Laporan Individu Elemen Mesin UB

BAB I PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang

Didalam industri seperti sekarang ini, bidang teknologi sangatlah penting peranannya dalam berbagai hal. Mesin bubut merupakan mesin perkakas yang digunakan untuk memotong benda yang diputar. Mesin bubut sendiri merupakan suatu proses pemakanan benda kerja yang dilakukan dengan cara memutar benda kerja kemudian dikenakan pada pahat yang digerakkan dengan sumber gerakan dari motor. Oleh karena itu, pemilihan komponen yang tepat dan akurat merupakan suatu yang harus dipenuhi untuk menghasilkan peralatan yang mendukung. Terutama pada komponen transmisi daya. Untuk menciptakan mesin bubut yang baik, maka komponen yang ada pada mesin harus memiliki standar yang ada sehingga tidak mudah terjadi kerusakan pada mesin. Standar dari komponen tersebut meliputi ketahanan komponen, gaya yang dihasilkan dan lainnya. Oleh sebab itu, dibutuhkan perhitungan pada komponen mesin bubut tersebut. Perhitungan ini didasarkan pada ilmu elemen mesin. Dengan menguasai pengetahuan tentang komponen elemen mesin dan cara perhitungan serta desain maka akan memberikan peningkatan produktifitas hasil kerja di bidang keterampilan teknik dan pengabdian.

1.2

Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam laporan ini, yaitu : 1. Bagaimana cara mendesain dan membuat transmisi mesin bubut dengan suatu perencanaan yang efektif dan efisien? 2. Bagaimana cara pemilihan transmisi pada mesin bubut sesuai dengan kebutuhan? 3. Komponen – komponen apa yang digunakan dalam perencanaan transmisi pada mesin bubut?

1.3

Batasan Masalah

Dalam merencanakan pembuatan mesin bubut ini perlu ada sesuatu batasan, antara lain : 1. Alat yang digunakan untuk memproses material tidak diperhitungkan 2. Transmisi yang digunakan adalah

TUGAS TUGAS BE SAR SAR E LE MEN MESI N SE ME STE R GE G E NA P 20 2016/ 16/2017 2017

3. Dimensi mesin bubut tidak diperhitungkan 4. RPM daya

1.4

Tujuan Perancangan

Manfaat dari penulisan laporan ini adalah : 1.

Mengetahui sistem kerja dari mesin bubut

2.

Mendapatkan rancangan perhitungan transmisi pada mesin bubut.

3.

Mendapatkan desain transmisi mesin bubut yang sesuai dengan perhitungan.

4.

Mengetahui parameter yang digunakan dalam perancangan mesin bubut

5.

Dapat merancang mesin bubut dengan efisiensi dan efektifitas kerja yang tepat

1.5

Manfaat Perancangan


Memberikan

gambaran

secara

umum

mengenai

mekanisme

perencanaan

pembuatan mesin bubut. 2.

Memberikan inovasi baru agar mempermudah dalam menggunakan mesin bubut kepada penggunanya.


3. Dimensi mesin bubut tidak diperhitungkan 4. RPM daya

1.4

Tujuan Perancangan


Mengetahui sistem kerja dari mesin bubut

2.

Mendapatkan rancangan perhitungan transmisi pada mesin bubut.

3.

Mendapatkan desain transmisi mesin bubut yang sesuai dengan perhitungan.

4.

Mengetahui parameter yang digunakan dalam perancangan mesin bubut

5.

Dapat merancang mesin bubut dengan efisiensi dan efektifitas kerja yang tepat

1.5

Manfaat Perancangan


Memberikan

gambaran

secara

umum

mengenai

mekanisme

perencanaan

pembuatan mesin bubut. 2.

Memberikan inovasi baru agar mempermudah dalam menggunakan mesin bubut kepada penggunanya.


BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Gear (Roda Gigi)

Gear adalah sebutan untuk roda gigi yang bekerja pada suatu mesin untuk mentransmisikan daya. Dua buah gear atau lebih yang bekerja bersama-sama akan menghasilkan tenaga mekanis melalui perputarannya merupakan definisi sederhana dari mesin.

2.1.1 Macam – Macam Macam Roda Gigi

1. Roda Gigi dengan Poros Sejajar Roda gigi dengan poros sejajar adalah roda gigi dimana giginya berjajar pada bidang silinder/poros yang kedua bidang silinder tersebut bersinggungan dan yang satu menggelinding pada yang lain dengan sumbu sejajar/lurus. Roda gigi dengan poros sejajar dibedakan menjadi: a) Roda Gigi Lurus (Spurs (Spurs Gear ) Merupakan roda gigi paling dasar dengan jalur roda gigi sejajar poros. Roda gigi lurus biasanya terdapat pada gear box box pada mesin. Menurut buku “ A Textbook of Machine Design” Design ” oleh R.S. Khurmi & J.K.Gupta, roda gigi lurus ( spurs spurs gear ) memiliki kelebihan dan kekurangan, antara lain : Kelebihan

: - Pembuatan mudah - Memiliki perbandingan kecepatan yang konstan

Kekurangan

: - Memiliki tingkat kebisingan yang tinggi ketika dijalankan pada kecepatan tinggi - Memerlukan pelumas yang cocok pada pengoperasiannya

Gambar 2.1 Roda 2.1 Roda gigi lurus Sumber : Sularso (1980, p.213)


b) Roda Gigi Miring ( Helical Gear ) Roda gigi miring mempunyai jalur gigi yang membentuk ulir pada silinder jarak bagi. Pada roda r oda gigi miring ini, jumlah pasangan gigi yang saling membuat m embuat kontak serentak (disebut perbandingan kontak) adalah lebih besar dari pada roda gigi lurus, sehinggga perpindahan momen atau putaran melalui gigi – gigi gigi tersebut dapat berlangsung dengan halus. Sifat ini sangat baik untuk mentransmisikan putaran tinggi dan beban besar. Namun, roda gigi miring memerlukan bantalan aksial dan kotak roda gigi yang besar dan kokoh, karena jalur gigi yang terbentuk ulir tersebut menimbulkan gaya reaksi yang sejajar dengan poros. Contoh aplikasi roda gigi miring adalah pada system transmisi perseneling pada kendaraan beroda empat. Menurut buku “ A Textbook of Machine Design” Design” oleh R.S. Khurmi & J.K.Gupta, roda gigi miring (helical ( helical gear ) memiliki kelebihan dan kekurangan, antara lain Kelebihan :

- Kemungkinan selip kecil - Dapat mentransmisikan beban berat

Kekurangan :

-

- Memerlukan bantalan aksial kokoh - Pengerjaan rumit

Gambar 2.2 Roda 2.2 Roda gigi miring Sumber : Sularso (1980, p.213) c) Roda Gigi Miring Ganda Gaya aksial yang ditimbulkan pada gigi membentuk alur berbentuk V tersebut akan saling meniadakan. Dengan roda gigi ini, perbandingan reduksi, kecepatan

keliling

dan

daya

yang

diteruskan

dapat

diperbesar

tetapi

pembuatannya sukar. Contoh aplikasi adalah pada roda gigi reduksi turbin pada


kapal dan generator. Menurut buku “ A Textbook of Machine Design” Design” oleh R.S. oleh R.S. Khurmi & J.K.Gupta, roda gigi miring ganda (double ( double helical gear ) memiliki kelebihan dan kekurangan, antara lain Kelebihan

: - Kemungkinan selip kecil - Dapat mentransmisikan daya yang besar

Kekurangan

: - Pembuatannya sukar - Memerlukan bantalan yang kokoh

Gambar 2.3 Roda 2.3 Roda gigi miring ganda Sumber : Sularso (1980, p.213) d) Roda Gigi Dalam dan Pinion Roda gigi ini dipakai jika diingini alat transmisi dengan ukuran kecil dengan perbandingan reduksi besar karena pinion terletak di dalam roda gigi. Contoh penerapannya adalah pada lift. Menurut buku “ A Textbook of Machine Design” Design” oleh R.S. Khurmi & J.K.Gupta, roda gigi dalam dan pinion memiliki kelebihan dan kekurangan, antara lain Kelebihan

: - Kemungkinan selip kecil - Tidak sebising roda gigi lurus

Kekurangan

: - Kecepatan rendah - Pembuatannya sukar


Gambar 2.4 Roda gigi dalam dan pinion Sumber : L Mott, Robert (2004, p.327) e) Rack dan Pinion Merupakan dasar profil pahat pembuat gigi. Pasangan antara batang gigi dan pinion digunakan untuk mengubah gerakan putar menjadi lurus atau sebaliknya. Contoh penerapannya adalah roda gigi yang dipakai pada eretan mesin bubut, milling, dll. Menurut buku “ A Textbook of Machine Design” oleh R.S. Khurmi & J.K.Gupta, roda gigi dan pinion memiliki kelebihan dan kekurangan, antara lain Kelebihan

: - Mengubah gerakan putar menjadi lurus - Pembuatan sederhana

Kekurangan

: - Kemungkinan Selip - Digunakan untuk beban kecil

Gambar 2.5 Rack dan pinion Sumber : L Mott, Robert (2004, p.328) 2. Roda Gigi dengan Poros Berpotongan Pada roda gigi ini, poros roda gigi satu sama lain saling tegak lurus. Misalnya poros roda gigi 1 porosnya vertikal sedangkan poros roda gigi 2 porosnya horizontal. Ciri-ciri roda gigi miring adalah:

TUGAS BE SAR E LE MEN MESI N SE ME STE R GE NA P 2016/2017



Arah gigi membentuk sudut terhadap sumbu poros.



Distribusi beban sepanjang garis kontak tidak uniform.



Kemampuan pembebanan lebih besar dari pada roda gigi lurus.



Gaya aksial lebih besar sehingga memerlukan bantalan aksial dan roda gigi yang kokoh.

a. Roda Gigi Kerucut Lurus Dengan gigi lurus adalah yang paling mudah dibuat dan paling sering dipakai. Tetapi roda gigi ini sangat berisik karena perbandingan kontaknya yang kecil juga konstruksinya tidak memungkinkan pemasangan bantalan pada kedua ujung porosnya. Contoh penggunaanya adalah pada grab winch, hand winch, dan kerekan. Menurut buku “ A Textbook of Machine Design” oleh R.S. Khurmi & J.K.Gupta, roda gigi kerucut lurus memiliki kelebihan dan kekurangan, antara lain Kelebihan

: - Pembuatannya mudah - Memiliki kemampuan pembebanan yang lebih baik

Kekurangan

: - Berisik - Tidak dapat digunakan bantalan pada dua poros

Gambar 2.6 Roda gigi kerucut lurus Sumber : L Mott, Robert (2004, p.334) b. Roda Gigi Kerucut Spiral Karena mempunyai perbandingan kontak yang besar, maka roda gigi ini dapat meneruskan putaran tinggi dan beban besar. Sudut poros kedua roda gigi ini biasanya dibuat 90o. Contoh penggunaanya adalah pada grab winch, hand winch, dan kerekan. Menurut buku “ A Textbook of Machine Design” oleh R.S. Khurmi & J.K.Gupta, roda gigi kerucut spiral memiliki kelebihan dan kekurangan, antara lain Kelebihan

: - Dapat mentransmisikan putaran tinggi - Meneruskan beban besar

Kekurangan

: - Pembuatan rumit


Gambar 2.7 Roda gigi kerucut spiral Sumber : L Mott, Robert (2004, p.334) c. Roda Gigi Permukaan Roda gigi ini sama halnya dengan roda gigi lurus yakni berisik karena perbandingan kontak yang kecil. Roda gigi ini tidak cocok dipakai pada putaran dan daya yang tinggi. Contoh penggunaanya adalah pada grab winch, hand winch, dan kerekan. Menurut buku “ A Textbook of Machine Design” oleh R.S. Khurmi & J.K.Gupta, roda gigi permukaan memiliki kelebihan dan kekurangan, antara lain, yaitu : Kelebihan

: - Pembuatan Mudah

Kekurangan

: - Pengoperasian berisik - Daya dan putaran rendah

Gambar 2.8 Roda gigi permukaan Sumber : L Mott, Robert (2004, p.339) 3. Roda Gigi dengan Poros Silang Roda gigi dengan poros silang adalah roda gigi yang porosnya saling bersilangan antara roda gigi satu dengan yang lain. Kedua sumbu saling bersilang dengan jarak sebesar α, biasanya sudut yang dibentuk sebesar 90 o. a. Roda Gigi Cacing Silindris Roda gigi ini mempunyai gigi cacing berbentuk silinder. Kerjanya halus dan hampir tanpa bunyi. Contoh penggunaannya pada transimisi mesin frais. Menurut


buku “ A Textbook of Machine Design” oleh R.S. Khurmi & J.K.Gupta, roda gigi cacing silindris memiliki kelebihan dan kekurangan, yaitu : Kelebihan

: - Reduksi besar - Pengoperasian mesin lebih halus

Kekurangan

: - Pembuatan sulit

Gambar 2.9 Roda gigi cacing silindris Sumber : Sularso (1980, p.213) b. Roda Gigi Gobloid (Cacing Gobloid ) Digunakan untuk gaya yang lebih besar karena perbandingan kontak yang lebih besar. Contoh penggunaanya adalah pada roda gigi differential otomobil. Menurut buku “ A Textbook of Machine Design” oleh R.S. Khur mi & J.K.Gupta, roda gigi gobloid memiliki kelebihan dan kekurangan, yaitu : Kelebihan

: - Perbandingan lebih besar dari roda gigi cacing silindris

Kekurangan

: - Pembuatan sulit

Gambar 2.10 Roda gigi cacing globoid Sumber : Sularso (1980, p.213) c. Roda Gigi Hipoid Roda gigi ini mempunyai jalur berbentuk spiral pada bidang kerucut yang sumbunya bersilang. Pemindahan gaya pada permukaan gigi berlangsung secara meluncur dan menggilinding. . Contoh aplikasinya juga terdapat pada roda gigi differential pada otomobil. Menurut buku “ A Textbook of Machine Design” oleh


R.S. Khurmi & J.K.Gupta, roda gigi hipoid memiliki kelebihan dan kekurangan, yaitu : Kelebihan

: - Daya besar - Kemungkinan selip kecil

Kekurangan

: - Pembuatan sulit

Gambar 2.11 Roda gigi hipoid Sumber : L Mott, Robert (2004, p.305) 2.1.2 Bagian- Bagian Roda Gigi

Gambar 2.12 Bagian-bagian dari roda gigi kerucut lurus Sumber : L Mott, Robert (2004, p.309) 1. Lebar gigi ( face width) Kedalaman gigi diukur sejajar sumbunya. 2. Jarak bagi lingkar (circular pitch) Jarak sepanjang lingkaran pitch antara profil dua gigi yang berdekatan atau keliling lingkaran pitch dibagi dengan jumlah gigi.


3. Addendum Jarak antara lingkaran kepala dengan lingkaran pitch dengan lingkaran pitch diukur dalam arah radial. 4. Dedendum Jarak antara lingkaran pitch dengan lingkaran kaki yang diukur dalam arah radial. 5. Tebal gigi (tooth thickness) Lebar gigi diukur sepanjang lingkaran pitch. 6. Kelonggaran (clearance) Jarak radial dari ujung puncak sebuah gigi roda gigi yang satu ke bagian dasar dari gigi roda gigi yang lain untuk suatu pasangan roda gigi. 7. Dedendum circle Lingkaran kaki gigi yaitu lingkaran yang membatasi kaki gigi. 8. Clearance circle Lingkaran yang bersinggungan dengan linkaran

addendum dari gigi

yang berpasangan. 9. Bottom land Permukaan bagian bawah gigi. 10. Sisi kaki ( flank of tooth) Permukaan gigi dibawah lingkaran pitch. 11. Sisi kepala ( face of tooth) Permukaan gigi diatas lingkaran pitch. 12. Lingkaran pitch ( pitch circle) Lingkaran khayal yang menggelinding tanpa terjadinya slip. Lingkaran ini merupakan dasar untuk memberikan ukuran-ukuran gigi seperti tebal gigi, jarak antara gigi, dan lain-lain. 13. Width of space Tebal ruang antara roda gigi diukur sepanjang lingkaran pitch. 14. Outside circle Lingkaran kepala gigi yaitu lingkaran yang membatasi gigi. 15. Puncak kepala (top land ) Permukaan dipuncak gigi.


2.1.3 Profil Roda Gigi

Untuk mendapatkan keadaan transmisi gerak dan daya yang baik, maka profil gigi harus mempunyai bentuk yang teratur sehingga kontak gigi berlangsung dengan mulus. Oleh karena itu profil gigi dibuat dengan bentuk geometris tertentu, agar perbandingan kecepatan sudut antara pasangan roda gigi harus selalu sama. Agar memenuhi hat tersebut dikenal 2 jenis konstruksi profil gigi, yaitu: 1. Konstruksi Kurva Evolvent Adalah kurva yang dibentuk oleh sebuah titik yang terletak pada sebuah garis lurus yang bergulir pada suatu silinder atau kurva yang dibentuk oleh satu titik pada sebuah tali yang direntangkan dari suatu gulungan pada silinder.

Gambar 2.13 Konstruksi kurva evolvent Sumber : Khurmi, R.S (2005, p.1031) Keuntungan kurva evolvent : 

Pembuatan profil gigi mudah dan tepat, karena menggunakan sisi cutter (pisau potong) yang lurus.



Ketepatan jarak sumbu roda gigi berpasangan tidak perlu presisi sekali.



Jika ada perubahan kepala gigi atau konstruksi gigi pada suatu

pengkonstruksian perubahan dapat dilakukan dengan cutter (pisau pemotong). 

Dengan modul yang sama, walaupun jumlah giginya berbeda, maka

pasangan dapat dipertukarkan. 

Arah dan tekanan profil gigi adalah sama.

2. Konstruksi Kurva Sikloida Profil sikloida digunakan karena cara kerja sepasang roda gigi sikloida sama seperti dua lingkaran yang saling menggelinding antara yang satu dengan pasangannya.


Gambar 2.14 Konstruksi kurva sikloida Sumber : Khurmi, R.S (2005, p.1029) Kurva sikloida adalah kurva yang dibentuk oleh sebuah titik pada sebuah lingkaran yang menggelinding pada sebuah jalur gelinding. Dari keadaan konstruksi pasangan roda gigi, maka kurva sikloida dapat berupa: a. Orthosikloida, lingkaran menggelinding pada jalur gelinding berupa garis lurus. b. Episikloida, lingkaran menggelinding pada jalur gelinding berupa sisi luar lingkaran. c. Hiposikloida, lingkaran menggelinding pada jalur gelinding berupa sisi dalam lingkaran. Profil sikloida bekerja berpasangan dan dengan jarak sumbu yang presisi, sehingga tidak dapat dipertukarkan dengan mudah, kecuali yang dibuat berpasangan yang sama. Keuntungan penggunaan profil sikloida : 

Mampu menerima beban yang lebih besar.



Keausan dan tekan yang terjadi lebih kecil.



Cocok digunakan untuk penggunaan presisi.



Jumlah gigi dapat dibuat lebih sedikit.

2.2 Puli 2.2.1 Definisi Puli

Suatu alat yang digunakan untuk mentransmisikan daya dari satu poros ke poros yang lainnya melalui perantara belt (sabuk) atau tali. Puli dapat terbuat dari besi cor, baja cor, baja tekan, kayu, dan kertas. Bahan material yang digunakan harus memiliki koefsien gesek yang tinggi dan kemampupakaian yang baik (nilai keausan rendah). Puli yang dibuat dari baja press lebih ringan dibandingkan degan puli cor,


tetapi dalam banyak kasus memiliki nilai koefisien gesek yang rendah dan dapat dengan mudah aus. Macam-macam puli: 1. Sheaves/V- Puli Sheaves/V- Puli adalah paling sering digunakan untuk transmisi,produk ini digerakkan oleh V-Belt.karena kemudahannya dan dapat diandalkan. Produk ini telah dipakai selama satu dekade.

Gambar 2.15 Sheaves/V- Puli Sumber : Globalspec (2017) 2. Variable Speed Puli Variable Speed Puli adalah perangkat yang digunakan untuk mengontrol kecepatan mesin. Berbagai proses industri seperti jalur perakitan harus bekerja pada kecepatan yang berbeda untuk produk yang berbeda. Dimana kondisi memproses kebutuhan penyetelan aliran dari pompa atau kipas, memvariasikan kecepatan dari drive mungkin menghemat energi dibandingkan dengan teknik lain untuk kontrol aliran.

Gambar 2.16 Variable Speed Puli Sumber : Globalspec (2017) 3. Mi – Lock Puli Mi – Lock Puli digunakan pada pegas rem jenis ini menawarkan keamanan operasional yang tinggi untuk semua aplikasi, melindungi personil, mesin dan


peralatan, dapat diandalkan untuk pengereman yang mendadak atau fungsinya menahan pada mesin yang tiba-tiba mati atau karena kegagalan da ya.

Gambar 2.17 Mi – Lock Puli Sumber : Spacemart (2017) 4. Timing Puli Ini adalah jenis lainnya dari katrol dimana ketepatan sangat dibutuhkan untuk aplikasi. Material khusus yang tersedia untuk aplikasi yang mempunyai kebutuhan yang lebih spesifik.

Gambar 2.18 Timing Puli Sumber : Technostore (2017) 2.3 Belt (Sabuk) 2.3.1 Definisi sabuk atau belt

Belt (sabuk) atau rope (tali) digunakan untuk mentransmisikan daya dari poros yang satu ke poros yang lain dengan memakai puli yang berputar pada kecepatan yang sama atau pada kecepatan yang berbeda. Besarnya daya yang ditransmisikan tergantung pada faktor berikut : 1. Kecepatan belt . 2. Tarikan belt yang ditempatkan pada puli. 3. Luas kontak antara belt dan puli terkecil. 4. Kondisi belt yang digunakan.


Pemilihan belt yang akan dipasang pada puli tergantung pada faktor sebagai berikut : 1. Kecepatan poros penggerak dan poros yang digerakkan 2. Rasio kecepatan reduksi 3. Daya yang ditransmisikan 4. Jarak antara pusat poros 5. Layout poros 6. Ketersedian tempat 7. Kondisi pelayanan

2.3.2 Klasifikasi Jenis Belt

Jenis belt biasanya diklasifikasikan ke dalam tiga kelompok sebagai berikut : 1. Light drives (penggerak ringan). Ini digunakan untuk mentransmisikan daya yang lebih kecil pada kecepatan belt sampai 10 m/s seperti pada mesin pertanian dan mesin perkakas ukuran kecil. 2. Medium drives (penggerak sedang). Ini digunakan untuk mentransmisikan daya yang berukuran sedang pada kecepatan belt 10 m/s sampai 22 m/s seperti pada mesin perkakas. 3. Heavy drives (penggerak besar). Ini digunakan untuk mentransmisikan daya yang berukuran besar pada kecepatan belt di atas 22 m/s seperti pada mesin kompresor dan generator. Ada tiga jenis belt ditinjau dari segi bentuknya adalah sebagai berikut : 1. Flat belt (belt datar ). Seperti ditunjukkan pada Gambar 2.16 (a) banyak digunakan pada pabrik atau bengkel, dimana daya yang ditransmisikan berukuran sedang dari puli yang satu ke puli yang lain ketika jarak dua puli adalah tidak melebihi 8 meter.

Gambar 2.19 Flat Belt Sumber : Khurmi, R.S (2005, p.719)


2. V-Belt (belt bentuk V). Seperti ditunjukkan pada Gambar 2.16 (b), adalah banyak digunakan dalam pabrik dan bengkel dimana besarnya daya yang ditransmisikan berukuran besar dari puli yang satu ke puli yang lain ketika jarak dua puli adalah sangat dekat.

Gambar 2.20 V-Belt Sumber : Khurmi, R.S (2005, p.719) 3. Circular belt atau rope (belt bulat atau tali ). Seperti ditunjukkan pada Gambar 2.16 (c), adalah banyak digunakan dalam pabrik dan bengkel dimana besarnya daya yang ditransmisikan berukuran besar dari puli yang satu ke puli yang lain ketika jarak dua puli adalah lebih dari 8 meter.

Gambar 2.21 Circular Belt Sumber : Khurmi, R.S (2005, p.719) 2.3.3 Dasar pemilihan material untuk sabuk

Material yang digunakan untuk belt dan tali harus kuat, fleksibel dan tahan lama. Harus juga mempunyai koefisien gesek yang tinggi. Menurut material yang digunakan belt dapat diklasifikasikan sesuai dengan yang terlihat pada Tabel 2.1. Gaya-gaya yang bekerja pada sabuk : Belt PQ dalam kesetimbangan di bawah gaya berikut 1. Tarikan T dalam belt pada P 2. Tarikan (T + δT) dalam belt pada Q 3. Reaksi normal R N


4. Gaya gesek F = μ x R N , di mana μ = koefisien gesek antara belt dan puli.

Gambar 2.22 Diagram bebas belt dan puli Sumber : Khurmi, R.S (2005, p.733) Tabel 2.1 Material belt dan density

Sumber: Khurmi, R.S (2005, p.680)

2.3.4 Tipe belt drives

1. Open belt drive ( penggerak belt terbuka ). Seperti ditunjukkan pada Gambar 2.4 belt jenis ini digunakan dengan poros sejajar dan perputaran dalam arah

yang

sama. Dalam kasus ini, penggerak A menarik belt dari satu sisi (yakni sisi RQ bawah) dan meneruskan ke sisi lain (yakni sisi LM atas). Jadi tarikan pada sisi bawah akan lebih besar dari pada sisi belt yang atas (karena tarikan kecil). Belt sisi bawah (karena tarikan lebih) dinamakan tight side sedangkan belt sisi atas (karena tarikan kecil) dinamakan slack side.


Gambar 2.23 Open belt drive Sumber : Khurmi, R.S (2005, p.739) 2. Crossed atau twist belt drive (penggerak belt silang) seperti ditunjukkan pada gambar dibawah, belt jenis ini digunakan dengan poros sejajar dari perputaran dalam arah yang berlawanan. Dalam kasus ini, penggerak menarik belt dari sisi satu (yakni sisi RQ) dan meneruskan ke sisi lain (yakni sisi LM) jadi tarikan pada belt RQ akan lebih besar

daripada belt

LM. Belt

RQ (karena tarikan lebih)

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

Gambar 2.24 Crossed atau Twist Belt Drive Sumber : Khurmi, R.S (2005, p.683) 3. Quarter turn belt drive (penggerak belt belok sebagian) mekanisme transmisi dapat dilihat dari gambar berikut. Untuk mencegah belt agar tidak keluar/lepas dari puli, maka lebar permukaan puli harus lebih besar atau sama.


Gambar 2.25 Quarter Turn Belt Drive Sumber : Khurmi, R.S (2005, p.684) 4. Belt with idler puli (penggerak dengan puli penekan) dinamakan juga jockey puli drive, digunakan dengan poros parallel dan ketika open belt drive tidak dapat digunakan akibat sudut kontak yang kecil pada puli terkecil. Jenis ini diberikan untuk mendapatkan rasio kecepatan yang tinggi dan ketika tarikan yang diperlukan tidak dapat diperoleh dengan cara lain.

Gambar 2.26 Belt Drive with idler puli Sumber : Khurmi, R.S (2005, p.684) 5. Compound

belt

drive

(penggerak

belt

gabungan)

digunakan

ketika

daya ditransmisikan dari poros yang satu dengan lainnya melalui sejumlah puli.

Gambar 2.27 Compound Belt Drive Sumber : Khurmi, R.S (2005, p.685)


belt

6. Stepped or cone puli drive (penggerak puli kerucut atau bertingkat) digunakan untuk mengubah kecepatan poros yang digerakkan ketika poros utama (poros penggerak) berputar dengan kecepatan yang konstan.

Gambar 2.28 Stepped or cone puli drive Sumber : Khurmi, R.S (2005, p.685) 7. Fast and loose puli drive (penggerak puli longgar atau bertingkat) digunakan ketika poros mesin (poros yang digerakkan) dimiliki atau diakhiri kapan saja diinginkan tanpa mengganggu poros penggerak. Puli yang dikunci ke poros mesin dinamakan fast puli dan berputar pada kecepatan yang sama seperti poros mesin. Loose pullley berputar secara bebas pada poros mesin dan tidak mampu mentransmisikan daya sedikitpun. Ketika poros mesin dihentikan, belt ditekan ke loose puli oleh perlengkapan batang luncur ( sliding bar )

Gambar 2.29 Fast and loose puli Drive Sumber : Khurmi, R.S (2005, p.685) 2.4 Sprocket 2.4.1

Definisi Sprocket

Dalam bab sebelumnya bahwa penggerak belt dapat terjadi slip dengan puli. Untuk menghindari slip, maka rantai baja yang digunakan. Rantai dibuat dari


sejumlah mata rantai yang disambung bersama-sama dengan sambungan engsel sehingga memberikan fleksibilitas untuk membelit lingkaran roda ( sprocket ). Sprocket di sini mempunyai gigi dengan bentuk khusus dan terpasang pas ke dalam sambungan rantai seperti ditunjukkan pada Gambar 2.29. Sprocket dan rantai dipaksa untuk bergerak bersama-sama tanpa slip dan rasio kecepatan dijamin sempurna.

Gambar 2.30 Sprocket dan rantai Sumber : Khurmi, R.S. (2005, p.760) 2.5 Chain (Rantai)

Rantai lebih banyak digunakan untuk mentransmisikan daya dari poros satu ke poros lain ketika jarak pusat antara poros adalah pendek seperti pada sepeda, sepeda motor, mesin pertanian (traktor), konveyor, rolling mills, dan lain-lain. Rantai bisa juga digunakan untuk jarak pusat yang panjang hingga 8 meter. Rantai digunakan untuk kecepatan hingga 25 m/s dan untuk daya sampai 110 kW. Dalam beberapa kasus, transmisi daya yang lebih tinggi juga memungkinkan menggunakan rantai. 

Keuntungan: 1. Tidak slip selama rantai bergerak, di sini rasio kecepatan yang sempurna dapat dicapai. 2. Karena rantai dibuat dari logam, maka rantai menempati ruang yang kecil dalam lebar dari pada belt . 3. Dapat digunakan untuk jarak pusat yang pendek dan panjang. 4. Memberikan efisiensi transmisi yang tinggi (sampai 98%). 5. Memberikan beban yang kecil pada poros. 6. Mempunyai kemampuan untuk mentransmisikan gerak ke beberapa poros hanya dengan satu rantai. 7. Mentransmisikan daya yang lebih besar dibanding belt . 8. Rasio kecepatan yang tinggi dari 8 sampai 10 dalam satu tahap. 9. Dapat dioperasikan pada kondisi atmosfir dan temperatur yang lebih besar.




Kerugian : 1. Biaya produksi rantai relatif lebih tinggi (harga lebih mahal). 2. Rantai membutuhkan pemasangan yang akurat dan perawatan yang hatihati, pelumasan yang istimewa dan memperhatikan kelonggaran. 3. Rantai mempunyai fluktuasi kecepatan terutama ketika terlalu longgar.

2.5.1 Macam – macam Rantai

Jenis rantai yang digunakan untuk mentransmisikan daya ada tiga tipe, yaitu: 1. Block atau bush chain (rantai ring ). Seperti pada Gambar 2.30, tipe ini menghasilkan suara berisik ketika bergesekan dengan gigi sprocket . Tipe ini digunakan sedemikian luas seperti rantai konveyor pada kecepatan rendah.

Gambar 2.31 Block atau Bush Chain Sumber : Khurmi, R.S. (2005, p.764) 2. Bush roller chain (rantai roll ring ) Seperti pada Gambar 2.31, terdiri dari plat luar, plat dalam, pin, bush (ring) dan rol. Pin, bush dan rol dibuat dari paduan baja. Suara berisik yang ditimbulkan sangat kecil akibat impak antara rol dengan gigi sprocket . Rantai ini hanya memerlukan pelumasan yang sedikit. Contoh penggunaan rantai ini terdapat pada rantai pada motor dan sepeda

Gambar 2.32 Bush Roller Chain Sumber : Khurmi, R.S. (2005, p.764)


Gambar 2.33 Bush Roller Chain pada Sepeda Motor Sumber : Khurmi, R.S. (2005, p.765) Rantai rol distandarisasi dan diproduksi berdasarkan pitch. Rantai ini tersedia dalam bermacam-macam deret (baris), ada simplex chain, duplex chain, dan triplex chain.

Gambar 2.34 Tipe Rol Chain Sumber : Khurmi, R.S. (2005, p.764) 3. Silent chain (rantai sunyi) Seperti pada Gambar 2.34, rantai ini dirancang untuk menghilangkan pengaruh buruk akibat kelonggaran dan untuk menghasilkan suara yang lembut (tak bersuara). Aplikasi rantai ini adalah rantai penghubung putaran kruk-as dengan cam shaft pada motor.


Gambar 2.35 Silent chain Sumber : Khurmi, R.S. (2005, p.764) 2.6 Shaft (Poros) 2.6.1 Definisi Poros

Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin. Hampir semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran. Peranan utama dalam transmisi seperti itu dipegang oleh poros. 2.6.2 Macam-macam Poros

Poros

untuk

meneruskan

daya diklasifikan menurut cara pembebanannya

sebagai berikut : 1. Poros Transmisi Poros macam ini mendapat beban puntir murni atau puntir dan lentur. Daya ditransmisikan kepada poros ini melalui kopling, roda gigi, puli sabuk atau sprocket rantai, dll.

Gambar 2.36 Poros transmisi crankshaft Sumber : Khurmi, R.S. (2005, p.530) 2. Spindle Poros transmisi yang relatif pendek, seperti poros utama mesin perkakas, dimana beban utamanya berupa puntiran, disebut spindel . Syarat yang harus


dipenuhi poros ini adalah deformasinya harus kecil dan bentuk serta ukurannya harus teliti

Gambar 2.37 Poros spindle pada mesin bor Sumber : Laboratorium Proses Manufaktur I Fakultas Teknik Universitas Brawija ya 3. Gandar Poros seperti yang dipasang di antara roda-roda kereta barang, dimana tidak mendapat beban puntir, bahkan kadang-kadang tidak boleh berputar, disebut gandar. Gandar ini hanya mendapat beban lentur, kecuali jika digerakkan oleh penggerak mula dimana akan mengalami beban puntir juga.

Gambar 2.38 Poros gandar pada roda kereta api Sumber : Khurmi, R.S. (2005, p.541) Menurut bentuknya, poros dapat digolongkan atas poros lurus umum, poros engkol sebagai poros utama dari mesin torak, dll, poros luwes untuk transmisi daya kecil agar terdapat kebebasan bagi perubahan arah, dan lain-lain.


2.6.3 Gaya yang Bekerja pada Poros

1. Gaya aksial

: Arah beban atau gaya mengarah sepanjang garis sumbu poros.

2. Gaya radial

: Arah gaya reaksi atau arah beban mengarah tegak lurus pada garis sumbu poros.

3. Gaya tangensial

: Arah gaya yang bekerja tegak lurus terhadap jari – jari poros.

2.6.4 Perencanaan pada Poros

Untuk merencanakan sebuah poros, hal yang harus diperhatikan antara lain: 1. Kekuatan poros Suatu poros transmisi dapat mengalami beban puntir atau lentur atau gabungan antara puntir dan lentur seperti telah diutarakan di atas. Juga ada poros yang mendapat beban tarik atau tekan seperti poros baling-baling kapal atau turbin. Kelelahan, tumbukan atau pengaruh konsentrasi tegangan bila diameter poros diperkecil (poros bertangga) atau bila poros mempunyai alur pasak, harus diperhatikan. Sebuah poros harus direncanakan hingga cukup kuat untuk menahan beban-beban di atas. 2. Kekakuan poros Meskipun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup tetapi jika lenturan atau defleksi puntirnya terlalu besar akan mengakibatkan ketidak-telitian (pada mesin perkakas) atau getaran dan suara (misalnya pada turbin dan kotak roda gigi). 3. Putaran kritis Bila putaran suatu mesin dinaikkan maka pada suatu harga putaran tertentu dapat terjadi getaran yang luar biasa besarnya. Putaran ini disebut putaran kritis. Jika mungkin, poros harus direncanakan sedemikian rupa hingga putaran kerjanya lebih rendah dari putaran kritisnya. 4. Korosi Bahan-bahan tahan korosi (termasuk plastik) harus dipilih untuk poros propeller dan pompa bila terjadi kontak dengan fluida yang korosif. 5. Bahan poros Poros-poros yang dipakai untuk meneruskan putaran tinggi dan beban berat umunnya dibuat dari baja paduan dengan pengerasan kulit yang sangat tahan terhadap keausan. Beberapa di antaranya adalah baja khrom nikel, baja khrom nikel molibden, baja khrom, dll. (G4102, G4103, G4104, G4105). Sekalipun demikian


pemakaian baja paduan khusus tidak selalu dianjurkan jika alasannya hanya karena putaran tinggi dan beban berat. Dalam hal demikian perlu dipertimbangkan penggurangan baja karbon yang diberi perlakuan panas secara tepat untuk memperoleh kekuatan yang diperlukan.

2.6.5 Menentukan faktor konsentrasi tegangan (Kt)

Analisis perancangan poros harus mempertimbangkan konsentrasi tegangan. Tetapi satu masalah muncul karena nilai perancangan sebenarnya dari faktor konsentrasi tegangan, Kt, tidak diketahui pada saat awal proses perancangan . Sebagian besar nilai ini bergantung pada diameter poros dan pada geometri filet dan alur, dan inilah tujuan dari perancangan poros. Masalah

ini

dapat

anda

atasi

dengan

membuat

sekumpulan

nilai

rancangan awal untuk faktor konsentrasi tegangan umum, yang dapat digunakan untuk menghasilkan perkiraan awal diameter minimum poros. Setelah memilih ukuran,

anda

dapat

menganalisis

geometri

akhir

dengan

nilai

awal

yang

memungkinkan dengan menilai tingkat kelayakan dari perancangan tersebut. Nilai rancangan awal Kt ditinjau dari jenis-jenis diskontinuitas geometri yang paling sering ditemukan dalam poros yang mentransmisikan daya, yaitu: alur pasak, filet bahu poros, dan alur cincin penahan. a. Alur Pasak Alur pasak adalah irisan alur memanjang pada poros untuk menempatkan pasak, yang memungkinkan pemindahan torsi dari poros ke elemen yang mentransmisikan daya, atau sebaliknya. Menurut buku “ Machine Element in Mechanical Design” oleh Robert L.Mott Dua jenis alur pasak yang paling sering digunakan adalah jenis profil dan jenis luncuran. Kt = 2.0 (Profil) ; Kt = 1.6 (luncuran).


Gambar 2.39 (a) Alur Pasak Profil (b) Alur Pasak Luncuran Sumber : L.Mott (2004, p.506) b. Filet Bahu Bila akan ada perubahan diameter pada poros untuk membuat bahu sebagai pembatas dudukan sebuah elemen mesin, maka konsentrasi tegangan yang diberikan bergantung pada rasio dari kedua diameter tersebut dan jari filet yang dibuat. Disarankan agar jari-jari filet sebesar mungkin, tujuannya untuk memperkecil konsentrasi tegangan, tetapi kadang-kadang rancangan roda gigi, bantalan, atau elemen lain memengaruhi jari-jari yang dapat digunakan. Untuk tujuan perancangan, kita mengelompokkan filet kedalam dua kategori: tajam (Kt = 2,5) dan bulat halus (Kt = 1,5).


Gambar 2.40 (a) Contoh Filet Tajam (b) Contoh Filet Bulat Halus Sumber : L.Mott (2004, p.507) c. Alur Cincin Penahan Cincin penahan digunakan dalam berbagai jenis usaha penempatan dalam aplikasi poros. Cincin dipasang dalam alur poros setelah elemen mapan pada tempatnya. Geometri alur ditentukan oleh pabrikan cincin. Biasanya konfigurasinya adalah alur dangkal dengan sisi-sisi dinding dan dasar yang lurus dan jari-jari filet yang kecil pada dasar dipasang berdekatan. Jadi, faktor konsentrasi tegangan pada alur adalah cukup tinggi. Sebagai perancangan awal, kita akan menggunakan Kt= 3,0 untuk tegangan lengkung pada alur cincin penahan dengan menganggap jari-jari filet agak tajam.

2.7 Bearing (Bantalan) 2.7.1 Definisi Bearing

Bantalan ( Bearing ) merupakan salah satu bagian dari elemen mesin yang memegang peranan penting kerena fungsi dari bantalan yaitu menumpu sebuah poros agar poros dapat berputar tanpa mengalami gesekan yang berlebihan. Bantalan harus


cukup kuat untuk memungkinkan poros dan elemen mesin yang lainnya berfungsi dengan baik.

2.7.2 Macam-macam Bearing

1. Jenis-jenis bantalan luncur i. Bantalan luncur aksial Bantalan ini menghantarkan poros engkol menerima gaya akasial yaitu terutama pada saat terjadi melepas / menghubungkan pelat saat mobil berjalan konstruksi bearing ini juga terbagi menjadi dua dan dipasang pada poros jurnal bagian tengah pullet.

Gambar 2.41 Bantalan luncur aksial Sumber : Suga Kiyukatsu (1983, p.129) ii. Bantalan khusus Yaitu kombinasi antara bantalan luncur radial dan aksial.

Gambar 2.42 Bantalan khusus Sumber : Suga Kiyukatsu (1983, p.129) iii. Bantalan gelinding ( Roller Bearing ) Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti bola roll . Jenis-Jenis Bantalan Gelinding:


a. Bantalan bola radial alur dalam baris tunggal Berdasarkan konstruksinya, jenis ini ideal untuk beban radial. Bearing ini biasanya dipasangkan dengan bearing lain, baik itu dipasang secara pararel maupun bertolak belakang, sehingga mampu juga untuk menahan beban aksial.

Gambar 2.43 Bantalan bola radial alur dalam baris tunggal Sumber : Suga Ki yukatsu (1983,p.129) b. Bantalan alur dalam baris ganda Jenis ini mempunyai dua baris bola, masing-masing baris mempunyai alur

sendiri-sendiri

pada

cincin

bagian

dalamnya.

Pada umumnya

terdapat alur bola pada cincin luarnya. Cincin bagian dalamnya mampu bergerak sendiri untuk menyesuaikan posisinya. Inilah kelebihan dari jenis ini, yaitu dapat mengatasi masalah poros yang kurang sebaris.

Gambar 2.44 Bantalan alur dalam baris ganda Sumber : Suga Kiyukatsu (1983, p.129) c. Bantalan rol silinder ganda Bearing ini mempunyai dua baris elemen roller yang pada umumnya mempunyai alur berbentuk silinder. Jenis ini memiliki kapasitas beban radial yang besar sehingga ideal untuk menahan beban kejut.


Gambar 2.45 Bantalan rol silinder ganda Sumber : Suga Ki yukatsu (1983,p.129) d. Bantalan rol silinder baris tunggal Jenis ini mempunyai dua alur pada satu cincin yang biasanya terpisah.

Gambar 2.46 Bantalan rol sillinder baris tunggal Sumber : Suga Kiyukatsu (1983, p.129) e. Bantalan bola aksial satu arah Bearing jenis ini hanya cocok untuk menahan beban aksila dalam satu arah

saja.

Elemenya

dapat

dipisahkan

sehingga

mudah

melakukan

pemasangan. Beban aksial minimum yang dapat ditahan tergantung dari kecepatannya.

Jenis

ini

sangat

sensitif

(misalignment ) poros terhadap rumahnya.

Gambar 2.47 Bantalan bola aksial satu arah Sumber : Suga Ki yukatsu (1983,p.129)


terhadap

ketidaksebarisan

f. Bantalan bola aksial ganda Bearing jenis ini hanya cocok untuk menahan beban aksila dalam satu arah saja. Elemenya dapat dipisahkan sehingga mudah melakukan pemasangan. Beban aksial minimum yang dapat ditahan tergantung dari kecepatannya.

Jenis

ini

sangat

sensitif

terhadap

ketidaksebarisan

(misalignment ) poros terhadap rumahnya.

Gambar 2.48 Bantalan bola aksial ganda Sumber : Suga Kiyukatsu (1983, p.129) 2. Berdasarkan arah beban terhadap poros a. Bantalan radial Arah beban yang ditumpu oleh bantalan adalan tegak lurus dengan sumbu poros.

Gambar 2.49 Bantalan radial Sumber : Khurmi, R.S (2005, p.984) b. Bantalan aksial Arah beban yang ditumpu oleh bantalan ini adalah sejajar dengan sumbu poros.


Gambar 2.50 Bantalan aksial Sumber : Khurmi, R.S (2005, p. 984) 2.8 Key (Pasak) 2.8.1 Definisi Pasak

Pasak adalah bagian dari mesin yang berfungsi untuk penahan/pengikat benda yang berputar. Pasak digunakan untuk menyambung poros dan roda gigi, roda puli, sprocket , cam, lever , impeller dan sebagainya. Dengan pasak inilah akan diperoleh sambungan yang kuat dan fleksibel sehingga mudah untuk disapang dan dilepas. Karena distribusi tegangan secara aktual untuk sambungan pasak ini tidak dapat diketahui secara lengkap maka dalam perhitungan tegangan disarankan menggunakan faktor keamanan sebagai berikut : 1. Untuk beban torsi yang konstan (torque steady)

>> N = 1.5

2. Untuk beban yang mengalami kejut rendah

>> N = 2.5

3. Untuk beban kejut besar terutama beban bolak-balik

>> N = 4.5

2.8.2 Macam – macam pasak

1. Pasak datar segi empat (Standart square key) Tipe pasak ini adalah suatu tipe yang umumnya mempunyai dimensi lebar dan tinggi yang sama, yang kira-kira sama dengan 0,25 dari diameter poros.

Gambar 2.51 Pasak datar segi empat Sumber : Spott, M. F. (1991, p.161)


2. Pasak datar standar (Standart flat key) Pasak ini adalah jenis pasak yang sama dengan pasak datar segi empat, hanya disini tinggi pasak tidak sama dengan lebar pasak, tetapi tingginya mempunyai dimensi yang tersendiri.

Gambar 2.52 Pasak datar standar Sumber : Spott, M. F. (1991, p.161) 3. Pasak tirus (Tepered key) Pasak jenis ini pemakainya tergantung dari kontak gesekan antara hub dengan porosnya untuk mentransmisikan torsi. Artinya torsi yang medium level dan pasak ini terkunci pada tempatnya secara radial dan aksial diantara hub dan porosnya oleh gaya dari luar yang harus menekan pasak tersebut kearah aksial dari poros.

Gambar 2.53 Pasak tirus Sumber : Spott, M. F. (1991, p.161) 4. Pasak bidang lingkaran (Wood ruff key) Pasak ini adalah salah satu pasak yang dibatasi oleh satu bidang datar pada bagian atas dan bidang bawah merupakan busur lingkaran hampir berupa setengah lingkaran.


Gambar 2.54 Pasak Bidang Lingkaran Sumber : Spott, M. F. (1991, p.161) 5. Pasak bintang (Splines) Pasak yang dibuat menyatu dengan poros yang cocok dalam keyways menyinggung di hub. Poros tersebut dikenal sebagai poros splined . Poros ini biasanya memiliki empat, enam, sepuluh atau enam belas splines. Poros splined relatif lebih kuat dari poros memiliki alur pasak tunggal. Pasak splines juga dibedakan menjadi pasak bintang lurus dan pasak bintang involute.

Gambar 2.55 Pasak bintang Sumber : Spott, M. F. (1991, p.161) Adapun berbagai macam pasak, namun yang dibahas adalah pasak standar (Standart flat key). Pemasangan pasak pada poros maupun roda yang disambungkan dan dibuat alur pasak yang disesuaikan dengan ukuran pasak.

2.9 Lubricant (Pelumas) 2.9.1 Definisi Lubricant

Lubricant atau pelumas digunakan dalam bantalan untuk mengurangi gesekan antara dua permukaan yang diberi gaya untuk membawa pergi panas yang dihasilkan oleh gesekan. Hal ini juga melindungi bantalan terhadap korosi.

2.9.2 Klasifikasi Lubricant

Semua pelumas diklasifikasikan ke dalam tiga kelompok berikut:


1. Liquid Cairan pelumas yang biasa digunakan dalam bantalan adalah minyak mineral dan minyak sintetis. Minyak mineral paling sering digunakan karena murah dan stabilitas mereka. Pelumas cair biasanya paling banyak digunakan di mana mereka dapat bertahan lama. 2. Semi-liquid Grease adalah pelumas semi-cair yang memiliki kekentalan yang lebih

tinggi daripada minyak. Pada pelumas jenis ini

digunakan pada

komponen yang meiliki karakteristik kecepatan lambat dan memiliki tekanan berat di mana tetes minyak dari bantalan tidak merembet keluar. 3. Solid Pelumas jenis solid berguna dalam mengurangi gesekan di mana minyak tidak dapat dipertahankan karena tekanan atau suhu. Pada pelumas jenis ini harus lebih lembutdari bahan yang dilumasi. Sebuah grafit adalah yang paling umum dari pelumas padat baik sendiri atau dicampur dengan minyak atau lemak.

2.9.3 Fungsi dan Tujuan Pelumasan

Fungsi pelumasan di unit bantalan adalah sebagai berikut: 1. Untuk merendahkan gesekan antara unsur-unsur bergulir dan ras dari bantalan dan pada titik kontak, permukaan , dan sebagainya. 2. Untuk melindungi komponen bantalan dari korosi. 3. Untuk membantu mengusir panas dari unit bantalan. 4. Untuk membawa panas dari unit bantalan. 5. Untuk membantu menghilangkan kotoran dan kelembaban dari bantalan.

2.9.4 Istilah yang Berhubungan dengan Pelumasan

1. Viskositas Viskositas adalah ukuran tingkat fluiditas cairan. Viskositas adalah properti fisik berdasarkan kemeampuan minyak membentuk, mempertahankan dan menawarkan ketahanan geser di bawah panas dan tekanan. Semakin besar panas dan tekanan, viskositas yang lebih diperlukan semakin besar.


2. Indeks viskositas Indeks viskositas (VI) adalah ukuran yang mrnunjukkan perubahan viskositas dengan mengkarakterisasi

variasi

suhu.

Hal

ini

digunakan

untuk

perubahan viskositas dengan kaitannya dengan suhu di

dalam minyak pelumas.

di mana V menunjukkan indeks viskositas, viskositas kinematik U pada 40 ° C (104° F), dan L & H berbagai nilai-nilai berdasarkan viskositas kinematik pada 100 ° C (212 ° F) tersedia dalam ASTM D2270. 3. Flash Point Flash Point adalah suhu terendah di mana minyak menguapuap yang cukup untuk mendukung putaran flash sesaat tanpa benar-benar membakar minyak ketika api dibawa dalam jarak 6 mm pada permukaan minyak. 4. Fire Point Fire Point adalah suhu di mana minyak menguap yang cukup untuk membakar terus menerus saat dinyalakan. 5. Pour Point Pour Point adalah suhu di mana minyak akan berhenti mengalir bila didinginkan. 6. Cloud Point Cloud Point adalah suhu di mana padatan terlarut tidak larut lagi, mempercepat dalam tahap kedua memberikan cairan. Istilah ini relevan dengan beberapa aplikasi dengan konsekuensi yang berbeda. 7. Aniline Point Titik anilin dari minyak didefinisikan sebagai suhu minimum di mana volume yang sama dari anilin (C 6H5 NH2) dan minyak yang larut, yaitu membentuk satu fasa pada saat pencampuran. Nilai ini memberikan perkiraan atas isi dari senyawa aromatik dalam minyak, karena kelarutan anilin, yang juga merupakan senyawa aromatik menunjukkan adanya sejenis (aromatik) senyawa dalam minyak. 8. Neutralization Number Dalam kimia, nilai asam (atau "nomor netralisasi" atau "angka asam" atau "keasaman") adalah massa kalium hidroksida (KOH) dalam miligram


yang diperlukan untuk menetralkan satu gram zat kimia. Jumlah asam adalah ukuran dari jumlah gugus asam karboksilat dalam senyawa kimia, seperti asam lemak, atau campuran senyawa. 9. Ash (Abu) Residu yang sulit terbakar dari minyak pelumas (juga bahan bakar) yang ditentukan dengan ASTM D582 - D874 juga (sulfat ash). Beberapa adalah turunan dari garam-garam logam atau senyawa, persentase abu telah dianggap memiliki hubungan dengan deferensi.


BAB III METODE PERANCANGAN 3.1 Metode Perancangan

Pada perancangan komponen mesin, tidak ada aturan yang pasti dalam perencanaanya. Sering timbul masalah dalam perencanaan yang biasanya terjadi karena berbagai sebab, tetapi prosedur utama dalam pemecahan masalah perencanaan tersebut dapat diatasi dengan cara sebagai berikut : 1. Recognition of Need Pertama buat pernyataan keseluruhan dari masalah yang menjelaskan kebutuhan, atau yang menjelaskan kenapa suatu mesin direncanakan. 2. Synthesis (mechanisms) Memilih mekanisme yang mungkin atau keseluruhan mekanisme yang akan menghasilkan gerakan yang diinginkan. 3. Analysis of forces Menentukan gaya yang bekerja pada tiap elemen dan daya yang ditransmisikan oleh tiap elemen. 4. Material selection Memilih material yang paling cocok untuk tiap elemen. 5. Design of elements (size and stress) Menentukan ukuran dari tiap elemen berdasarkan gaya yang bekerja dan tegangan ijin dari material yang digunakan. Harus diperhatikan bahwa tiap elemen tidak mengalami defleksi atau deformasi melebihi batas yang diijinkan. 6. Modification Memodifikasi ukuran dari tiap elemen untuk menyesuaikan dengan standar yang ada. Dan juga untuk mengurangi biaya produksi. 7. Detailed drawing Menggambar tiap elemen secara detail dan gambar assembly dari mesin dengan spesifikasi keseluruhan untuk proses manufaktur. 8. Production Komponen sesuai dengan gambar yang telah dibuat diproduksi.


3.2 Spesifikasi Transmisi

Mesin mesin bubutyang di desain memiliki spesifikasi sebagai berikut : 1. Besar putaran motor yang digunakan mesin bubut sebesar 1800 rpm 2. Besar daya 2HP. Jenis transmisi yang digunakan pada desain mesin bubut 3 percepatan yaitu belt dan pulley. Skema transmisi pada mesin bubut 3 percepatan ditunjukkan pada Gambar 3.1

Gambar 3.1 Skema Transmisi Mesin Bubut 3 Percepatan Sumber: Dokumentasi Pribadi 3.1 Langkah – langkah Perancangan

1.

Observasi gaya pada mesin bubut, gaya tangensial untuk mesin bubut dan putaran efektif poros mesin bubut.

2.

Menentukan diameter mesin bubut.

3.

Menghitung torsi untuk mesin bubut.

4.

Menghitung daya untuk mesin bubut.

5.

Mencari motor yang sesuai dengan daya untuk mesin bubut.

6.

Mendapatkan daya yang ditransmisikan.

7.

Menetukan jenis transmisi yang digunakan.

8.

Menentukan elemen – elemen pada transmisi.

9.

Menghitung elemen – elemen pada transmisi berdasarkan tenaga motor.

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


Flowchart perencanaan mesin bubut tiga percepatan Start

Observasi gaya, gaya tangensial, putaran efektif poros mesin bubut dan diameter mesin bubut

Daya Motor Putaran Motor Putaran Output

= 2 HP = 1800 rpm = 1600 rpm

Menghitung torsi untuk mesin bubut

Mendapatkan torsi mesin bubut

Menghitung daya untuk mesin bubut

Mendapatkan daya mesin bubut

Menentukan daya motor dengan spesifikasi yang sesuai

Mendapatkan daya yang ditransmisikan

Menentukan jenis transmisi

A


C

A

C

Mendapatkan jenis transmisi: belt dan puli Menentukan elemenelemen transmisi Mendapatkan Elemen-elemen transmisi: Puli, Belt, Poros, Pasak , Bearing Menghitung elemen transmisi: Puli Mendapatkan hasil perhitungan elemen transmisi: Puli

Menghitung elemen transmisi: Belt Mendapatkan hasil perhitungan elemen transmisi: Belt

Menghitung elemen transmisi: Poros 1 Mendapatkan hasil perhitungan elemen transmisi: Poros 1 Menghitung elemen transmisi: Poros 2 Mendapatkan hasil perhitungan elemen transmisi: Poros 2 B


C

B

Menghitung elemen transmisi: Bearing 1 dan 2

Mendapatkan hasil perhitungan elemen transmisi: Bearing 1 dan 2 Menghitung elemen transmisi: Pasak 1 dan 2

Mendapatkan hasil perhitungan elemen transmisi: Pasak 1 dan 2

Apakah dimensi dan bahan dari Puli, Belt, Poros, Bearing dan Pasak sesuai dengan yang dibutuhkan?

Mendapatkan dimensi dan bahan dari Puli, Belt, Poros, Bearing dan Pasak

Finish


C

a. Flowchart perencanaan puli dan belt untuk 1 percepatan

Mulai

- Daya motor listrik (P motor )

: 2 HP

- Putaran motor listrik (n in)

: 1800 rpm

- Puataran Puli output yang diharapkan (n out) : 1 600 rpm

- lampiran 1 : Tabel V-belt service factor - Pdesain = service factor x daya motor (HP) - lampiran 2 : Grafik pemilihan V belt (Dayco Corp., Dayton,OH) - Rasio = ninput/noutput - Tabel perkiraan ukuran puli untuk sabuk 3V dan rasio 1,5

-

Menentukan service factor Menghitung design power Memilih tipe sabuk Menghitung nominal speed ratio Menghitung ukuran puli penggerak

Apakah ukuran puli penggerak sudah memenuhi kebutuhan ?

N

Y - Tabel perkiraan ukuran puli untuk sabuk 3V dan rasio 1,5 dan lampiran 4 : Grafik Power rating: 3V belts - lampiran 4 : Grafik Power rating: 3V belts - D2 < C < 3 (D2 + D1)

-

-

Menghitung perkiraan ukuran puli penggerak (D1), puli yang digerakkan (D 2) dan daya yang bisa di transmisikan Menentukan nilai rated power Menghitung jarak antar pusat poros puli

A


A

- L = 2C + 1,57 (D2 + D1) + (D2-D1)2/4C - lampiran 5 : Tabel Power rating: 3V

Menghitung panjang belt yang dibutuhkan Memilih panjang belt standar

-

belts

-

Apakah standar panjang belt sesuai dengan yang dibutuhkan?

Y

N

-

- lampiran 5 : Tabel Power rating: 3V

belts - lampiran 6 : Grafik Angle of wrap correction factor, C θ dan lampiran 7 : Grafik Belt length correction factor, C L - Corrected Power = Cθ x CL

- D puli besar = 5,55 inch, D puli

-

Menghitung jarak antar pusat puli aktual Menghitung angle of wrap untuk belt pada puli penggerak (kecil) Menentukan faktor koreksi Menghitung corrected power setiap sabuk dan jumlah sabuk yang dibutuhkan

-

kecil = 4,95 inch - L =56 inch - Jumlah belt = 1

-

Diameter standar puli besar dan puli kecil Panjang belt Jumlah belt yang

Selesai


b. Flowchart perencanaan Puli dan Belt untuk 3 percepatan

Mulai

- Daya motor listrik (P motor )

: 2 HP

- Putaran motor listrik (n in)

: 1800 rpm

- Puataran Puli output yang diharapkan (n out) : 1 600 rpm

- lampiran 1 : Tabel V-belt service factor - Pdesain = service factor x daya motor (HP) - lampiran 2 : Grafik pemilihan V belt (Dayco Corp., Dayton,OH) - Rasio = ninput/noutput - Tabel perkiraan ukuran puli untuk sabuk 3V dan rasio 1,5

-

Menentukan service factor Menghitung design power Memilih tipe sabuk Menghitung nominal speed ratio Menghitung ukuran puli penggerak

Apakah ukuran puli penggerak sudah memenuhi kebutuhan ?

N

Y - Tabel perkiraan ukuran puli untuk sabuk 3V dan rasio 1,5 dan lampiran 4 : Grafik Power rating: 3V belts - lampiran 4 : Grafik Power rating: 3V belts - D2 < C < 3 (D2 + D1)

-

-

Menghitung perkiraan ukuran puli penggerak (D1), puli yang digerakkan (D 2) dan daya yang bisa di transmisikan Menentukan nilai rated power Menghitung jarak antar pusat poros puli

A


A

- L = 2C + 1,57 (D2 + D1) + (D2-D1)2/4C - lampiran 5 : Tabel Power rating: 3V

Menghitung panjang belt yang dibutuhkan Memilih panjang belt standar

-

belts

-

Apakah standar panjang belt sesuai dengan yang dibutuhkan?

Y

N

-

- lampiran 5 : Tabel Power rating: 3V

belts - lampiran 6 : Grafik Angle of wrap correction factor, C θ dan lampiran 7 : Grafik Belt length correction factor, C L - Corrected Power = Cθ x CL

- D puli besar = 3,1 inch, D puli kecil

-

Menghitung jarak antar pusat puli aktual Menghitung angle of wrap untuk belt pada puli penggerak (kecil) Menentukan faktor koreksi Menghitung corrected power setiap sabuk dan jumlah sabuk yang dibutuhkan

-

= 2,95 inch - L = 30 inch - Jumlah belt = 1

-

Diameter standar puli besar dan puli kecil Panjang belt Jumlah belt yang

Selesai


c. Flowchart perencanaan poros

Mulai

- D puli A = 5,55 in - D puli B = 2,55 in - n puli A = 1605,41 rpm - n puli B = 1435,00 rpm - P aktual = 2 HP

-

-

-

-

-

-

Mengghitung torsi pada puli besar Hitung nilai gaya pada poros akibat puli Menentukan gaya-gaya yang bekerja pada poros Menggambar Diagram Bidang Geser dan Diagram Bidang Momen Menghitung Diameter Poros

Apakah diameter poros sudah sesuai dengan yang dibutuhkan?

Diameter poros mesin bubut

Selesai


d. Flowchart perencanaan bearing

Mulai - lampiran 24 : Recommended

Design Life of Bearing - Ld = (Ld hour)(n)(60 min/h) - Lampiran 25 : Data Pemilihan bantalan single low deep groove on rodal type ball bearing

- Menentukan nilai ho (umur desain) - Menentukan Ld dan basic dynamic load rating (c) - Menentukan tipe bantalan

Apakah tipe bearing sudah sesuai dengan yang dibutuhkan?

Y

-

Diameter dalam bearing Diameter luar bearing Tebal bearing

Selesai


N

Laporan Individu Elemen Mesin UB

Recommend Documents