Upload
tiano-ellevento
View
83
Download
20
Embed Size (px)
DESCRIPTION
laporan untuk tugas elemen mesin 1 dan 2
Citation preview
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang.
Menghadapi era perdagangan bebas di Indonesia, dimana kita sebagai orang-orang yang
akan berkecimpung di dalam dunia teknik (utamanya teknik mesin) dituntut untuk mampu
mengikuti perkembangan Ilmu Pengetahuan dan tehnologi di berbagai bidang. Salah satu cara
untuk melatih kita agar mampu dan mahir dalam bidang teknik diantaranya adalah dengan
belajar mengetahui dan merencanakan ulang suatu komponen dari sebuah mesin, misalnya
sabuk: poros, bantalan, roda gigi, kopling, puli dan lain-lain.
Dalam tugas elemen mesin I dan II ini saya berkesempatan untuk membahas transmisi putaran
dan daya serta reduksi yang terjadi pada transmisi mesin pemarut dan sekaligus peras kelapa.
Jarak yang jauh antara dua poros sering tidak memungkinkan dengan menggunakan roda gigi,
sabuk-V, rantai dan sabuk gilir. Oleh karena itu cara transmisi putaran atau daya lain dapat
diterapkan dengan menggunakan sebuah sabuk rata atau datar (Flat belt). Transmisi rata ini
bekerja atas gesekan belitan pada sekeliling pulley. Namun transmisi sabuk rata biasanya hanya
digunakan untuk pemakaian khusus.
a. Transmisi flat belt ini memiliki kekurangan dibandingkan dengan transmisi lain. Oleh
karena itu transmisi sabuk rata tidak bisa dipakai bila mana dikehendaki putaran yang
tetap. Transmisi sabuk rata memiliki keunggulan bila dibandingkan dengan transmisi-
transmisi lain. Transmisi sabuk rata dapat menstransmisikan daya antara dua poros yang
jaraknya dapat sampai 10 m dengan perbandingan putaran 1 : 1 sampai 6 : 1 dengan
kecepatan sabuk maksimum 25 m/s. Daya maksimum yang dapat ditransmisikan kurang
lebih sampai 500 Kw. Selain itu harganya juga relatif murah dan mudah mendapatkan
putaran yang dikehendaki.
b. Pada transmisi mesin ini digunakan roda gigi kerucut sebagai media transmisinya. Roda
gigi kerucut merupakan suatu komponen elemen mesin yang cukup penting dan sangat
berpengaruh dalam suatu peralatan mesin, sehingga dalam pembuatannya selalu
membutuhkan ketelitian dan kecermatan yang tinggi. Oleh karena itu perlu perencanaan
dan perhitungan yang matang sebelum membuatnya. Dalam laporan ini saya akan
1TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
membahas tentang perencanaan yang dilakukan pada “Transmisi Sabuk rata dan Roda
Gigi kerucut Pada Mesin pemarut kelapa 1,3 kW”.
1.2 Perumusan masalah .
Dari uraian diatas, maka dalam tugas perencanaan ini kami akan merencanakan sistem
transmisi dengan menggunakan sabuk rata (flat belt). Dengan spesifikasi sebagai berikut :
Daya motor 760 Pk
Putaran motor 1800 rpm
Putaran mesin 1000 rpm.
Transmisi : sabuk rata (flat belt)
Dari data diatas permasalahannya adalah :
Bagaimana menentukan dimensi masing-masing pulley dan jarak terhadap sumbu poros agar
hasil transmisi sesuai sehingga perencanaan dapat terpenuhi.
Bagaimana menentukan komponen-komponen yang mendukung sistem transmisi daya agar
terpenuhi dengan baik
Dalam mentransmisikan daya dan putaran dari poros penggerak ke poros yang digerakkan,
sering kali terjadi permasalahan-permasalahan antara lain reduksi dan daya yang besar yang
harus ditanggung oleh setiap komponen sehingga menimbulkan persoalan dalam
perencanaannya.
Dalam laporan ini permasalahan yang diambil adalah :
Bagaimana merencanakan ulang suatu system transmisi yang menggunakan roda gigi
kerucut, baik bahan, dimensi, pelumasan dan komponen komponen pendukung
lainnya, khususnya pada mesin pemarut kelapa.
1.3 Batasan Masalah.
1. Besarnya daya perencanaan dan putaran pulley dapat ditentukan berdasarkan spesifikasi
yang diperoleh.
2. Perhitungan rasio transmisi maupun masing-masing pulley dan sabuk diperoleh dari teori
dan rumus-rumus perhitungan tentang sabuk rata (flat belt) dan pulley.
3. Perhitungan transmisi masing-masing roda gigi kerucut dan puli diperoleh dari teori dan
rumus-rumus perhitungan roda gigi.
2TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
4. Komponen yang mendukung dalam suatu transmisi adalah roda gigi poros, pasak dan
bantalan.
1.4 Tujuan dan Manfaat.
Tujuan utama dalam perencanaan ini adalah agar penyusun lebih memahami dan
mengerti tentang sesuatu transmisi dengan menggunakan sabuk rata (flat belt) yang
sesuai dengan daya serta putaran yang dikehendaki.
Manfaat yang diperoleh dari penyusunan tugas elemen I dan II adalah agar penyusun
mempunyai wawasan tentang suatu sistem transmisi selain menggunakan sabuk-V, sabuk
gilir, rantai dan roda gigi sekaligus agar penyusun mendapatkan gambaran lebih jelas
tentang sistem transmisi sabuk rata (flat belt).dan roda gig kerucut.
3TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Mesin merupakan suatu rangkaian dari pare part yang dirangkai menjadi suatu kesatuan
membentuk suatu unit yang dapat beroperasi guna membenatu aktifitas manusia. Komponen-
komponen mesin antara lain pasak, poros, bantalan, dan transmisi yang kesemuanya itu
berfungsi meneruskan daya dan putaran dari motor penggerak kebagian-bagian yang digerakkan
sehingga mesin dapat beroperasi.
2.1 Sabuk Rata (Flat Belt).
Transmisi sabuk dapat digolongkan menjadi 3 salah satunya adalah sabuk rata, sabuk rata
dipasang pada pulley silinder dan meneruskan daya antara dua poros yang jarak dapat sampai 10
m dengan kecepatan maksimum sampai 25 m/s.
2.1.1. Bahan sabuk.
Sabuk rata harus mempunyai syarat yaitu kekuatan dan kelambatan dan juga tahan
terhadap pengaruh lingkungan yaitu seperti lembab, uap, kalor, debu dan sebagainya. Sabuk rata
terbuat dari karet, kulit, tenun karbon yang dicelup dalam klorida polifinil (pvc) seperti sabuk
gelit, sabuk rata dililitkan pada pulley silinder atau pulley rantai. Perencanaan sabuk rata unutk
hasil yang baik juga ditentukan bahan sabuk. Penampang sabuk rata dapat lihit pada tabel 2.2
Dovrovolksy
4TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Gambar 2-1 : Penampang sabuk rata
Gambar 2.2. Cara penyambungan sabuk rata.
Ujung sabuk penggerak dapat disambung dengan sekekang jepit, kait engsel dan lain-lain.
Berikut ini adalah contoh jenis sambungan yang sering dipergunakan pada sabuk rata.
5TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Gambar 2.3 sambungan sabuk rata yang sudah jadi
2.1.2. Jenis penggunaan sabuk.
Menurut jenis penggunaan sabuk dibedakan menjadi dua yaitu sabuk terbuka dan sabuk tertutup.
Contoh penggunaan sabuk :
a. Sabuk terbuka, digunakan untuk mentransmisikan daya pada sumbu poros yang sejajar
dan dengan arah putaran yang sama.
Gambar 2.4. sabuk terbuka
b. Sabuk silang, pada sabuk ini jarang diterapkan karena persilangan antara sabuk dapat
mengakibatkan gesekan antara sabuk sehingga cepat rusak, sabuk silang ini digunakan
untuk mendapatkan arah putaran yang berlawanan.
6TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Gambar 2.5. sabuk silang
2.2 RODA GIGI
Roda gigi adalah suatu transmisi langsung yang berupa piringan plat bergigi yang saling
berkait dan meneruskan putaran dan daya serta kecepatan dengan cara bersentuhan langsung
antara gigi-gigi dalam piringan tersebut. Transmisi ini biasanya digunakan untuk meneruskan
putaran dan daya serta kecepatan antara dua poros yang jaraknya relatif dekat.
Lain halnya dengan transmisi-transmisi lain yang biasanya terjadi selip pada putaran
tinggi dan bila daya tangensial yang terjadi terlalu besar, roda gigi atau gear tidak terjadi selip
dalam meneruskan putaran dan daya. Hal ini karena terdapat penonjolan/gigi dalam piringan
yang kedua bagian persinggungannya berpasangan pas, sehingga seberapa besar daya dan
putaran yang terjadi pada roda gigi tidak akan pernah mengalami selip. Untuk lebih jelasnya
dapat dilihat pada gambar 2.1 berikut.
7TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Gambar 2.6. Penonjolan Gigi.
Sumber : R.S. Kurmi ; Machine Design (982)
2.2.1. Macam-Macam Roda Gigi
Ada banyak macam roda gigi diantaranya roda gigi lurus, roda gigi miring, kerucut,
cacing dan lain-lain. Contoh macam-macam bentuk roda gigi dapat dilihat pada gambar 2.6
berikut
Gambar 2.2. Macam-macam roda gigi.
8TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Sumber : Sularso&Kiyokatsu Suga ; Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin (213)
2.2.1.1. Roda Gigi Lurus (Spur Gear)
Roda gigi lurus merupakan roda gigi yang paling dasar, dengan jalur gigi yang sejajar
poros pada dua bidang silinder. Keduanya bersinggungan dan satu menggelinding pada yang
lainnya dengan sumbu tetap sejajar.
2.2.1.2. Roda Gigi Miring (Helical Gear)
Pada roda gigi miring mempunyai jalur gigi yang berbentuk ulir pada silinder jarak bagi.
Pada roda gigi miring ini pemindahan momen atau putaran dapat berlangsung dengan halus. Sifat
ini sangat baik untuk mentransmisikan putaran tinggi dan gaya yang besar. Namun demikian
roda gigi miring memerlukan bantalan aksial yang kuat dan kokoh, karena jalur giginya
menimbulkan gaya reaksi sejajar poros. Macam roda gigi miring ada dua yaitu roda gigi miring
tunggal dan roda gigi miring ganda atau yang lebih dikenal dengan roda gigi V.
2.2.1.3. Roda Gigi Cacing (Worm Gear)
Roda gigi cacing merupakan pasangan roda gigi yang biasanya digunakan untuk
memindahkan daya dan putaran pada poros silang yang tidak berpotongan. Roda gigi ini mampu
mereduksi putaran hingga perbandingan 1:100. Ciri yang menonjol dari roda gigi cacing adalah
kerjanya yang halus dan hampir tidak mengeluarkan suara. Sepasangan roda gigi cacing terdiri
dari poros berulir cacing (Pinion) dan roda gigi cacing. Hal ini lah yang menyebabkan roda gigi
cacing hanya dapat mereduksi (menurunkan) putaran saja dan tidak untuk sebaliknya. Bagian-
bagian dari roda gigi cacing dapat dilihat pada gambar 2.3.
9TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Gambar 2.7. Nama bagian roda gigi cacing Sumber : Sularso&Kiyokatsu Suga ; Dasar Perencanaan dan
Pemilihan Elemen Mesin (276)
2.2.1.4. Roda gigi kerucut (Beavel Gear)
Roda gigi kerucut terdiri dari dua bagian roda gigi yang berbentuk limas yang
dipasangkan sehingga mampu meneruskan putaran dan daya pada kondisi poros yang menyilang.
Roda gigi ini memiliki keunggulan yaitu mampu meneruskan daya dan putaran yang tinggi
dengan suara/bunyi yang relatif rendah bila dibandingkan dengan roda gigi lurus. Bagian-bagian
dari roda gigi kerucut dapat dilihat pada gambar 2.4 berikut.
10TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Gambar 2.8. Nama bagian roda gigi kerucut.
Sumber : Sularso&Kiyokatsu Suga ; Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin (267)
A. Nama-nama Bagian Roda Gigi
Nama-nama bagian utama roda gigi dapat dilihat pada gambar 2.9 berikut
Gambar 2.9. Nama-nama Bagian Utama Roda Gigi.
Sumber : Sularso&Kiyokatsu Suga ; Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin (214)
a. Pitch Circle (Lingkaran Puncak)
Sering disebut dengan diameter jarak bagi. Adalah suatu lingkaran daerah
dimana kedua profil gigi dari sepasang roda gigi saling bersinggungan satu
dengan profil dari roda gigi linnya.
b. Diameter Kepala (Lingkaran Kepala)
11TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Adalah diameter paling besar atau paling luar dari roda gigi.
c. Adendum (Tinggi Kepala)
Adalah jarak antara diameter pitch dengan diameter kepala.
d. Diameter Kaki (Lingkar Kaki)
Adalah diameter pada batas bawah profil gigi.
e. Dedendum (Tinggi kaki)
Adalah jarak antara diameter pitch dengan diameter kaki.
f. Jarak Bagi Lingkaran
Adalah jarak antara ujung satu profil gigi dengan profil gigi berikutnya, terletak
pada diameter pitch.
g. Tebal Gigi
Adalah jarak antara ujung profil satu gigi dengan ujung lain pada gigi tersebut
pada diameter pitch.
h. Lebar Ruang
Adalah jarak antara ujung profil gigi satu dan ujung profil gigi lain yang
bersebrangan pada diameter pitch.
B. Kapasitas Beban Roda Gigi
Roda gigi dapat mengalami kerusakan berupa gigi patah, aus atau pun berlubang-
lubang (bopeng) permukaannya, dan tergores permukaannya karena pecahnya selaput
minyak pelumas. Dalam merencanakan roda gigi hal-hal tersebut harus di antisipasi.
Kekuatan gigi terhadap lenturan dan tekanan permukaan merupakan hal yang penting untuk
diperhatikan. Karena besarnya kontak antara profil gigi adalag 1 atau lebih, maka beban
penuh tidak selalu dikenakan penuh pada satu profil gigi, tetapi demi keamanan,
perhitungan dilakukan atas dasar anggapan bahwa beban penuh dikenakan pada titik
potongan A, yang antara garis tekan dan garis hubung pusat roda gigi pada puncak gigi
seperti pada gambar 2.6. Gaya pada gigi berikut ini.
12TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Gambar 2.10. Gaya pada gigi.
Sumber : Sularso&Kiyokatsu Suga ; Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin (238)
Dari gambar 2.10, dapat dilihat bahwa gaya-gaya yang bekerja pada profil roda gigi adalah
tekanan normal permukaan gigi (Fn) dan gaya tangensial (Ft) yang terjadi secara tegak lurus OA
dalam arah keliling titik A.
2.3. POROS
Poros merupakan salah satu bagian penting dari suatu mesin, hampir semua mesin
meneruskan daya bersama putaran melalui poros. Jadi poros digunakan untuk meneruskan daya
dan putaran yang akan ditransmisikan melalui kopling, roda serta puli. Beban yang terjadi pada
poros dapat berupa beban lentur dan beban puntir.
2.3.1. Macam-macam Poros
Berdasarkan penggunaan, poros untuk meneruskan daya dan putaran dapat
diklasifikasikan menjadi:
A. Spindel (Spindle)
Merupakan poros transmisi yang relatif pendek, seperti pada poros utama suatu mesin
perkakas. Dimana beban utamanya berupa puntiran. Syarat yang harus dipenuhi pada
poros ini adalah deformasi harus kecil dan bentuk ukuran harus diteliti seteliti mungkin.
13TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
B. Poros (Shaft)
yang ikut berputar untuk memindahkan daya dari mesin ke mekanisme yang
digerakkan. Beban yang bekerja pada poros ini adalah beban puntir murni dan beban
lentur.
1. Poros Luwes
Poros yang berfungsi untuk memindahkan daya dari dua mekanisme, dimana
putaran poros membentuk sudut dengan poros lainnya. Daya yang dapat
dipindahkan melalui poros ini relatif kecil.
2. Poros Transmisi (Line Shaft)
Poros transmisi adalah poros yang mendapatkan beban puntir murni maupun beban
lentur. Daya yang ditransmisikan poros ini melalui Roda gigi, Sproket rantai,
Kopling, dan Sabuk Puli.
Contoh penggunaan dari poros transmisi dapat dilihat pada gambar 2.7.
Gambar 2.11. Poros Transmisi.
Sumber : Umar Sukrisno ; Bagian-bagian Mesin dan Merencana (214)
14TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
3. Gandar (Axle)
Poros Axle atau gander biasanya dipasang pada roda kereta barang. Dimana potos
ini tidak mendapat beban puntir dan bahkan memang didesain untuk tidak berputar
sama sekali. Gandar hanya menerima beban lentur, kecuali pada saat awal
perputaran.
Gambar 2.12.Gandar (Axle).
Sumber : Sularso&Kiyokatsu Suga ; Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin (185)
Menurut bentuknya poros dapat digolongkan :
a. Poros lurus umum.
b. Poros engkol sebagai poros utama torak.
c. Poros luwes untuk transmisi daya kecil.
4. Bahan Poros
Poros untuk mesin biasanya dibuat dari batang baja yang ditarik dan difinis dingin.
Baja karbon konstruksi mesin yang dihasilkan dari ingot yang dikill. Poros yang
dipakai meneruskan putaran tinggi dan beban berat umumnya dibuat dari baja
paduan dengan pengerasan kulit yang sangat tahan terhadap keausan seperti baja
nikel, baja khrom moliden dan baja khrom.
15TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
5. Hal-hal Penting Dalam Perencanaan Poros.
Untuk merencanakan sebuah poros dengan baik, ada beberapa hal yang harus
diperhatikan antara lain :
6. Kekuatan Poros
Suatu poros transmisi dapat mengalami beban puntir atau lentur serta gabungan dari
beban puntir dan beban lentur. Juga ada poros yang mendapat beban tarik atau tekan.
Faktor kelelahan, konsentrasi tegangan bila poros bertingkat ataupun berlekuk dan
mempunyai alur pasak harus diperhatikan.
7. Kekakuan Poros
Meskipun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup tinggi tetapi jika
kelenturan atau defleksi puntirannya terlalu besar akan mengakibatkan ketidak
telitian, atau menimbulkan getaran atau suara, karena itu disamping kekuatan poros,
kekakuan poros juga harus diperhatikan.
8. Putaran Kritis
Bila putaran mesin dinaikkan maka pada suatu harga tertentu dapat terjadi putaran
yang luarbiasa besarnya. Putaran ini dinamakan putaran kritis, putaran kritis akan
menimbulkan kerusakan pada motor.
9. Bahan Poros
Bahan poros yang dipilih tergantung dari kebutuhan. Bahan poros untuk putaran
tinggi dan berat biasanya dipilih dari baja paduan dengan pengerasan permukaan.
Poros mesin ini biasanya dibuat dari baja batangan yang dikerjakan dingin dan
difinis.
10. Korosi
Untuk poros yang bekerja pada fluida korosif dan poros-poros yang terancam
kavitasi diperlukan bahan poros yang tahan korosi.
2.4 PASAK
Pasak adalah bagian dari elemen mesin yang digunakan untuk menetapkan atau
menyambung dan untuk menjaga hubungan putaran relatif antara poros dari mesin dengan
16TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
elemen seperti kopling, roda gigi, puli, sprocket, roda gila dan lain sebagainya yang dipasng pada
poros. Pada umumnya pasak digolongkan menjadi:
1. Pasak benam
2. Pasak rata
3. Pasak singgung
4. Pasak jarum
Gambar 2.13. Macam-Macam Pasak.
Sumber : Sularso&Kiyokatsu Suga ; Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin (24)
Pasak yang paling utama dalam suatu perencanaan transmisi adalah jenis pasak benam
karena jenis pasak ini dapat meneruskan momen yang besar.
Hal-hal yang harus diperhatikan dalam perencanaan pasak adalah :
a. Pasak Benam
Pada pasak benam terdapat penampang segi empat dimana terdapat bentuk yang
prigmatis dan tirus yang terkadang diberi kepala untuk mempermudah pencabutan.
b. Pasak Rata
Pada pasak rata sisi sampingnya harus tepat dengan alur pasak agar tidak goyang
dan rusak. Untuk pasak pada umumnya dipilih bahan yang mempunyai kekuatan
tarik lebih dari 60 kg/mm, jadi mungkin lebih kuat dari porosnya.
2.4 BANTALAN
17TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Bantalan adalah suatu bagian elemen mesin yang menumpu poros yang berbeban, sehingga
putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman dan poros dapat
panjang umurnya. Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesin
lainnya dapat bekerja dengan baik. Jika bantalannya tidak berfungsi dengan baik, maka preatasi
seluruh sistem akan menurun atau tidak dapat bekerja secara semestinya. Jadi, bantalan peran
bantalan dalam permesinan dapat disamakan dengan peran pondasi pada gedung.
2.2.1 Klasifikasi Bantalan
Bantalan dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
Atas Dasar Gerakan Pada poros :
a. Bantalan Luncur
Pada bantalan ini terjadi gerakan luncur antara poros dengan bantalan karena
permukaan porosnya yang ditumpu oleh permukaan bantalan dengan perantara
lapisan pelumas.
Macam-macam bantalan luncur dapat dilihat pada gambar 2.10.
Gambar 2.14. Macam-Macam Bantalan Luncur.
Sumber : Sularso&Kiyokatsu Suga ; Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin
(104)
* V. Dobrovolsky, K. Zablonsky, S. Mak, A. Radchik and L. Eklikh ; Machine Elements
A Texs Book (442)
b. Keunggulan Bantalan Luncur
Sesuai untuk beban berat dan putaran tinggi.
18TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
a. bantalan radial porlos e. bantalan radial ujung
Kemampuan peredaman baik.
c. Kelemahan Bantalan Luncur
Dibutuhkan momen awal yang besar.
Memerlukan pendinginan yang khusus.
Jenis Bantalan Luncur Terhadap Posisi Poros :
1. Bantalan Aksial.
2. Bantalan Radial.
3. Bantalan Khusus.
2.2.1.1 Bantalan Gelinding
Pada bantalan ini terjadi gerakan gelinding antara bagian utama yang berputar dan bagian
yang diam, melalui komponen gelinding yang berbentuk bola, roll jarum dan roll bulat.
Macam-macam bantalan gelinding dapat dilihat pada gambar 2.11.
A. Keunggulan Bantalan Gelinding :
a. Sesuai untuk beban berat dan putaran rendah.
b. Pelumasan sederhana.
B. Kelemahan Bantalan Luncur :
a. Konstruksi rumit
b. Menimbulkan suara gaduh pada putaran yang tinggi.
C. Jenis Bantalan Luncur Terhadap Posisi Poros :
a. Bantalan Aksial.
b. Bantalan Radial.
D. Bantalan Gelinding Menurut Komponen Gelinding :
a. Bantalan Bola.
b. Bantalan Roll.
19TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
gambar 2.15. Macam-Macam Bantalan Gelinding. Sumber : V. Dobrovolsky, K. Zablonsky, S. Mak, A.
Radchik and L. Eklikh ; Machine Elements A Texs Book (445-446)
E. Atas Dasar Beban Terhadap Poros :
a. Bantalan Aksial.
Arah beban yang mampu ditumpu oleh bantalan aksial hanya beban yang
tegak lurus terhadap sumbu poros.
b. Bantalan Radial.
Arah beban yang mampu ditumpu oleh bantalan aksial hanya beban yang
sejajar terhadap sumbu poros.
c. Bantalan Gelinding Khusus.
Bantalan ini sanggup menumpu baik beban yang sejajar sumbu poros
maupun selama arah tegak lurus sumbu poros.
2.2.1.2 Perbandingan Antara Bantalan Lurus dan Bantalan Gelinding :
a. Bantalan Lurus :
Mampu menumpu poros dengan putaran tinggi dan beban besar.
20TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Konstruksi sederhana dan mudah dipasang serta mudah dibuat.
Gesekan besar sehingga perlu momen awal yang besar.
Pelumasan tidak sederhana (rumit).
Panas yang ditimbulkan besar sehingga perlu pendinginan khusus.
Dapat meredam tumbukan dan getaran.
Tingkat ketelitian rendah.
b. Bantalan Gelinding :
Beban yang sanggup diterima relatif kecil jika dibandingkan dengan bantalan luncur,
sangat tergantung pada bentuk elemen gelindingnya.
Konstruksi Rumit dan perlu ketelitian yang tinggi.
Gesekan yang ditimbulkan sangat rendah.
Pelumasan sederhana, dengan memakai pelumas gemuk, bahkan jika menggunaka sil
sendiri tidak perlu pelumasan.
Putaran dibatasi oleh gaya sentrifugal yang timbul pada elemen gelinding.
Suara yang ditimbulkan agak gaduh, terutama pada putaran tinggi.
2.2.1.3 Bahan Bantalan
Kita dapat mengklasifikasikan bahan bantalan menjadi dua, yaitu bahan logam dan bahan non
logam. Bahan bantalan yang digunakan sangat mempengaruhi kemampuan beban dan konstruksi
yang mampu diterima oleh bantalan. Berikut ini sebagian contoh dari spesifikasi bantalan :
A. Logam
1. Logam Putih (Babit)
a. Sesuai untuk gesekan luncur.
b. Tidak sesuai untuk beban tiba-tiba (impac)
c. Harga P yang diijinkan sekitar 300 N/cm2.
2. Perunggu, Timah Putih dan Besi Tuang Merah
a. Sesuai untuk beban tinggi dan temperatur tinggi.
b. Harga P yang diijinkan 800-2000 N/cm2.
3. Besi Tuang Kelabu
a. Memiliki angka kekerasan yang tinggi.
21TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
b. Kurang sesuai untuk poros ringan.
4. Kuningan
a. Dipakai untuk bantalan khusus.
b. Tidak tahan aus.
5. Baja
a. Sesuai untuk putaran tinggi dan beban tinggi.
b. Angka kekerasan dibawah besi tuang.
B. Non Logam
a. Bahan plastik yang dipress.
1) Sesuai untuk pesawat angkut dan ban berjalan.
2) Putaran baik dan keausan kecil.
3) Sesuai untuk keccepatan rendah.
b. Polimida
a) Tahan korosi.
b) Mampu melumasi sendiri.
c. Teflon
a) Gesekan rendah.
b) Mampu berputar tanpa media pelumasan.
d. Kayu Keras
a) Sesuai untuk kecepatan rendah.
b) Biasanya digunakan untuk mesin tenun/pintal.
e. Karet Lunak
Biasanya digunakan pada pompa.
f. Batu Permata
Digunakan pada jam tangan dan alat-alat industri kimia.
g. Bahan Plastik dan Baja Dilapis Email
Digunakan untuk industri kimia.
h. Karbon dan Grafit
22TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Sesuai untuk temperatur tinggi.
i. Gesekan yang terjadi kecil sehingga tidak mudah aus.
2.6 PELUMASAN
Pelumasan adalah suatu bentuk perawatan mesin dengan cara memberi cairan pelumas, guna
mendukung kerja dari mesin. Adapun tujuan dari pelumasan adalah :
a. Mengurangi panas dan membawa panas akibat gesekan.
b. Mengurangi gesekan dan keausan antara elemen yang bergerak secara bersinggungan.
c. Mencegah korosi.
d. Mencegah masuknya kotoran (debu) kedalam elemen yang bergerak dan bergesekan.
Cara melakukan pelumasan :
2.6.1. Pelumasan Gemuk.
Pelumasan gemuk dilakukan dengan cara memasukkan gemuk melalui lubang atau nipel.
Pelumasan gemuk yang baik dapat memperpanjang umur elemen.
Gambar 2.16. Sistem Pelumasan Gemuk.
Sumber : Sularso&Kiyokatsu Suga ; Dasar Perencanaan
dan Pemilihan Elemen Mesin (157&159
2.6.2. Pelumasan Minyak.
Pelumasan minyak dilakukan dengan cara celup atau merendam sebagian elemen dengan
minyak pelumas atau dengan cara lain yaitu sistem semprot atau sembur. Pelumasan ini cocok
23TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
untuk kecepatan tinggi (putaran tinggi) dan sering digunakan pada temperatur tinggi. Contoh
penggunaan sistem pelumasan minyak dapat dilihat pada gambar 2.13.
Gambar 2.17. Sistem Pelumasan Minyak.
Sumber : Sularso&Kiyokatsu Suga ; Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin
(158)
* V. Dobrovolsky, K. Zablonsky, S. Mak, A. Radchik and L. Eklikh ; Machine Elements
A Texs Book (443)
2.7. KOROSI
Pencegahan korosi yaitu proses terjadinya perubahan permukaan secara kimia dari
sebuah mesin, mempengaruhi pemilihan dari bahan elemen tersebut dan juga pasangannya,
selain itu juga mempengaruhi konstruksi dan tahapan-tahapan pembuatannya.
A. Korosi secara kimiawi paling sering terjadi dengan terbentuknya ikatan oksigen karena
bereaksi dengan air, gas, asam, dan alkalis, begitu juga dengan zat-zat kimia lainnya.
Sebagai penangkal korosi digunakan pelumas yang akan menimbulkan lapisan pelindung
pada elemen. Ada juga cara lain yaitu dengan memadukan baja dengan tambahan Cr dan
Cu atau besi cor kelabu dengan S dan Si.
B. Pada korosi yang terjadi secara elektrokimiawi akan terbentuk elemen lokal galvanik
diantara logam-logam.
a. Gejala-gejala Korosi.
Penampilan korosi dapat dikenali dari luar dengan meratanya permukaan korosi,
lubang-lubang, dan melemahnya struktur.
b. Sifat-sifat Korosi Pada Logam-logam :
24TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Pelumasan minyak dengan merendam
1) Besi (Fe)
Besi lebih mudah berkarat di udara, air, lautan dan asam, tetapi tidak mudah
berkarat pada air keras, alkalis, konsentrat asam nitrat karena akan membentuk
suatu lapisan pelindung dengan sendirinya.
2) Alumunium dan Paduan Al.
Alumunium dan paduannya tidak mudah berkarat seperti pada besi karena adanya
lapisan pelindung pada permukaannya.
3) Magnesium (Mg)
Magnesium menutupi permukaannya dengan lapisan oksida dan tahan korosi
terhadap asam Fluorid dan basa sampai pada temperatur 120°C.
4) Timah
Timah tahan terhadap udara, air laut dan asam lemak sehingga banyak dipakai
pada industri makanan.
5) Tembaga (Cu)
Tembaga tahan terhadap udara, gas, air laut dan juga terhadap asam, basa dan
garam.
6) Nikel (Ni)
Nikel sama seperti tembaga, tetapi dalam keadaan panas tidak tahan terhadap gas
belerang.
7) Platinum, Emas, Perak.
Platinum, Emas dan Perak tahan terhadap korosi, hanya saja perak dapat berubah
menjadi hitam kalau terkena H2S, belerang, asam nitrat, dan oleh zat-zat oksidan
lainnya.
2.8 SISTEM PENGERJAAN
2.8.1. Toleransi
Toleransi adalah perbedaan dua batas baik ke atas maupun ke bawah, yang diijinkan
karena suatu ukuran yang tepat sempurna tidak dapat dicapai. Hal ini bertujuan supaya suatu
25TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
komponen dapat memenuhi persyaratan, meskipun sebenarnya ukurannya tidak tepat. Untuk
memudahkan, maka ditentukan sebuah ukuran dasar dari komponen dan milai penyimpangan
yang diijinkan (toleransi) ditambahkan atau dikurangkan dari ukuran tersebut. Untuk hal ini ada
suatu aturan standart yang harus dipatuhi yaitu Toleransi Internasional atau biasa disebut “IT”.
Gambar 2.18. Toleransi.
Sumber : Takesi Sato & N. Sugiarto H. ; Menggambar Mesin Menurut Standart ISO (127)
2.8.2. Suaian
Suaian adalah perbedaan ukuran yang diijinkan dalam suatu rangkaian komponen yang
dipasangkan, dimana perbedaan komponen satu dan lainnya masing-masing berada dalam satu
daerah toleransi. Sistem suaian dapat digolongkan menjadi dua yaitu system suaian poros dan
sistem suaian poros dan sistem suaian lubang. Terdapat tiga jenis suaian yang diakui yaitu :
A. Suaian Longgar.
Suaian ini terjadi bila daerah toleransi poros terletak di bawah daerah toleransi lubang.
B. Suaian Pas
Suaian pas terjadi bila daerah toleransi lubang dan poros saling menutupi.
C. Suaian Paksa.
Suaian paksa terjadi apabila daerah toleransi poros terletak pada daerah toleransi dari
lubang.
26TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Gambar 2.19. Suaian.
Sumber : Takesi Sato & N. Sugiarto H. ; Menggambar Mesin Menurut Standart ISO (127)
Pemilihan suaian yang akan diterapkan haruslah sesuai dengan syarat fungsional atau
syarat kerja komponen. Contoh : untuk memasang bantalan haruslah dengan suaian paksa,
sedangkan untuk bagian-bagian yang presisi haruslah mengginakan suaian pas.
2.9 PROSES PENGERJAAN
2.9.1 Proses Pengerjaan pada poros
Pengerjaan benda kerja untuk poros adalah proses yang biasanya dilakukan pada mesin bubut
dengan menggunakan pahat bermata potong tunggal, dimana gerak potong berupa putaran
benda kerja dan gerak makan berupa gerakan translasi pahat.
27TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Gbr .2.20 Sistim pengerjaan pada poros
2.9.2 Proses pengerjaan pada pasak
Proses pengerjaan pada pasak biasanya dilakukan pada mesin freis dengan menggunakan
pahat jarak, dimana gerak potongnya berupa putaran, sedangkan gerak makannya berupa
gerak translasi dari benda kerja.
Gbr .2.21 Jenis pahat freis dan cara freis dilakukan
2.9.3 Proses pengerjaan pada pulley
Proses pengerjaan pada pulley adalah proses yang bisa dilakukan untuk pembuatan mur
dan baut pada pada pulley dengan mengebor sistim kerjanya pahat berupa mata bor
berputar dan menekan benda kerja lalu menyayatnya.
28TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Gbr .2.22 Proses pengerjaan pada pulley
2.10 SISTEM SAMBUNGAN
2.10.1 Mur dan Baut
Baut digolongkan menurut kepalanya yaitu segi enam, soket segi enam dan kepala
persegi. Dari fungsinya baut dapat digolongkan menjadi baut penjepit, baut untuk pemakaian
khusus, sekrup mesin, sekrup penetap, sekrup pengetap.
Macam – Macam baut dapat diuraikan sebagai berikut :
A. Baut penjepit
Baut penjepit dapat dilihat dari bentuknya dibagi menjadi tiga yaitu:
a. Baut tembus.
Digunakan untuk menjepit dua bagian melalui lubang tembus dimana penjepit diletakan
disebelah mur
b. Baut tap
Digunakan untuk menjepit dua bagian dimana penjepit diketatkan dangan ulir yang di
tapkan pada salah satu bagian.
c. Baut tanam
Merupakan baut tanpa kepala yang diberi ulir pada kedua ujungnya untuk menjepit
kedua bagian, baut di tanam pada salah satu bagian yang mempunyai lubang ulir dan
penjepit diketatkan dengan mur.
Gbr .2.23 Baut penjepit
29TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
d. Baut untuk pemakaian khusus.
Menurut pemakaiannya dapat dikelompokkan menjadi berikut:
e. Baut pondasi
Digunakan untuk memasang mesin bangunan diketatkan dengan mur
f. Baut kereta
Banyak dipakai pada kendaraan, bagian dibawah kepala masukkan kedalam lubang
persegi sehingga baut tidak ikut berputar pada waktu diketatkan atau dilepaskan
g. Baut T
Digunakan utuk mengikat benda kerja atau alat pada meja dasar yang mempunyai alur
bentuk T, sehingga letaknya dapat diatur
Gbr .2.24 Macam-macam baut untuk pemakaian khusus
B. Sekrup
Sekrup digolongkan menjadi beberapa jenis yang menurut ukurannya tersendiri diantaranya:
a. Sekrup Mesin
sekrup ini mempunyai diameter sampai 8 mm dan untuk pemakaian dinamakan tidak ada
beban besar, kepalanya harus lurus atau silang agar dapat dikeraskan dengan obeng .
30TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Gbr .2.25 Macam-macam sekrup mesin
b. Sekrup penetap
sekrup ini dipakai untuk menetapkan NAF pada poros atau dipakai sebagai pengganti
pasak. Biasanya dibuat dari baja yang ujungnya dikeraskan.
Gbr .2.26 Sekrup penetap
31TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
2.11 PROSES PEMESINAN
Untuk perencanaan pembuatan komponen mesin diperlukan proses permainan dalam
proses pemesinan ini terdapat hal – hal yang perlu diperhatikan yaitu toleransi untuk komponen
mesin sehingga dapat mempermudah proses pemesinan untuk ini proses tersebut akan
mempermudah pembuatan dan perakitan dengan elemen lainnya.
Ada beberapa proses pemesinan yang perlu dilakukan dalam suatu pembuatan benda kerja
antara lain :
A. Proses Pembubutan.
Proses pembubut merupakan proses pemotong logam dimana pemotongan bergeraksecara
transisi dan longitudinal yang digunakan oleh alat potong. Benda kerjadipegang oleh
pencekam yang dipasang pada ujung poros yang bergerak berpPutaran poros bertingkat
dapat dipilih dan diatur sesuai dengan ukuran
yang telah distandartkan. Pahat dipasang pada dudukan pahat dan kedalaman
pasang tergantung dengan menggeserkan peluncur silang pada roda berputar. Pahat
bergerak translasi bersama-sama dengan kereta gerak. Gerak pemakaian diatur dengan
pengatur.
B. Proses Menggurdi.
Proses ini merupakan menggunakan pahat gurdi yang mempunyai dua mata pahat atau
tiga mata pahat karena diputar poros antara mesin (spindel) putaran tersebut dipilih dari
beberapa tingkat putaran yang tersedia pada mesin gurdi. Dari beberapa tingkat putaran
yang tersedia pada mesin gurdi dapat digunakan sekehendak pemakai, yang dapat juga
dilakukan pada mesin bubut.
C. Proses Mengefries.
Proses mengefries ini merupakan suatu proses pemotongan logam dengan menggunakan
pahat freis selubung atau mantel dan pahat freis muka. Dalam mengefries ini ada tiga
macam cara mengefries yaitu :
a. Mengefries naik dan turun.
32TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
b. Mengefries tegak.
c. Mengefries datar.
BAB III
PERENCANAAN ELEMEN MESIN
3.1. PERENCANAAN SABUK RATA
A. Data awal perencanaan
Daya (P) : 0.746 Kw
Putaran (n1) : 1800 rpm
Putaran mesin (n2) : 1000 rpm
B. Pemilihan jenis bahan sabuk rata
Pemilihan Type Flat Belt
Dengan diketahui daya rencana
Pd = 0,96 KW
putaran motor penggerak = 1800 rpm
maka di dapat bahan solid Woven cotton
C. Dimensi penampang sabuk berdasarkan table Dobrovolsky
Lebar (b) 30 – 250 diambil b = 150 mm
Tebal (h) 4,5-6,5-8,5 diambil (h) = 5 mm
δmax 350-405 diambil 400 kg/cm2
Ratio
D minh
35 (recomend ) ambil ditabel dobrovolsky
Vmax = 25 m/detik
Massa jenis (γ) = 0,90 kg/dm2
Konstanta a = 25
w = 150
Modules elastisits (Eb) = 35 kg/cm
Putaran poros 2 berdasarkan harga reduksi putaran I =
n1
n2
=D2
D1
33TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Maka diperoleh i=
n1
n2
=18001000
=1,8
D. Daya rencana
Pd = P x fc
Fc = 1,3 berdasarkan alat (pemarut kelapa dan pemarut 8 jam kerja berhari
Pd = o,746 x 1,3 = 0,96 kw
E. Pemilihan diameter puli
Diameter jarak bagi puli kecil ( dp = dmin = D1)
dihitung berdasarkan ratio
D minh
=35 → D min5
=35
Dmin = 5 x 35 = 175 mm
Diameter jarak bagi puli besar (Dp = dp)
i=n1
n2
= (1+S ) .( D2
D1)
sehingga D2=ixD1
(1+s )
=1,8 x1751+0 ,15
= 310,34 mm diambil 311 mm
F. Kecepatan keliling sabuk
V=π (D1+h )n1
60 x 1000
V=3 , 14 (175+5 ) 180060 x 1000
34TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
V=3 ,14 (180 ) 180060x 1000
V=3 ,14 (180 ) 180060x 1000
V=101736060 x 1000
=16. 95 m /det ik
C = (1,5 sampai 2)D2 diambil 1,7
= 1,7 x 311
= 528,7 mm
G. Panjang keliling sabuk (L)
L=2 c + π2 (D1+D2)+ 1
4 c (D2−D1 )2
L=2 x528 ,7+ 3 ,142
(175+311)+ 14 x 528 ,7
(311−175 )2
= 1057,4 + 1,57(486)+0,00047(126)2
= 1057,4 + 763 + 0,00047(15876)
= 1057,4 +763 + 7.46.
= 1827,86
= 1828 mm
H. Jarak sumbu poros yang sebenarnya
35TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
C=b√b2−8 (D2−D1)
8
b = 2xL-π(D2+D1)
= 2 x 1828 – 3,14 (311+175)
= 3656 – 3,14(486)
= 3656 – 1526
= 2130 mm
C=2130+√21302−8 (311−175 )2
8
C=2130+√4536900−8 (126 )2
8
C=2130+√4536900−8 (15876 )
8
C=2130+√4536900−1270088
C=2130+√44098928
C=2130+663 , 98
=340,23 mm
I. Gaya keliling sabuk
P= pd x 102v
36TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
P=0 ,96 x 10216 ,95
=97 . 9216 , 95
= 5,7 kg
J. Luas Penampang ( F )
F = (b x h)
Dimana: h = 4,5-6.5-8.5 mm diambil h = 5 mm = 0,5 cm
b = 30 s/d 250 mm diambil b = 35 mm = 3,5cm.
F = (3,5 x 05) cm
= 1,75 cm2
K. Jumlah Flat Belt
Z =
PF . K
Dimana k =
PF
=
5,71, 75
= 3,25
Z =
5,71, 75 x . 3 , 25
= 1 buah
L. Besar Gaya Tarik sabuk
σ0 =
So
F dimana σ0 = 18 kg/cm2
S0 = σ0 x F
= 18 x 1,75
= 31,5 kg
Sehingga gaya tarik pada sisi tarik
S1 = SO
P2
37TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
= 31,5
5,72
= 34,35 kg sisi tarik
M. Tegangan maksimum yang terjadi pada sabuk
δmax=σ0+P
2 x F+ γv 2
10 xg+Eb
hDmin
Dimana : σ0 = tegangan awal sabuk ( kg/cm2)
= σ0 = 18 kg/cm2 untuk sabuk rata
K = tegangan akibat tarikan sabuk rata (kg/cm2)
k= Pbxh
P = gaya keliling yang bekerja pada puly (kg)
F = luas penampang sabuk (mm2)
F = b x h
b = lebar sabuk
h = tebal sabuk
γ = berat jenis bahan sabuk (gram/cm2)
v = kecepatan keliling ( m/s)
g = gravitasi = 9,81 (kg/s)
38TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Eb = Modulus elastisitas bahan (kg/cm2)
δmax=18+ 5 ,772 x 17 ,5
+0 ,75 x (16 , 952 )10 x9 ,81
+350,5
17 ,5
δmax=18+0 ,16+2 ,19+1
= 21,25 kg/cm2
N. Umur sabuk (H)
H=Nbase
3600 xUxN ( δfatik
δmax)m
Nbase = 107
U = V/L
u=16 , 95 m /s3 , 124 m
u=5 ,42 m
N = 1
H=107
3600 x 5,4 x1 (30 kg/ cm2
21 ,25 kg /cm2 )5
H=107
19440(5,5 )
H=5500000019440
= 2829,21 jam
39TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
H=2829 ,218
H = 3535
H=353 ,525
H = 14,14
H=14 ,1412
H = 1,2 tahun
O. Sudut kontak puli dan sabuk
θ=1800−57 (D2−D1)
C
θ=1800−57 (311−175 )341
θ=1800−57(126 )341
θ=1800−57(126 )341
θ=1800−7182341
θ=1800−21
= 1590
P. Beban yang bekerja pada poros akibat gaya tarikan flat belt
40TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
R=2 P . sinθ2
R=2 x 5 ,77 . . sin159
2
R = 11,54x 0,98
= 11,30 kg
i. Berat sabuk
Ws = b x h x L x γ
= 35x5x1828x1.10-6
= 319900. 10-6
= 0,319 kg
3.2 PERENCANAAN PULY I
3.b.1. Diameter puli poros penggerak
Diameter puli penggerak dipilih berdasarkan table dari harga Dmin
h ambil
harga yang dianjurkan. Dengan menentukan harga h (tebal sabuk) terlebih
dahulu maka harga Dmin dapat dicari.
Dmin = D1
Diameter puli yang digerakkan
i=n1
n2
=(1+s )( D2
D1)
41TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Maka
D2=D1 x i
(1+s)=
n1
n2
.D1
(1+s)
a.Bahan puly : besi cor
γ : 7,2.10-3 kg/cm2
Dimensi yang didapat dari perhitungan Flat Belt
D1 = 53 mm
b. Lebar Pully
BPK = (1,5 : 2,0) b. (mm) diambil = 1,5
BPK = (1,5 : 2,9) b. (mm) b diambil = 35
BPK = 1,5 x 35 = 53 mm
c. Momen puntir
T1 = Momen puntir = 9,74 x 105 .
Pdn1
= 9,74 x 105 .
0 ,961800
= 519 kg.mm
T2 = Momen puntir = 9,74 x 105 .
Pdn2
= 9,74 x 105 .
0 ,961000
= 935 kg.mm
c. Diameter poros penggerak (dsi)
dsi = [ 5,1
τa
x Kt x cb x T ]13
Dimana:
Kt = Faktor terhadap momen puntir = 1,0 : 1,5 diambil 1,3
42TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Cb = Faktor koreksi terhadap momen puntir = 1,2 : 2,3
diambil 1,5 (Sularso hal 165)
a = tegangan geser ijin
a =
σ b
Sf 1 . Sf 2
Dimana:
b = kekuatan tarik di tabel 1.1 Sularso Hal 3
didapat S 45 C = 58 kg/mm2
Sf1 = Faktor keamanan poros = 6
Sf2 = Faktor keamanan geometri 1,3 : 3,0 maka diambil 2
a =
58 kg /mm2
6 x 2
= 4,833 kg/mm2
Maka:
Dsi = [ 5,1
4 , 833 kg /mm2x 1,3 x 1,5 x 519 ]
13
Dsi = 10,3 mm diambil sesuia dengan diameter lubang 12 mm
d. Berat puli
W1 = 1/4π d2. h. γ
= 1/4x 3,14 x17,52 x0,5x7,2.10-3 kg/cm2
= 1,7kg/cm2
W2 = 1/4π x D2x h x γ
= ¼ x 3,14 x 31,12 x 0,5 x 7,2.10-3 kg/cm2
43TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
= 2,73 kg/cm2
3.2.2. PERENCANAAN PULLY PENGGERAK II
Data- data yang direncanakan :
Berat puly = 2,73 kg
Bahan poros = S45C
Daya motor = 0,96 kw
a. Diameter poros penggerak (dsi)
dsi = [ 5,1
τa
x Kt x cb x T ]13
Dimana:
Kt = Faktor terhadap momen puntir = 1,0 : 1,5 diambil 1,3
Cb = Faktor koreksi terhadap momen puntir = 1,2 : 2,3
diambil 1,5 (Sularso hal 165)
a = tegangan geser ijin
a =
σ b
Sf 1 . Sf 2
Dimana:
b = kekuatan tarik di tabel 1.1 Sularso Hal 3
didapat S 45 C = 58 kg/mm2
Sf1 = Faktor keamanan poros = 6
44TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Sf2 = Faktor keamanan geometri 1,3 : 3,0 maka diambil 2
a =
58 kg /mm2
6 x 2
= 4,833 kg/mm2
Maka:
Dsi2 = [ 5,1
4 , 833 kg /mm2x 1,3 x 1,5 x 935 ]
13
Dsi = 13,3 mm diambil sesuia dengan diameter lubang 15 mm.
b. Diameter Hub
Dh = 1,5 x d + 25
= 1,5 x 12 + 25
= 43 mm
c. Panjang hub
L =
π2
. dsr
=
π2
.12
= 18,88 mm ≈ 20 mm
d. Tebal Rim
t =
D200
+6 (mm )
=
311200
+6 (mm )
= 7,5 mm
e. Tinggi crown
Lebar pulynya 175-250 maka tinggi crown = 2,5
f. Jumlah arms
45TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Momen bending arm (untuk tiap arm)
M=2 .Tn
Dimana M : momen bending arm (kg.cm)
T : momen torsi (kg.cm)
n : jumlah arm
diameter pulinya antara 20-60 maka jumlah arms = 4
g. Berat puli yang hilang akibat pengerjaan poros (Wds)
ds = ¼ π x ds2 x b x ϒ
= ¼ x 3,14 x 1,22 x 3,5 x 7,2.10-3
= 0,28 kg
h. Berat puli ( Wds)
= Wp – wds
1,7 kg-0,28 kg =1,42 kg
Berat puli ( Wds)
= Wp – wds
2,73 kg-0,44 kg
= 1,29 kg
3.3. PERENCANAAN POROS
3.d.1. Perencanaan Poros I
Data- data yang direncanakan :
Berat puly = 1,7 kg
Bahan poros = S45C
46TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Daya motor = 0,96 kw
T1 = 519 kg.mm
T2 = 935 kg.mm
Kekuatan tarik σb = 58 kg/cm2
Berat puli 1 = 1,7g (Wp1)
Berat puli2 = 2,73 Kg (Wp2)
Berat sabuk = 0,316 Kg (Wb)
Gaya tarik sabuk = 172,87 kg (R)
Panjang poros …300………mm
Berat Poros
W pr=
π4
. ds2 . L .. γ
W pr=
3 ,144
. 1,22 .30 . .7,2 . 10−3
= 0,244 kg
3.d.2. Gaya yang bekerja pada poros I
F = Wpulley + WFlat belt + Wpr + R
(beban diterima poros akibat terikat Belt)
= 1,196 kg + 0,316 kg + 2,44kg + 11,30 kg
=15,18 kg
a. Perencanaan bahan poros
Bahan S45C celup dingin dan temper
Kekuatan tarik (σB) = 58kg/mm2
47TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
F Ra
B A
100 mm 200mm Ra
∑MA = 0
F (300) –RB (200) = 0
15,18 (300) – RB (200) = 0
R B =
15 , 18 (300 )200
= 22,77 kg
∑ FY = 0
R A – RB + F = 0
R A =R B – F
= 22,77 –15,18
RA = 7,59.
b. Momen lentur maksimum( searah dengan jarum jam +)
Potongan I
RA
X
Mx = -RA . x
X = 0 Mc = 0
X = 100 MB = 7,59 x 100 mm
48TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
= 759 kg.mm
Potongan II
F x
100 mm x - 100
Rb
Mx = (F. x) – RB ( x – 100)
X = 100 MB = (22,7 x 100) +7,59,5(100-100)
= 2270 kg.mm
X = 300 MA = (22,7 x 300 ) + 7,59 (300-100)
= 0 kg.mm
Diameter poros yang sebenarnya berdasarkan momen yang terjadi
c. Diameter poros I yang dikenai beban
Resultan momen lentur
MR = √ MvB 2+Mh
B 2
= √(759 kg . mm )2+(2270 kg .mm )2
= √(576081 kg . mm )+(5152900 kg .mm)
=1959,5 kg.mm
49TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
ds1≥[ 5,1τa
√ (Km x M )2+ (Kt x T )2]13
( Sularso hal. 18)
Dimana :
Km = 0,8 ; Kt = 0,8
ds1≥[ 5,14 , 833
√ (0,8 x 1959 , 5 )2+( 0,8 x 519 )2]13
ds1≥ 11,46 mm
maka diameter poros = 12mm tabel sularso hal. 9
d. Deflexi puntiran poros I
θ1=584T 1. l
G . ds4
( sularso hal. 8)
Dimana :
G = modulus geser ( 8,3 . 103 kg/mm2 )
Maka
θ1=584519 . 300
8,3 .103 .124
50TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
θ1=90928800172108800
= 0,240 < 0.250 – 0,330 ( baik)
e. Putaran kritis poros I
Nc1=52700ds
12
l1−l2 √ L1
w1
Dimana :
W1 = berat elemen yang terpasang
= Wpuly + Wflet belt + R
= 1,7 kg/cm2 + 0,319 kg + 172,87 kg /cm2
= 174,88 kg
Maka :
Nc1=52700122
100−300 √300174 , 88
= 37944. 1,30
= 40320,2 rpm
Putaran kerja
= 80% x Nc1
51TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
= 80% x 40320,2 rpm
= 32256,16 rpm
f. Lendutan Poros I (δ)
δ 1=PxL
13
48 xExI
Dimana :
P = gaya ( 59030 kg cm)
L1 = Panjang ( 300 mm = 30 cm )
I=π x r2
4=3 , 14 x10
4=0 ,785m2
E = 2,1. 102 ( table 5 dobrov hal.69)
Maka :
δ1=59030 .123
48 .2,1 . 106 . 0 , 785
δ1=850032079128000
= 0,107cm = 1,07 mm
3.d.3. perencanaan poros II
Data yang diketahui :
52TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Berat pully = 2,73 kg
Bahan Poros = S45C
Daya rencana (Pd) = 0,96 kw
Torsi rencana = 935 kg.mm
Diameter poros = 15 mm
Tegangan geser ijin = 15 mm
a. Teganagan yang terjadi pada poros II
τ2 =
5,1.T2
ds22
=
5,1.935
153
= 1,41 kg / mm3
Baik tidak melebih tegangan yang diijinkan
b. Berat poros II
W pr=π4
. d22 .L . . γ
W pr=3 ,14
4. 1,52 . 25 . . 7,2. 10−3
= 0,317 kg/cm2
c.Gaya yang bekerja pada poros II
F = Wpulley + WFlat belt + Wpr + R
= 2,73 kg + 0,316 kg +0,317+ 11,24 kg
53TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
= 14,6 kg/cm
F Ra
B A
150 mm 100 R
∑MA = 0 (searah jarum jam + )
F (250) –RB (150) = 0
14,6 (250) – RB (150) = 0
R B =
14 , 6 (250 )100
= 35,50 kg
∑ FY = 0
R A + RB - F = 0
R A = R B - F
= 35,50 – 14,6
RA = 20,9 kg.
Momen lentur maksimum( searah dengan jarum jam +)
Potongan I
RA
X
Mx = -RA . x
X = 0 MA = 0
X = 100 MB = 20,9 x 100 mm
= 2090 kg.mm
54TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Potongan II
F x
100 mm x - 100
Rb
Mx = (F. x) – RB ( x – 100)
X = 100 MB = (35,50 x 100) +20,9(100-100)
= 3550 kg.mm
X = 250 MA = (3550x 250) + 9,7 (100-100)
= 0 kg.mm
Diameter poros II yang dikenai beban
d. Resultan momen lentur
MR = √ MvB 2+Mh
B 2
= √(3550 kg .mm )2+(2090 kg . mm)2
= √(12602500 kg .mm )+( 4368100 kg .mm )
=4119,5 kg.mm
55TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
ds2≥[ 5,1τa
√( Km x M )2+( Kt x T )2 ]13
( Sularso hal. 18)
Dimana :
Km = 0,9 ; Kt = 0,9
ds2≥[ 5,14 , 833
√(0,9 x 4119 ,5 )2+(0,9 x 935 )2]13
ds2≥[ 5,14 , 833
√(13742590 ,41 ) + (708122 ,25 )]13
Ds2≥ 14,2 mm
mak a diameter poros = 15 mm tabel sularso hal. 9
e. Deflexi puntiran poros II
θ2=584T 2 .l
G . ds2 4
( sularso hal. 8)
Dimana :
G = modulus geser ( 8,3 . 103 kg/mm2 )
Maka
56TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
θ2=584935. 250
8,3 .103 .174
θ2=13651000069322430000
= 0,19 < 0.250 – 0,330 ( baik)
f.Putaran kritis poros II
Nc2=52700ds
22
l1 x l2 √ L2
w2
Dimana :
W2 = berat elemen yang terpasang
= Wpuly + Wflet belt + R +Wpr 0,317
= 2,73 kg/cm2 + 0,319 kg +14,6 kg /cm2 + 0,317 kg/cm2
= 17,9 kg
Maka :
Nc2=52700152
150 x 250 √25017 ,9
= 406,2. 3,7
= 1502.2 rpm
Putaran kerja
57TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
= 80% x Nc2
= 0,8 x1502,2 kg
= 1201,76 rpm
g.Lendutan Poros I (δ)
δ 2=PxL
13
48 xExI
Dimana :
P = gaya ( 14,6 kg cm)
L1 = Panjang ( 250 mm = 25 cm )
I=π x r2
4=3 , 14 x14
4=0 ,785m2
E = 2,1. 102 ( table 5 dobrov hal.69)
Maka :
δ2=146. 253
48 . 2,1. 106 . 0 , 785
δ2=220125079128000
= 0,028 = 0,28 mm
3.4. PERENCANAAN PASAK
58TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
3.4.1. Perencanaan pasak I
Data yang diperoleh :
T1 = 519 kg.mm
T2 = 935 kg.mm
Diameter poros I = 12 mm
Bahan poros S45C = 58 kg/mm2
Bahan pasak S40C
Bahan pasak diambil lebih lunak dari pada poros, yaitu S40C dengan
σB = 55 kg/mm2
a. Dimensi pasak sesuai table 1.3 Sularso hal. 10 diperoleh :
b x h = 5 x 5
t1 = 3,0
t2 = 1,7
59TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
b. Gaya tangensial pada permukaan poros I
F1
=T1
ds1
2
( Sularso hal. 25)
=519122
=86 , 5 kg
untuk sf1 diambil = 6
sf2 diambil = 3 (tumbukan ringan)
c. Tegangan yang iijinkan pada poros I
σ kal =σ B
sf 1−sf 2
σ kal =55 kg6 .3
= 3 kg/cm2
d. Menetukan panjang pasak pada poros I
Berdasarkan tegangan yang diijinkan
60TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
σ kal ≥F1
b x l1
l1 ≥86 ,5kg5 x 3
L1≥5,6 = 6 mm
e. Berdasarkan tekanan yang diijinkan
Pa =8 kg/ mm2
pa≥F1
l1 (t2)
l1≥86 ,58 (1,7 )
l1 ≥ 6,3 = 7 mm
harga terbesar l1 = 6,3 = 7 mm
f. Panjang pasak yang direncanakan pada poros I
Lk1 = ( 0,75 s/d 1,5 ) ds1
= 0,8 x 12
= 9,6 mm diambil L1 standar 10 mm
Jadi panjang pasak yang dipilih adalah 10 mm ( sesuai table 1.8 Sularso hal. 10 )
61TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Cek = b / ds1 = 5 / 12 = 0,3 sehingga 0,25 < 0,3< 0,35 ( baik )
= Lk / ds1 = 10 / 12 = 0,8 sehingga 0,75 < 0,8 s/d1,5 ( baik )
3.4.2. Perencanaa pasak II
a. Data yang diperoleh :
T1 = 519 kg.mm
T2 = 935 kg.mm
Diameter poros II = 15 mm
b. Bahan poros S45C = 58 kg/mm2
Bahan pasak S40C = 55 kg/mm2
c. Dimensi pasak dari table 1.3 Sularso hal. 10 diperoleh :
b x h = 5 x 5
t1 = 3,0
t2 = 1,7
62TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
d. Gaya tangensial pada permukaan poros I
F2
=T 2
ds2
2
( Sularso hal. 25)
=935152
=124 , 6 kg
``Bahan pasak diambil lebih lunak dari pada poros, yaitu S40C dengan
σB = 55 kg/mm2
untuk sf1 diambil = 6
sf2 diambil = 3 (tumbukan ringan)
e. Tegangan yang iijinkan pada poros II
σ kal =σ B
sf 1−sf 2
σ kal =55 kg6 .3
= 3 kg/cm2
f. Menetukan panjang pasak pada poros II
63TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Berdasarkan tegangan yang diijinkan
σ kal ≥F2
b x l2
l2 ≥124 , 6 kg6 x 3
L2 ≥ 6,9 = 7 mm
g. Berdasarkan tekanan yang yang diijinkan
Pa =8 kg/ mm2
pa≥F2
l2 (t2)
l2≥124 ,68 (2,2 )
L2 ≥ 7,07 = 7 mm
harga terbesar l2 = 7,07 = 7 mm
h. Panjang pasak yang direncanakan pada poros II
Lk1 = ( 0,75 : 1,5 ) ds2
= 0,9 x 15
= 13,5 mm
64TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Jadi panjang pasak yang dipilih adalah 10 mm ( sesuai table 1.8 Sularso hal. 10 )
Cek = b / ds1 = 5 / 15 = 0,3 : 0,25 < 0,3< 0,35 ( baik )
= Lk / ds1 = 12 / 12 = 0,8 : 0,75 < 0,8 : 1,5 ( baik )
3.5. PERENCANAAN BANTALAN
3.5.1. Perencanaan bantalan poros I
Data yang diperoleh :
Torsi rencana = 519 kg
ds1 = 12 mm
n1 = 1800 rpm
a. Dimensi bantalan
dari table 4.14 Sulaeso hal. 143 ;
Jenis bantalan terbukan No. = 6001
Diameter terluar (D) = 28
65TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Diameter dalam (d) = 12
Lebar bantalan (B) = 8
Jari- jari fillet bantalan = 0,5
Kapasitas nominal dinamis spesifik ( C) = 400 kg
Kapasitas nominal statis spesifik ( C0) = 229 kg
b. Beban yang bekerja pada bantalan I
Beban aksial = 0 karene sejajar dengan sumbu beban radial (P)
Beban ekivalen dinamis
Pr = X x V x Fr + Y x Fa (Sularso hal. 135 )
Dimana :
X = Factor beban aksial = 0,56
V = 1 beban putar pada cincin dalam
Y = Faktor beban aksial = 2,30
Fa = 0
Fr = RB (Karen RB dan RA lebih besar RB maka di
66TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
asumsikan RB = Fr 22,77 kg
maka
P1 = 0,56 x 1 x 22,77 + 2,30 x 0
= 13,75 kg
Beban ekifalen statis
Po = Xo x Fr + Yo x Fa ( Sularso hal. 135)
Dimana:
Xo = 0,6
Yo = 0,5
Maka :
Po = 0,6 x 22,77 + 0,5 x 2,30
= 13,66 + 0
= 14,66 kg
Jadi
P1 = Pr + Po
67TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
= 13,75 + 14,66
= 28,41 kg
c. Umur bantalan I
Factor kecepatan 1
fn1 =[33 , 3n1 ]
13
fn1 =[33 , 31800 ]
13
= 0,025
Factor umur
(sularso hal.136)
= 3,5
Umur nominal
Lh1 = 500 x fh3
68TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
fh1 = fn1CP1
fh1 = 0 , 2540028 ,41
= 500 x 3,53
= 21400 jam
Bila alat tersebut bekerja selama 8 jam /hari maka bantalan berumur :
21400 jam x1hari8 jam
x1 Tahun366
= 7,3 tahun
d. Keandalan umur bantalan (Ln)
Ln=a1 . a2. a3 . Lh
Ln=0,62 .1 .0,9 . 21400
= 11941.2 jam
=
11941 , 28
=1492 , 6
=
1492 ,625
=59 ,7
=
59 , 712
=4,9 tahun
= 4,9 tahun
e. diameter bola gelinding
Dw=Q 1 ( D−d )
Dimana
Dw : diameter bola gelinding (mm)
Q1 : faktor untuk bantalan bola satu garis (0,216 s/d 0,33)
D : diameter luar bantalan (mm)
d : diameter dalam bantalan (mm)
maka :
Dw1 = 0,32(28-12)
= 5,12 mm
f. jumlah bola gelinding dalam satu baris
69TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Z=Q2[ D+dDw ]
Dimana
Q2 : faktor bantalan bola = 0,8
Z1 = 0,8
(28+12 )5 ,12
= 6,25 = 6 buah
3.5.2. Perencanaan bantalan poros II
Data yang diperoleh :
Torsi rencana = 935 kg
ds2 = 15 mm
n2 = 1000 rpm
dari table 4.14 Sulaeso hal. 143 ;
Diameter terluar (D) = 32
Diameter dalam (d) = 15
Lebar bantalan (B) = 9
Jari- jari fillet bantalan = 0,5
Jenis bantalan terbukan No. = 6002
70TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Kapasitas nominal dinamis spesifik ( C) = 440
Kapasitas nominal statis spesifik ( C0) = 263
a. Beban yang bekerja pada bantalan II
Beban aksial = 0 karene sejajar dengan sumbu beban radial (P)
Beban ekivalen dinamis
Pr = X x V x Fr + Y x Fa (Sularso hal. 135 )
Dimana :
X = Factor beban aksial = 0,56
V = 1 beban putar pada cincin dalam
Y = Faktor beban aksial = 1,45
Fa = 0
Fr = RB (Karen RB dan RA lebih besar RB maka di
asumsikan RB = Fr 24,3 kg
maka
Pr = 0,56 x 1 x 35,50+ 1,45 x 0
71TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
= 19.9 N
Beban ekifalen statis
Po = Xo x Fr + Yo x Fa ( Sularso hal. 135)
Dimana:
Xo = 0,6
Yo = 0,5
Maka :
Po = 0,6 x 35,50 + 0,5 x 0
= 21.3
Jadi
P1 = Pr + Po
= 19,9 + 21,3
= 41,2kg
b. Umur bantalan II
72TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Factor kecepatan 1
fn1 =[33 , 3n1 ]
13
fn1 =[33 , 31000 ]
13
= 0,32
Factor umur
(sularso hal.136)
= 3,4
c. Umur nominal
Lh1 = 500 x fh3
= 500 x 3,43
= 19652 jam
d. Bila alat tersebut bekerja selama 8 jam /hari maka bantalan berumur :
73TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
fh1 = fn1CP1
fh1 = 0 ,3244041 ,2
19652 jam x1hari8 jam
x1 Tahun366
= 6,7 tahun
e. Keandalan umur bantalan (Ln)
Ln=a1 . a2. a3 . Lh
Ln=0,62 .1 .0,9 . 19652
= 10965,8 jam
=
10965 , 88
=1370 ,7
=
1370 ,725
=54 , 8
=
54 , 812
= tahun
= 4,5 tahun
f. diameter bola gelinding
Dw=Q 1 ( D−d )
Dimana
Dw : diameter bola gelinding (mm)
Q1 : faktor untuk bantalan bola satu garis (0,216 s/d 0,33)
D : diameter luar bantalan (mm)
d : diameter dalam bantalan (mm)
maka :
Dw1 = 0,32(32-15)
= 5,4 mm
g. jumlah bola gelinding dalam satu baris
Z=Q2[ D+dDw ]
Dimana
Q2 : faktor bantalan bola = 0,8
74TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Z1 = 0,8
(32+15 )5,4
= 6,9 = 7buah
3.6. PERENCANAAN PELUMASAN GREASE BANTALAN GELINDING
3.6.1. Perencanaan pelumas bantalan I
a. Data awal perencanaan :
Diameter poros ds : 12 mm
Putaran poros n1 : 1800 rpm
b. Umur pelumasan gemuk (grease) :
batas harga d .nharga d . n sesungguhnya
x 100( jam)
Untuk mendapatkan hargga batas dan untuk pelumasan gemuk pada bantalan
bola alur dalam dapat dilihat pada buku Sularso hal. 130 tabel 4.7
Sebesar 200000
Harga batas sesungguhnya = d1 x n1
= 12 x 1800
= 21600
Maka umur gemuk =
20000021600
x100
= 925,92 jam
Karena mesin ini bekerja 8 jam/hari, sedangkan 1 tahun 365 hari maka
c. Umur gemuk = 925,92jamx
1 hari8 jam
x1 bulan30 hari
= 3,8 bulan
Jadi dalam waktu 3,8 bulan pelumas harus dikontrol, untuk pengecekan
pelumasan harus kurang dari 3,8 bulan.
75TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
3.6.2. PERENCANAAN PELUMASAN
a. Data awal perencanaan :
Diameter poros ds2 : 1 mm
Putaran poros n2 : 1000 rpm
b. Umur pelumasan gemuk (grease) :
batas harga d .nharga d . n sesungguhnya
x 100( jam)
Untuk mendapatkan hargga batas dan untuk pelumasan gemuk pada bantalan
bola alur dalam dapat dilihat pada buku Sularso hal. 130 tabel 4.7
Sebesar 200000
Harga batas sesungguhnya = d1 x n2
= 15 x 1000
= 15000
Maka umur gemuk =
20000015000
x100
= 1333,3 jam
Karena mesin ini bekerja 8 jam/hari, sedangkan 1 tahun 365 hari maka
c. Umur gemuk = 1333,3jamx
1 hari8 jam
x1 bulan30 hari
= 5,5 bulan
Jadi dalam waktu 3,8 bulan pelumas harus dikontrol, untuk pengecekan
pelumasan harus kurang dari 5,5 bulan.
76TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
3.7 PERENCANAAN DETAIL KOMPONEN
Perencanaan Roda Gigi Kerucut
Daya motor P = 0.746 kw
Putaran mesin n1 = 1800 rpm
Perbandingan transmisi i = 2
Sudut tekan kerja α = 200
Sisi kerucut R = 125
Sudut poros ∑ =900
Putaran poros yang digerakkan n2 = 1000 rpm
Bahan roda gigi
Bahan roda gigi pinion (sularso, hal.241 tabel 6.7, hal.271)
Bahan HIS 1050 celup dingin sementasi dan temper
Kekuatan tarik (σB) = 58 kg/mm2
Tegangan lentur yang diijinkan (σa) = 22,7kg/mm2
Kekerasan permukaan gigi (HB) = 600kg/mm2
Tegangan kontak yang diijinkan (σc) = 189kg/mm2
Bahan roda gigi besar ( sularso, hal.241. table 6,7, hal.271)
Bahan S45C celup dingin dan temper
Kekuatan tarik (σB) = 50kg/mm2
Tegangan lentur yang di ijinkan (σa) = 18,9kg/mm2
Kekerasan permukaan gigi (HB)= 440kg/mm2
Tegangan kontak yang diijinkan (σc ) = 144 kg/mm2
3.7.1. Daya pengerak (Pd)
Pd = Px fc
Dimana
77TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Fc = factor koreksi (sularso hal 7)
Direncanakan fc = 1.8 untuk mengatasi beban pengerak
Pd = 1.3 x 0.746 = 0.96 kW
- Putaran poros yang digerakan (n1)
i=n1
n2
2=1800n2
n2 = 900 rpm
1. Sudut kerucut jarak bagi (δ )
δ1 = tan-1(1/i)
= tan-1(1/2)
= 26,560
δ2 = ∑- δ1
= 900 – 26,560
= 63,440
2. Menentukan modul (m)
Modul didapat dari diagram pemilihan table sularso hal. 245 berdasarkan pada
daya rencana Pd = 1.34 kW dan putaran poros transmisi n1 = 1800 rpm modul m
= 1.25
3. Diameter Lingkaran Jarak Bagi (d)
d1 = 2 x R x sin δ1
= 2 x 125 x sin 26,560
= 250 x 0.44
= 110 mm
d2 = 2 x R x sin δ2
= 2 x 125 x sin 63,560
78TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
= 250 x 0.89
= 222 mm
4. Jumlah gigi (z )
Z1 =
d1
m=110
1. 25=88 buah
Z2 =
d2
m=222
1. 25=177 , 6≈178 buah
5. Diameter lingkaran jarak bagi sesungguhnya ( d )
d1= m x z1
= 1.25 x 88
= 110mm
d2 = m x z2
= 1.25 x 178
= 222 mm
6. Pengecekan panjang sisi kerucut (R ) harus sesuai 125mm
R =
d1
2sin δ1
= 1102 x sin 26 , 56
= 1100 . 88
=125 mm
7. Kecepatan keliling (V )
V =
π x d1 x n1
60 x 1000=3 .14 x 110 x 1800
60000=621720
60000=10 , 36 m /det ik
8. Gaya tangensional (Ft)
Ft =
102 x pdV
=102 x 0 , 9610 ,36
= 96 , 910 , 36
=9 ,35 kg
79TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
9. Kelongaran puncak ( ck )
Ck = 0.25 x m
= 0.25 x 1,25
= 0.94 mm
10. Faktor perubahan kepala ( x )
X1 = 0.46[1−( z1
z2)2] =0 . 46[1−(75
143 )2] =0 . 46 [ 1−0. 27 ] =0 .33
X2 = -x1
= - 0.33
11. Tinggi kepala untuk roda gigi kecil (hk)
hk1 = (1+x1)m
= (1+0.33 ) x 1.25
= 1.33 x 1.25 = 1.66 mm
12. Tinggi kaki (f)
hf1 = (1 –X2)m + ck
= (1-0.33)x 1.25 + o.94
= 0.67 x 1,25 + 0,94
= 1.77 mm
13. Tinggi kepala untuk roda gigi besar (k)
Hk2= (1+ X2 )m
=(1+(-0.33) ) 1,25
= 0,67 x 1.25
= 0,83 mm
14. Tinggi kaki
hf2 = ( 1+ X2 )m + ck
= ((1 + 0.33 )1.25 )+ 0.94
= 1.33 x 1.25 + 0.94
80TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
=2.60 mm
15. Tinggi gigi ( H )
H = 2 x m + ck
= 2 x 1.25 + 0.94
= 3.44 mm
16. Sudut kepala (ϴk)
ϴk1 = tan-1 ( k1
R )
= tan-1 ( 1 ,66
125 ) = tan-1(0.016)
= 2,70
ϴk2 = tan-1 ( k2
R )
= tan-1 ( 0 ,83
125 ) = tan-1(0.0083)
= 0.470
17. Sudut kaki (ϴf )
ϴf1 = tan-1 ( hf 1
R )
= tan-1 ( 1 ,77100 )
= tan-1 (0 , 017 ) = 0,970
ϴf2 = tan-1 ( hf 2
R )
81TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
= tan-1 ( 2 ,60100 )
= tan-1 (0 , 026 )
= 1,40
18. Sudut kerucut kepala (δk)
δk1 = δ1 + ϴk1
= 26,56 + 2,7
= 29,260
δk2 = δ2 + ϴk2
=63,440 +3,310
= 66,210
19. Sudut kerucut kaki (δf)
δf1 = δ1 - ϴf1
= 26,56 – 0,97
= 25,590
δf2 = δ2 - ϴf2
= 63,44-1,4
= 620
20. Diameter lingkaran kepala (dk)
dk1 = d1+2hk1 + COS δ1
= 110+(2x1,66) x cos ( 26,56)
= 110+3,22x0,89
= 112,8 mm
dk2 = d2+2K2 . COS δ2
= 222 + 2 x 0,83.COS 63,44
= 222+ 1,66. 0,44
= 222,7 mm
21. Diameter Lingkaran kaki (X)
82TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
X1 =
d2
2−k 1 x sin δ1
=
2222
−1,4 x sin 26 ,56
= 111- 1,4,x0,44
=110,4 mm
X2=
1102
−0 , 83 x sin 63 ,56
= 55- 0,80
= 54,2 mm
22. Tebal gigi (S)σ
S1 = (0,5x π+2x X1 x tan α)m
= (0,5 x 3,14 +2x 0,33 x tan 20)1,25
= 2,25 mm
S2 = (0,5x π-2x X2 x tan α)m
= (0,5 x 3,14 – 2 x 0,33 x 0,36)1,25
= 1,16 mm
S1 + S2 = 2,25+1,16
= 3,41 mm
23. Tegangan geser yang di ijinkan(τa) bahan roda gigi
τ a=σB
sf1 . sf 2
=58 kg /mm2
6 x2=4,8 kg/mm2
24. Beban lentur yang di ijinkan persatuan lebar dan penampang rata-rata
(F’b)
F ' b=σa .m . k . j
k 0 . ks .km
Dimana :
Faktor geometeri (j1) = 0,192; (j2) = 0,23 (Sularso hal. 172)
Factor dinamis (Cv) = 0,75 (Sularso hal.271)
83TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Faktor beban lebih (k0) = 1,25(sularso hal. 271)
Factor distribusi (km) = 1,25 (Sularso,hal.271)
Factor ukur (ks)
Ks = 4 √ m
2 ,24⇒ 4√ 1 ,25
2 ,24=0,6
F’b1 =
σa x m xk j1
k0 x ks x km
=
14 , 4 kg /mm2 x 1 ,25 x 0. 75 x 0 ,1921, 25 x 0 .86 x 1 ,25
= 17,5 kg/mm2
F’b2 =
σb x m xk j2
k0 x ks x km
=
10 , 2 kg/mm2 x 1 ,25 x 0 , 75 0 , 231 ,25 x 0 .86 x 1 ,25
= 10,9 kg/mm2
25. Beban permukaan yang diijinkan persatuan lebar penampang rata-rata
(F’h)
F’h =
σc2
d1
cp2
Cv . I
C0 . Cm .C f
Dimana :
Factor geometri (I) = 0,069 (sularso hal.273)
Factor dinamis (Cv) = 0,75 (Sularso hal. 271)
Factor beban lebih (C0) = 1,50 (sularso hal. 271)
Factor distribusi beban (Cm) = 1,25 (Sularso hal. 271)
Factor kondisi permukaan (Cf ) = 1
Koefisien elastis (C2p) = 74,22 = 5506 (kg/mm2)
Tegangan kontak yang dijinkan = 92kg/mm2
F’h1 = (92kg/mm2)2
945506
.0 ,75 . 0 , 069
1 , 50 .1 ,25. 1=7 , 29 kg /mm2
84TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
F’h2 = (92kg/mm2)2
1785506
.0 ,75 . 0 , 069
1 , 50 .1 ,25. 1=8 , 46 kg/mm2
26. .Lebar gigi (b)
b ≥
ftF 'min
b
9 ,36 kg0 ,846 kg /mm
b 11,05 mm, maka direncanakan b = 11mm
27. Tegangan tarik izin (t)
t =
σB
Sf 1×Sf 2
dimana :
Sf1 = faktor keamanan bentuk bahan S-C = 6
Sf2 = faktor keamanan kekasaran permukaan = 2
(Sul ; hal. 8)
28. Pinion
1 =
σB1
Sf 1 ¿Sf 2
=
58 kg /mm2
6×2
= 4,8kg/mm2
29. Roda gigi 2
2 =
σB2
Sf 1 ¿Sf 2
=
50 kg /mm2
6×2
85TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
= 4,16kg/mm2
30. Tegangan geser izin (s)
Pinion
s1 = 1,5×σ t1
= 1,5 4,8kg/mm2
= 8,2kg/mm2
Roda gigi 2
s2 = 1,5×σ t2
= 1,5 4,16kg/mm2
= 6,24kg/mm2
31. Tegangan geser yang terjadi (H)
Pinion
H1 =
Ftb1×s1
=
9 ,36 kg11×2 ,25 mm
= 0,37kg/mm2
Roda gigi 2
H2 =
Ftb2×s2
=
9 ,36 kg11mm×0 , 86 mm
= 0,98 kg/mm2
H1 < s1 dan H2 < s2, maka bahan pinion dan roda gigi 2 masih aman untuk
digunakan dan sesuai standart.
32. Tegangan lentur yang terjadi (b)
b =
Ftb×H
=
9 , 36 kg11 mm×3 ,44 mm
86TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
= 0,24kg/mm2
b < a, maka pemilihan bahan pinion dan roda gigi 2 sudah sesuai dan aman
digunakan.
3.8. Perencanaan poros
3.8.1. Perencanaan poros I
Momen torsi (T)
T1 = 9 ,74×105×Pd
n1
= 9 ,74×105×1 , 34 KW
1800 rpm
= 725,1kg.mm
3.8.2. Tegangan tarik izin (t)
t =
σB
Sf 1×Sf 2
dimana :
1. Bahan poros 1 direncanakan dari baja S 40 C dengan
B = 55kg/mm2 (Tabel 1.1 ; Sul ; hal. 3)
Sf1 = faktor keamanan bahan poros = 6
Sf 2 = faktor keamanan bentuk poros = 2
maka :
t =
55kg /mm2
6×2
= 4,583kg/mm2
2. Tegangan geser izin (si)
si = 0,8×σ t
= 0,8 4,583kg/mm2
= 3,66kg/mm2
3. Diameter poros (ds1)
87TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
ds1=[ 5,1
σt×Kt×Cb×T 1]
13
dimana :
Kt = faktor koreksi beban kejut sedang = 2
Cb = faktor koreksi beban lentur = 2 (Sul ; hal. 8)
maka :
ds1 = [ 5,1
4 , 583 kg /mm2×2×2×725 ,1 kg . mm]
13
= 14,77mm 15 mm
(diameter poros 1 = 15 mm, maka sesuai dengan standart poros table 1.7 ;
Sul ; hal. 9)
4. Tegangan geser yang terjadi (s)
s =
5,1×T 1
ds13
=
5,1×725 , 1kg .mm
(15 mm )3
= 1,06kg/mm2
s < si, maka diameter poros sudah sesuai ketentuan dan aman untuk
digunakan.
5. Berat poros (Wt)
Wt= π
4×ds
12×L×γ
dimana :
= berat jenis baja karbon untuk poros = 7,810-6kg/mm3 (Dobrov ; hal. 69)
Wt =
3 ,144
×(15 mm )2×137mm×7,8×10−6 kg/mm3
= 0,18kg
6. Berat roda gigi pinion (Wr)
Wp=[ π
4×(dk 1−ds1 )
2×b×γ ]−s1×b×H×γ×Z1
88TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
dimana :
b = lebar gigi = 20mm
dk1 = diameter kepala pinion = 94,8mm
ds1 = diameter poros 1 = 15mm
H1 = tinggi gigi pinion = 1,75mm
s1 = tebal gigi pinion = 2,32mm
Z1 = jumlah gigi pinion = 75buah
= berat jenis baja karbon = 7,810-6kg/mm3
maka :
Wp =[ 3,144
×(45 ,3 mm−15 mm)2×22mm×7,8×10−6 kg /mm3]−2 ,32 mm×22 mm×1 ,75 mm×7,8×10−6
kg /mm3×63
= 2,31kg
7. Berat puly (w)
W1 = 1/4π d2. h. γ
= 1/4x 3,14 x17,5 x0,5x7,2.10-3 kg/cm2
= 1,7kg/cm2
8. Beban yang bekerja akibat tarikan flat belt
R=2 P . sinθ2
R=2 x 5 ,77 . . sin159
2
R = 11,54x 0,98
= 11,30 kg
89TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
RBr
37
RAr
100
Ft
Fr
RB
FaRA
B
A
9. Gaya yang bekerja pada poros I
F = Wpulley + WFlat belt + Wpr + R
(beban diterima poros akibat terikat Belt)
= 1,7 kg + 0,316 kg + 2,31kg + 11.30 kg
=16,62 kg
10. Perhitungan gaya-gaya pada poros 1
Panjang poros (L) = 137mm
Jarak bantalan A dan B = 100mm
Jarak bantalan B dan pinion = 37mm
Diameter jarak bagi pinion (d1) = 42mm
T1 = 725,1kg.mm
Ft = 18,37kg
90TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Fr = Ft×tan α×cos δ1+Wp+Wt
= 18,37 x 200 x 18,430 +2,31+0,18
= 8,76kg (arah gaya ke kiri)
Fa = Ft×tan α×sin δ1
= 18 , 37 kg×tan 20×sin 18 , 43
= 2,1kg (arah gaya ke bawah)
11.Resultan gaya pada sumbu vertikal
∑ M A=0
F (137 mm )−( RB×100 mm )=0
16 , 61 (137 )−( RB x100 )=0
R= (16 ,62 kg×137 mm)100 mm
= 22,7kg (arah gaya ke bawah)
∑ Fy=0R A−RB+F=0R A −22 , 7kg+16 ,62 kg=0
RA = 6,15kg (arah gaya ke atas)
a. gaya pada sumbu horizontal
RBr =
22 , 7×137 mm100 mm
= 31,09kg (arah gaya ke kanan)
∑ Fx=0R Ar
−RBr+F=0
R Ar−31 ,09+16 ,62 kg=0
RA r= 14,47kg (arah gaya ke kanan)
b. Momen lentur vertikal
91TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
MvA= ( RB×100 mm)+( Ft×137 mm )
= (22 ,7 kg×100 mm)−(16 ,62kg×137 mm)
= 832,96 kg.mm
MvB= ( RA×100 mm)
= 6,15kg 100mm
= 615kg.mm
MvC= ( RB×37 mm )−( R A×137 mm )
= (31 , 09×37 mm )−(14 , 47×137 mm )
= 1150,3 – 1982,39 = 832.06 kg.mm
c. Momen lentur horizontal
MhA= ( RBr×100 mm )−( F×137 mm)
= (31 , 09 kg×100 mm )−(16 , 62 kg×137 mm)
= 832 kg.mm
MhB= ( RAr×100 mm )
= 14,47kg 100mm
= 1447kg.mm
MhC= ( RBr×37 mm)+(R A
r¿137mm )
= (−31 ,09 kg×37 mm )+(14 , 47 kg×137 mm )
= 832kg.mm
12. Resultan momen lentur
MR = √ MvB 2+Mh
B 2
= √(615kg .mm )2+(1447 kg .mm)2
= √(378225 kg . mm )2+(2093809 kg . mm)2
92TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
=1572,27 kg.mm
13.ds≥[ 5,1
τa
.√ (km . M )2+(kt . T1 )2]13
ds≥[ 5,1
4 ,58.√(1,5 . x 1572 ,27 )2+ (1,2.725 ,1 )2]
13
= 12.44mm = diambil standar = 15 mm
n1 =1800
6,15kg
93TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
FBD gaya geser(Fv)
Diagram bidanggaya geser
16,62kg
+
o
o o
o
-
22,75Kg
BA
Pinion
1225,70Kg
3.8.3. Perencanaan poros 2
Momen torsi (T)
T2 = 9 ,74×105×Pd
n2
= 9 ,74×105×1 , 34 KW
793 rpm
= 1645,9kg.mm
1. Tegangan tarik izin (t)
t =
σB
Sf 1×Sf 2
dimana :
Bahan poros 2 direncanakan dari baja S 40 C dengan B = 55kg/mm2
(Tabel 1.1 ; Sul ; hal. 3)
Sf1 = faktor keamanan bahan poros = 6
Sf2 = faktor keamanan bentuk poros = 2
maka :
t =
55 kg /mm2
6×2
= 4,58kg/mm2
2. Tegangan geser izin (s)
si = 0,8×σ t
= 0,8 4,58kg/mm2
= 3,6kg/mm2
94TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Diagram bidang momen lentur
(MR)
100
Fr
RB
FaRA
B
RBr
150
3. Diameter poros 2 (ds2)
ds2=[5,1
σt×Kt×Cb×T 2]
13
dimana :
Kt = faktor koreksi beban kejut sedang = 2
Cb = faktor koreksi beban lentur = 2 (Sul ; hal. 8)
maka :
ds2 = [ 5,1
4 , 58kg /mm2×2×2×1645 , 9 kg . mm]
13
= 18,85mm 20 mm
(diameter poros 2 = 19mm maka sesuai dengan standart potable 1.7
Sul ; hal. 9)
4. Tegangan geser yang terjadi (s)
s =
5,1×T 2
ds23
=
5,1×1645 ,9 kg . mm
(19 mm )3
= 1,2kg/mm2
s < si, maka diameter poros sudah sesuai ketentuan dan aman digunakan.
5. Perhitungan gaya-gaya pada poros 1I
95TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
RAr
FtA
Panjang poros (L) = 150mm
Jarak bantalan A dan B = 100mm
Jarak bantalan B dan pinion = 50mm
Diameter jarak bagi pinion (d1) = 42mm
T1 = 725,1kg.mm
Ft = 150,37kg
Fr = Ft×tan α×cos δ1+Wp+Wt
= 16,37 x 200 x 18,430 +2,31+0,18
= 8,76kg (arah gaya ke kiri)
Fa = Ft×tan α×sin δ1
= 18 , 37 kg×tan 20×sin 18 , 43
= 2,1kg (arah gaya ke bawah)
6. Resultan gaya pada sumbu vertikal
∑ M A=0
F (250 mm )−(RB×510 mm )=0
16 , 61 (250 )−( RB x150 )=0
RB =
(16 , 62 kg×250 mm )150 mm
= 27,7kg (arah gaya ke bawah)
∑ Fy=0R A−RB+F=0R A −27 ,7 kg+16 ,62 kg=0
RA = 11 kg (arah gaya ke atas)
96TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
7. Resultan gaya pada sumbu horizontal
RBr =
27 , 7×250 mm150 mm
= 46,16 kg (arah gaya ke kanan)
∑ Fx=0R Ar
−RBr+F=0
R Ar−46 , 16+16 ,62 kg=0
RA r = 29,54kg (arah gaya ke kanan)
8. Momen lentur vertikal
MvA= ( RB×100 mm)+( Ft×137 mm )
= (27 , 7 kg×100 mm )−(16 ,62 kg×250 mm )
= 1385 kg.mm
MvB= ( RA×100 mm)
= 11 kg 100mm
= 1100kg.mm
MvC = ( RB×150 mm)−( RA×250 mm )
= (46 ,16×150 mm )−(29 ,54×250 mm )
= 461 kg.mm
9. Momen lentur horizontal
MhA = ( RBr
×100 mm )−( F×250mm)
= (27 , 7 kg×100mm )−(16 ,62 kg×250mm )
=1885 kg.mm
MhB = ( RAr
×100 mm )
97TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
= 29.54kg 100mm
= 2954kg.mm
MhC = ( RBr
×37 mm)+(R Ar¿137mm )
= (−31 ,09 kg×37 mm )+(14 , 47 kg×137 mm )
= 832kg.mm
10. Resultan momen lentur
MR = √ MvB 2+Mh
B 2
= √( 461 kg .mm )2+(2958 kg . mm)2
= √(212521 kg . mm )2+(8749764 kg . mm )2
=2993,70 kg.mm
ds≥[ 5,1τa
.√ (km . M )2+(kt . T1 )2]13
ds≥[ 5,1
4 , 58.√(1,5 . x 2993 ,70 )2+ (1,2. 1645 , 9 )2]
13
= 16,51 mm = diambil stsndar = 17 mms
3.9. Perencanaan pasak
3.9.1. Perencanaan pasak I
1. Data yang diperoleh :
T1 = 725,1 kg.mm
Bahan poros S40C = 55 kg/mm2
Bahan pasak S30C = 48 kg/mm2
98TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Diameter poros I = 15 mm
2. Dimensi pasak sesuai table 1.3 Sularso hal. 10 diperoleh :
b x h = 5 x 5
t1 = 3,0
t2 = 1,7
3. gaya tangensial pada permukaan poros (Ft)
Ft =
T 1ds1
2
=
725 , 1 kg .mm15 mm
2
= 96,7kg
4. Tegangan geser izin (i)
σ i=
σ B
Sf 1×Sf 2
dimana :
Sf1 = faktor keamanan bentuk = 6
Sf2 = faktor keamanan bahan = 3
maka :
i =
48 kg/mm2
6×3
= 2,66kg/mm2
5. Panjang pasak berdasarkan tegangan geser izin (l)
99TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
σ i=Ftb×l
≤2, 66kg /mm2
96 , 6kg6 mm×l
≤2, 66kg /mm2
l=12 mm
6. Berdasarkan tekanan yang diijinkan
Pa =8 kg/ mm2
pa≥F1
l1 (t2)
l2≥96 , 7 kg8 (1,7 )
l2 ≥ 7,0 = 7 mm
harga terbesar l1 = 7,0 = 7 mm
7. Panjang pasak yang direncanakan pada poros I
Lk1 = ( 0,75 s/d 1,5 ) ds1
= 0,8 x 15
= 12 mm diambil L1 standar 12 mm
Jadi panjang pasak yang dipilih adalah 10 mm ( sesuai table 1.8 Sularso hal. 10 )
Cek = b / ds1 = 5 / 15 = 0,3 sehingga 0,25 < 0,3< 0,35 ( baik )
= Lk / ds1 = 12 / 15 = 0,8 sehingga 0,75 < 0,8 s/d1,5 ( baik )
100TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
3.9.2. Perencanaan pasak II
1. Data yang diperoleh :
T2 = 1645,8 kg.mm
Bahan poros S40C = 55 kg/mm2
Bahan pasak S30C = 48 kg/mm2
Diameter poros II = 17 mm
2. Dimensi pasak sesuai table 1.3 Sularso hal. 10 diperoleh :
b x h = 6 x 6
t1 = 3,5
t2 = 2,2
3. gaya tangensial pada permukaan poros (Ft)
Ft =
T 2ds2
2
=
1645 , 8 kg . mm20mm
2
= 164,5kg
4. Tegangan geser izin (i)
101TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
σ i=
σ B
Sf 1×Sf 2
dimana :
Sf1 = faktor keamanan bentuk = 6
Sf2 = faktor keamanan bahan = 3
maka :
i =
48 kg/mm2
6×3
= 2,66kg/mm2
5. Panjang pasak berdasarkan tegangan geser izin (l)
σ i=Ftb×l
≤2,66kg /mm2
164 , 5kg6mm×l
≤2 ,66kg /mm2
l=10mm
6. Berdasarkan tekanan yang diijinkan
Pa =8 kg/ mm2
pa≥F2
l2 (t1)
l1≥164 , 58 (3,5 )
l1 ≥ 5,8 = 6 mm
harga terbesar l2 = 5,8 = 6 mm
7. Panjang pasak yang direncanakan pada poros II
Lk1 = ( 0,75 s/d 1,5 ) ds2
102TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
= 0,8 x 17
= 13,6 mm diambil L2 standar 15 mm
Jadi panjang pasak yang dipilih adalah 10 mm ( sesuai table 1.8 Sularso hal. 10 )
Cek = b / ds1 = 6 / 15 = 0,3 sehingga 0,25 < 0,3< 0,35 ( baik )
= Lk / ds1 = 17 / 20 = 0,8 sehingga 0,75 < 0,8 s/d1,5 ( baik )
3.10. PERENCANAAN BANTALAN
3.10.1. Perencanaan bantalan I
Data yang diperoleh :
Torsi rencana = 725,1 kg
ds1 = 15 mm
n1 = 1800 rpm
dari table 4.14 Sulaeso hal. 143 ;
Jenis bantalan terbukan No. = 6002
103TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Diameter terluar (D) = 32
Diameter dalam (d) = 15
Lebar bantalan (B) = 9
Jari- jari fillet bantalan = 0,5
Kapasitas nominal dinamis spesifik ( C) = 440 kg
Kapasitas nominal statis spesifik ( C0) = 263 kg
1. Beban yang bekerja pada bantalan I
Beban aksial = 0 karene sejajar dengan sumbu beban radial (P)
Beban ekivalen dinamis
Pr = X x V x Fr + Y x Fa (Sularso hal. 135 )
Dimana :
X = Factor beban aksial = 0,56
V = 1 beban putar pada cincin dalam
Y = Faktor beban aksial = 2,30
Fa = 0
104TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Fr = RB (Karen RB dan RA lebih besar RB
maka
di asumsikan RB = Fr 31,09 kg
maka
P1 = 0,56 x 1 x 31,09 + 2,30 x 0
= 17,41 kg
Beban ekifalen statis
Po = Xo x Fr + Yo x Fa ( Sularso hal. 135)
Dimana:
Xo = 0,6
Yo = 0,5
Maka :
Po = 0,6 x 31,09 + 0,5 x 0
= 18,65 + 0
= 18,65 kg
105TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Jadi
P1 = Pr + Po
= 17,41 + 18,65
= 36,06 kg
2. Umur bantalan I
Factor kecepatan 1
fn =[33 ,3n1 ]
13
fn =[33 ,31800 ]
13
= 0,26
Factor umur
(sularso hal.136)
= 3,1
106TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
fh1 = fn1CP1
fh1 = 0 , 2644036
Umur nominal
Lh1 = 500 x fh3
= 500 x 3,13
= 14895,5 jam
Bila alat tersebut bekerja selama 8 jam /hari maka bantalan berumur :
14895 , 5 jam x1hari8 jam
x1 Tahun366
= 5,10 tahun
3. Keandalan umur bantalan (Ln)
Ln=a1 . a2. a3 . Lh
Ln=0,62 .1 .0,9 . 14895,5
= 8311,69 ja
=
8311 , 698
=1038 , 9
=
1038 ,925
=41 , 55
=
41 , 5512
= 3,4 tahun
4. Diameter bola gelinding
Dw=Q 1 ( D−d )
Dimana
Dw : diameter bola gelinding (mm)
Q1 : faktor untuk bantalan bola satu garis (0,216 s/d 0,33)
107TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
D : diameter luar bantalan (mm)
d : diameter dalam bantalan (mm)
maka :
Dw1 = 0,32(32-15)
= 5,44 mm
5. Jumlah bola gelinding dalam satu baris
Z=Q2[ D+dDw ]
Dimana
Q2 : faktor bantalan bola = 0,8
Z1 = 0,8
(32+15 )5 ,44
= 6,9 diambil 7 buah
= 6,9 = 6 buah
3.10.2. Perencanaan bantalan poros II
Data yang diperoleh :
Torsi rencana = 1645,5 kg
Ds2 = 17 mm
n2 = 900 rpm
dari table 4.14 Sulaeso hal. 143 ;
108TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Jenis bantalan terbukan No. = 6003
Diameter terluar (D) = 35
Diameter dalam (d) = 17
Lebar bantalan (B) = 10
Jari- jari fillet bantalan = 1
Kapasitas nominal dinamis spesifik ( C) = 470 kg
Kapasitas nominal statis spesifik ( C0) = 296 kg
1. Beban yang bekerja pada bantalan II
Beban aksial = 0 karene sejajar dengan sumbu beban radial (P)
Beban ekivalen dinamis
Pr = X x V x Fr + Y x Fa (Sularso hal. 135 )
Dimana :
X = Factor beban aksial = 0,56
109TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
V = beban putar pada cincin dalam
Y = Faktor beban aksial = 2,30
Fa = 0
Fr = RB (Karen RB dan RA lebih besar RB maka di
asumsikan RB = Fr 46,16 kg
maka
P1 = 0,56 x 1 x 46,16 + 2,30 x 0
= 25,8 kg
Beban ekifalen statis
Po = Xo x Fr + Yo x Fa ( Sularso hal. 135)
Dimana:
Xo = 0,6
Yo = 0,5
Maka :
Po = 0,6 x 46,16 + 0,5 x 0
110TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
= 27,6 + 0
= 27,6 kg
Jadi
P1 = Pr + Po
= 25,8 + 27,6
= 53,4 kg
2. Umur bantalan II
Factor kecepatan 1I
fn1 =[33 ,3n1 ]
13
fn1 =[33 ,3900 ]
13
= 0,26
Factor umur
(sularso hal.136)
111TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
fh1 = fn1CP1
= 2,3
Umur nominal
Lh1 = 500 x fh3
= 500 x 2,33
= 6083,5 jam
Bila alat tersebut bekerja selama 8 jam /hari maka bantalan berumur :
6083 ,5 jam x1hari8 jam
x1 Tahun366
= 2,1 tahun
3. Keandalan umur bantalan (Ln)
Ln=a1 . a2. a3 . Lh
Ln=0,62 .1 .0,9 . 6 o83,5
= 3394.5 jam
=
3394 , 58
=3650 , 6
=
424 , 325
=16 ,9
=
16 , 912
=1,4
= 1,4 tahun
112TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
fh1 = 0 , 2647053 ,4
4. Diameter bola gelinding
Dw=Q 1 ( D−d )
Dimana
Dw : diameter bola gelinding (mm)
Q1 : faktor untuk bantalan bola satu garis (0,216 s/d 0,33)
D : diameter luar bantalan (mm)
d : diameter dalam bantalan (mm)
maka :
Dw1 = 0,32(35-17)
= 5,7 mm
5. Jumlah bola gelinding dalam satu baris
Z=Q2[ D+dDw ]
Dimana
Q2 : faktor bantalan bola = 0,8
Z1 = 0,8
(35+17 )5,8
= 8,9 = 8 buah
3.11. PERENCANAAN PELUMASAN GREASE BANTALAN GELINDING
3.11.1. Data awal perencanaan :
Diameter poros ds1 : 15 mm
Putaran poros n : 1800 rpm
a. Umur pelumasan gemuk (grease) :
batas ha rgad . nharga d . n sesungguhnya
x 100( jam)
113TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Untuk mendapatkan hargga batas dan untuk pelumasan gemuk pada
bantalan bola alur dalam dapat dilihat pada buku Sularso hal. 130 tabel 4.7
Sebesar 200000
Harga batas sesungguhnya = d1 x n1
= 15 x 1800
= 27000
Maka umur gemuk =
20000027000
x100
= 740,7 jam
Karena mesin ini bekerja 8 jam/hari, sedangkan 1 tahun 365 hari
maka
Umur gemuk = 740,7 jamx
1 hari8 jam
x1 bulan30 hari
= 3,08 bulan
Jadi dalam waktu 3,8 bulan pelumas harus dikontrol, untuk
pengecekan pelumasan harus kurang dari 3, bulan
3.11.2. PERENCANAAN PELUMASAN GREASE BANTALAN GELINDING II
Data awal perencanaan :
Diameter poros ds2 : 17 mm
Putaran poros n2 : 793,9 rpm
a. Umur pelumasan gemuk (grease) :
batas harga d .nharga d . n sesungguhnya
x 100( jam)
Untuk mendapatkan hargga batas dan untuk pelumasan gemuk pada
bantalan bola alur dalam dapat dilihat pada buku Sularso hal. 130 tabel 4.7
Sebesar 200000
114TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
Harga batas sesungguhnya = d2 x n2
= 17 x 794
= 13498
Maka umur gemuk =
20000013498
x100
= 1481,7 jam
Karena mesin ini bekerja 8 jam/hari, sedangkan 1 tahun 365 hari maka
b. Umur gemuk = 1481,7jamx
1 hari8 jam
x1 bulan30 hari
= 6,1 bulan
Jadi dalam waktu 3,8 bulan pelumas harus dikontrol, untuk pengecekan
pelumasan harus kurang dari 6,1bulan.
BAB IV
REKAPTULASI PERENCANAAN DETAIL KOMPONEN
SABUK RATA
No Nama Bahan/ ukuran satuan
1 Pemilihan jenis bahan Solid woven cotton
115TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
2 Dimensi penampang (bxh) 35 x 5 mm
3 Diameter jarak bagi puli kecil 175 mm
4 Diameter jarak bagi puli besar 311 mm
5 Kecepatan keliling sabuk rata 16,95 m/s
6 Jarak poros 528,7 mm
7 Panjang keliling sabuk (L) 1828 mm
8 Jarak sumbo poros yang sebenarnya 340,23 mm
9 Gaya keliling sabuk 517 kg
10 Luas penampang 175 mm
11 Jumlah flat belt 1 buah
12 Besar gaya tarik sabuk 31,5 kg
13 Tegangan max yang terjadi 21,25 Kg/cm2
14 Umur sabuk 1,2 tahun
15 Sudut kontan puli dan sabuk 1590
16 Beban yang bekerja akibat gaya tark 11,30 kg
17 Berat sabuk 0,316 kg
PERENCANAAN PULI
No Nama Puli I Puli II satuan
1 Bahan S45C S45C kg
2 Tegangan tarik 58 58 kg
3 Lebar puli 53 53 mm
4 Momen punter 519 935 Kg.mm
5 Diameter poros 12 15 mm
6 Diameter hub 43 43 mm
7 Panjang hub 20 20
8 Tebal rim 7,5 7,5 mm
9 Tinggi crown 2,5 2,5 mm
10 Jumlah arms 4 4 buah
PERENCANAAN POROS PADA FLAT BELT
116TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
No Nama Poros I Poros II satuan
1 Bahan poros S45C S45C
2 Putaran poros 1800 1000 rpm
3 Momen punter 519 935 kg.mm
3 Tegangan tarik 58 58 kg
4 Panjang poros 300 250 mm
5 Berat poros 1,7 2,7 kg
6 Berat puli 0,244 0,316 kg
7 Gaya yang bekerja pada poros 15,18 14,6 kg
8 Diameter poros yang sebenarnya 12 15 mm
9 Deflexsi puntiran 0,240 0,190 derajat
10 Putaran kritis 40320,2 1502,2 rpm
11 Lendutan poros 1,07 0,28 mm
PERENCANAAN PASAK
No Nama Pasak I Pasak II satuan
1 Momen punter 519 935 Kg.mm
2 Dimensi (bxh) 5 x 5 5 x 5 mm
3 Gaya tangensial 86,5 124,6 kg
4 Tegangan yang diijinkan pada poros 3 3 kg/mm2
5 Tekanan yang diijinkan 7 7 mm
6 Panjang pasak yang direncanakan 10 14 mm
7 Dimensi pasak 5 x 5 5 x 5 mm
PERENCANAAN BANTALAN
No Nama Bantalan I Bantalan II satuan
1 Torsi 519 935 Kg.mm
2 Dimensi bantalan terbuka no 6001 6002
3 Diameter terluar (D) 28 32 mm
4 Diameter dalam (d) 12 15 mm
117TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
5 Lebar bantalan (B) 8 9 mm
6 Jari-jari filter bantalan 0,5 0,5 mm
7 Kapasitas normal dinamis ( C ) 400 440 kg
8 Kapasitas normal statis ( Co ) 229 263 kg
9 Beban yang bekerja pada bantalan 28.4 41,2 kg
10 Factor kecepatan 0,25 0,32
11 Factor umur 3,5 3,4
12 Umur nominal 12400 19652 jam
13 Umur bantalan 7,3 6,7 tahun
14 Kendalan umur bantalan 4,9 4,5 tahun
15 Diameter bola gelinding 5,12 5,4 mm
16 Jumlah bola gelinding dlm 1 baris 6 8 buah
PERENCANAAN PELUMASAN
No Naman Pelumas I Pelumas II satuan
1 Umur pelumas grease 925,92 1333,3 jam
2 Mesin bekerja pada 8 jam / hari 3,8 5,5 bulan
PERENCANAAN RODA GIGI KERUCUT
No Nama Roda gigi
I
Roda gigi
II
satuan
1 Diameter lingkarang jarak bagi (d) 110 222 mm
2 Jumlah gigi 75 143 buah
3 Diameter lingkarang jarak bagi sesungguhnya 94 179 mm
4 Sisi kerucut 100 100 Mm
5 Kecepatan keliling 8,28 8,28 m/detik
6 Gaya tangensional (Ft) 16,50 16,5 Kg
118TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
7 Kelongaran puncak (ck) 0,94 0,92 Mm
8 Factor perubahan kepala 0,33 -0,33 mm
9 Tinggi kepala utk roda gigi 1,66 0,83 mm
10 Tinggi kaki 1,77 2,60 mm
11 Tinggi gigi 3,44 3,44 mm
12 Sudut kepala 2,70 0,470
13 Sudut kaki 0,970 1,40
14 Sudut kerucut kepala 29,260 66,210
15 Diameter lingkaran kepala 90,8 178,7 Mm
16 Diameter kaki 88,4 43,26 Mm
17 Tebal gigi 2,25 1,16 Mm
18 Tegangan geser yg diijinkan bahan roda gigi 4,8 4.8 kg/mm2
19 Bahan lentur yang diijinkan 10,9 10,7 Kg/mm2
20 Bahan permukaan yang diijinkan 7,29 8,46 Kg/mm2
21 Lebar gigi 20 20 Mm
22 Teganagn tarik ijin 4,8 4,16 Kg/mm2
23 Tegangan geser yang diijinkan 8,2 6,24 Kg/mm2
24 Tegangan geser yang terjadi 0,37 0,97 Kg/mm2
25 Tegangan lentur yang terjadi 0,24 0, 17 Kg/mm2
POROS RODA GIGI
No Nama Poros I Poros II Satuan
1 Momen torsi 725,1 1645,9 Kg.mm
2 Tegangan tarik ijin 4,58 4,58 Kg/mm2
3 Tegangan geser ijin 3,6 3,6 Kg/mm2
4 Diameter poros 15 17 Mm
5 Teganagn geser yang terjadi 1,06 1,2 Kg/mm2
6 Berat poros 0,18 0,13 Kg
119TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
7 Berat roda gigi 2,31 2,80 Kg
8 Beban yg bekerja akibat tarik flat blet 11,30 11.30 Kg
9 Gaya yang bekerja pada poros 16,62 15,7 Kg
10 Resultan momen lentur 1572,27 2993,70 Kg.mm
11 Diameter poros sesungguhnya 15 17 Mm
14 Panjang poros 137 250 Mm
PERENCANAAN PASAK
No Nama Pasak I Pasak II Satuan
1 Gaya tangensial pada permukan poros 96,7 164,4 Kg
2 Gaya geser ijin 2,66 2,66 Kg
3 Panjang pasak berdasarkan tegangan geser ijin 10 12 Mm
4 Berdasarkan tekanan yang diijinkan 6 7 Mm
5 Panjang pasak yang direncanakan 12 15 Mm
6 Dimensi pasak 5 x 5 5 x 5 Mm
PERENCANAAN BANTALAN
No Nama Bantalan I Bantalan II satuan
1 Jenis bantalan terbuka 6002 6003
2 Diameter terluar 32 35 mm
3 Diameter dalam 15 17 mm
4Lebar bantalan (B)
9 10 mm
120TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
5Jari- jari fillet bantalan
0,5 0,5 mm
6Kapasitas nominal dinamis spesifik ( C)
440 470 kg
7Kapasitas nominal statis spesifik ( C0)
263 465 kg
8beban yang bekerja pada bantalan
36.06 53,4 kg
9Umur bantalan
14895,5 6083,5 jam
10Mesin bekerja 8 jam/ hari
5,10 2,1 tahun
11Keandalan umur bantalan
8311,69 3394,5 jam
12Mesin bekerja 8 jam / hari
3,4 1,4 tahun
13Diameter bola gelinding
5,44 5,7 mm
14Jumlah bola gelinding dalam satu baris
6 8 buah
PERENCANAAN PELUMASAN
No Nama Pelumas I Pelumas II satuan
1 Umur pelumasan gemuk 740,7 1481,7 jam
2 Mesin bekerja 8 jam / hari 3,08 6,1 bulan
121TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Dari hasil laporan tugas elemen mesin I dan II ini yaitu mengenai sistem sabuk rata dan roda
gigi kerucut, maka penyusun dapat mengambil suatu kesimpulan sebagai berikut :
a. Umur sabuk sangat dipengaruhi oleh besarnya putaran dan tegangan maksimum pada
sabuk, makin kecil putaran dan tegangan maksimum maka umur sabuk akan lebih
lama.
b. Dalam perencanaan roda gigi, daya dan putaran yang ditransmisikan sangat
berpengaruh dalam penentuan bahan dan dimensi roda gigi.
c. Penentuan dimensi dan bahan poros ditentukan oleh beban dan posisi beban yang
diterima serta defleksi puntiran yang terjadi.
d. Penggunaan bantalan yang baik harus mempertimbangkan kondisi kerja, beban yang
diterima dan ketersediaan stok di pasaran.
5.2 SARAN
Mengingat umur bantalan berbeda pada tiap komponen, maka perlu diperhatikan batas
waktu pelumasan maksimum serta penggantian komponen (bantalan). Jika memang
memungkinkan,sebaiknya digunakan umur pelumasan yang paling rendah untuk melakukan
pelumasan ke semua komponen, serta dibuat jadwal perawatan dan penggantian komponen. Hal
ini dilakukan untuk mengantisipasi dan menjaga performa mesin agar tetap baik
122TUGAS ELEMEN MESIN I/II FT MESIN UNMER MALANG