris
tungal besarnya adalah nolFa=gaya aksial, untuk bantalan pendukung
poros ini besarnya adalah nolMaka : Beban ekivalen dinamik adalah
;P = 1,0 x 1,0 x 4,21 N + 0 x 0 = 4,21 N
4.2.3 Penentuan basic static load rating dan basic dynamic load
ratingBesar basic static load rating adalah sebanding dengan beban
ekivalen statik,
yaitu:..............................................................................................................(4-13)
sedangkan untuk basic dynamic load rating dapat diperoleh dari:C
= P.L1/3
.........................................................................................................(4-14)
di mana: C = basic dynamic load rating (N) P = beban ekivalen
dinamik, yaitu sebesar 4,21 NL = umur bantalan yang dinyatakan
dalam juta putarannya, direncanakan untuk 6000 juta putaranMaka
besarnya :
4.2.4 Pemilihan bantalanDari perhitungan-perhitungan di atas
serta data dari bab-bab sebelumnya maka bantalan yang dipilih harus
memenuhi syarat-syarat berikut:
diameter lubang: d = 20 mmbasic static load rating: C0 2,526
Nbasic dynamic load rating: C 57,243 Nkecepatan putaran maksimum: n
7500 rpmDari hasil perhitungan diatas, maka nomor bantalan yang
dipilih adalah 61909-2RZ (merk SKF), dengan data-data sebagai
berikut:diameter luar: D = 32 mmdiameter lubang: d = 20 mmlebar : b
= 10 mmbasic static load rating: C0 = 1430 Nbasic dynamic load
rating: C = 2010 Nkecepatan putaran maksimum: n = 10000 rpm
4.3 Perhitungan Komponen Sistem Penggerak Menggunakan
MS.EXCELL
P = 6.174 WN = 7500 rpm
A. Perhitungan poros penggerak
Tabel 4.3 Menghitung Daya PerencanaanP (daya maksimum),Wfc
(faktor koreksi)Pd (daya perencanaan),W
6.1741,27.408,8
Tabel 4.4 Menghitung Momen Puntir RencanaP ( daya perencanaan ),
WN (Putaran),rpmMp ( momen puntir ),Nm
7.408,875009,437962
Tabel 4.5 Menghitung Diameter Poroskonstantaa (tegangan geser
izin), N/mm2KtCbMp( Momen Puntir ), Nmdp (diameter poros),mm
5,1
1,51,39,43796219,997
Tabel 4.6 Menghitung Tegangan Geser pada PoroskonstantaMp (Momen
Puntir Rencana)Nmdp (diameter poros)mmp (tegangan geser pada
poros)N/mm2
169,4379623,14206,011
Tabel 4. 7 Menghitung Momen puntir, tegangan geser dan gaya
tangensial akibat perubahan daya dengan putaran konstan
NoDaya (Dp), WPutaran ( N ), rpmkonstanta (30/)Momen Puntir ( Mo
), NmDiameter (d), mm16/Tegangan geser (g), N/mm2sf2Gaya Tangensial
(F), N
1075009.5540205.09601.40
235075009.5540.445860205.0960.283991.431.2102
370075009.5540.891720205.0960.567971.462.4204
4105075009.5541.337580205.0960.851961.493.6306
5140075009.5541.783439205.0961.135951.4124.8408
6175075009.5542.229299205.0961.419941.4156.0510
7210075009.5542.675159205.0961.703921.4187.2611
8245075009.5543.121019205.0961.987911.4218.4713
9280075009.5543.566879205.0962.271901.4249.6815
10315075009.5544.012739205.0962.555881.4280.8917
11350075009.5544.458599205.0962.839871.4312.1019
12385075009.5544.904459205.0963.123861.4343.3121
13420075009.5545.350318205.0963.407851.4374.5223
14455075009.5545.796178205.0963.691831.4405.7325
15490075009.5546.242038205.0963.975821.4436.9427
16525075009.5546.687898205.0964.259811.4468.1529
17560075009.5547.133758205.0964.543791.4499.3631
18595075009.5547.579618205.0964.827781.4530.5732
19630075009.5548.025478205.0965.111771.4561.7834
20665075009.5548.471338205.0965.395761.4592.9936
21700075009.5548.917197205.0965.679741.4624.2038
22735075009.5549.363057205.0965.963731.4655.4140
237408.875009.5549.437962205.0966.011441.4660.6573
22735075009.5549.363057205.0965.963731.4655.4140
Tabel 4. 8 Menghitung Momen puntir, tegangan geser dan gaya
tangensial akibat perubahan Putaran dengan Daya konstan
NoPutaran ( N ), rpmDaya (Dp ), Wkonstanta (30/)Momen Puntir (
Mo ), NmDiameter (d), mm16/Tegangan geser (g), N/mm2sf2Gaya
Tangensial (F), N
1074099.554-205.096-1.4-
237574099.554188.759236205.096120.22881.413213.1465
375074099.55494.379618205.09660.11441.46606.5732
4112574099.55462.919745205.09640.07631.44404.3822
5150074099.55447.189809205.09630.05721.43303.2866
6187574099.55437.751847205.09624.04581.42642.6293
7225074099.55431.459873205.09620.03811.42202.1911
8262574099.55426.965605205.09617.17551.41887.5924
9300074099.55423.594904205.09615.02861.41651.6433
10337574099.55420.973248205.09613.35881.41468.1274
11375074099.55418.875924205.09612.02291.41321.3146
12412574099.55417.159931205.09610.92991.41201.1951
13450074099.55415.729936205.09610.01911.41101.0955
14487574099.55414.519941205.0969.24841.41016.3959
15525074099.55413.482803205.0968.58781.4943.7962
16562574099.55412.583949205.0968.01531.4880.8764
17600074099.55411.797452205.0967.51431.4825.8217
18637574099.55411.103484205.0967.07231.4777.2439
19675074099.55410.486624205.0966.67941.4734.0637
20712574099.5549.934697205.0966.32781.4695.4288
21750074099.5549.437962205.0966.01141.4660.6573
22787574099.5548.988535205.0965.72521.4629.1975
23825074099.5548.579965205.0965.46491.4600.5976
24862574099.5548.206923205.0965.22731.4574.4846
B. Perhitungan bantalan porosTabel 4. 9. Analisis GayaWp (berat
poros), NWs (berat sproket), N L1, mm,L2, mmRA, N RB, N
3,6730,5377507504,210
Tabel 4. 10 Penentuan Beban Ekivalen Static dan DinamikBeban
Ekivalen Statik
X0 (faktor radial)Fr(gaya radial),NY0 (faktor aksial)Fa (gaya
aksial),NP0(beban ekivalen Statik), (N)
0,64,210,502,526
Beban Ekivalen Dinamik
X (faktor radial)V (faktor putaran)Fr (gaya radial)NY (faktor
aksial)Fa(gaya aksial),NP (Beban ekivalen),N
114,21004,21
Tabel 4. 11 Penentuan Basic Static Load Rating dan Basic Dynamic
Load RatingBasic static load rating
C0
2,526
Basic dynamic load rating
P (beban ekivalen dinamik),NL(umur bantalan), xC (basic dynamic
load rating),(N)
4,21600057,244
4.4 Grafik Perhitungan Komponen Sistem Penggerak Menggunakan
MS.EXCELLDari grafik 4.1 dibawah terlihat hubungan antara Daya (Dp)
dengan Momen Puntir (Mo) pada putaran konstan di poros penggerak
yang berbanding lurus. Semakin besar Dp, maka semakin besar pula Mo
yang dihasilkan pada poros tersebut.
Mo (Nm)
Dp (W) Gambar 4.1 Grafik hubungan antara Daya (Dp) Dengan Momen
Puntir (Mo)
Dari grafik 4.2 dibawah terlihat hubungan antara Daya (Dp)
dengan Tegangan Geser (g) pada putaran konstan di poros penggerak
yang berbanding lurus. Semakin besar Dp, maka semakin besar pula g
yang dihasilkan pada poros tersebut.
g (N/mm2)
Dp (W)
Gambar 4.2 Grafik hubungan antara Daya (Dp) Dengan Tegangan
Geser (g)
Dari grafik 4.3 dibawah terlihat hubungan antara Daya (Dp)
dengan Tegangan Geser (F) pada putaran konstan di poros penggerak
yang berbanding lurus. Semakin besar Dp, maka semakin besar pula F
yang dihasilkan pada poros tersebut.
F (N)
Dp (W)
Gambar 4.3 Grafik hubungan antara Daya (Dp) Dengan Tegangan
Geser (F)
Dari grafik 4.4 dibawah terlihat hubungan antara N (rpm) dengan
Momen Puntir (Mo) pada daya konstan di poros penggerak yang
berbanding terbalik. Semakin besar N, maka Mo semakin kecil.
Mo (Nm)
N (rpm)
Gambar 4.4 Grafik hubungan antara Putaran (N) Dengan Momen
Puntir (Mo)Dari grafik 4.5 dibawah terlihat hubungan antara N (rpm)
dengan Tegangan Geser (g) pada daya konstan di poros penggerak yang
berbanding terbalik. Semakin besar N, maka g semakin kecil.
g (N/mm2)
N (rpm)
Gambar 4.5 Grafik hubungan antara Putaran (N) dengan Tegangan
Geser (g)
Dari grafik 4.6 dibawah terlihat hubungan antara N (rpm) dengan
Gaya Tangensial (F) pada daya konstan di poros penggerak yang
berbanding terbalik. Semakin besar N, maka F semakin kecil.
F (N)
N (rpm)
Gambar 4.6 Grafik hubungan antara Putaran (N) dengan Gaya
Tangensial (F)
64
