1.5 Tujuan dan manfaat proyek akhir
a. Tujuan Proyek Akhir
· Untuk merancang dan membuat alat penghancur sytrofoam yang digunakan sebagai campuran batu batako di UKM Cipta Karya Manunggal.
b. Manfaat Proyek Akhir
· Teoritis
Memperoleh pengetahuan dan pemahaman mengenai perancangan alat serta menciptakan suatu unit rekayasa yang efektif dan efisien dibandingkan alat sejenis yang telah ada.
· Praktis
Menerapkan ilmu yang sudah diperoleh selama kuliah dengan mengaplikasikannya dalam suatu bentuk karya nyata dalam sebuah ornament alat penghancur styrofoam dan melatih ketrampilan dalam proses produksi yang meliputi bidang perancangan, pengelasan dan permesinan.
commit to user BAB II DASAR TEORI
2.1. Statika
Statika adalah ilmu yang mempelajari tentang statik dari suatu beban terhadap gaya-gaya dan juga beban yang mungkin ada pada bahan (konstruksi) atau yang dapat dikatakan sebagai perubahan terhadap panjang benda awal karena gaya tekan atau beban.
2.1.1. Gaya
Gaya mempunyai besaran arah titik tangkap, gaya sering digambarkan dengan sebuah anak panah.
2.1.1.1. Macam-macam gaya
a. Gaya luar, adalah beban reaksi yang menciptakan kestabilan konstruksi.
b. Gaya dalam, adalah beban pada kontruksi yang dapat menimbulkan reaksi pada pondasi.
2.1.2. Penandaan gaya dalam yang terjadi
a. Gaya normal, adalah gaya yang bekerja searah sumbu balok
Gaya normal positif dapat dilihat pada gambar 2.1 dan gaya normal negatif pada gambar 2.2:
Gaya normal positif = sifat tarik pada batang
Gambar 2.1. Arah gaya normal positif Gaya normal negatif = sifat desak pada batang
Gambar 2.2. Arah gaya normal negatif
b. Gaya geser, adalah gaya yang bekerja tegak lurus sumbu balok
Gaya geser positif dapat dilihat pada gambar 2.3 dan gaya geser negatif pada gambar 2.4:
commit to user
Gaya geser positif = patah dan putaran searah jarum jam
Gambar 2.3. Arah geser positif
Gaya geser negatif = patah dan putaran berlawanan arah jarum jam
Gambar 2.4. Arah geser negatif
c. Momen lentur, adalah gaya yang mendukung lentur sumbu balok Momen lentur positif dapat dilihat pada gambar 2.5 dan momen lentur negatif pada gambar 2.6 :
Momen lentur positif gaya yang menyebabkan sumbu batang cekung ke bawah
Gambar 2.5. Arah momen lentur positif
Momen lentur negatif gaya yang menyebabkan sumbu batang cekung ke atas
Gambar 2.6. Arah momen lentur negatif
2.1.3. Macam –macam beban
a. Beban statis, adalah beban yang diam tidak bergerak dan tidak berubah nilai beratnya.
b. Beban dinamis, adalah beban yang berubah baik ditempatnya atau besarnya, misalnya beban orang atau kendaraan yang lewat di jalan.
commit to user 2.1.4. Klasifikasi beban menurut letaknya
a. Beban terpusat atau beban titik, adalah beban yang bertitik tangkap disebuah titik seperti yang dapat dilihat pada gambar 2.7 :
Gambar 2.7. Beban terpusat
b. Beban terbagi rata, adalah beban yang terbagi rata keseluruh batang seperti yang terlihat pada gambar 2.8 :
Gambar 2.8. Beban terbagi rata
2.1.5. Jenis- jenis tumpuan
a. Tumpuan rol, tumpuan yang hanya bisa menerima beban aksial saja. Tumpuan rol dapat dilihat pada gambar 2.9:
Gambar 2.9. Tumpuan rol
b. Tumpuan sendi, tumpuan yang bisa menahan beban radial dan beban aksial. Tumpuan sendi dapat dilihat pada gambar 2.10:
Gambar 2.10. Tumpuan sendi
c. Tumpuan jepit, tumpuan yang bisa menahan tiga beban yaitu, radial, aksial dan momen. Tumpuan jepit dapat dilihat pada gambar 2.11:
commit to user 2.2. Gaya
Pada perencanaan mesin ini terdapat gaya-gaya sebagai berikut: 2.2.1. Gaya
Gaya dirumuskan sebagai berikut:
銰. ꉨ 9 ... (2.1) (Khurmi & Gupta, 2005) Keterangan : 銰 ꉨgaya ꌰN
9 ꉨmassaꌰkg
ꉨgravitasiꌰm/s 2.2.2. Torsi
Torsi dirumuskan sebagai berikut: 䟠 ꉨ 銰 䟠 ꉨ 銰t ... (2.2) (Hamrock, dkk, 1999) keterangan∶ 䟠 ꉨTorsiꌰN m l = Jarak (m) 銰tꉨ gaya tangensialꌰN ꉨ Jari jari (m) 2.3. Poros
Salah satu jenis elemen putar adalah poros, dimana poros tersebut terpasang elemen-elemen lain seperti roda gigi, puli, roda gila, engkol dan pemindah gaya lainnya. Poros dapat menerima beban lentur, tarik atau puntiran yang bekerja maupun secara bersamaan.
2.3.1. Klarifikasi poros menurut pembebanan
a. Poros transmisi, poros transmisi berfungsi sebagai pemindah tenaga yang mendapat beban puntir murni atau puntir dan lenturan. Elemen lain yang terpasang berupa roda gigi, puli, rantai dan lain-lain.
b. Spindel, poros yang relatif pendek seperti poros utama mesin perkakas, dimana beban utamanya berupa puntiran atau spindel.
commit to user
c. Gandar, poros yang dipasang diantara roda gigi kereta barang yang tidak mendapat beban puntir dan kadang-kadang tidak berputar, ini disebut gandar. Jenis beban yang diterima gandar adalah beban lentur, kecuali jika digerakkan oleh penggerak mula yang mendapat beban puntir.
2.3.2. Hal-hal penting dalam perencanaan poros
a. Kekuatan poros, suatu poros transmisi dapat mengalami beban puntir atau lentur gabungan antara puntir dan lentur. Dalam perancangan poros perlu memperhatikan beberapa faktor misalnya : kelemahan, tumbukan dan pengaruh kosentrasi bila menggunakan poros bertangga ataupun penggunaan alur pasak pada poros tersebut. Poros yang dirancang tersebut harus cukup aman untuk menahan beban tersebut. b. Kekakuan poros, meskipun sebuah poros mempunyai kekuatan yang
cukup aman dalam menahan pembebanan, tetapi adanya lenturan atau defleksi yang terlalu besar akan mengakibatkan ketidak telitian (pada mesin perkakas), getaran mesin & suara. Oleh karena itu disanping memperhatikan kekuatan poros, kekakuan poros juga harus diperhatikan dan disesuaikan dengan jenis mesin yang akan ditransmisikan dayanya dengan poros tersebut.
c. Putaran kritis, bila putaran mesin dinaikkan maka akan menimbulkan getaran pada mesin tersebut. Batas antara putaran mesin yang mempunyai jumlah putaran normal dengan putaran mesin yang menimbulkan gesekan yang tinggi disebut putaran kritis. Hal ini dapat terjadi pada turbin, motor bakar, motor listrik, dll. Salain itu, timbul getaran yang tinggi dan dapat mengakibatkan kerusakan pada poros dan bagian – bagian lainnya. Jadi dalam perancangan poros perlu diperhatikan putaran kerja dari poros tersebut agar lebih rendah dari putaran kritisnya.
d. Material poros, Poros yang biasa digunakan dalam putaran tinggi dan bebas yang berat pada umumnya dibuat dari baja paduan denga proses pengerasan kulit sehingga tahan terhadap kausan. Beberapa diantaranya adalah baja khrom nikel, baja khrom, baja khrom
commit to user
molibden, dll. Sekalipun demikian, baja paduan khusus tidak selalu dianjurkan jika alasannya hanya putaran tinggi dan pembebanan yang berat saja. Dengan demikian perlu dipertimbangkan pemilihan jenis heat treatment yang tepat untuk kekuatan maksimal.
2.3.3. Persamaan yang dipakai dalam perhitungan poros a. Momen puntir ekuivalen
Momen puntir ekuivalen dirumuskan sebagai berikut:
T = (T1 - T2 ). R ... (2.4)
(Khurmi & Gupta, 2005)
Keterangan :
T = Torsi pada poros (Nm)
T1 = Gaya tegang pada sisi kencang sabuk (N) T2 = Gaya tegang pada sisi kendor sabuk (N) R = Radius pulley (mm) n P T × × × = p 2 60 ... (2.5) (Khurmi & Gupta, 2005) Keterangan :
P = Daya (watt)
n = Putaran poros (rpm) b. Momen gaya yang terjadi pada poros :
M = F . L ... (2.6) (Khurmi & Gupta, 2005) Keterangan :
M = Momen bending (N mm) F = Gaya yang terjadi (N)
L = Panjang atau jarak terhadap gaya (mm) c. Momen Equivalen
Me = ½ (M + M2+T2 ) ..…..……… (2.7) (Khurmi & Gupta, 2005) Keterangan :
commit to user M = Momen gaya (N mm)
T = Torsi atau momen puntir (N mm) d. Diameter Poros
Me = sb ³ ... (2.8) (Khurmi & Gupta, 2005) d = 3 . . 32 b Me s p Keterangan : d = Diameter poros (mm) b
s = Tegangan ijin bahan (N/mm2) Me = Momen equivalen (Nmm)
2.4. Pasak
Pasak merupakan suatu komponen pendukungyang berfungsi untuk menyatukan atau mengambungkan dua komponen (lubang dan poros) sehingga dengan digabungkannya kedua komponen tersebut maka komponen-komponen akan dapat berputar secara bersama-sama.
Jenis-jenis pasak: a. Sunk keys.
ü Rectangular sunk key. ü Square sunk key. ü Parralel sunk key. ü Gib-head key. ü Feather key. b. Saddle keys. c. Tangen keys. d. Round keys. e. Splines.
Pasak yang dipakai dalam rancang bangun mesin pencacah styrofoam
ini adalah tipe square sunk key sedangkan untuk tahap perancangan adalah sebagai berikut:
commit to user a. Mencari lebar pasak
Lebar pasak dirumuskan sebagai berikut: w =
4
D
... (2.9) (Khurmi & Gupta, 2005) b. Mencari tebal pasak
Tebal pasak dirumuskan sebagai berikut: t =
3 2
w ... (2.10) (Khurmi & Gupta, 2005) c. Mencari panjang pasak
Panjang pasak dirumuskan sebagai berikut :
ℓ= w D . 8 . 2 p ... (2.11) (Khurmi & Gupta, 2005) d. Menguji kekuatan pasak terhadap kekuatan poros
Menguji kekuatan pasak terhadap poros dirumuskan sebagai berikut: T = . w . r . ... (2.12)
(Khurmi & Gupta, 2005) Keterangan : D = Diameter poros (mm) T = Torsi poros (Nmm) ℓ = Panjang pasak (mm) . = Tebal pasak (mm) = Lebar pasak (mm)
= Tegangan geser ijin bahan pasak (N/mm²)
2.5. Bantalan
Bantalan adalah suatu alat dimana beban utama dialihkan melalui elemen titik kontak yang menggelinding, jadi bukan pada persinggungan yang meluncur. Dengan adanya bantalan ini maka putarannya menjadi halus dan poros lebih tahan lama.
2.5.1. Adapun macam-macam bantalan antara lain: 2.5.1.1 Atas dasar gesekan bantalan terhadap poros
commit to user
a. Bantalan luncur, Pada bantalan ini terjadi gesekan luncur antara bantalan dengan poros karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan perantaraan lapisan pelumasan. b. Bantalan gelinding, Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding
antara bagian yang berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti bola (peluru), rol, rol jarum, rol bulat.
2.5.1.2 Atas dasar bebas terhadap poros
a. Bantalan radial, Arah beban dari bantalan ini adalah tegak lurus sumbu poros.
b. Bantalan aksial, Arah beban dari bantalan ini adalah sejajar dengan sumbu poros.
c. Bantalan sliding khusus, Bantalan ini dapat menumpu beban yang arahnya sejajar dan tegak lurus dengan sumbu poros. Perhitungan bantalan selalu pada akhirnya sampai pada umur bantalan. Perhitungan ini merupakan perbandingan antara batas-batas nominal dari jenis dan ukuran bantalan yang sangat banyak jumlahnya terhadap pembebanan (besarnya beban ekuivalen) dan angka putaran ekuivalen dalam pemakaiannya, diperoleh hubungan antara umur pakai (L) dengan satuan putaran, batas beban nominal dinamik (C).
2.5.2 Rumus yang dipakai dalam perhitungan bantalan a. Beban ekuivalen
Beban ekuivalen adalah gabungan antara beban radial dengan beban aksial. Beban ekuivalen yang terjadi pada bantalan dirumuskan sebagai berikut:
We = ( Xr. V . Wr + Yt. Wt) . Ks …... (2.13) ((Khurmi & Gupta, 2005) Keterangan : We = Beban ekuivalen (N)
Xr = Faktor beban radial
V = Faktor putaran
1,0 = untuk ring dalam yang berputar 1,2 = untuk ring luar yang berputar
commit to user
Wt = Beban aksial (N)
Yt = Faktor beban aksial
Ks = Faktor keamanan
1,0 = untuk beban terpusat dan merata 1,5 = untuk beban kejut ringan
2,0 = untuk beban kejut menengah 2,5 = untuk beban kejut berat
2.6. Pelapisan
Setelah selesai melakukan pengelasan kemudian dilakukan pelapisan terhadap rangka tersebut. Hal ini bertujuan agar rangka tersebut dapat terlindungi dari proses korosi yang dapat menyebabkan rangka menjadi rapuh dan kompos. Disamping itu juga dapat untuk memperindah bentuk dari rangka yaitu pengecatan. Adapun langkah-langkah dari pengecatan, antara lain :
a. Pembersihan, Sebelum pengecatan dilakukan sebaiknya rangka tersebut dibersihkan telebih dahulu dari karat atau kotoran-kotoran yang melekat pada rangka dengan menggunakan ampelas, kemudian dicuci dengan air (kalau diperlukan).
b. Pengecatan, Setelah seluruh permukaan dari rangka bebas dari kotoran-kotoran atau karat, kemudian dilakukan pengecatan. Bahan yang digunakan untuk pengecatan yaitu: cat besi dan tiner, sedangkan alat yang digunakan yaitu kompresor.
Langkah-langkah pengecatan antara lain:
- Cat dan tiner dicampur dengan perbandingan 1:1 hingga tercampur seluruhnya, kemudian tuangkan ke dalam kaleng yang dihubungkan langsung dengan kompresor.
- Setelah kompresor dihidupkan, semprotkan cat tersebut pada rangka dengan tipis-tipis dan secara merata.
- Setelah selesai semua atau sudah merata, tunggu hingaa 15 menit untuk dilakukan pengecatan ulang, kemudian dikeringkan.
commit to user 2.8. Waktu permesinan
Waktu permesinan sangat penting diketahui untuk efisiensi biaya, waktu permesinan adalah waktu yang diperlukan untuk mengerjakan elemen mesin, yang meliputi:
a. Waktu kerja mesin, yaitu waktu pada saat mesin tersebut bekerja.
b. Waktu pemasangan alat atau set-up benda kerja, yaitu waktu pada saat pemasangan benda kerja dan seting alat.
2.8.1 Mesin bubut
Cara kerja mesin bubut adalah benda kerja yang berputar sedangkan pahat sebagai penyayat melakukan gerak pemakanan,baik memanjang maupun melintang.
Waktu permesinan pada mesin bubut :
6 ꉨ 剀ǴǴǴ ... (2.16) (Hermann Jutz and Eduard Scharkus, 1966)
䟠6 ꉨ 6 ... (2.17) (Hermann Jutz and Eduard Scharkus, 1966)
Keterangan : Tn = waktu permesinan (menit) L = panjang pemakan (mm) Si = pemakanan (mm/rpm) N = putaran mesin (rpm)
V = kecepatan putar (mm/menit) 2.8.2 Mesin bor
Fungsi dari mesin bor adalah untuk melubangi benda kerja, adapun macam-macam mesin bor adalah:
a. Mesin bor tembak b. Mesin bor vertikal c. Mesin bor horisontal
Pahat bor mempunyai dua sisi potong dan melakukan gerak potong karena berputarnya poros mesin bor.
commit to user
6 ꉨ 剀ǴǴǴ ... (2.18) (Hermann Jutz and Eduard Scharkus, 1966) L = I + 0,3 d ... (2.19) (Hermann Jutz and Eduard Scharkus, 1966) 䟠9 ꉨ 6 ... (2.20) (Hermann Jutz and Eduard Scharkus, 1966) Keterangan : L = panjang langkah (mm)
d = diameter bor (mm) n = putaran mesin bor (rpm) St = pemakanan (mm/put)
commit to user
14 BAB III
PERANCANGAN DAN GAMBAR
3.1 Pengertian
Alat penghancur limbah Styrofoam ini dirancang untuk menghancurkan limbah styrofoam dengan metode memarut material tersebut. Diharapkan nantinya limbah styrofoam ini dapat terolah kembali menjadi bahan campuran dalam pembuatan batako styrofoam.
3.2 Diagram Alir Proses Perancangan
Proses perancangan alat penghancur limbah Styrofoam seperti terlihat pada diagram alir pada gambar 3.1:
Gambar 3.1 Diagram Perencanaan dan Perhitungan Perhitungan gaya pada pisau
Perencanaan sabuk dan pulley
Perhitungan daya motor
Perhitungan dimensi poros
Gambar rancangan kerja
kesimpulan Mulai
commit to user
Desain rancangan tampak samping seperti terlihat pada gambar 3.2 dan desain rancangan tampak depan pada gambar 3.3:
Gambar 3.2 Desain rancangan tampak samping
commit to user
3.3 Perhitungan Gaya Pada Pisau
Dalam perhitungan ini dilakukan perhitungan gaya yang dibutuhkan untuk menggerakkan pisau pemotong. Perhitungan ini dilakukan dengan melakukan percobaan dengan cara meletakkan styrofoam diantara pisau dengan landasan pemotong yang kemudian pisau ditekan dengan gaya tertentu. Dalam percobaan ini, styrofoam yang digunakan sebagai sample
memiliki dimensi 10x10x3cm. Gambaran percobaan yang dilakukan dapat dilihat pada lampiran 1.
Styrofoam dimasukkan kemudian diberi beban sehingga pisau pemotong dapat bergerak dan memotong styrofoam. Berat beban yang digunakan bervariasi antara lain;11kg, 11,5kg, 12kg dan 12,5kg. Hasil percobaan yang didapat menunjukkan bahwa beban yang dibutuhkan untuk menggerakan pisau sehingga memotong styrofoam adalah 12,5 kg. Setelah diketahui total beban yang dibutuhkan untuk memotong styrofoam, dilakukan perhitungan gaya tangensialnya dengan menggunakan rumus :
Ft = m.g
= 12,5 kg . 10 m/s2 = 125 N
Gaya tangensial yang dibutuhkan untuk memutar poros tersebut dapat digambarkan seperti pada gambar berikut 3.4:
Gambar 3.4 Torsi pada poros
Setelah diketahui gaya tangensial yang dibutuhkan, maka selanjutnya dapat dilakukan perhitungan torsi yang bekerja pada pisau pemotong. Torsi yang bekerja pada pisau pemotong dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
commit to user Tpisau = Ft . rpisau
= 125 N . 76,2 mm = 9525 Nmm = 9,5 Nm
3.4 Perhitungan Diameter Poros Pisau Pemotong
Spesifikasi perencanaan poros :
Bahan yang sering digunakan dalam pembuatan poros adalah baja karbon ST 42.
Diketahui:
Bahan poros = ST 42
Tegangan ultimate bahan (σu ) = 42 N/mm2 (Lampiran 2) Tegangan geser ijin (τ) = 23 N/mm2
T1 = 163 N (dari perhitungan Sistem Transmisi)
T2 = 11,5 N (dari perhitungan Sistem Transmisi)
Berat total pisau = 7 kg = 70 N Berat puli = 0,3 kg = 3 N
Susunan pisau dan gaya-gaya yang dihasilkan oleh belt dapat terlihat pada gambar 3.5:
Gambar 3.5 Susunan pisau dan gambar gaya pada belt
Sin α = x r r2- 1 = 480 1 , 38 2 , 76 mm- mm
=
0,079 α = 4,55°commit to user
Uraian gaya yang terjadi pada belt seperti terlihat pada gambar 3.6:
Gambar 3.6 Uraian Gaya T1dan T2 pada Belt 3.4.1. Perhitungan gaya yang bekerja
Beban pada poros pemotong dipengaruhi oleh : Berat total pemotong = 7kg = 70 N
Berat puli = 0,3kg = 3 N
T1 =163 N
T2 = 11,5 N
Gaya vertikal dan horizontal pada T1 dan T2 : Dv = T1V – T2V +W puli = T1 . cos 捠 – T2 . cos 捠 + 3N = 163 N . cos 4,55° - 11,5 N . cos 4,55° + 3 N = 163N . 0,99 – 11,5N . 0,99 + 3N = 161,37 – 11,385 + 3 N = 152,985 N DH = T1 . sin 捠 – T2 . sin 捠 = 163 N . sin 4,55° - 11,5 N . sin 4,55° = 163 . 0,079 – 11,5 . 0,079 = 12,887 – 0,9085 = 11,94 N
commit to user 3.4.2. Uraian gaya vertikal
Uraian gaya vertikal seperti terlihat pada gambar 3.7:
Gambar 3.7 Uraian gaya vertikal a. Kesetimbangan gaya luar
∑ Fx = 0 RAX = 0 ∑ FY = 0 AV + CV = WB + DV ∑ MA = 0 WB . 95 – CV. 190 + DV . 260 = 0 70 . 95 – CV. 190 + 152,9 . 260 = 0 6650 – CV. 190 + 152,9 . 260 = 0 6650 – CV. 190 + 39754 = 0 – CV. 190 + 46404 = 0 – CV. 190 = - 46404 CV = 櫰 6 쇸5 CV = 244,23 N ( ) ∑ FY = 0 AV + CV = WB + DV AV + 244,23 N = 70N + 152,9N AV = 70 + 152,9 – 244,23 N AV = - 21,33 N ( )
commit to user
Keseimbangan gaya dan titik potong pada gaya vertikal seperti terlihat pada gambar 3.8:
Gambar 3.8 Kesetimbangan gaya dan titik potong pada gaya vertikal b. Kesetimbangan gaya dalam:
Ø Potongan x-x kiri seperti terlihat pada gambar 3.9:
Gambar 3.9 Reaksi gaya dalam potongan x-x kiri vertikal Nx = 0
Vx = -21,33 N Mx = 21,33 . x
Jarak Titik Gaya Normal Gaya Geser Momen x = 0 A NA = 0 VA = -21,33 N MA = 0 x = 95 B NB = 0 VB = -21,33 N MB = 2026,35Nmm
Ø Potongan y-y kiri seperti terlihat pada gambar 3.10:
commit to user Nx = 0
Vx = -Wb – Av = -91,33 N Mx = Av . x + WB.(x-95)
Jarak Titik Gaya Normal Gaya Geser (N) Momen (Nmm) x = 95 B NB = 0 VB = -91,33 MB = 2026,35 x = 190 C NC = 0 VC = -91,33 MC = 10703
Ø Potongan z-z kanan seperti terlihat pada gambar 3.11:
Gambar 3.11 Reaksi gaya dalam potongan z-z kanan vertikal Nx = 0
Vx = 152,9 N Mx = 152,9 . x
Jarak Titik Gaya Normal Gaya Geser (N) Momen (Nmm) x = 0 D ND = 0 VD = 152,9 N MD = 0 x = 70 C NC = 0 VC = 152,9 N MC = 10703
Ø Diagram:
commit to user
Gambar 3.12 NFD, SFD dan BMD gaya vertikal 3.4.3. Uraian gaya horizontal
Uraian gaya horizontal dapat dilihat pada gambar 3.13:
Gambar 3.13 Uraian gaya horizontal c. Kesetimbangan gaya luar
∑ Fx = 0 RAX = 0 ∑ FY = 0 AH + CH = DH ∑ MA = 0 DH . 260 – CH. 190 = 0 11,96 . 260 – CH. 190 = 0 3109,6 – CH. 190 = 0 – CH. = 190 6 , 3109 -CH = 16,36 N ( )
commit to user ∑ FY = 0 AH + CH = DH
AH + 16,36 N = 11,96 N
AH = 11,96 – 16,36 N AH = - 4,4 N ( )
Kesetimbangan gaya dan titik potong gaya horizontal dapat dilihat pada gambar 3.14:
Gambar 3.14 Kesetimbangan gaya dan titik potong uraian gaya horizontal a. Kesetimbangan gaya dalam :
Ø Potongan x-x kiri seperti terlihat pada gambar 3.15:
Gambar 3.15 Reaksi gaya dalam potongan x-x kiri horizontal Nx = 0
Vx = -4,4 N Mx = 4,4 . x
Jarak Titik Gaya Normal Gaya Geser (N) Momen(Nmm) x = 0 A NA = 0 VA = - 4,4 MA = 0 x = 190 C Nc = 0 Vc = - 4,4 Mc = 836
commit to user
Ø Potongan y-y kanan seperti terlihat pada gambar 3.16:
Gambar 3.16 Reaksi gaya dalam potongan y-y kanan horizontal Nx = 0
Vx = 11,94 N Mx = 11,94 . x
Jarak Titik Gaya Normal Gaya Geser Momen x = 0 D ND = 0 VD = 11,94 N MD = 0 Nmm x = 70 C NC = 0 VC = 11,94 N MC = 836 Nmm
Ø Diagram NFD, SFD dan BMD gaya horizontal dapat dilihat pada gambar 3.17:
commit to user
Ø Momen resultan terbesar antara momen vertikal dan horizontal : MR = MV2 +MH2 = 2 2 836 , 0 10.703 + = 114,55+0,69 = 115,25 = 10,74 Nm Ø Momen ekuivalen : Me = ½ (M + 2 2 M +T ) = ½ .(10,74 + 10,742 +9,52 ) = ½ . (10,74 + 115,3476+90,25 ) = ½ . 25,07 = 12,53933 N.m
d. Perhitungan diameter poros yang diijinkan :
d = 3 . . 32 b Me s p = 3 42 . 14 , 3 33 , 12539 . 32 = 3 88 , 131 79 , 401258 = 3 3042,60mm3 = 14,5 mm
Maka diameter poros pisau yang diijinkan minimal adalah 14,5 mm. Dalam kenyataanya poros yang digunakan adalah berdiameter 20 mm, jadi kontruksi dinyatakan AMAN.
3.5. Perhitungan Pasak Diketahui :
Bahan pasak ST 37 dengan,
� ijin = 21 N/mm² (lampiran 3) Dporos = 20 mm
commit to user w =
=
堸 = 5 mm t = 堸. w
= 2/3 . 5 = 3,3 mm = . = ,쇸 .堸 . = 31,4 mmTorsi poros motor = 돨 . 6 堸 . = 滛堸 .6
堸 . ,쇸 .쇸 = 4,913 Nm
Ø Menguji kekuatan pasak T = . w . r . �
4,913 Nm = 31,4 mm . 5 mm . 10 mm. �
4913 Nmm = 1570 mm³
� = 3,13 N/mm²
Karena τ τ ijin yaitu 3,13 N/mm² 21 N/mm² maka pasak dinyatakan AMAN.
3.6. Perhitungan Bantalan
Direncanakan bantalan untuk poros pisau pemotong dengan data – data sebagai berikut :
- Beban radial (WR) = 11,94 N - Beban aksial (WA) = 222,985 N
Diketahui beban radial ( WR ) sebesar 11,94 N dan diameter poros ( d ) 20 mm, maka nomor bantalan yang digunakan adalah 204 dengan data – data sebagai berikut:
- Lebar bantalan : 14 mm
- Diameter luar bantalan ( D ) : 47 mm - Kapasitas beban statis ( Co ) : 6550 N - Kapasitas beban dinamis ( C ) : 10000 N
Beban radial ekuivalen ( We ) yaitu dengan menggunakan persamaan : Beban radial ekuivalen statis ( We )
commit to user WA / Co = 222,985/6550 = 0,03
Maka dari tabel didapat x = 0,56 dan y = 2
- Faktor keamanan ( Ks ) = 1,0 (untuk beban merata dan terpusat) - Beban aksial ( WA ) = 222,985 N - Faktor rotasi ( v ) = 1 Maka, We = (x . v . WR + y . WA ) . Ks = ( 0,56 . 1 . 11,94 + 2 . 222,985 ) . 1,0 = 1357,96 N
commit to user BAB IV
PEMBUATAN DAN PEMBAHASAN
4.1. Pembuatan poros pisau 4.1.1. Material komponen
Besi baja ST37 dengan dimensi ∅28 mm dan panjang 330 mm dan pahat yang digunakan adalah pahat TCT (Tungston Carbide Tipped tools).
Design poros pisau seperti terlihat pada gambar 4.1:
Gambar 4.1 Poros Pisau 4.1.2. Langkah-langkah pembuatan
a. Membubut dari ukuran ∅28mm menjadi ∅25mm untuk bagian utama.
b. Membubut dari ukuran∅25mm menjadi ∅22mm untuk di ulir sepanjang 120 mm.
c. Membubut dari ukuran ∅22 mm menjadi ∅20mm untuk tempat bearing yg di blok, Sepanjang 90 mm.
d. Membuat alur sedalam 1mm dengan panjang 5mm. e. Membuat ulir dengan ukuran M22 x 3 sepanjang 30mm. f. Membalik benda kerja
g. Membubut dari ukuran ∅25mm menjadi ∅22mm untuk di ulir sepanjang 80 mm.
h. Membubut dari ukuran ∅22 mm menjadi ∅20mm untuk tempat bearing yg di blok,sepanjang 50 mm.
i. Membuat alur sedalam 1mm dengan panjang 5mm. j. Membuat ulir dengan ukuran M22 x 3 sepanjang 30mm.
commit to user 4.1.3. Proses pembuatan
a. Membubut dengan diameter 28 mm menjadi 25 mm sepanjang permukaan benda kerja.
Ø Dept of cut ( kedalaman pemotongan ) t = D-d/2 = 28-25/2 = 1,5 mm
rounghing = 0,4 x 3 = 1,2 finishing = 0,2 x 2 = 0,4 Ø Kecepatan potong ( V )
a). Proses roughing
Feed motion ( s ) = interpolasi dari tabel turning cutting speeds. Jusz Herman & Eduard Scharcus. Westerman tables. 1996. Hal 95.
s = 0,4 mm Þ V = 45 m/min n = d V.1000 p = 28 .. 14 , 3 45.1000 = 511,82 rev/min
Maka putaran yang dipakai pada mesin bubut adalah 460 rpm. b). Proses finishing
Feed motion ( s ) = dari tabel turning cutting speeds. Jusz Herman & Eduard Scharcus. Westerman tables. 1996. Hal 95.
s = 0,2 mm Þ V = 60 m/min n = d V.1000 p = 25 .. 14 , 3 60.1000 = 764,3 rev/min
Maka putaran yang dipakai pada mesin bubut adalah 760 rpm. Ø Waktu pembubutan Troughing = s n i L = 0,4 . 460 3 . 230 = 180 690 = 3,75 menit Tfinishing = s n i L = 0,2 . 760 2 . 230 = 152 460 = 3 menit
T딠e딠it = Troughing + Tfinishing = 3,75 + 3 = 6,75 menit
b. Membubut poros diameter 25 mm menjadi ukuran diameter 22 mm. Ø Dept of cut ( kedalaman pemotongan )
t = D -2 d = 25-2 22 = 1,5 mm
commit to user rounghing = 0,4 x 3 = 1,2
finishing = 0,2 x 2 = 0,4 Ø Kecepatan potong ( V )
a). Proses roughing
Feed motion ( s ) = interpolasi dari tabel turning cutting speeds.
Jusz Herman & Eduard Scharcus. Westerman tables. 1996. Hal 95. S = 0,4 mm Þ V = 45
n =
d V.1000
p = 45 . 1000/3,14 . 28 = 511,82 rev/min
Maka putaran yang dipakai pada mesin bubut adalah 460 rpm. b). Proses finishing
Feed motion ( s ) = dari tabel turning cutting speeds. Jusz Herman & Eduard Scharcus. Westerman tables. 1996. Hal 95.
s = 0,2 mm Þ V = 60 m/min n =
d V.1000
p = 60 . 1000/3,14 . 25 = 764,3 rev/min
Maka putaran yang dipakai pada mesin bubut adalah 760 rpm. Ø Waktu pembubutan Troughing = s n i L = 20 . 3/460 . 0,4= 60/184= 0,3 menit Tfinishing = s n i L = 20 . 2/760 . 0,2 = 40/152 = 0,3 menit
T딠e딠it = Troughing + Tfinishing = 7,5 + 5,5 = 13 menit
c. Membubut poros ukuran diameter 22 mm menjadi ukuran diameter 20 mm.
Ø Dept of cut ( kedalaman pemotongan ) t = D-d/2 = 22-20/2 = 1 mm
rounghing = 0,4 x 2 = 0,8 finishing = 0,2 x 1 = 0,2 Ø Kecepatan potong ( V )
commit to user
Feed motion ( s ) = interpolasi dari tabel turning cutting speeds.
Jusz Herman & Eduard Scharcus. Westerman tables. 1996. Hal 95. S = 0,4 mm Þ V = 45 n = d V.1000 p = 45 . 1000/3,14 . 28 = 511,82 rev/min
Maka putaran yang dipakai pada mesin bubut adalah 460 rpm. b). Proses finishing
Feed motion ( s ) = dari tabel turning cutting speeds. Jusz Herman & Eduard Scharcus. Westerman tables. 1996. Hal 95. s = 0,2 mm Þ V = 60 m/min
n =
d V.1000
p = 60 . 1000/3,14 . 25 = 764,3 rev/min
Maka putaran yang dipakai pada mesin bubut adalah 760 rpm. Ø Waktu pembubutan Troughing = s n i L = 100 . 3/460 . 0,4= 300/184= 1,6 menit Tfinishing = s n i L = 100 . 1/760 . 0,2 = 100/152 = 0,6 menit
T딠e딠it = Troughing + Tfinishing = 1,6 + 0,6 = 2,2 menit
d. Mengulir poros ukuran diameter 22 mm dengan ukuran M22 x 3 mm.
e. Membalik benda kerja.
f. Membubut poros ukuran diameter 25 mm menjadi ukuran diameter 22 mm.
g. Membubut poros ukuran diameter 22 mm menjadi ukuran diameter 20 mm.
h. Mengulir poros ukuran diameter 22 mm dengan ukuran M22 x 3 mm.
commit to user 4.2. Pembuatan cover
4.2.1. Material komponen Plat dengan tebal 0.8 mm 4.2.2. Langkah-langkah pembuatan
a. Memotong plat dengan ukuran 350mmx540mm sabanyak 2 buah.
