BAB III
ANALISA PERHITUNGAN
3.1 Putaran yang dibutuhkan dan waktu yang diperlukan
Mesin pembersih burry system kerjanya sama dengan mesin bor jenis peluas,secara garis besar mata bor menyayat benda kerja sekitar 1-2 mm.
Perhitungan putaran mesin pembersih burry, N = z d v . . 1000 . ?
Dengan spesifikasi sebagai berikut:
.v = 20 m/menit (material almunium lihat tabel 2.1) .d = 7 mm .z = 8 N = 8 . 7 . 1000 . 20 ? N= 113,7 Put/menit
Perhitungan waktu yang diperlukan Keliling area yang disayat
s = 2.?.r s = 2 3,14.7 s = 43,96 mm
Waktu yang dibutuhkan v s t ? 1000 . 20 60 . 96 , 43 ? t dt t ? 0,13 3.2 Perencanaan motor
Sebelum jenis motor yang digunakan ditentukan terlebih dahulu harus diperhitungkan daya/kerugian daya yang terjadi. Dengan diperhitungkan pendistribusikan daya maka pemilihan motor yang digunakan dapat ditentukan dengan tepat, sehingga tidak akan terjadi kesalahan dalam pemilihan motor,atau dengan kata lain daya yang keluar (out put) dari motor dapat menggerakkan komponen komponen mesin pemoles ini.
Gaya tekan pada reamer pada saat mesin bekerja, Ftekan = 4 kg x 9,81m/s = 39,24 N
Luas penampangan piringan pemoles A (mm) A= ?.r2
= 3,14 x 32 = 28,26 mm2
Dalam perancangan mesin ini reamer yang dipakai sebanyak 3 pcs jadi 3 x 28,26 =84,78 mm2
Gaya yang terdapat pada system (Fs) Fs=m.g
Fs=(massa Poros+massa Gear+massa Reamer) x g = 12 kg x 9,81 m/s2
= 117,72 N
Tekanan yang terjadi pada bidang piringan,P(N/mm2)
Gambar 3. 1 Sketsa distribusi daya P= 0283 , 0 24 , 39 ? A F =1386,5 N/m2
Koefisien gesek pada bahan piringan ?p = 0,35 Koefisien gesek pada bahan logam besi ?s = 0,2 Maka
Fgesek = Ftekan x ?px?s = 39,24 x 0,35 x 0,2 = 2,7468 N
Hambatan yang terjadi pada system (R total) Rtotal = Ftekan + Fgesek + Fs
= 39,24 + 2,747 + 117,72
Gear
P
M= 159,707 N
Kecepatan putaran piringan, v(m/s) .d = diameter reamer (7 mm = 0,007) .n= Putaran (1200 rpm) .v= s m n d 43 , 0 60 1200 . 007 , 0 . 14 , 3 60 . . ? ? ?
Perhitungan daya motor
Daya efektif yang terjadi, P1(watt) P1 = Rtotal x v
= 159,707 x 0,43 = 68,6 watt
Maka daya pada poros motor (P2)
P2= 70,07 98 , 0 87 , 43 1 ? ? ? P watt
Pada poros as motor (Pm) terjadi kehilangan daya 2 % (ketetapan) Sehingga : ? = efisiensi gear 0,95 PM = 73,7 95 , 0 07 , 70 2 ? ? ? P watt
Jadi motor yang dipakai berdasarkan referensi catalog oriental motor 90 Watt Maka efisiensi mesin burry torry
? = 1 X100%
P P
? = 100% 95,1% 7 , 73 07 , 70 ? x 3.3 Perhitungan poros
Dalam perhitungan poros pada konstruksi mesin poles ini harus meliputi perhitungan perhitungan bahan poros,tegangan geser yang dizinkan dan diameter poros.
Gambar 3.2 Ilustrasi Mesin Pembersih burry
Tegangan geser yang diijinkan
1.Upper Plate 2. Spring 3. Guide Pillar 4. Kepala cekam bor 5. Lower plate 6. Kerangka 7. Roda gigi 8. Poros 9 Motor
Material yang dipakai S45 C,?t = 56 Kg/mm2 = 6 56 106 2 10 1 56 m Kg x x ? ? x 9,81 m/s 2 = 5,4x 10 8N/m2 Faktor keamanan 5 ? izin = V t ? ?izin = 5 10 4 , 5 x 6 =1,08 x 108 N/m2 Daya motor(P) =90 Watt
Torsi puntir poros
T= Nm n P 7 , 0 1200 . 14 , 3 . 2 90 . 60 . 14 , 3 . 2 . 60 ? ?
Momen puntir poros
Diketahui : L = 0,08 F = 50 N M=W.L
M=5.0,08= 4 Nm
Momen lentur dan momen puntir ekivalen, L L
Shaft pada actual pelaksanan kinerja mesin mendapat lenturan dan puntiran dari komponen lain.
Momen lentur ekuivalen, Me
Me =
?
? ?
?
? ? ? ? ? ? ? ? 2 2 2 1 KtxT KmxM KmxM =? ? ?
?
? ? ? ? ? ? ? ? 2 2 7 , 0 1 4 1 4 1 2 1 x x x = 2 1 (4+4,06) = 4,03 N m Momen puntir ekivalen,TeTe =
?
KmxM? ?
2? KtxT?
2Te =
? ? ?
1x4 2 ? 1x0,7?
2 Te = 4,06 N.mDiameter poros berdasarkan momen puntir ekivalen d= 3 16 g Te ? ? d= 3 8 10 08 , 1 . 14 , 3 8 , 0 . 16 x d= 0,003 m
d=3 16 b Me ? ? d=3 5 10 . 56 . 14 , 3 48 , 0 . 16 d=0,0075 m 3.4 Gear Transmisi
Untuk memindahkan daya dari motor ke conektor (reamer/bor) memerlukan gear.Dalam membuat gear perlu memperhitungkan sebagai beriku:
Putaran motor = putaran poros =Putaran pinion = 1200 rpm Putaran out put yang diharapkan = 800 rpm
Velocity ratio = 0,6 1200
800 ?
Daya transmisi= 50 watt
Tegangan tarik pinion =5,4x107 N/mm2 Tegangan tarik gear = 5,4x107 N/mm2 Jumlah gigi pinion(Tp) = 12
Diameter Pinion(Dp) = 30 mm
Dengan Velocity ratio(VR) = 1:0,6, maka VR: TP TG = TG x TP TG 12 10 6 : 6 , 0 1 ? TG = 7
VR: DP DG = DG x DP DG 30 10 6 : 6 , 0 1 ? DG = 18
Jumlah gigi gear (Tg) = 7 Diameter gigi gear (Dg) = 18 mm
b=12 modul =12 m
Sistem bentuk gigi Composite system 141/2O Kecepatan pinion (v) v= dt m np Dp 84 , 18 60 . 100 500 . 30 . 14 , 3 60 . 100 . . ? ? ? v= 1130,4 m/menit Ft= 0,03 25 , 1 . 4 , 1130 50 .sf ? ? v P (Sf steady load and 24 jam/hari) Velocity factor Kecepatan keliling 20 m/dt = V ? 6 6 CV= mdt v 6 18,84 0,24 6 6 6 ? ? ? ?
Design beban gigi tangesial yang diijinkan (Wt)
WT= x Kg x xCs v px 8 , 248 25 , 1 4 , 1130 500 , 4 50 500 , 4 ? ?
Asumsi Cs berdasarkan dari factor lamanya kondisi terbebani 24 jam per hari factor yang diambil Cs=1,25
Bentuk gigi berdasarkan factor pinion YP =0,124-Z 684 , 0 =0,124-12 684 , 0 =0,06
Bentuk gigi berdasarkan factor untuk gigi YG =0,124-z 684 , 0 YG =0,124-7 684 , 0 =0,02 ?p. Yp = 5,4 x 107 x 0,06 =3,2 x 106 ?G. YG = 5,4 x 107 x0,02= 1,1 x 106 Beban tangensial yang dizinkan WT= ?G x Cv x b x ?m x YG m 8 , 248 = 5,4 107 x ) 84 , 18 6 6 ( ? 12m x ? mx 0,02 2 9 10 42 , 3 8 , 248 m x m ? m3 = 7,2 10-8
m = 0,04 m
m=0,4 cm ? m= 4 mm Lebar gigi
.m= 4x 12 = 48 mm
3.5 Pelat Atas
Pelat atas yang digunakan dengan ukuran 160 mmx 180 mm. Dalam perancangan saat ini akan menentukan tebal pelat yang diijinkan.
Spesifikasi:
Defleksi yang diijinkan(Y)= (0,0254) Gaya total (F)= 25 N
Modulus Elastisitas (E)=2,1 105 N/m2 h= 3 3 . . . 48 . Y E b L F h= 3 5 3 0254 , 0 . 16 , 0 . 10 . 1 , 2 . 48 18 , 0 . 25 h= 0,015 m ? 15 mm 3.6 Pelat Bawah
Pelat bawah yang digunakan dengan ukuran 250mm x 200mm,sehingga perhitungan yang akan kita tentukan adalah tebal pelat.
Defleksi yang diijinkan(Y)= (0,0254) Gaya total (F)= 50 N
Modulus Elastisitas (E)=2,1 105 N/m2 h= 3 3 . . . 48 . Y E l L F h= 3 5 3 0254 , 0 . 2 , 0 . 10 . 1 , 2 . 48 25 , 0 . 50 h= 0,0248 m ? 25 mm 3.7 Spring/Pegas
Pegas pada perancangan ini digunakan untuk menahan tekanan operator pada saat mengoperasikan mesin.Dengan cara menekankan benda kerja (rear bracket) pada pelat penahan maka burry tersebut bisa hilang, karena posisi reamer/bor berada dibawah pelat penahan.
Maksimum load = 100 N Minimum load = 40 N Spring index(C)= 5 Jarak defleksi spring = 1 cm
Berdasarkan tabel tegangan geser dengan referensi diameter wire 2,125 mm sampai 4,625 mm maka didapatkan tegangan geser 3,850 Kg/cm2
Tegangan geser = 3,7 x 106 N/m2 Modulus keuletan(G) =7,8X 10 6 N/m2
K= 5 615 , 0 4 4 1 4 ? ? ? C C K= 1,3 5 615 , 0 4 5 4 1 5 4 ? ? ? ? x x
Diameter wire berdasarkan wahl’s factor .d2 = g x xC xW Kx ? ? min 8 .d = m x x x x x 016 , 0 10 7 , 3 14 , 3 5 60 8 3 , 1 6 ? ? 16 mm D = 5x 18 = 80 mm .n = 3 4 8WD G d ? .n = 3 4 6 08 , 0 60 8 016 , 0 10 8 , 7 01 , 0 x x x x x .n = 0,02 ?20 mm .n’= 20+2 =22 mm Tegangan tarik maksimum
?max = x100 0,016m 60
01 ,
0 ?
Panjang bebas coil = n’dx+?max +(n’-1)0,1 = 22 x16+16+(22-1)0,1
= 56,1 mm
Pitch pada coil = mm
n Freelength 6 , 2 1 22 1 , 56 1 '? ? ? ?
3.8 Pillar Guide
Pillar guide yang digunakan pada perancangan saat ini menggunakan 2 pillar guide yang dipasang secara simetri
Spesifikasi :
Beban (W)= 40 N
Jarak terjauh tekanan terhadap pillar (X)= 65 mm Jarak pelat atas dengan pelat bawah (L) = 45 mm
Gambar. Ilustrasi Gaya pillar guide Beban per pillar guide 20N
2 40 ? L X W Fh? . = 045 , 0 065 , 0 . 20 Fh = 28,8 N 4 3 . . . 3 . . 64 Y E L Fh d ? ?
4 5 3 0254 , 0 . . 10 . 1 , 2 . 3 045 , 0 . 8 , 28 . 64 ? ? d d= 0,042m ? 42 mm 3.9 Screw ( Baut)
Baut pada perancangan mesin kali ini untuk mengikat pelat landasan ke kerangka.
Spesifikasi yang diinginkan Jumlah baut (n) = 6
Tegangan geser yang diizinkan (?g izin )=3,6 x 106 N/m2 Beban yang bekerja (W) = 1500 N
dc= n g W izin. . 4 ? ? dc= 6 . 0 10 6 , 3 . 14 , 3 1500 . 4 6 x dc= 0,02m ? 20 mm
Jadi dari hasil perhitungan diameter minor didapatkan dc=20 mm,maka ditetapkan ukuran baut berdasarkan tabel adalah M 22
