Elemen mesin

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Proses perancangan telah ada sejak manusia diciptakan, karena sifat manusia yang ingin mudah dalam menjalani hidupnya dan pada dasarnya proses perancangan memang di tujukan untuk memudahkan manusia memenuhi kebutuhannya. Sebagai mahasiswa teknik mesin sudah pasti harus bisa merancang sesuatu yang bisa memudahkan untuk memenuhi kebutuhan yang tentu yang berkaitan dengan bidangnya. Analisis merupakan salah satu dari tahapan rancangan. Proses ini bertujuan untuk memperkirakan kondisi suatu elemen mesin dengan menggunakan pemikiran yang terstruktur dan perhitungan tertentu. Dengan menganalisis kita dapat memperkirakan suatu mesin akan berjalan dengan baik atau tidak. Analisis yang dapat digunakan dalam proses perancangan yang bermacam-macam, tetapi pada perencanaan kali ini akan dibahas mengenai analisis kegagalan pada proses transmisi rantai, roda gigi. Bagaimana suatu poros akan gagal atau tidak apabila mengalami pembebanan maksimum yang mungkin terjadi pada perancanaan transmisi tersebut dengan menggunakan teori tegangan maksimum. System transmisi dengan menggunakan rantai dan roda gigi dipilh karena penggunaannya yang luas di dunia industri maupun dikehidupan sehari-hari. Siitem transmisi ini digunakan karena memiliki efisensi yang tinggi selain itu system transmisi berkaitan dengan reduksi daya sehingga dengan proses rancangan yang dilakukan diharapkan dapat memperoleh daya keluaran yang sesuai dengan keinginan dan dapat menentukan elemenelemen mesin dengan tepat. 1.2 Rumusan Masalah

Kami merencanakan sistem transmisi rantai, roda gigi, poros, pasak, dan bantalan. Perencanaan tersebut antara lain : TUGAS BESAR ELEMEN MESIN II TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA SEMESTER GANJIL 2012/2013

1

A. Perencanaan roda gigi B. Perencanaan rantai C. Perencanaan poros D. Perencanaan pasak E. Perencanaan bantalan 1.3 Batasan Masalah

Kami membatasi perencanaan hanya sampai memperhitungkan geometri dan aspek mekanika serta terbatas pada komponen-komponen mesin yang telah dibahas di dasar teori dan dari yang sudah di pelajari pada mata kuliah elemen mesin I dan II 1.4 Tujuan Penulisan

Perencanaan system transmisi rantai, roda gigi, pasak, poros dan bantalan memiliki beberapa tujuan, antara lain : A. Mengetahui bahan, dimensi serta gaya-gaya yang bekerja pada transmisi. B. Memberikan gambaran secara umum mengenai sistem transmisi roda gigi, rantai, pasak, poros , dan bantalan C. Memenuhi tugas besar elemen mesin II

TUGAS BESAR ELEMEN MESIN II TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA SEMESTER GANJIL 2012/2013

2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Poros 2.1.1 Definisi Poros

Poros adalah suatu bagian stasioner yang berputar, biasanya berpenampang dimana terpasang elemen-elemen mesin mes in seperti gear seperti gear , pulley, pulley, flywheel elemen pemindah lainnya. Poros bisa menerima beban lenturan, beban tarikan, beban tekan atau beban puntiran yang bekerja sendiri -sendiri atau gabungan satu sama lain. (Joseph Edward Sighley, 1983) 2.1.2 Macam-macam Poros

1. Berdasarkan Pembebanannya : a. Poros Transmisi Poros yang mentransmisikan daya antara sumber tenaga dan mesin yang digerakkan. Mengalami beban puntir yang berulang, beban lentur ataupun keduanya. Contohnya yaitu pada transmisi mobil.

Gambar 2.1 Poros Transmisi Sumber : http : techricmechanical.blogspot.com/2009/05/perencanaan.poros.macam.poros.html


3

b. Poros Spindle Poros transmisi yang relatif pendek, misalnya pada poros utama mesin bubut. Beban utamanya berupa beban puntir juga menerima beban lentur.

Gambar 2.2 Poros Spindle Sumber : www.gorilla.comproductBGorilla.Axles.com.Am.BRP.html : www.gorilla.comproductBGorilla.Axles.com.Am.BRP.html

c. Poros Gandar Poros gandar mengalami beban lentur saja dan tidak menerima beban puntir. Contoh pengaplikasiannya pengaplikasiannya yaitu dipasang diantara rodaroda kendaraan muatan barang.

Gambar 2.3 Poros Gandar Sumber : http : nmprcision.grinding.com.duexperience.html nmprcision.grinding.com.duexperience.html

2. Berdasarkan Bentuk : a. Poros Lurus


4

Gambar 2.4 Poros Lurus Sumber : http : www.weiku.comproducts10353286axle.shafts.html www.weiku.comproducts10353286axle.shafts.html b. Poros Engkol Engkol

Gambar 2.5 Poros Engkol Sumber : http://subandriyoSB.blog http://subandriyoSB.blogspot.com201102kompo spot.com201102komponen.mesin.mobil.html nen.mesin.mobil.html

2.1.4 Perencanaan poros

Dalam perencanaan poros terdapat hal-hal yang perlu diperhatikan, yaitu : 1. Kekuatan Poros Poros transmisi akan menerima beban puntir, beban lentur maupun keduanya. Oleh karena itu dalam perancangan poros, poros yang akan digunakan harus cukup aman untuk menahan beban-bean tersebut. 2. Kekakuan Poros Meskipun poros cukup kuat menahan pembebanannya tetapi adanya lenturan

atau

defleksi

yang


terlalu

besar

dapat

menyababkan

5

ketidaktelitian pada mesin, gerakan mesin atau suara. Kekakuan poros juga disesuaikan dengan jenis mesin. 3. Putaran Kritis Bila putaran mesin terlalu tinggi, maka akan menimbulkan getaran pada mesin tersebut. Batas antara putaran mesin yang mempunyai jumlah normal dengan putaran mesin yang menimbulkan getaran yang tinggi

disebut

putaran

kritis.

Jadi

dalam

perencanaan

perlu

mempertimbangkan putaran kerja dari poros tersebut agar lebih rendah dari putaran kritis. 4. Korosi Apabila poros berkontak langsung dengan fluida korosif maka dapat mengakibatkan korosi pada poros tersebut. Oleh karena itu pemilihan bahan tahan korosi menjadi prioritas. 5. Material Poros yang digunakan untuk putaran tinggi dan beban yang besar biasanya dibuat dari baja paduan seperti baja krom nikel sehingga tahan terhadap keausan. Sekalipun demikian perlu dipertimbangkan dalam pemilihan jenis materialnya karena baja paduan tidak selalu dianjurkan jika hanya untuk putaran tinggi tinggi dan beban yang berat saja.


6

Diagram alir untuk merencanakan poros dengan beban puntir START

a

1. Daya yang ditranmisikan, P (kW), (kW), putaran poros, n1 (rpm).

13. Diameter poros, ds (mm) Bahan poros, Perlakuan panas Jari-jari filet dari poros bertangga, Ukuran pasak dan alur pasak

2. Faktor koreksi, fc

3.Daya rencana, Pd (kW)

STOP

4. Momen puntir rencana, T (kg (kg mm)

START

5. Bahan poros, perlakukan panas, 2 kekuatan tarik s B (kg/mm ) Apakah poros bertangga atau beralur pasak Faktor keamanan Sf 1, dan Sf 2 2

6. Tegangan geser yang diijinkan t B

7. Faktor koreksi untuk momen puntir, Kt faktor lenturan poros, Cb

8. Diameter poros, ds (mm)

9. Jari-jari filet dari poros bertangga, r (mm) Ukuran pasak dan alur pasak

10. Faktor konsentrasi tegangan pada poros bertangga ß, pada pasak a

2

11. Tegangan geser t , (kg/mm )

<

12

  

: Cb Kt τ

=

a


7

2.2 Pasak 2.2.1 Definisi Pasak

Pasak adalah suatu elemen mesin yang dipakai untuk menetapkan bagian-bagian mesin, seperti roda gigi, pulley pulley,, kopling, dll pada poros. Pasak adalah bagian dari mesin yang berfungsi sebagai berikut : 1. Menyambung poros dengan bagian mesin 2. Menjaga hubungan putaran relatif antara poros dan mesin dengan peralatan mesin lainnya Pasak menurut letaknya pada poros dapat dibedakan menjadi beberapa macam seperti pasak pelana, pasak rata, pasak benam, dan pasak singgung yang umumnya berpenampilan segi empat. Dalam arah memanjang dapat berbentuk prismatis atau berbentuk tirus. Yang umum digunakan dalam permesinan adalah pasak benam yang dapat meneruskan momen yang besar. 2.2.2 Macam Pasak a. Menurut letaknya

- Pasak pelana - Pasak rata - Pasak benam - Pasak singgung b. Menurut bentuknya

- Pasak tembereng - Pasak jarum


8

Gambar 2.6 : Macam-macam pasak Sumber : Sularso. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. hal 24


9

Diagram alir untuk merencanakan merencanakan pasak


10

2.3 Bantalan 2.3.1 Definisi Bantalan

Bantalan adalah elemen mesin yang mampu menahan poros terbeban, sehingga putaran atau gerak bolak baliknya dapat berlangsung secara halus, aman dan panjang umur. 2.3.2 Macam-macam batalan

Pada Umumnya bantalan diklasifikasikan menjadi 2 bagian, 1. Berdasarkan gerakan bantalan terhadap poros a. Bantalan luncur Pada Bantalan ini terjadi gesekan luncur antara poros dan bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan perantaraan lapisan pelumas

Gambar 2.7 : Bantalan Luncur Sumber : http://htmlimg4.scribdassets.com/ images/1-7e885899fb.Jpg images/1 -7e885899fb.Jpg

b. Bantalan Gelinding Pada Bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti bola, rol, dan rol bulat

Gambar 2.8 : Bantalan Gelinding Sumber : http://htmlimg4.scribdassets.com/ images/1-7e885899fb.Jpg images/1 -7e885899fb.Jpg


11

2. Berdasarkan arah beban terhadap poros a. Bantalan Radial Arah beban yang ditumpu bantalan ini tegak lurus terhadap poros. b. Bantalan aksial Arah beban yang ditumpu bantalan ini sejajar terhadap sumbu poros

Gambar 2.9 Bantalan aksial dan radial sumber : Text book of machine design, R.S Khurmi dan J.K. Gupta

2.3.3 Pelumasan Pada Bantalan

a. Pelumasan untuk bantalan luncur 1. Pelumasan tangan Cara ini sesuai untuk beban ringan, kecepatan rendah atau kerja yang tidak terus menerus 2. Pelumasan tetes Dari sebuah wadah, minyak diteteskan dalam jumlah yang tetap dan teratur melalui sebuah katup jarum. Cara ini adalah untuk beban ringan dan sedang 3. Pelumasan sumbu Cara ini menggunakan sebuah sumbu yang dicelupkan dalam mangkok minyak sehingga minya terisap oleh sumbu tersebut 4. Pelumasan cincin Pelumasan ini menggunakan cincin yang digantungkan pada poros sehingga akan berputar bersama poros sambil mengangkat minyak dari bawah. Cara ini dipakai untuk beban sedang TUGAS BESAR ELEMEN MESIN II TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA SEMESTER GANJIL 2012/2013

12

5. Pelumasan percik Cara ini dipergunakan untuk melumasi torak dan silinder motor bakar torak yang berputaran tinggi tinggi 6. Pelumasan pompa Cara ini dipakai untuk melumasibantalan yang sulit letaknya seperti bantalan utama motor yang mempunyai putaran tinggi. Pelumasan pompa ini sesuai untuk keadaan kerja dengan kecepatan tinggi dan beban besar b. Pelumasan pada bantalan gelinding 1. Pelumasan gemuk Cara yang umum untuk penggemukan adalah dengan mengisi bagian dalam bantalan dengan gemuk sebanyak mungkin 2. Pelumasan minyak/ cair Pelumasan minyak merupakan cara yang bergunan untuk kecepatan tinggi atau temperature tinggi.

2.3.4 Perencanaan Bantalan

Rumus Dasar Bantalan 1. Panjang Bantalan

    

d = diameter dalam bantalan (m) 2. tekanan pada bantalan

P= w = beban pada bantalan (N)

  

3. Koefisien Gesekan

        

Z = viskositas absolute pelumas (Kg/m.s) TUGAS BESAR ELEMEN MESIN II TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA SEMESTER GANJIL 2012/2013

13

P = Tekanan pada bantalan (N/mm 2) N = kecepatan rotasi bantalan bagian dalam (rpm) c = Kerenggangan bantalan (m) k = factor koreksi (0.002 untuk rasio l/d 0,75-2,8) 4. Umur Bantalan

L10h =

  

P = Tekanan pada bantalan (N/mm 2)

n = kecepatan rotasi bantalan bagian dalam (rpm) c = Kerenggangan bantalan (m) 5. Critical Pessure of Journal Bearing Journal Bearing

    () (  )  

6. Panas yang Timbul

       ** +

W = beban pada bantalan dalam (N) V = Kecepatan Linear Linear (m/s)

7. Panas yang dihilangkan oleh bearing

Hd = C. A (tb-ta) [kcal/min] C = Koefisien disipasi panas (W/m2 /oC) A = Luas permukaan proyeksi pada permukaan bantalan (m 2) tb = Temperatur permukaan bantalan ( oC) ta = temperature lingkungan ( oC)


14

2.3.5 Cara Pengkodean bearing

a. Kode pertama Kode pertama bearing menyatakan menyatakan jenis bearing . Tabel 2.1 kode dan jenis bearing

b. Kode kedua Kode kedua bearing menyatakan seri bearing untuk menyatakan ketahanan dari bearing tersebut. Seri penomoran adalah mulai dari ketahanan yang paling ringan sampai paling berat 8 = Extra thin section 9 = Very thin section 0 = Extra thin section 1 = Extra Light Thrust 2 = Light 3 = Medium 4 = Heavy c. Kode ketiga dan keempat Kode ketiga dan keempat menyatakan diameter dalam bearing . untuk kode 0 sampai 3, maka diameter bore bearing adalah adalah sebagai berikut, TUGAS BESAR ELEMEN MESIN II TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA SEMESTER GANJIL 2012/2013

15

00 = diameter dalam 10 mm 01 = diameter dalam 12 mm 02 = diameter dalam 15 mm 03 = diameter dalam 17 mm Selain kode nomer 0 sampai 3, misalnya 4, 5 dan seterusnya maka diameter bearing dikalikan dikalikan dengan 5 mm. missal 04 maka diameter bore bearing = = 20 mm. d. Kode yang terakhir Kode yang terakhir biasanya berupa huruf, menyatakan jenis penutup bearing ataupun ataupun bahan bearing . Seperti berikut 1. Z single Z single shielded 2. ZZ Double ZZ Double shielded 3. RS single RS single shielded 4. 2RS double shielded 5. V single V single non-contact seal 6. VV double non-contact seal 7. DDV Double DDV Double contact seals 8. NR Snap ring and groove 9. M Brass M Brass Cage


16

Diagram alir untuk merencanakan bantalan luncur secara sederhana START 1. Beban Bantalan W0 Putaran Poros N (rpm)


3.Beban rencana,W (kg)

4.

Bahan Bantalan Tekanan permukaan yang diizinkan pa 2 (kg/mm ) 2 (pv)a (kgm/mm s)

5. Panjang bantalan l (mm)

2

6. Bahan Poros Kekuatan tarik σ A (kg/mm ) 2 Tegangn lentur yang diizinkan σB (kg/mm )

7. Diameter poros d (mm)

8. l/d

T

9 l/d : daerah standar

Y 2

10.Tekanan permukaan p (kg/mm ) Kecepatan keliling v (m/s) 2 Harga pv, (kgm/mm s)

<

11

p : pa pv : (pv)a

≥

12 Kerja gesekan H (kg m/s) Daya yang diserap pH (kW)

13. Panjang Bantalan l (mm) Diameter poros d (mm) Daya yang diserap pH (kW)

STOP

END


17

2.4 Roda Gigi 2.4.1 Definisi Roda Gigi

Roda gigi adalah roda yang berguna untuk mentransmisikan daya yang besar atau putaran yang cepat.Rodanya dibuat bergerigi dan berbentuk silinder atau kerucut yang saling bersinggungan pada kelilingnya agar jika salah satu berputar maka yang lain ikut berputar.

2.4.2 Macam-Macam Macam-Macam Roda Gigi

1. Roda Gigi Lurus Roda gigi paling dasar dengan jalur gerigi yang sejajar poros Gaya pada spur gear: -

Gaya tengensial Ft

-

  

Gaya radial

Fr = Ft tan



Gambar 2.10 Roda Gigi Lurus Sumber Sularso Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin hal 213

2. Roda Gigi Miring Mempunyai jalur gigi yang membentuk ulir pada silinder jarak bagi. Gaya pada roda gigi miring -

Gaya tengensial Ft

  


18

-

Gaya aksial Fx = Ft tan

-

Gaya radial Fr = Ft





Gambar 2.11 Roda Gigi Miring Sumber Sularso Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin hal 213

3. Roda Gigi Miring Ganda Gaya aksial yang timbul pada gigi yang mempunyai alur berbentuk V tersebut akan saling meniadakan.

Gambar 2.12 Roda Gigi Miring Ganda Sumber Sularso Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin hal 213

4. Roda Gigi Dalam Dipakai jika diingini alat transmisi dengan ukuran kecil dengan perbandingan induksi besar karena pinion terletak dalam roda gigi.


19

Gambar 2.13 Roda Gigi Dalam Sumber Sularso Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin hal 213

5. Pinion dan Batang Gigi

Gambar 2.14 Pinion dan Batang Gigi Sumber Sularso Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin hal 213

6. Roda Gigi Kerucut Lurus Roda gigi yang paling mudah dibuat dan paling sering dipakai. Gaya pada roda gigi kerucut lurus: -

Gaya tangensial Ft

 

Dm = d.b sin



Dm = pusat diameter


20

Gambar 2.15 Roda Gigi Kerucut Lurus Sumber Sularso Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin hal 213

7. Roda Gigi Kerucut Spiral Karena mempunyai perbandingan kontak yang besar dapat meneruskan putaran tinggi dan beban besar.

Gambar 2.16 Roda Gigi Kerucut Spiral Sumber Sularso Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin hal 213

8. Roda Gigi Permukaan

Gambar 2.17 Roda Gigi Permukaan Sumber Sularso Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin hal 213


21

9. Roda Gigi Miring Silang

Gambar 2.18 Roda Gigi Miring Silang Sumber Sularso Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin hal 213

10. Roda Gigi Cacing Silindris Mempunyai silinder yang berbentuk cacing dan lbih umum dipakai. Gaya pada roda gigi cacing silindris -

Gaya tangensial a.Worm (driver) Ft

  

b. Worm wheel (driven) Ft = -

Gaya aksial

                 

a.Worm (driver) Fx = Ft

                  

b. Worm wheel (driven) Fx = Ft -

Gaya radial Fr = Ft

       


22

Gambar 2.19 Roda Gigi Cacing Silindris Sumber Sularso Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin hal 213

11. Roda Gigi Cacing Hipoid Mempunyai jalur gigi yang berbentuk spiral pada bidang kerucut yang sumbernya berdaya dan pemindahan gaya pada permukaan gigi berlangsung meluncur dan menggelinding. menggelinding. Gaya pada roda gigi cacing hypoid: -

Gaya radial a. Permukaan convex

Ft

              tan

. Sin - sin

cos

. Sin - sin

cos

b. Permukaan concave

Fr -

Gaya tangensial Ft

-

tan

Gaya aksial

a. Permukaan convex Fx =

 

tan

        . Sin - sin

cos

b. Permukaan concave Fx =

tan

. Sin + sin


cos

23

Gambar 2.20 Roda Gigi Cacing Hipoid Sumber Sularso Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin hal 213

12. Roda Gigi Globoid Mempunyai perbandinga kontak yang lebih besar dan dipakai untuk beban yang lebih besar pula.

Gambar 2.21 Roda Gigi Cacing Globoid Sumber Sularso Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin hal 213

2.4.3 Bagian-bagian roda gigi

Roda gigi mempunyai bagian-bagian antara lain 1. Lebar gigi Kedalam gigi diukur sejajar sumbunya 2. Puncak kepala Permukaan di puncak gigi 3. Tinggi kepala Jarak antara lingkaran kepada dengan lingkaran kaki yang diukur dalam arah radial 4. Tinggi kaki Jarak antara lingkaran Pitch lingkaran Pitch dengan dengan lingkaran kaki yang diukur dalam arah radial. TUGAS BESAR ELEMEN MESIN II TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA SEMESTER GANJIL 2012/2013

24

5. Lingkaran kepala Lingkaran kepala gigi yaitu lingkaran yang membatasi kepala gigi 6. Jarak bagi lingkaran 7. Tebal gigi Lebar gigi diukur sepanjang lingkaran pitch 8. Lebar ruang Tebal menggambar roda gigi diukur sepanjang lingkaran pitch 9. Lingkaran jarak bagi 10. Sisi kepala Permukaan gigi diatas lingkaran pitch 11. Sisi Kaki Permukaan gigi dibawah lingkaran pitch 12. Dasar kaki

Gambar 2.22 Bagian-bagian Roda Gigi Sumber: Sularso Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin hal 213


25

2.4.4 Profil Roda gigi

Profil roda gigi ada 4 yaitu: 1. Sikloida Garis lengkung yang menggambarkan titik pada keliling lingkaran jika bergulungan pada suatu garis lurus lingkaran yang berguling tersebut disebut lingkaran gulung (Dr) Dr = 0,4 D Dimana : D = Diameter lingkaran jarak Dr = Diameter lingkaran gulung 2. Evolven Sebuah garis lengkung yang digunakan oleh sebuah benang yang dilepas gulungannya dari sebuah silinder dan pada ujungnya dipasang sebuah pensil.Titik-titik pada benang yang dilepaskan gulungannya dari lingkaran dasar merupakan evolven lingkaran. 3. Profil Equidistanta Kurva equidistant adalah kurva dari jarak yang sama terhadap sikloida yang dibentuk oleh roda gelinding dan terhadap jalur gelinding pasangannya. Profil ini dipakai konstruksi pasangan antara roda gigi profil dengan roda pasangannya berupa gigi tetap yang bergerak bergerak melingkar pada suatu roda.Dan lebih umum lagi lagi pada hubungan gigi gigi dan rantai. 4. Profil Roda Gigi Novikov Profil roda gigi ini merupakan geometri baru yang dapat diaplikasikan pada transmisi kecepatan tinggi yang terdiri dari piringan double. Keuntungannya yaitu: - Suara tidak bising - Reduksi getaran yang menyebabkan kerusakan - Memungkinkan untuk material yang digerinda atau dikeraskan - Mengurangi tegangan


26

Gambar 2.23 Profil Roda Gigi Novikov Sumber Sularso Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin hal 213 .


27

Diagram alir untuk merencanakan roda gigi lurus standar START

b

1. Daya yang ditranmisikan, P (kW), putaran poros, n1 (rpm). Perbandingan reduksi i Jarak sumbu poros a (mm)

a

14. Tegangan lentur yang diizinkan σa1 σa2 Faktor tegangan kontak kH (kg/mm2)

15. Beban lentur yang diizinkan per satuan lebar F’b1, F’b2 (kg/mm) Beban permukaan yang diizinkan per satuan lebar F’H (kg/mm) Harga minimum F’b1, F’b2, F’H, F’min (kg/mm)



4. Diameter sementara lingkaran jarak bagi d'1, d’2 (mm) 16. Lebar sisi b (mm) 5. modul pahat m o Sudut tekanan pahat α0 ( )

17. Bahan poros dan perlakuan panasnya Bahan pasak dan perlakuan panasnya

6. Jumlah gigi z 1, z2 Perbandingan gigi i 18. Perhitungan diameter poros ds1, ds2 (mm) Penentuan pasak dan alur pasak (mm) Tebal antara dasar alur pasak dan dasar kaki gigi Sk1, Sk2

7. Diameter lingkaran jarak bagi (roda gigi standar) d 01, d02 (mm) Jarak sumbu poros a 0 (mm)

8. kelonggaran sisi C 0 (mm) Kelonggaran puncak ck (mm)

9. Diameter kepala d k1, dk2 (mm) Diameter kaki d f1, df2 (mm) Kedalaman pemotongan H (mm)

10. Faktor bentuk gigi Y 1, Y2

11. kecepatan keliling v (m/s) Gaya tangensial F1 (kg)

T

b/m : (6-10) d/b : 1.5

Sk1/m : 2.2 Y

20. modul pahat m Sudut tekanan pahat α0 (o)

Jumlah gigi z1, z2 Jarak sumbu poros a (mm) Diameter luar dk1, dk2 (mm) Lebar gigi b (mm) Bahan roda gigi, dan perlakuan panasnya Bahan poros dan perlakuan panasnnya Diameter poros ds1, ds2

12. Faktor dinamis f s STOP 13. Bahan masing-masing gigi, perlakuan panas 2 Kekuatan tarik σB1 σB2 (kg/mm ) Kekerasan permukaan gigi HB1, HB2

b

END

a


28

2.5 Sabuk dan Puli 2.5.1 Definisi Sabuk dan Puli

Di dalam bentuk sebuah transmisi dari jenis ini terdiri dari sebuah sabuk yang tak memiliki ujung dipasang secara ketat/rapat pada 2 pulley penggerak yang mentransmisikan/menyalurkan gerak dari pulley penggerak pulley penggerak menuju pulley menuju pulley penerima/pendorong penerima/pendorong dengan tahanan gesek antara sabuk dan pulley. pulley. Fleksibilitas dari sabuk memungkinkan untuk mengatur poros penggerak dan poros penerima dengan cara apapun dan digunakan beberapa pulley bila pulley bila diperlukan. 2.5.2 Macam-Macam Sabuk

a. Open Belt Drive Digunakan dengan susunan poros secara parallel dan berputar dengan arah yang berlawanan.Biasanya komponen antar belt juga juga dapat terjadi gesekan. Untuk menghindari keausan yang berlebihan, posisi poros harus ditempatkan jarak maksimum satu sama lain.

Gambar 2.24 Open Belt Drive Sumber : http://chestofbooks.com/crafts/machinery/Shop-Practice: http://chestofbooks.com/crafts/machinery/Shop-PracticeV2/ Belt Belt ing.html ing.html

b. Twist-belt Drive Menggunakan poros yang disusun secara paralel dan berputar ke arah yang sama. Ketika jarak antar poros yang dihubungkan sabuk


29

terpisah ckup jauh, salah satu kedudukan dari ke-2 poros tersebut harus lebih rendah dari poros lainnya.

Gambar 2.25 Twist-belt Drive Sumber : http:// : http://www.scribd.com/doc/37330 www.scribd.com/doc/37330018/Paper-Bantalan 018/Paper-Bantalan

c. Quarter-twist c. Quarter-twist belt drive Menggunakan poros tegak lurus dengan putaran satu arah. Untuk mencegah sabuk bergerak keluar dari jalur pulley, pulley, maka lebar pulley harus cukup besar untuk mengatasi hal ini dan hanya dapat dipastikan setelah dilakukan proses uji coba.

Gambar 2.26 Quarter-twist belt drive Sumber : http://chestofbooks.com/crafts/machinery/Shop-Practice: http://chestofbooks.com/crafts/machinery/Shop-PracticeV2/Quarter-Twist- Belt Belt .html .html

d. Quarter-twist d. Quarter-twist Belt Drive with Guide Pulleys Menggunakan poros tegak lurus ketika posisi pulley pulley tidak dapat diatur sedemikian rupa.


30

Gambar 2.27 Quarter-twist Belt Drive with Guide Pulleys Sumber : http:/ : http://www.old-engine.com /www.old-engine.com//belt s2.htm s2.htm

e. Belt e. Belt Drive with an Idler pulley Digunakan saat transmisi sabuk dengan jenis open belt drive drive tidak dapat digunakan karena panjang busur belt dan luasan kontak pada pulley pulley ckup rendah (rasio kecepatan cukup tinggi dengan jarak antar pulley cukup pulley cukup dekat) atau ketika diperlukan regangan pada sabuk dimana dengan cara lain tidak dapat diperoleh hanya dengan cara penambahan Idler Pulley Idler Pulley..

Gambar 2.28 Belt 2.28 Belt Drive with an Idler pulley Sumber : http://www.codecogs.com/reference/engineering/machines/ : http://www.codecogs.com/reference/engineering/machines/belt belt _ and_rope_drives_brakes.php

f. Belt f. Belt Drive with many Pulleys and Guide Pulleys Digunakan untuk mentransmisikan gerak/daya gerak dari satu poros yang disusun parallel.


31

Gambar 2.29 Belt 2.29 Belt Drive with many Pulleys and Guide Pulleys Sumber : htt : http://www.molpir.sk/DIAVIA/bu p://www.molpir.sk/DIAVIA/bulletin/bulletin028.htm lletin/bulletin028.htm

2. Flat 2. Flat belts Jenis transmisi dengan menggunakan flat belt telah ditemukan aplikasinya dibeberapa meisn-mesin. Jenis transmisi ini dibedakan atas 3 jenis. Menurut USSR, jenis yang telah distandarisasi dan berdasarkan sistem produksi suatu belt dibedakan dibedakan menjadi 4 tipe. Berikut ini bahan bahan pembuatan belt : : a. Belt dengan dengan bahan kulit ( Leather belt ) Jenis belt dengan dengan bahan dasar kulit memiliki kapasitas daya tarik terbaik. Bagaimanapun pembuatan jenis belt ini memerlukan biaya produksi yang tinggi. Penggunaan jenis belt ini jarang digunakan dan hanya digunakan pada studi kasus tertentu saja. b. Belt dengan dengan bahan karet ( Rubber Belt ) Jenis belt ini ini terdiri dari beberapa lapisan serat-serat yang kuat dan disatukan dengan karet serta melalui tahap vulkanisasi. Untuk mendapatkan fleksibiltas yang bagus, pelapis karet diletakkan diatara lapisan serat. Belt serat. Belt berbahan berbahan material karet dapat dioperasikan pada berbagai variasi macam pembebanan jika terdapat garpu sabuk (belt fork fork ). ). c. Belt dengan dengan bahan tenunan benang kapas ( Wooven Cotton Belts) Belts ) Belt ini terbuat dari kain tenunan/rajutan yang dimana benang yang akan ditenun berasal dari kapas. Biasanya didalamnya ditambahkan senyawa Ozocerite dan Ozocerite dan bitumen yang dapat berfungsi sebagai pelindung belt dari efek atmosfer, menigkatkan kekuatan TUGAS BESAR ELEMEN MESIN II TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA SEMESTER GANJIL 2012/2013

32

dan mengurangi kerugian penyusutan dimensi disaat kondisi belt tanpa pembebanan. d. Belt dengan dengan bahan tenunan wool (wooven woolen belt) Jenis belt ini ini terbuat dari wool yang dipintal menjadi benang yang kemudian ditenun/dirajut. Jenis belt ini dapat dikombinasikan dengan drying oil, crushed chalk, dan chalk, dan red ochre. ochre. e. Sebagai tambahan untuk 4 jenis standar tipe belt yang berbentuk/ memiliki profil datar yakni jenis Inter-stitched rubber , semi-linen dan sabuk sutra ( silk belts belt s) diproduksi untuk tujuan tertentu /khusus misalkan sebagai transmisi belt berkecepatan berkecepatan tinggi , mesin gerinda internal (internal (internal grinding machines), machines ), dll. 3. V Belts

Gambar 2.30 V-Belt Sumber : Dobrovolsky (1979:224)

Berikut ini penjelasan secara terperinci tentang jenis-jenis belt di atas sebagai berikut : I.

Belt dengan Inti Serat kain (Cord (Cord Fabric Belt ) Belt jenis jenis ini terdiri dari beberapa lapisan inti serat kain (a) pada bagian yang menerima meneri ma tegangan tinggi, karet kar et (b) pada bagian yang mengalami tekanan tinggi. Dan untuk bagian (c) terbuat dari serat karet.

II. Belt dengan dengan inti serat kabel/kawat (Cord (Cord wire Belt ) Terdiri dari beberapa inti kawat yang sangat kuat (a) terletak pada bagian netral. Oleh karena itu tidak dibutuhkan sifat fleksibilitas belt , sebuah pengisi celah terbuat dari karet (rubber filler) dimana bersifat sangat elastic pada tekanan yang tinggi dan


33

tetap bersifat kaku ketika dalam kondisi tekanan tinggi , dan bagian (c) merupakan selubung luar. III. Belt dengan Inti kawat dan dilengkapi dengan gigi-gigi Berbeda dari jenis Simple-Cord wire belt bahwa di setiap gigi-gigi memiliki bagian yang bertekanan tinggi (dan kadangkala berupa tegangan tinggi). Untuk mencapai fleksibilitas terbesar yang secara khusus sangatlah penting aplikasinya pada pulley berdiameter kecil dan kecepatan operasinya cukup tinggi.

2.5.3 Dasar Pemilihan material untuk Belt

Tabel 2.2 massa jenis dan material belt

Material yang digunakan untuk belt dan puli harus kuat, fleksibel dan tahan lama, harus juga mempunyai koefisien gesek yang tinggi. Belt menurut material yang digunakan dapat diklasifikasikan sesuai dengan yang terlihat pada tabel.


34

Diagram alir untuk memilih sabuk gilir


35

2.6 Rantai 2.6.1 Pengertian Rantai

Suatu elemen mesin yang berfungsi untuk mentransmisikan gaya dari satu poros ke poros yang lain yang jaraknya sangat jauh dengan bantuan sprocket 2.6.2 Macam-macam rantai a. Rantai Rol ( Roller Chain) Chain)

Gambar 2.31 Rantai Rol Sumber : www.scribd.com/doc/47730 www.scribd.com/doc/47730081/Elemen-mesin-rantai 081/Elemen-mesin-rantai

Rantai rol sangat luas pemakaiannya Karena harganya yang relatif murah dan perawatan sertapemasangannya mudah. Contoh : pemakaian pada sprocket sepeda motor dan sepeda dan menggerakkan sprocket pada industri b. Rantai gigi (Silent chain)

Gambar 2.32 Rantai gigi Sumber : www.scribd.com/doc/47730081/Elemen-mesin-rantai : www.scribd.com/doc/47730081/Elemen-mesin-rantai TUGAS BESAR ELEMEN MESIN II TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA SEMESTER GANJIL 2012/2013

36

Rantai jenis ini mempunyai keunggulan pada tingkat kecepatan dan kapasitas daya ditransmisikan lebih besar, serta tingkat kebisingan rendah, akan tetapi harganya lebih mahal. Pemakaian rantai ini masih terbatas karena harganya yang mahal dan orang lebih suka menggunakan transmisi roda gigi. 2.6.3 Keuntungan dan kerugian transmisi rantai dibanding sabuk

Keuntungan 1. Selama beroperasi tidak terjadi slip sehingga diperoleh rasio kecepatan yang sempurna. 2. Karena rantai terbuat dari logam, maka ruang yang dibutuhkan lebih kecil daripada sabuk, dan dapat menghasilkan transmisi yang besar. 3. Memberikan efisiensi transmisi tinggi (sampai 98%) 4. Dapat dioperasikan pada suhu cukup tinggi maupun pada kondisi atmosfer Kerugian 1. Biaya produksi rantai lebih tinggi 2. Dibutuhkan pemeliharaan rantai dengan cermat dan akurat terutama pelumasan dan penyesuaian pada saat kendur 3. Rantai memiliki kecepatan fluktuasi terutama pada saat terlalu meregang


37

Diagram alir untuk memilih rantai rol START

b

1. Daya yang ditranmisikan, P (kW), putaran poros, n 1 (rpm). Perbandingan reduksi putaran i Jarak sumbu poros C (mm)

a

14. Faktor keamanan Sf

≥

15

6 : Sf F :Fu



<

16. penentuan nomor rantai 4. Momen rencana, T 1, T 2 mm) 2 (kg

5. Bahan poros, perlakukan panas,

6. Diameter poros ds1, ds2 (mm)

7. Pemilihan sementara jumlah rangkaian, jarak bagi p (mm), dan nomor rantai Batas Kekuatan rata-rata F B (kg) Beban maksimum yang diizinkan F u (kg) Jumlah gigi sproket kecil z 1 8. Jumlah gigi sproket besar z 2 Diameter jarak bagi sproket kecil d p (mm) Diameter jarak bagi sproket besar D p (mm) Diameter luar sprocket kecil d k Diameter luar sproket besar D k (mm) Diameter naf maksimum sproket kecil d Bmax (mm), dan sproket besar D Bmax

17. Panjang rantai (dalam jarak bagi) L, (mata rantai) L 18. Jarak sumbu poros 1 dalam jarak bagi Cp Jarak sumbu poros C (mm)

19. Cara pelumasan

20. Nomor Rantai. Jumlah rangkaian Panjang dalam mata rantai L Jumlah gigi sproket z 1, z2 Diameter poros d s1, ds2 (mm) Jarak sumbu poros C (mm) Cara pelumasan pelumas

9. Pemeriksaan diameter naf, diameter poros dan bahan poros

STOP

10.Kecepatan Rantai v (m/s)

END

11. Daerah kecepatan rantai Ukuran luar maksimum L max (mm)

≥

13. Beban rencana F (kg)

b

a


38

BAB III PEMBAHASAN

3.1. Data yang dikethui

P = 5 kW = 5000/746 = 6,702 Hp

n1 = 1500 rpm

n3 = 500 rpm

n2 = 1000 rpm

n4 = 250 rpm

3.2. Perhitungan

a. Transmisi rantai 2 1. Daya Rancangan SF = 1,5 (transmisi beban berat, penggerak motor listrik) Pdes = 1,5 (6,702) = 10,053 Hp 2. Rasio Rasio = 1500 rpm / 1000 rpm = 1,5 3. Jarak Bagi Rantai (Dari table 7-5. Buku Robert L Mott) -

Rantai rol baris tunggal no. 40 dengan jarak bagi 0, 5 in

- Np = 17 dengan kapasitas daya 10,365 Hp pada 1500 rpm -

Pelumasan tipe B (celup minyak)

4. Jumlah gigi Sproket Besar N2 = N1 x Rasio = 17 x 1,5 = 25,5 = 25 gigi

5. Putaran output actual n2 = n1 (N1/N2) = 1500 (17/25) = 1020 rpm

6. Diameter Jarak Bagi

          


39

           7. Jarak Sumbu Poros nominal = 40 x Jarak Bagi

8. Panjang rantai yang diperlukan berdasarkan kelipatan jarak bagi

                                   

9. Jumlah Utuh jarak bagi berdasarkan panjang utuh rantai dan jarak sumbu poros rantai sebenarnya

                       [ [    ( (   )    ]             [   ( (  )    ]    10. Sudut Kontak rantai pada setiap sprocket -

-

Pada Sproket Kecil

                   Pada Sproket besar


40

b. Transmisi Roda Gigi Lurus Lurus Diketahui : Putaran sprocket 1 (n 2) = 1020 rpm Daya Nominal dari Sproket besar = 10,365 x 98% = 10,157 Hp (rugi daya dari transmisi rantai sebesar 2 %, sumber : Machine elements. Dobrovolsky) Pd = 10 [sumber : Gambar 9.27. Robert L Mott] 20o full depth involute 1. Faktor beban lebih Ko) = 1,00 (penggerak seragam, mesin yang digerakkan seragam ; Tabel 9-5) Pdes = 1,00 x 10,157 = 10,157 Hp

2. Jumlah Gigi Pinion Np = 18 3. Velocity Ratio

      4. Jumlah gigi gear pendekatan roda gigi besar Ng = Np . Vr = 18 . 2,04 = 36,72 gigi gigi = 37 Gigi 5. Rasio kecepatan sebenarnya m = VR = Ng/Np = 37/18 = 2,056

6. Kecepatan Output Aktual

ng = n p (Np/Ng) = 1020 (18/37) = 496,216 rpm 7. Diameter jarak bagi Dp = Np/Pd = 18/10 = 1,8 in TUGAS BESAR ELEMEN MESIN II TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA SEMESTER GANJIL 2012/2013

41

Dg = Ng/Pd = 37/10 = 3.7 in - Jarak antar pusat C = (Np + Ng) / 2 Pd = (18 + 37) / 2.10 = 2,75 in - Kecepatan garis bagi

vt = π Dp n p /12 = (3,14 . 1,8 . 18 ) /12 = 480,42 ft/menit - Beban yang ditransmisikan

Wt = 33000.(P/ vt) = 33000.(10,157/ 33000.(10,157/ 480,42) = 697,68 lb 8. Lebar muka pinyon dan roda giginya Batas bawah

= 8/Pd = 8/10 = 0,8 in

Batas atas

= 16/Pd = 16/10 = 1,6 in

Nilai nominal

= 12/Pd = 12/10 = 1,2 in

9. Angka Kualitas (Qv) dan faktor dinamis (Kv) Qv = 6

Kv = 1,246

[Tabel 9-2 . Robert L Mott]

10. Jenis Beban roda roda gigi Cp = 2300 (BAJA)


11. - Bentuk Gigi Gigi – Gigi – gigi gigi 20o kedalaman penuh, involute

- Faktor-faktor geometri geometri pelengkungan untuk pinion dan roda gigi Jp = 0,330

[Gambar 9-17 . Robert L Mott]

Jg = 0,420

- Faktor geometri untuk ketahanan terhadap cacat muka [Gambar 9-23 . Robert L Mott]

I = 0,092

12. Faktor ukuran distribusi beban (Km) -

F = 1,2 in

-

C pf =

-

Cma

-

Km = 1,0 + C pf + Cma = 1,0 + 0,0417 + 0,267 = 1,308

                                   =


42

13. Faktor Ukuran (Ks) Ks = 1,00 Pd = 10


14. Faktor Ketebalan Bingkai (K B) K B = 1,00


15. Faktor Layanan (S F) SF = 1,00

[Hal.373 . Robert L Mott]

16. Faktor Rasio Kekerasan (CH) CH = 1,00


17. Faktor Keandalan (K R R ) K R R = 1,00


18. Tetapkan Umur Rancangan -

Umur Rancangan = 3000 jam Ncp = (60) (3000 jam) (1020) (1020) (1) = 1,836 x 10 8 siklus Ncg = (60) (3000 jam) (500) (1) = 9 x 10 7 siklus

-

Faktor Siklus tegangan untuk kelengkungan (Y N) Y NP = 0,92


Y NG = 1,00 -

Ketahanan terhadap cacat muka (Z N) Z NP = 0,84


Z NG = 0,86 19. Tegangan Lengkung perkiraan dalam pinyon dan roda gigi

                       () ()   

20. Tegangan Lengkung - Pinion


43

Stp >

        

- Roda Gigi Stg >

       

21. Tegangan Kontak Perkiraan dalam pinyon dan Roda gigi -

Pinion dan roda gigi

             = 173979 Psi

22. Tegangan Kontak - Pinion Sacp >

          

- Roda Gigi Sacg >

           

23. Bahan untuk pinion dan roda gigi pasangannya yaitu baja karbon dan paduan AISI 1340 OQT 400 dengan kekerasan 578 HB Profil Roda Gigi 1. Diameter Lingkaran Jarak Bagi Pinion dan Roda Gigi Dp = Np/Pd = 18/10 = 1,8 in Dg = Ng/Pd = 37/10 = 3.7 in 2. Jarak Bagi Lingkaran Pinion dan Roda Gigi P = π . Dp / Np = π . 1,8 / 18 = 0,1 in P = π . Dg / Ng = π . 3,7 / 37 = 0,1 in TUGAS BESAR ELEMEN MESIN II TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA SEMESTER GANJIL 2012/2013

44

3. Tinggi Kepala a = 1 / Pd = 1 / 10 = 0,1 in 4. Tinggi Kaki b = 1,25 / Pd = 1,25 1,25 / 10 = 0,125 in 5. Kelonggaran Kepala c = 0,25 / Pd = 0,25 / 10 = 0,025 in 6. Diameter Lingkaran Kepala Pinion dan Roda Gigi Dop = (Np+2) / (Pd) = (18+2)/10 = 2 in Dop = (Np+2) / (Pd) = (37+2)/10 = 3,9 in 7. Diameter Lingkaran Kaki Pinyon dan Roda gigi Drp = Dp – Dp – 2b 2b = 1,8 – 1,8 – 2 2 (0,125) = 1,55 in Drg = Dg – Dg – 2b 2b = 3,7 – 3,7 – 2 2 (0,125) = 3,45 in 8. Kedalaman Total ht = a + b = 0,1 + 0,125 = 0,225 in 9. Kedalaman Kerja hk = 2a = 2 (0,1) =0,2 10. Tebal Gigi t = π / 2 Pd = π / 2 (10) = (10) = 0,157 in 11. Jarak Pusat C = (Ng + Np) / 2 Pd = (18 + 37) / 2 . 10 = 2,75 in 12. Diameter lingkaran dasar Dbp = Dp cos θ = 1,8 cos 20 o = 1,691 in Dbg = Dg cos θ = 3,7 cos 20 o = 3,477 in c. Transmisi rantai 2 1. Daya Rancangan SF = 1,3 (transmisi sedang, penggerak motor listrik) Pdes = 1,3 (10,055) = 13,07 Hp 2. Rasio Rasio = 496,216 rpm / 250 rpm = 1,98


45

3. Jarak Bagi Rantai -

Rantai rol baris tunggal no. 60 dengan jarak bagi 0,75 in

- Np = 18 dengan kapasitas daya 13,23 Hp pada n 3 =500 rpm -

Pelumasan tipe B

4. Jumlah gigi Sproket Besar N2 = N1 x Rasio = 18 x 1,98 = 35,64 = 36 gigi

5. Putaran output actual n2 = n1 (N1/N2) = 500 (18/36) = 250 rpm

6. Diameter Jarak Bagi

                     

7. Jarak Sumbu Poros nominal = 40 x Jarak Bagi

8. Panjang rantai yang diperlukan berdasarkan kelipatan jarak bagi

                                  

9. Jumlah Utuh jarak bagi berdasarkan panjang utuh rantai dan jarak sumbu poros rantai sebenarnya

                      [ [     ( (   )    ] TUGAS BESAR ELEMEN MESIN II TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA SEMESTER GANJIL 2012/2013

46

            [   ( (  )    ]                      

10. Sudut Kontak rantai pada setiap sprocket -

Pada Sproket Kecil

-

Pada Sproket besar

d. Poros I -

Menghitung Torsi

-

Gaya – Gaya – gaya gaya pada sprocket besar A

-

Gaya- gaya pada Pinyon B

-

Diagram bebas gaya geser dan momen lengkung pada poros I

 () ()     ⁄⁄                         ⁄⁄       


47

ΣMDX = 0 0 = FAX . 15 – 15 – R R CX CX . 10 + W rB . 5 0 = 211,6 . 15 – 15 – R R CX CX . 10 + 170,75 . 5

      

ΣMCX = 0 0 = FAX . 5 - W rB . 5 + R CX CX . 10 0 = 211,6 . 5 - 170,75 . 5 + R DX . 10

   


48

ΣMDY = 0 0 = FAY . 15 – 15 – R R CY CY . 10 + W tB . 5 0 = 0 . 15 – 15 – R R CY CY . 10 + 469,14 . 5

    

ΣMCY = 0 0 = FAY . 5 – 5 – W WtB . 5 + R DY DY . 10 0 = 0 . 5 – 5 – 469,14 469,14 . 5 + R DY . 10

-

    

Bahan poros I adalah Baja AISI 8740 OQT 700 dengan Su = 228 ksi dan Sy = 212 ksi. Sn = 65 ksi

N=2

Cs = 0,85 (misal D = 1,2 ) Cr = 0,75 Sn’ = Sn . Cs . Cr = 65 . 0,85 . 0,75 = 41,437 ksi = 41437 Psi TUGAS BESAR ELEMEN MESIN II TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA SEMESTER GANJIL 2012/2013

49

Diameter-Diameter Pada poros I -

-

Titik A

 ⁄

  [   ⁄ ]  ⁄  [   () ]   

Titik C T = 422,226 lb in

       √         Kt = 2,5 (fillet tajam) Sebelah kiri titik C = sebelah kanan titik C

⁄ 

       [  (  )   ⁄ ]  ⁄    )   () ]  [  (   

-

Titik B (sebelah kiri titik B)

                Kt = 3,0

 ⁄      )   () ]   [  ( TUGAS BESAR ELEMEN MESIN II TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA SEMESTER GANJIL 2012/2013

50

   sebelah kanan titik B = sebelah kiri titik B



  

Titik D

       √         ⁄   [   ⁄ ]  ⁄  [   () ]                         Sehingga Diameter pada poros I yaitu



e. Perhitungan poros II -

Menghitung Torsi

-

Gaya – Gaya – gaya gaya pada sprocket kecil F

 () ()   

   ⁄⁄    


51

                 

-

Diagram bebas gaya geser dan momen lengkung pada poros II

ΣMGX = 0 0 = -WrE . 5 – 5 – R R HX HX . 10 - F Fx . 15 0 = -822,37 – -822,37 – R R HX HX . 10 + 5805,55

    

ΣMHX = 0 0 = R GX GX . 10 + W rE . 5 - F FX . 5 0 = 10 . R DX 822,37 – 1935,185 1935,185 DX + 822,37 –

    


52

ΣMGY = 0 0 = -WrE . 5 – 5 – R R HY 10 – F FFY . 5 HY . 10 – 0 = -2259,45 – -2259,45 – R R HY HY . 10 - 0

    

ΣMHY = 0 0 = R GY GY . 10 + W tE . 5 - F FY . 5 0 = R GY GY . 10 + 2259,45 - 0

    

-

Bahan poros II adalah Baja AISI 8740 OQT 700 dengan Su = 228 ksi dan Sy = 212 ksi. Sn = 65 ksi

N=2

Cs = 0,85 (misal D = 3 ) TUGAS BESAR ELEMEN MESIN II TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA SEMESTER GANJIL 2012/2013

53

Cr = 0,75 Sn’ = Sn . Cs . Cr = 65 . 0,65 . 0,75 = 41,437 ksi = 41437 Psi Diameter-Diameter Pada poros II -

-

Titik G

 ⁄

  [   ⁄ ]  ⁄  ) ]  [   (                     ⁄     [  ()   ⁄]  ⁄    )   (  ) ]  [  (  Titik E dan sebelah kanannya

Kt = 2,5 (fillet tajam)

-

Titik H dan sebelah kanannya

 

               Kt = 2,5

 ⁄

        ) ]    [  (  )   (      


54

Titik F

 ⁄

        

  [   ⁄ ]  ⁄  ) ]   [   (   

Sehingga Diameter pada poros II yaitu

f. Pasak -

Poros I Bahan Poros adalah AISI 8650 OQT 700 ; Sy = 222 ksi pasak yang digunakan pasak pasak bujur sangkar DI = 1,2 in W = ¼ in H = ¼ in N = 3

-

Poros II

               

Bahan Poros adalah AISI 8650 OQT 700 ; Sy = 222 ksi pasak yang digunakan pasak bujur sangkar TUGAS BESAR ELEMEN MESIN II TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA SEMESTER GANJIL 2012/2013

55

DI = 3 in W = 3/4 in H = 3/4 in N = 3

            g. Bantalan (Bearing) Didesain hanya mengatasi beban radial -

Bearing C Beban radial = 403 lb factor putaran, V = 1 (cincin dalam yang berputar) n Poros = 1000 rpm ; k=3 (bantalan bola) dc = 1,09 in Umur rancangan bearing 30000 jam Perhitungan Pd = V.R = 1 .450= 450 lb Ld = 30000 Jam. 1000 rpm/menit . 60 menit/jam = 1,8 x 10 9 Putaran c = Pd (Ld/10 6)1/3 = 403 (1,8 x 10 9/106)1/3 = 4902 lb digunakan bearing : 6307 [Tabel 114.3 Robert L Mott]

-

Bearing D Beban radial = 22 lb n Poros = 1000 rpm


56

dD = 1,09 in Pd = V.R = 1 .22 = 22 lb Ld = 1,8 x 10 9 Putaran c = Pd (Ld/10 6)1/3 = 22 (1,8 x 10 9/106)1/3 = 267 lb digunakan bearing : 6200 [Tabel 114.3 Robert L Mott] - Bearing G Beban radial = 120 lb n Poros = 500 rpm dG = 0,411 in Pd = V.R = 1 .120 = 120 lb Ld = 1,8 x 10 9 Putaran c = Pd (Ld/10 6)1/3 = 120 (1,8 x 10 9/106)1/3 = 1459 lb digunakan bearing : 6301 [Tabel 114.3 Robert L Mott] -

Bearing H Beban radial = 665 lb n Poros = 250 rpm dH = 1,335 in Pd = V.R = 1 .665 = 665 lb Ld = 1,8 x 10 9 Putaran c = Pd (Ld/10 6)1/3 = 665 (1,8 x 10 9/106)1/3 = 8089 lb digunakan bearing : 6309 [Tabel 114.3 Robert L Mott]


57

BAB IV PENUTUP 4.1 Kesimpulan

Dari hasil perhitungan dan perencanaan transmisi pada bab sebelumnya, dapat diambil kesimpulan . 1. Motor Listrik -

Motor listrik yang digunakan dengan daya 6,702 Hr

-

Putaran 1500 Rpm

2. Poros -

Bahan poros I : Baja AISI 8740 OQT 700

-

Bahan poros II : Baja AISI 8740 OQT 700

3. Pasak Jenis pasak I dan II pasak Bujur sangkar -

Panjang pasak I : 0,076 in

-

Panjang pasak II : 0,02 in

4. Rantai I -

Diameter sprocket kecil =2,72 in

-

Diameter sprocket besar = 3,99 in

-

Panjang rantai : 101,04 x 0,5 = 50,52 in

5. Rantai II -

Diameter sprocket kecil : 4, 32 in

-

Diameter sprocket besar : 8,60 in

-

Panajng rantai = 107,2 x 0,75 in = 80,4 in

6. Roda Gigi Lurus Dp = 1,8 in :

Np = 18

Dg = 3,7 in :

Ng = 37


58

VR = 2,06 Bahan pinion dan roda gigi yaitu baja karbon dan paduan AISI 1340 OQT 400 dengan kekerasan 578 HB

7. Bantalan -

Bearing C menggunakan bearing nomer 6307

-

Bearing D menggunakan bearing nomer 6200

-

Bearing G menggunakan bearing nomer 6301

-

Bearing H menggunakan bearing nomer 6309

4.2 Saran

1. Sebaiknya asisten lebih meenerangkan tentang dasar-dasar perencanaan Elemen Mesin 2. Sebaiknya para Asisten elemen mesin memiliki ruang sendiri sehingga mudah dalam melakukan janjian ataupun konsultasi


59

Elemen mesin

Recommend Documents