BAB I SABUK RATA

BAB I

SABUK RATA

1.1 Pendahuluan

Sabuk atau yang digunakan untuk mengirimkan daya dari satu poros ke yang lain dengan cara katrol yang berputar pada kecepatan yang sama atau pada kecepatan yang berbeda. Jumlah daya yang ditransmisikan tergantung pada faktor-faktor berikut:

1. kecepatan sabuk.

2. Ketegangan di mana sabuk ditempatkan pada katrol. 3. busur dari kontak antara belt dan pulley yang lebih kecil. 4. Kondisi di mana sabuk digunakan.

Dapat diketahui bahwa :

1. Poros harus benar sejalan untuk memastikan ketegangan seragam di seluruh bagian belt.

2. Katrol tidak boleh terlalu dekat bersama-sama, agar busur kontak pada katrol yang lebih kecil mungkin seperti yang besar.

3. Katrol tidak harus begitu jauh untuk menyebabkan sabuk untuk menimbang berat pada poros,sehingga meningkatkan beban gesekan pada bantalan.

4. Sebuah sabuk panjang cenderung berayun dari sisi ke sisi, menyebabkan sabuk kehabisan katrol, yang pada gilirannya mengembangkan bintik-bintik bengkok di sabuk.

5. Sisi ketat belt harus di bagian bawah, sehingga apa pun melorot hadir pada sisi longgar akan meningkatkan busur kontak di katrol.

2

1.1.2 Transmisi sabuk

Transmisi sabuk adalah sistem transmisi tenaga/daya/momen puntir dari poros yang satu ke poros yang lain melalui sabuk (belt) yang melingkar/melilit pada puli yang terpasang pada poros-poros tersebut.

Karakter gesekan sabuk dan permukaan puli sangat mempengaruhi kemampuan transmisi. Jadi besarnya gaya tegang dalam sabuk menentukan besarnya momen puntir yang dapat ditransmisikan.

Keuntungan transmisi sabuk:

a. Pemindahan tenaga berlangsung secara elastik, maka tidak dibutuhkan kopling elastik.

b. Tidak berisik.

c. Dapat menerima dan meredam beban kejut. d. Jarak poros tidak tertentu

e. Jarak poros yang lebih besar dapat dicapai. f. Mudah dah murah dalam pembuatan.

g. Hanya memerlukan sedikit perawatan.

Kerugian transmisi sabuk:

a. Slip yang terjadi mengakibatkan rasio angka putaran tidak konstan. b. Diukur dari besarnya tenaga yang ditransmisikan, sistem transmisi

sabuk memerlukan dimensi/ukuran yang lebih besar dari sistem transmisi roda gigi atau rantai.

1.1.3 Jenis transmisi sabuk dan pemakaiannya.

1. Transmisi sabuk lurus.

Dipakai untuk puli-puli yang berputar dengan arah yang sama dan poros dimana puli-puli terpasang mempunyai garis sumbu yang sejajar dan horisontal, walaupun bisa juga dipakai untuk poros-poros vertikal. a. Transmisi sabuk tanpa penegang

Sabuk ini tidak perlu diberi gaya tegang lagi, karena gaya beratnya sendiri. Dipakai untuk poros-poros dengan kedudukan horisontal yang memiliki jarak poros lebih dari 5 m. Karena itu sisi tegang/tarik dari sabuk diletakkan di bagian bawah.

b. Transmisi sabuk mulur

Sabuk pada transmisi ini sengaja dibuat lebih pendek dari jarak poros, tetapi material sabuk dipilih material dengan elastisitas yang pas sehingga tercipta gaya tegang yang sesuai.

c. Transmisi sabuk dengan puli penegang

Transmisi ini dilengkapi dengan puli penegang yang menekan sisi kendor sabuk di dekat puli kecil dari luar sehingga sudut lilit menjadi bertambah besar. Pergantian arah putaran tidak boleh terjadi pada sistem ini.

d. Transmisi sabuk dengan elemen penegang lain

Elemen penegang pada sistem transmisi ini bukan puli melainkan elemen-elemen lain seperti baut, bandul/pemberat, momen puntir balik, serta sistem SESPA.

2. Transmisi sabuk silang.

Transmisi dengan jenis ini sudah jarang dipakai, karena selain pembebanan puli tidak menguntungkan akibat gaya puntir tambahan, bagian tepi cepat aus, terutama pada sabuk rata yang lebar.

Dalam pemasangannya, bagian sisi tarik harus lurus dan sisi kendor miring sehingga lepasnya sabuk dari puli dapat terhindarkan.

4

Material sabuk harus disesuaikan dengan tuntutan kebutuhan, yaitu:

- Factor gesekan

- Tegangan tarik

- Elastisitas

- Frekuensi tekuan

- Factor kepekaan terhadap lingkungan kerja

1.2 Sabuk Rata

Sabuk rata banyak digunakan di pabrik-pabrik dan lokakarya, di mana jumlah sedang daya untuk ditransmisikan, dari satu katrol yang lain ketika dua katrol tidak lebih dari 8 meter dan untuk memindahan daya dari poros satu ke poros lain dengan perantaraan pulley yang berputar dengan kecepatan (linier) yang sama.

1.2.1 Macam-macam bahan Sabuk Rata

a. Sabuk rata dari kulit

N o

Kondisi kerja Pengerjaan kulit Kode

1 Normal Disamak dengan

kulit bakau

L

2 Temperature tinggi, pengaruh kimiawi rendah, kelembapan udara tinggi Disamak dengan asam krom C

lapisan Table sabuk Lebar sabuk

Tunggal 3…7 mm Sampai 500mm

Ganda dan majemuk

8…12 mm Sampai 800 mm

Kode Pengerjaan kulit Karakter

N Direntang basah Sewaktu

dioperasikan pertambahan panjang jenis N< jensT

T Derentang kering

HG Dipres berat Kadar lemak 7%

G Dipres Kadar lemak 14%

S standart Kadar lemak 25%

Sabuk< D pulley , maka kulit dipres > dan kulit < Pemakaian

a) HG : Dipakai pada semua jenis transmisi sabuk b) G : pemakaian normal

c) S : kecepatan rendah pulley bertingkat, operasi kasar.

Tegangan pada belt kulit: 210 – 350 kg/cm2_{, dan dengan angka keamanan 8 –} 10. Dengan tegangan yang diijinkan 17,5 kg/cm2_{, maka umur belt dapat mencapai 15} tahun.

Kecepatan belt dibatasi 20 – 22,5 m/s. Jika kecepatan meningkat, maka gaya sentrifugal akan bertambah besar, dan akan mengurangi daya yang diteruskan.

b. Sabuk rata dari rajutan dan tekstil

Terbuat dari material organic dan sintetis.

Kelebihan : dapat dibuat tanpa sambungan, sehingga tidak berisik Kerugian : peka terhadap robekan pada tepi yang mudah menjalar ke tengah sabuk

6

- Dilem denagn karet alam (balata)

- Divulkanisir dengan karet

Yang paling sering dipakai adalah sabuk balata, karena berlapis rajutan katun, dilem dengan karet alam, lebih kuat 2-3 kali lipat dari pada sabuk kulit. Tidak cocok bila dipakai di tempat panas. Peka terhadap oli dan bensin, tapi tidak pada kelembapan udara. Sedangakan sabuk karet tahan terhadap pengaruh kimiawi.

c. Sabuk plastik dan sabuk berlapis majemuk

Memiliki kekuatan tarik yang tinggi dan hampir tidak elastis. Tapi jarang dipakai karena factor gesekannya jelek.

Yang paling sering di pakai : sabuk berlapis majemuk tanpa sambungan. Lapisannya terdiri plastic dan kulit yang dilem dengan kuat.

Lapisan sabuk tersbut terdiri dari 2 atau 3 lapis:

 Lapisan sentuh dibuat dari kulit yang disamak dengan asam

kromLaposan tarik dibuat dari palstik

 Lapisan penutup dibuat dari rajutan yang divulkanisir dengan karet.

Sabuk ini sangat elastis, dan tidak peka terhadap bahan-bahan pelumas dan kelembapan udara, umur pakainya panjang. Dapat dipakai untuk rasio sampai 1:20 dan kemampuan transmisinya 3 kali lipat dari sabuk kulit, sehingga cocok untuk kecepatan yang tinggi.

1.2.2 Tipe penggerak sabuk rata

1. Penggerak sabuk terbuka.

Digunakan dengan poros diatur paralel dan berputar ke arah yang sama. Dalam hal ini, penggerak A menarik sabuk dari satu sisi (yaitu sisi rendah RQ) dan mengirimkannya ke sisi lain (sisi atas LM). Sehingga ketegangan di sisi bawah sabuk akan lebih dari sisi sabuk bagian atas. Semakin rendah sisi sabuk (karena

Irfan Arief Nugraha

lebih ketegangan) dikenal sebagai sisi yang ketat sedangkan sisi sabuk atas (karena kurang ketegangan) dikenal sebagai sisi kendur, seperti ditunjukkan pada Gambar 1.1

Gambar 1.1

2. Penggerak sabuk silang

Digunakan dengan poros disusun sejajar dan berputar di arah yang berlawanan. Dalam hal ini, pengemudi menarik sabuk dari satu sisi (yaitu RQ) dan mengirimkannya ke sisi lain (yaitu LM). Dengan demikian, ketegangan di sabuk RQ akan lebih dari itu di sabuk LM. Sabuk RQ (karena ketegangan) dikenal sebagai sisi yang ketat, sedangkan sabuk LM (karena kurang ketegangan) dikenal sebagai sisi kendur, seperti ditunjukkan pada Gambar 1.2

8

Gambar 1.2 3. Penggerak sabuk perempat putaran

Digunakan dengan poros diatur di sudut kanan dan berputar di satu arah yang pasti. Untuk mencegah sabuk meninggalkan katrol, lebar wajah katrol harus lebih besar

penggerak dengan panduan katrol, seperti ditunjukkan pada

Gambar 1.3

4. Penggerak sabuk dengan pulley penegang

Digunakan dengan poros disusun sejajar dan ketika sabuk penggerak terbuka tidak bisa digunakan karena sudut yang kecil dari kontak, pada pulley yang lebih kecil. jenis drive disediakan untuk mendapatkan rasio kecepatan tinggi dan ketika ketegangan sabuk yang dibutuhkan tidak dapat diperoleh dengan cara lain. Seperti gambar 1.4

Gambar 1.4

10

5. Penggerak sabuk campuran

Digunakan saat daya yang ditransmissikan dari poros ke poros lain melalui beberapa buah pulley. Lihat gambar 1.5

Gambar 1.5

6. Pulley penggerak bertingkat atau kerucut

Digunakan untuk mengubah putaran poros yang digerakkan sementara putaran poros penggerak tetap. Lihat gambar 1.6

7. Pulley penggerak cepat dan lambat

Digunakan jika poros yang digerakkan dapat dihentikan atau diputar. Lihat gambar 1.7

Gambar 1.7

1.2.3 Perbandingan Kecepatan

Karena kecepatan linier pada kedua puli sama, maka:

πD₁n₁=πD₂n₂

Dan perbandingan putaran antara kedua puli menjadi:

n₂ n₁=

D₁ D₂

Dengan:

n2 = putaran poros yang digerakkan

12

n1 = putaran poros penggerak

D2 = diameter pulley yang digerakan

D1 = diameter pulley penggerak

Jika tebal belt (t) perlu dipertimbangkan, maka:

n₂ n₁=

D₁+t D₁+t

Jika faktor slip (s) dimasukkan, maka:

n₂ n₁=

D₁+t D₁+t

(

1−

s

100

)

Dengan : s = faktor slip total utuk kedua roda

Creep of Belt

When the belt passes from the slack side to the tight side, a certain portion of the belt extends and it contracts again when the belt passes from the tight side to the slack side. Due to these changes of length, there is a relative motion between the belt and the pulley surfaces.

This relative motion is termed as creep. The total effect of creep is to reduce slightly the speed of the driven pulley or follower. Considering creep, the velocity ratio is given by

N2

N1=

d1

d2 x

E+

√

σ2

E+√σ1

Dimana

σ

1 dan

σ

2 = Stress in the belt on the tight and slack side respectively

E = Young’s modulus for the material of the belt.

Note: Since the effect of creep is very small, therefore it is generally neglected.

engine pulley is 750 mm diameter and the pulley on the line shaft is 450 mm. A 900 mm diameter pulley on the line shaft drives a 150 mm diameter pulley keyed to a dynamo shaft. Fine the speed of dynamo shaft, when 1. there is no slip, and 2. there is a slip of 2% at each drive.

Solution. Given : N1 = 150 r.p.m. d1 = 750 mm

d2 = 450 mm d3 = 900 mm ; d4 = 150 mm ; s1 = s2 = 2%

Let N4 = Speed of the dynamo shaft.

1. When there is no slip

We know that

N4

N1=

d1x d3

d2x d4∨

N4 150=

750x900 450x150=10 N4 = 150 x 10 = 1500 r.p.m

2. When there is a slip of 2% at each drive

14

N4

N1=

d1x d3

d2x d4

[

1−

s1 100

][

1−

s2 100

]

N4 150=

750x900 450x150

[

1−

2 100

][

1−

2

100

]

=9,6

N4 = 150 x 9,6 = 1440 r.p.m

1.2.4 Panjang sabuk

- Penggerak sabuk terbuka

L=

[

π(r₁+r₂)+2x+(r1−r2) 2

x

]

- Penggerak sabuk silang

L=

[

π(r₁+r₂)+2x+(r1+r2) 2

x

]

1.2.5 Daya yang dipindahkan oleh sabuk:

Jika puli A menggerakkan puli B, maka dengan arah putaran searah jarum jam, maka tarikan belt T1 lebih besar dari pada T2. Hubungan T1 dan T2 dapat dinyatakan dengan:

T

₁

T

₂

=

e

μθ

16

ln

T

1

T

₂

=

μθ

2,3 log

T

1

T

₂

=

μθ

Dengan: μ = koefisien gesek

θ = sudut kontak antara belt dan pulley yang kecil T1 = Gaya tegang sabuk kencang

T2 = Gaya tegang sabuk kendur e _{= Bil natural = 2,71828}

Gaya tegang sisi kencang (Tegangan maksimum) dinyatakan dengan:

T = σ . b . t

σ = Tegangan maksimum dari sabuk b = Lebar dari sabuk

t = Tebal dari sabuk

Jika Gaya sentrifugal diperhitungkan maka tegangan sabuk menjadi:

T

_c

=

w

g

V

2

w adalah berat sabuk per satuan panjang

Abdurrahman Syifa U.

18

1.2.6 Pemilihan Flat Belt

Pemilihan flat belt ditentukan berdasarkan kapasitas daya yang dapat diteruskan per satuan lebar belt untuk jenis belt dari bahan tertentu. Kapasitas daya masih dikoreksi dengan faktor pemakaian, faktor koreksi untuk dimensi pulley, dan faktor koreksi sudut kontak.

Daya desain belt menjadi:

Dayadesain=KapasitasDayaxsf

f_dxf θ

Dengan: sf = faktor pemakaian

fd = faktor diameter

f = faktor sudut kontak

Tabel kapasitas daya untuk belt dari kanvas berlapis karet (HP/cm lebar)

Kapasitas daya untuk belt dari bahan terpal (kecepatan 10 m/s)

20

Untuk beban ringan : 0,23 kw (0,34 HP) per cm lebar puli

Untuk beban berat : 0,289 kw (0,392 HP) per cm lebar puli

Tabel faktor pemakaian flat belt

Tabel faktor koreksi untuk dimensi puli yang kecil

22

BAB 2

SABUK V

2.1 Pengertian v belt

v belt adalah Sabuk atau belt terbuat dari karet dan mempunyai penampung trapezium. Tenunan, teteron dan semacamnya digunakan sebagai inti sabuk untuk membawa tarikan yang besar. Sabuk V dibelitkan pada alur puli yang berbentuk V pula. Bagian sabuk yang membelit akan mengalami lengkungan sehingga lebar bagian dalamnya akan bertambah besar. Gaya gesekan juga akan bertambah karena pengaruh bentuk yang

akan menghasilkan transmisi daya yang besar pada tegangan yang relative rendah. Hal ini merupakan salah satu keunggulan dari sabuk-V jika dibandingkan dengan sabuk rata.

Gambar 2.1 Rangkaian Sabuk V

Sebagian besar transmisi sabuk menggunakan sabuk – V karena mudah penanganan nya dan harganyapun murah.

Kecepatan sabuk direncanakan untuk 10 sampai 20 (m/s) pada umumnya, dan maksimal sampai 25 (m/s). Dalam gambar 2.5 diberikan sebagai proporsi penampang sabuk – V yang umum dipakai. Daya maksimum yang dapat ditransmisikan kurang lebih 500 (kW)

24

Gambar 2.2 Ukuran Penampang Sabuk V

2.2 Dasar dasar pemilihan sabuk V dan pulley

Puli V-belt merupakan salah satu elemen mesin yang berfungsi untuk

dengan ketebalan tertentu, di tengah-tengah puli terdapat lubang poros (gambar). Puli pada umumnya dibuat dari besi cor kelabu FC 20 atau FC 30, dan adapula yang terbuat dari baja.

Pemilihan puli belt sebagai elemen transmisi didasarkan atas pertimbangan-pertimbangan sebagai berikut :

Dibandingkan roda gigi atau rantai, penggunaan sabuk lebih halus, tidak bersuara, sehingga akan mengurangi kebisingan.

Kecepatan putar pada transmisi sabuk lebih tinggi jika dibandingkan dengan belt.

karena sifat penggunaan belt yang dapat selip, maka jika terjadi kemacetan atau gangguan pada salah satu elemen tidak akan menyebabkan kerusakan pada elemen lain.

Tabel 2.1 Ukuran Dimensi Standar untuk Sabuk V

Gambar 2.3 Berbagai Ukuran Penampang Sabuk V

26

Gambar 2.4 Contoh dari Konstruksi Sabuk V

Gambar 2.5 Bentuk dari Sabuk V

Gambar 2.6 Diagram pemilihan sabuk V

2.3 Panjang Lereng Standar Sabuk V

28

2.4 Fungsi v belt

Jarak yang jauh antara dua buah poros sering tidak memungkkinkan transmisi langsung dengan roda gigi. Dalam hal demikian, cara transmisi putaran atau daya yang lain dapat di terapkan menggunakan sebuah sabuk (v belt) yang di hubungkan pada poros.

2.5 Aplikasi V belt

 Penerus daya pada mesin-mesin kecepatan tinggi, seperti kompresor, dll.  Kipas radiator mobil

 Mesin-mesin pertanian  Mesin-mesin industri  Mesin perkakas

 Mesin kertas, mesin tekstil, dsb.

2.6Keuntungan dan Kerugian Sabuk

V Dibandingkan Sabuk Datar

Berikut adalah keuntungan dan kerugian sabukV dibandingkan dengan sabuk datar:

 Keuntungan sabuk V:

1. Sabuk V memberikan kerapatan terhadap jarak yang kecil antar pusat puli.

2. Gerakannya positif, karena pergelinciran antara sabuk dengan pulidapat diabaikan.

3. Operasi sabuk dan puli lebih tenang.

4. Sabuk mempunyai kemampuan meredam guncangan pada saat mesinmuli bekerja.

5. Perbandingan kecepatan yang tonggi (maksimum 10) dapat dicapai.

6. Aksi baji sabuk dengan lekukan memberikan nilai tinggi dalam pembatasan perbandingsn tegangan. Maka daya yang dipindahkan olehsabuk V lebih dari sabuk rata pada koefisien gesek yang sama, busurkontak dan tegangan izin pada sabuk yang sama.

7. SabukVdapatberoperasipadaduaarah,dengansisiysng

sempit berada diatas atau dibawah. Garis tengahnya dapat mendatar, tegak atau mendaki.

30

1.Sabuk V tidak dapat digunakan dengan jarak antar puli yang besar. 2.Sabuk V tidak seawet sabuk datar.

3. Konstruksi puli untuk sabuk V lebih rumit dari puli sabuk datar.

2.7 Ratio of Driving Tensions for V-belt

A V-belt with a grooved pulley is shown in picture Let R1 = Normal reactions between belts and sides of the groove.

R = Total reaction in the plane of the groove.

μ = Coefficient of friction between the

belt and sides of the groove.

Resolving the reactions vertically to the groove, we have

T1 and T2 for the V-belt drive will be 2.3 log (T1 / T2) = μ.θ cosec β

2.8 Perhitungan V-Belt

Kecepatan linier sabuk-V (m/s) adalah

ʋ= π dpn1 60x1000

jarak sumbu poros dan panjang keliling sabuk berturut-turut adalah C (mm) dan L (mm)

∠a O₁A=∠b O₂B=π−2y

ab=AB=Ccosγ=C

√

1−sin2γ ≈ C(1−sin 2

γ

2 )

L=dp

2 (π−2γ)+2C

(

1 sin2γ

2

)

+

D_p

2 (π+2γ)

Dp−dp¿2−Csin2γ

¿2C+π

2

(

dp+Dp

)

+γ¿

32

Oleh karena

γ=(Dp−¿dp)/2C

γ ≈sin¿

Maka

Dp−dp¿

2

Dp−dp¿

2

− C

4C2¿ L=2C+π

2

(

dp+Dp

)

+

1 2C¿

Dp−dp¿2

¿2C+π

2

(

dp+Dp

)

+

1 4C¿

Dalam perdagangan terdapat macam-macam ukuran sabuk. Namun, mendapatkan sabuk yang panjangnya sama dengan hasil perhitungan umumnya sukar.

Jarak sumbu poros C dapat dinyatakan sebagai

Dp−dp¿

2

¿

b+

√

b2−8¿

C=¿

Dimana

D_p+d_p¿❑

Sudut lilit atau sudut θ dari sabuk pada alur puli penggerak harus diusahakan sebesar mungkin untuk

memeperbesar panjang kontak antara sabuk dan puli. Gaya gesekan berkurang dengan mengecilnya θ sehingga menimbulkan slip antara sabuk dan puli. Jika jarak poros adalah pendek sedangkan perbandingan reduksinya besar, maka sudut kontak pada puli kecil (puli penggerak) akan menjadi kecil. Dalam hal ini dapat dipakai sebuah puli penegang untuk memperbesar sudut kontak tersebut.

Gambar 2.7 Sudut Kontak

34

Gambar 2.8 Puli Penegang

Oleh karena itu, maka perencanaan sabuk-V perlu dilakukan

untuk memperhitungkan jenis sabuk yang digunakan dan panjang sabuk yang akan digunakan

Mohamad Fariz Izzani

36

38

Sudut kontak

Sudut kontak ( θ ) adalah sudut kontak bagian pulley yang kecil R = Jari-jari pulley yang besar

r = Jari-jari pulley yang kecil

θ = Sudut kontak (radian) α = Sudut kemiringan sabuk x = Jarak antara poros

θ = 180 - 2α

Sin α = R−r

40

2.9 Contoh soal

Soal 1:

A compressor, requiring 90 kW, is to run at about 250 r.p.m. The drive is by

V-belts from an electric motor running at 750 r.p.m. The diameter of the pulley on the compressorshaft must not be greater than 1 metre while the centre distance between the pulleys is limited to 1.75 metre. The belt speed should not exceed 1600 m / min.

Determine the number of V-belts required to transmit the power if each belt has a crosssectional

Area of 375 mm2 _{, density 1000 kg / m}3 _{and an allowable tensile stress of 2.5 MPa. The}

groove angle of the pulleys is 35°. The coefficient of friction between the belt and the pulley is 0.25. Calculate also the length required of each belt.

Rezqi Aulia Malano

Rezqi Aulia Malano

42

Soal 2:

A belt drive consists of two V-belts in parallel, on grooved pulleys of the same size. The angle of the groove is 30°. The cross-sectional area of each belt is 750 mm2 _{and μ = 0.12.} The density of the belt material is 1.2 Mg / m3 _{and the maximum safe stress in the material} is 7 MPa. Calculate the power that can be transmitted

Rezqi Aulia Malano

between pulleys of 300 mm diameter rotating at 1500 r.p.m. Find also the shaft speed in r.p.m. at which the power transmitted would be a maximum.

44

Soal 3:

Two shafts whose centres are 1 metre apart are connected by a V-belt drive. The driving pulley is supplied with 95 kW power and has an effective diameter of 300 mm. It runs at 1000 r.p.m. while the driven pulley runs at 375 r.p.m. The angle of groove on the pulleys is 40°. Permissible tension in 400 mm2 _{cross-sectional area belt is 2.1 MPa. The material of} the belt has density of 1100 kg / m3_{. The driven pulley is overhung, the distance of the} centre from the nearest bearing being 200 mm. The coefficient of friction between belt and pulley rim is 0.28. Estimate: 1. The number of belts required ; and 2. Diameter of driven pulley shaft, if permissible shear stress is 42 MPa.

Rezqi Aulia Malano

46

Soal 4:

Power of 60 kW at 750 r.p.m. is to be transmitted from an electric motor to compressor shaft at 300 r.p.m. by V-belts. The approximate larger pulley diameter is 1500 mm. The approximate centre distance is 1650 mm, and overload factor is to be taken as 1.5. Give a complete design of the belt drive. A belt with cross-sectional area of 350 mm2 _{and density} 1000 kg / m3 _{and having an allowable tensile strength 2 MPa is available for use. The} coefficient of friction between the belt and the pulley may be taken as 0.28. The driven pulley is overhung to the extent of 300 mm from the nearest bearing and is mounted on a shaft having a permissible shear stress of 40 MPa with the help of a key. The shaft, the pulley and the key are also to be designed.

Soal 5:

A V-belt is driven on a flat pulley and a V-pulley. The drive

transmits 20 kW from a 250 mm diameter V-pulley operating at 1800 r.p.m. to a 900 mm diameter flat pulley. The centre distance is 1 m, the angle of

groove 40° and μ = 0.2. If density of belting is 1110 kg / m3 Rezqi Aulia Malano Rezqi Aulia Malano

Rezqi Aulia Malano

48

BAB 3

SABUK GILIR

3.1 Sabuk Gilir

Sabuk gilir terdiri atas sabuk dengan gigi yang digerakkan dengan sproket pada jarak pusat sampai mencapai 2 m, dan meneruskan putaran secara tepat dengan perbandingan 1/1 sampai 6/1. Batas maksimum kecepatan sabuk gilir kurang lebih 35 m/s dan daya yang dapat diransmisikan adalah sampai 60 kW.

Dengan sabuk gilir transmisi dapat dilakukan dengan perbandingan putaran yang tepat seperti pada roda gigi. Sabuk ini lebih sering digunakan dalam perusahaan dan Pabrik dimana sebagian besar tenaga yang dihasilkan akan dipindahkan dari satu puli ke puli yang lain. Karena itu sabuk gilir telah digunakan secara luas dalam industri mesin jahit, computer, mesin foto copy, mesin tik listrik dan sebagainya.

52

Gambar 3.1 Contoh sabuk gilir

Akhir-akhir ini telah dikembangkan macam sabuk yang dapat mengatasi macam sabuk yang dapat

mengatasi kekurangan tersebut yaitu sabuk gilir atau timing belt.

Sabuk gilir dibuat dari karet neopron atau plastic poliuretan sebagai bahan cetak dengan inti dari serat gelas atau kawat baja, serta gigi-gigi yang dicetak secara teliti dipermukaan sebelah dalam dari sabuk.

Gambar 3.2 Sabuk Gilir pada mesin

3.2 Pengaplikasian pada Mesin

Dalam aplikasi mesin pembakaran internal timing belt atau rantai menghubungkan crankshaft ke camshaft (s), yang pada gilirannya mengontrol pembukaan dan penutupan katup mesin. Sebuah mesin empat-stroke mensyaratkan bahwa katup membuka dan menutup sekali setiap revolusi lainnya dari crankshaft. Timing belt melakukan hal ini. Memiliki gigi untuk menghidupkan camshaft (s) disinkronkan dengan poros engkol, dan dirancang khusus untuk mesin tertentu. Dalam beberapa mesin desain timing belt juga dapat digunakan untuk menggerakkan

komponen mesin lainnya seperti pompa air dan pompa minyak.

Gigi atau rantai sistem juga digunakan untuk menghubungkan crankshaft untuk camshaft pada waktu yang benar. Namun, gigi dan poros membatasi lokasi relatif dari crankshaft dan camshaft. Bahkan di mana crankshaft dan camshaft (s) sangat dekat

54

bersama-sama, seperti pada mesin pushrod, kebanyakan desainer mesin menggunakan rantai perjalanan singkat daripada gigi penggerak langsung. Hal ini karena gigi drive menderita sering torsi reversal sebagai profil cam "kick back" terhadap berkendara dari engkol, yang mengarah ke kebisingan yang berlebihan dan memakai. Serat atau nilon ditutupi gigi, dengan lebih ketahanan, sering digunakan sebagai pengganti roda gigi baja di mana drive langsung digunakan. mesin komersial dan mesin pesawat menggunakan roda gigi baja saja, sebagai serat atau dilapisi nilon gigi bisa gagal tiba-tiba dan tanpa peringatan.

Sebuah sabuk atau rantai memungkinkan lebih banyak fleksibilitas dalam lokasi relatif dari crankshaft dan camshaft.

Gambar 3.3 Pengecekan Sabuk Gilir

3.3 Waktu Penggantian Sabuk

Ketika sebuah timing belt otomotif diganti , perawatan harus dilakukan untuk memastikan bahwa gerakan katup dan piston yang benar disinkronkan . Kegagalan untuk melakukan sinkronisasi dengan benar dapat menyebabkan masalah dengan valve timing , dan ini pada gilirannya , ekstrem , dapat menyebabkan tabrakan antara katup dan piston di mesin interferensi . Ini bukan masalah unik untuk timing belt karena masalah yang sama ada dengan semua metode timing cam / engkol lain seperti gigi atau rantai .

3.4 Kegagalan pada Sabuk Gilir

Gambar 3.4 Kerusakan Pada Sabuk Gilir

Sabuk waktu harus diganti pada jarak pabrikan dianjurkan dan / atau jangka waktu. Kegagalan untuk mengganti sabuk dapat mengakibatkan kerusakan lengkap atau kegagalan mesin bencana, terutama di gangguan mesin. Pemilik jadwal pemeliharaan pengguna adalah sumber interval penggantian timing belt, biasanya setiap 30.000 sampai 50.000 mil. Hal ini umum untuk menggantikan tensioner timing belt pada saat yang sama sebagai sabuk diganti.Mode kegagalan yang biasa timing belt yang baik dilucuti gigi (yang

56

meninggalkan bagian halus dari sabuk di mana drive gigi akan tergelincir) atau delaminasi dan tersingkapnya core serat. Kerusakan sabuk, karena sifat dari serat tarik tinggi, jarang benar ketegangan sabuk sangat penting -. Terlalu longgar dan sabuk akan cambuk, terlalu ketat dan itu akan merengek dan menempatkan kelebihan ketegangan pada bantalan dari roda penggerak. Dalam kedua kasus kehidupan belt akan secara drastis dipersingkat. Selain dari sabuk itu sendiri, juga umum adalah kegagalan tensioner, dan / atau berbagai peralatan dan pemalas bantalan, menyebabkan sabuk untuk menggelincirkan.

3.5 Konstruksi Sabuk Gilir

Sebuah timing belt biasanya karet dengan serat tinggi-tarik (misalnya fiberglass atau Twaron / Kevlar) berjalan panjang sabuk sebagai anggota ketegangan.

Karet degradasi dengan suhu yang lebih tinggi, dan dengan kontak dengan oli motor. Dengan demikian harapan hidup dari timing belt diturunkan di mesin panas atau bocor. sabuk yang lebih baru atau lebih mahal terbuat dari bahan tahan suhu. Keberadaan pita memperkuat juga sangat dipengaruhi oleh air dan antibeku. Ini berarti bahwa tindakan pencegahan khusus harus diambil untuk aplikasi off road untuk memungkinkan air untuk mengeringkan diri atau disegel dari kontak dengan sabuk.

Sabuk yang lebih tua memiliki trapesium berbentuk gigi yang menyebabkan tingginya tingkat keausan gigi. Teknik manufaktur baru memungkinkan untuk gigi melengkung yang lebih tenang dan lebih lama.

Aftermarket sabuk waktu dapat digunakan untuk mengubah performa mesin. Sabuk waktu OEM mungkin meregang di rpm tinggi, memperlambat cam dan karena itu kunci kontak. Dalam hal desain mesin, memperpendek lebar waktunya belt mengurangi [s] berat dan gesekan .

Gambar 3.5 Sabuk Penampang Lingkaran Sabuk penampang lingkaran banyak

digunakan salam pabrik atau bengkel dimana power yang dipindahkan besar, jarak dari pulli ke pulli lebih dari 5 meter. Sabuk bulat secara luas digunakan di mana sejumlah besar daya yang akan dikirim , dari satu katrol yang lain , lebih dari jarak yang cukup jauh . Dapat dicatat bahwa penggunaan sabuk datar terbatas untuk transmisi listrik moderat dari satu katrol yang lain ketika dua puli tidak lebih dari 8 meter. Jika jumlah besar kekuasaan untuk ditransmisikan , dengan sabuk datar , maka akan menghasilkan sabuk berlebihan penampang. Sabuk bulat menggunakan dua jenis berikut tali Tali Fiber, dan Tali Kawat.

58

BAB 5

RANTAI

5.1 Pendahuluan

Rantai biasanya digunakan untuk mentransmisikan gerakan dan tenaga dari satu poros ke poros lainnya, dengan jarak tengah antar poros yang pendek seperti di sepeda motor, sepeda, dan yang lainnya. Rantai juga dapat digunakan untuk jarak antar poros yang panjang sampai 8 meter. Rantai digunakan untuk kecepatan sampai dengan 25 m/s dan juga tenaga sampai dengan 110 kW. Dalam beberapa kasus, perpindahan tenaga atau daya yang lebih besar dimungkinkan dengan menggunakan rantai ini.

Gambar 5.1 Rantai dan Sproket

5.2 Keuntungan dan Kerugian Penggunaan Rantai

Keuntungan :

1. Tanpa Slip

2. Dapat digunakan untuk jarak yang panjang maupun pendek

3. Karena terbuat dari logam, lebar yang dibutuhkan rantai lebih kecil dibanding sabuk.

4. Efisiensi transmisi yang tinggi (sampai 98%)

60

5. Dapat mentransmisikan daya yang lebih besar dibanding sabuk 6. Dapat beroperasi dibawah suhu normal dan tekanan atmosfer 7. Mampu menggerakkan beberapa poros sekaligus.

Kerugian:

1. Biaya produksi yang tinggi

2. Perlu ketelitian dalam pemasangan dan perawatan 3. Tidak fleksibel

4. Daya tahan yang cepat berkurang, terutama pada kecepatan yang sering berubah.

Gambar 5.2 Mekanisme Rantai dalam Sepeda balap

5.3 Macam-macam bentuk rancangan dari rantai

Ada banyak bentuk rancangan dari rantai, disesuaikan dengan fungsi dan kegunaan masing-masing rantai, tapi pada bab ini hanya akan dijelaskan macam- macam rantai transmisi daya, rantai transmisi daya dapat dikelompokkan menjadi dua jenis, yakni:

1.Rantai Pena Silinder/Rantai Rol

5.4 Rantai Pena Silinder/Rantai Rol

Rantai jenis ini paling umum digunakan dan pemakaiannya cukup luas. Ciri khusus yang utama pada rantai ini adalah adanya pena silinder sebagai penghubung plat sisi dari rantai yang masing-masing terkunci. Secara umum rantai pena silinder ini terdiri dari pena, plat sisi, dan bus. Untuk mengatur panjang dan pendeknya rantai, dilakukan dengan elemen pengunci pada salah satu mata rantainya yaitu berupa ring penahan atau pena belah terdiri dari:

5.4.1 Rantai Pena ( Gall Chain )

Jenis rantai ini mempunyai konstruksi yang paling sederhana ditinjau dari pemasangan pena terhadap plat sisinya. Sebagai elemen transmisi putar, rantai jenis ini memerlukan system pelumasan yang sangat baik. Digunakan untuk putaran rendah sampai sedang dengan beban yang tidak terlalu berat. Konstruksi rantai ini banyak diterapkan pada rantai dengan fungsi sebagai rantai penarik.

Gambar 5.3 rantai pena

62

5.4.2 Rantai Berselubung ( Bush Chain )

Rantai jenis ini merupakan penyempurnaan dari rantai pena dimana pada penanya dilengkapi dengan dengan bush terpasang pada kedua plat sisi. Kemampuan rantai jenis ini lebih awet dibanding rantai pena, terutama untuk beban sedang.

Gambar 5.4 Rantai berselubung (Bush Chain)

5.4.3 Rantai Roll ( Roller Chain)

Konstruksi rantai ini merupakan pengembangan dari rantai bus, dimana selain bush pelindung pena yang pemasangannya sama dengan rantai bush, juga dilindungi lagi oleh bush roller sehingga keawetannya akan lebih baik lagi. Rantai roller sangat luas dipakai pada konstruksi general mekanik, karena punya kemampuan yang cukup baik yaitu:

 Untuk ukuran rantai yang kecil mampu dioperasikan dalam 10.000 FPm

 Mampu menerima beban sampai 12.000 hp

 Tersedia dalam ukuran standard yang bervariasi.

Gambar 5.5 rantai roll

Gambar 5.6 Rantai Bus Rol

Gambar 5.7 Tipe dari Rantai Rol

64

Rantai rol dipakai bila diperlukan transmisi positif (tanpa slip) dengan kecepatan sampai 600 (m/min), tanpa pembatasan bunyi, dan murah harganya.Untuk bahan pena, bus ,dan rol dipergunakan baja karbon atau baja khrom dengan pengerasan permukaan. Rantai dengan rangkaian tunggal adalah yang paling banyak dipakai. Rangkaian banyak, seperti 2 atau 3 rangkaian dipergunakan untuk transmisi beban berat.

Dapat dilihat bahwa kurva batas kelelahan dari plat mata rantai macam yang baru lebih tinggi daripada macam yang lama. Hasil penelitian terakhi rmenunjukan bahwa suatau daerah yang dibatasi oleh dua kurva, yaitu kurva batas ketahanan terhadap tumbukan antara rol dan bus, dan kurva batas las (galling) karena pelumasan akan sangat penting untuk menetukan kapasitas rantai. Kurva kapasitas baru diperoleh berbentuk tendasehingga sering disebur “kurva tenda”. Dalam gambar 2.5, diperlihatkan kurva tersebut yang merupakan diagram pemilihan rantai roll. Untuk memudahkan kurva tenda tersebut diberi nama menurut nomor rantai dan jumlah gigi sprocket, dengan putaran sprocket sebagai sumbu mendatar dan kapasitas transmisi sebagai sumbu tegak.

Gambar 5.8 Diagram pemilihan rantai roll

Gambar 5.9 Tabel Koreksi Daya

Satir Nursihab

Transmisi rantai akan lebih halus dan kurang bunyinya jika dipakai rantai dengan jarak bagi kecil dan jumlah gigi sprocket yang banyak. Rangkaian yang banyak dipakai bila rangkaian tunggal tidak memepunyai kapasitas yang cukup. Perlu diperhatikan bahwa kapasitas rangkaian banyak tidak sama dengan kelipatan kapasitas saturangkaian dan bila dipandang dari segi pembagian beban diantara rangkaian akan semakin efektif bila jumlah rangkaian semakin kecil karena efektifitas terbesat diperoleh dengan satu rangkaian

Sproket rantai dibuat dari baja karbon untuk ukuran kecil, dan besi cor atau baja cor untuk ukuran besar. Pemasangan sprocket atau rantai secara mendatar adalah yang paling baik. Pemasangan tegak akan menyebab kan rantai mudah lepas dari sprocket.Baik dari gambar maupun dari persamaan bahwa makin besar gigi sprocket makin kecil perbandingan variasi kecepatannya, yang berarti makin halus jalannya. Rantai kadang-kadang bergetar hebat karena fluktuasi kecepatan, variasi beban dll.Untuk menghindari hal tersebut dapat dipakai alat penegang, sprocket pengikut atau peredam dari karet.

Ditinjau dari perpanjangn rantai karena aus. Sebelum aus, rol rantai akan mengait pada permukaan dasar kaki gigi. Setelah terjadi keausan dan perpanjangan, rol akan naik kepuncak gigi. Hal ini akan membawa akibat buruk pada transmisi terutama jika jumlah giginya banyak, sehingga rantai dapat terlepas dari sprocket. Batas perpanjangan rantai secara empiris sebesar 1 sampai 2 % panjang mula-mula. Sehingga jumlah gigi dibatasi sampai 114 gigi.

Sebagai pelumas, minyak bermutu baik, seperti minyak roda gigi yang mengandung ramuan penahan tekanan umum dipakai. Minyak berat dan gemuk tidak cocok untu krantai. Dalam table 2.6, dapat ditemui viskositas dan cara pelumasan yang cocok. Untuk kecepatan tinggi, harus dipakai minyak dengan viskositas rendah, sedangkan viskositas tinggi dipakai untuk temperatur lingkungan yang tinggi.

66

Gambar 5.10 Tabel pelumas dan cara pelumasan

5.4.4 Rantai Offset side bar

Berbeda dengan ketiga jenis rantai yang telah dijelaskan, untuk jenis rantai “Offset side bar” mempunyai konstruksi rantai agak presisi. Tidak terdapat plat sisi luar atau dalam, tetapi kedua plat sisi tersebut saling menjepit.Sedangkan pada ukuran besarkonstruksi tidak saling menjepit tapi dibuat berstep. Rantai jenis ini mempunyai satu bush dan mampu untuk kondisi 1000 FPm dengan beban sampai 250 hp.

Gambar 5.11 rantai Offset side bar

5.5 Rantai Gigi (

Silent Chain

)

Gambar 5.12 Rantai Gigi

68

Bila diinginkan transmisi dengan kecepatan tinggi lebih dari 1000 m/menit, dapat dipakai rantai gigi, penggunaan jenis rantai ini diutamakan untuk memenuhi kebutuhan konstruksi berupa beban besar, putaran tinggi dan juga tidak berisik, sehingga jenis rantai ini sering juga disebut “Silent Chain”.

Rantai ini lebih mahal dari rantai roll, Berbeda dengan rantai pena, rantai gigi dikonstruksikan tanpa ada pena atau bush pengait, melainkan bentuk kaitannya berupa celah pada plat yang tersusun. Fungsi pena pada rantai gigi hanya sebagai pivot, karena kaitan gigi dilakukan oleh plat, maka untuk menghindari bergesernya rantai terhadap

sprocket, dibuat plat pengarah yang pada umumnya dipasang di tengah, sehingga pada sproketnya dibuat alur tengah. Jika diinginkan gigi sprocket penuh, maka plat pengarah dibuat pada kedua sisi dari rantai gigi.

Selain itu setelah mengait secara meluncur dengan gigi sprocket yang yang berprofil involute, mata rantai berputar sebagai satu benda dengan sprocket. Hal ini berbeda dengan rantai roll dimana bus mata rantai mengait sprocket pada dasar kaki gigi, dengan cara kerja diatas, tumbukan pada rantai gigi jauh lebih kecil disbanding rantai roll. Sambungan kunci bertindak sedemikian rupa sehingga memeperkecil efek busur, Walaupun demikian perbandingan variasi kecepatan tidak berubah. Karna hal diatas, maka bunyi tidak akan bertambah keras sekalipun kecepatan bertambah tinggi. Terhadap toleransi pemasangan, rantai gigi tidak memerlukan ketelitian setinggi pada roda gigi.

Gambar 5.13 Jenis – Jenis penghubung dari rantai gigi

5.5.1 Rantai Reynolds

Plat mata rantai rangkap banyakdengan profil khusus dihubungkan dengan pena silindris dengan pena terbelah, dengan konstruksi seperti ini, maka hubungan mata rantai dapat berputar dengan penuh sehingga akan mengurangi adanya tumbukan. Rantai gigi ini relatif lebih mahal dibanding dengan rantai pena (rantai rol), namun mempunyai kemampuan yang lebih baik serta memerlukan perawatan yang lebih baik, dalam hal sistem pelumasannya.

70

5.5.2 Rantai HY-VO

Pada rantai ini dua buah pena, disebut pena sambungan kunci yang mempunyai permukaaan yang cembung dan cekung, dipasang sebagai pengganti pena silinder .pena yang bermata cekung dipasang pada plat mata rantai, sedangkan yang berpermukaan cembung saling bersinggungan sambil menggelinding yang satu pada yang lain.

Gambar 5.15 Gambar rantai HV-YO

5.6 Istilah yang digunaikan dalam rantai

Beberapa istilah yang sering digunakan dalam rantai

1. Pitch of Chain, atau jarak mata rantai, dilambangkan dengan p

2. Pitch circle diameter of chain sproket, ditunjukkan oleh indeks dari A-B

Gambar 5.16 Istilah yang digunakan dalam rantai

5.7 Hubungan antara Pitch dan Pitch Circle Diameter

Diberikan D = Diameter sproket

T = jumlah gigi yang ada pada sproket

Dari gambar 111, kita dapatkan

Diketahui,

Maka,

Untuk mencari diameter terluar, didapatkan dengan cara,

Dimana, d1 = diameter lingkaran rol rantai.

72

5.8 Rasio Kecepatan dari Rantai

Dimisalkan ada 2 sproket, maka untuk mencari rasio kecepatannya adalah,

V . R .=N1

N2 =T2

T1 Dimana, N1 = Jumlah putaran dari sproket kecil

N2 = Jumlah putaran dari sproket besar

T1 = Jumlah gigi dari sproket kecil

T2 = Jumlah gigi dari sproket besar

Kecepatan rata – rata dari rantai adalah,

5.9 Panjang Rantai dan Jarak Tengah Antar Sproket

Gambar 5.17 Panjang Rantai

Diberikan, T1 = Jumlah gigi sproket kecil,

T2 = Jumlah gigi sproket besar,

p = pitch rantai,

x = jarak antar kedua sproket.

Panjang dari rantai (L) harus sama dengan jumlah hubungan rantai (K) dan p, secara matematis,

L = K.p

74

Dan jarak antar kedua sproket dicari dengan persamaan,

Catatan :

1. Jarak minimum kedua sproket untuk rasio kecepatan adalah 3, ditemukan dengan menggunakan persamaan,

5.10 Karakteristik Rantai Rol

Menurut Standar India (IS: 2403 – 1991), beberapa karakteristik seperti pitch, diameter rol, lebar dalam diantara plat, transverse pitch, dan beban untuk rantai rol mengikuti tabel berikut

Tabel 5.1 Karakteristik Rantai Rol

5.11 Faktor Keamanan untuk Rantai

Faktor keamanan (F.S.) untuk rantai didapatkan dengan persamaan,

FS=WB

W

Satir Nursihab

Dimana, Wb = Breaking Strength, atau Kekuatan putus. Wb bisa didapatkan dengan menggunakan persamaan empiris,

WB=106p2 (dalam newton) untuk rantai rol

W_B=106p (dalam newton) per mm lebar dari rantai untuk rantai gigi Dimana p = pitch.

Beban total yang dimiliki oleh rantai adalah hasil penjumlahan antara gaya tangensial, gaya sentrifugal, dan tegangan di rantai yang disebabkan oleh pelenturan.

Gaya Tangensial yang bekerja pada rantai adalah,

Gaya Sentrifugal,

Dan tegangan di rantai karena pelenturan,

Dimana, m = massa dari rantai per satuan panjang

x = jarak kedua sproket

k = konstanta,

76

= 2 sampai 6, ketika garis tengah dari rantai cenderung horizontal dalam sudut kurang dari 40 derajat

= 1 sampai 1.5, ketika garis tengah dari rantai cenderung horizontal dalam sudut lebih dari 40 derajat.

Berikut ini tabel yang berisi faktor keamanan untuk rantai rol dan rantai gigi yang mengacu pada kecepatan pinion dan juga pitch dari rantai

Tabel 5.2 Faktor keamanan untuk rantai rol dan rantai gigi

5.12 Kecepatan yang diijinkan untuk sproket yang lebih kecil

Berikut tabel yang berisi kecepatan yang diijinkan untuk sproket yang lebih kecil atau pinion (dalam r.p.m) untuk rantai rol bus dan juga rantai gigi

Tabel 5.3 Kecepatan yang diijinkan untuk sproket yang lebih kecil

5.13 Daya yang Dipindahkan oleh Rantai

Daya yang dipindahkan oleh rantai dengan basis kekuatan putus adalah,

Dimana, Wb = Breaking Strength, atau Kekuatan putus (dalam newton) v = kecepatan rantai, dalam m/s

n = faktor keamanan

Ks = faktor servis = K1 . K2 . K3

Daya yang dipindahkan oleh rantai dengan basis bearing stress adalah,

Dimana, σ_b = bearing stress yang diijinkan dalam MPa atau N/mm2

78

Tingkat daya untuk rantai rol sederhana yang bergantung pada kecepatan dari sproket kecil ditunjukkan oleh tabel berikut,

Tabel 5.4 Tingkat Daya untuk rantai rol sederhana

Faktor Servis (Ks) dihasilkan dari beberapa faktor, seperti faktor beban (K1), faktor pelumasan (K2), dan juga faktor pemakaian (K3)

1. Faktor beban (K1) = 1, untuk beban konstan

= 1.25, untuk beban yang bervariasi

= 1.5, untuk beban kejut

2. Faktor pelumasan (K2) = 0.8, untuk pelumasan kontinyu

= 1, untuk drop lubrication

= 1.5, untuk pelumasan periodik

3. faktor pemakaian (K3) = 1, untuk 8 jam perhari = 1.25, utnuk 16 jam perhari = 1.5, untuk terus menerus

5.14 Kecepatan Maksimum untuk Rantai

Berikut ini tabel yang digunakan untuk menentukan kecepatan maksimum untuk rantai, bergantung kepada berapa jumlah gigi yang ada pada sproket yang kecil atau pinion.

Satir Nursihab

Tabel 5.5 Kecepatan maksimum untuk rantai.

5.15 Contoh Soal

1. Sebuah motor bekerja dengan kecepatan 150 r.p.m. menggerakkan sebuah sabuk. Diameter pulley pada motor adalah 750mm dan diameter pulley pada sabuk adalah

80

450mm dan 900mm. Diameter pulley pada dynamo adalah 150mm. Tentukan kecepatan dynamo, jika : a. tidak terjadi slip b. terjadi slip pada setiap transmisi 2%.

Diketahui : N1= 150 r.p.m. ; d1= 750 mm ; d2= 450 mm ; d3= 900 mm ;d4= 150 mm ; s1= s2= 2%

Ditanya : N4 ?

a. N_N4₁ = d_d21x d_{x d}3₄

N4 150 =

750x900 450x150 N4 = 150 r.p.m

b. N_N4₁ = d_d21_{x d}x d3₄

(

1− s1 100

)(

1−

s2 100

)

N4 150 =

750x900

450x150

(

1− 2 100

)(

1−

2 100

)

N4 = 1440 r.p.m

2. Diketahui, dua pulley yang berdiameter 450mm dan 200mm. Jarak antara ke-dua pulley adalah 1.95 m yang dihubungkan oleh sabuk bersilang. Tentukan panjang sabuk dan sudut kontak antara sabuk dan pulley.

Berapa daya yang dapat ditransmisikan ketika pulley yang lebih besar berputar dengan kecepatan 200 r.p.m, dan tegangan maksimum 1kN, dan koefisien gesek antara sabuk dan pulley adalah 0.25?

Diketahui : d1= 450 mm = 0.45 m , r1= 0.225 m

d2= 200 mm = 0.2 m , r2= 0.1 m

x= 1.95 m

N1= 200 r.p.m.

T1= 1 kN = 1000 N

μ= 0.25

82

Ditanya : a. L?

b. θ ?

c.P?

a. L = π (r1 + r2) + 2x + (r1+r2)²

x

L = π (0.225 + 0.1) + 2(1.95) + (0.225+0.1)² 1.95

L= 1.02 + 3.9 + 0.054 = 4.974 m

b. Sinα = r1+_xr2 = 0.225_1,95+0.1 = 0.1667 α = 9.6⁰

θ = 180 + 2α θ = 180 + (2x9.6) θ = 199.2⁰

θ = 199.2 x ₁₈₀π = 3.477 rad

c. 2.3 log T1

T2 = μ θ 2.3log T1

T2 = 0.25 x 3.477 log T_T1₂ = 0.8693_2.3 = 0.378

T1

T2 = 2.387 T2 = T1

2.387 =

1000

P = (T1 – T2) v

P = (1000 – 419) x 4.713 = 2738 W

3. Sebuah kompresor memerlukan daya 90 kW, untuk kecepatan

250 r.p.m. Digerakkan oleh sabuk-V dari motor elektrik dengan kecepatan 750 r.p.m. Diameter pulley pada kompresor tidak dapat lebih besar dari 1 meter, jika jarak antar pulley adalah 1.75 meter. Kecepatan pulley tidak boleh lebih dari 1600 m/min. Tentukan ukuran sabuk-V yang dapat memindahkan daya, jika pada setiap sabuk memiliki sisi yang berpotongan yaitu 375 mm2_{, massa jenis 1000kg/m}3 _dan tegangan tarik maksimum 2.5 MPa. Sudut alur 35 , koefisien gesek antara sabuk⁰

dan pulley adalah 1.25. Tentukan panjang sabuk yang diperlukan sabuk tersebut!

Diketahui : P= 90 kW = 90 × 103W N2= 250 r.p.m.

N1= 750 r.p.m. d2= 1 m x= 1.75 m

v= 1600 m/min = 26.67 m/s a= 375 mm2= 375 × 10– 6m2 ρ= 1000 kg / m3

σ= 2.5MPa = 2.5 N/mm2 2β= 35°

β= 17.5° μ= 0.25

84

Ditanya: a. Ukuran sabuk-V

= => d1 = = = 0.33 m

Sinα = = = = = 0.1914

α = 11.04⁰

θ = 180 - 2α = 180 – (2 x 11.04 ) = 157,92⁰ ⁰

θ = 157.92 x = 2.76 rad

m (massa) = a x l x ρ

= 375 x 10-6 _{x 1 x 1000} = 0.375 kg/m

Gaya Sentrifugal (Tc)

Tegangan tali maksimum pada sabuk (T) T = σ x a =2.5 x 375 = 937.5

Tegangan tali pada tali yang kencang (T1)

T1 = T – Tc = 937.5 – 267 = 670.5 N Tegangan pada sisi yang kendor (T2)

1.3 log = μ . θ . cosecβ

= 0.25 x 2.76 x cosec 17.5 = 2.295⁰

log = = 0.9976

= 9.95

T2 = = = 67.4 N

Daya yang di pindahkan per sabuk

P = (T1 – T2) v = (670.5 – 67.4) 26.67 = 16085 W = 16.085 kW

Ukuran sabuk-V

Ukuran sabuk-V =

= = 5.6 atau 6

b. Panjang sabuk (L)

r1 = d1/2 = 0.33/2 = 0.165 m r2 = d2/2 = ½ = 0.5 m

86

DAFTAR PUSTAKA

Sularso dan Kiyokatsu Suga. 1991. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Jakarta: Pradnya Paramita.