BAB III
LANDASAN TEORI
3.1 AeratorMekanikal aerator secara garis besar terbagi atas dua bagian berdasarkan disain dan cara pengoperasiannya, aerator dengan berdiri tegak lurus dan aerator mendatar. Kedua bagian itu dipisahkan menjadi permukaan dan aerator direndam. Aerator permukaan, untuk menaikkan kandungan oksigen dari udara bebas dan, dari beberapa contoh adalah udara atau oksigen dimurnikan serta kemudian dimasuk didalam bagian dasar tanki. Salah satu kasus, dalam hal pemompaan atau pengadukan daripada aerator membantu menjaga kandungan tanki aerasi atau bak pencampur.
Mesin Surface Aerator dengan Poros Tegak lurus (Surface Mechanical Aerator with Vertical Axis). Mesin surface aerator dengan poros tegak lurus
dirancang tiap menginduksikan ventilasi atas atau vetilasi bawah arus yang melewati pemompaan. Surface aerator terdiri dari bagian yang terendam dalam air, yang terendam tersambung terikat dengan pendorong dan motor diletakkan diatas pelampung atau struktur yang tetap. Baling-baling (impeller) terbuat dari baja (steel),
besi tuang (cast iron), noncorrosive alloys, dan fiberglass-reinforced plastic (FRP)
dan dipergunakan untuk mengaduk air limbah secara terus menerus (continues),
pemasukan udara didalam air limbah dapat mempercepat perubahan antara udara-air untuk memudahkan larutan udara. Surface aerator dapat diklasifikasikan menurut bentuk daripada roda sudu-sudu (impeller) yang dipakai; sentrifugal, radial-axial,
atau axial, atau juga kecepatan putaran dari pada roda sudu-sudu (impeller)
kecepatan rendah (low speed) dan kecepatan tinggi (high speed).
Baling-baling sentrifugal dikategorikan kedalam low-speed, jenis pendorong
roda sudu-sudu berfungsi untuk mereduksi memperlambat putaran gear dari elektrik motor, lihat gambar 3.1 dibawah ini.
Gambar 3.1 Type Aerator Mekanik, (a) Schematic Low-speed surface aerator, (b) schematic High-speed surface Aerator
Motor dan gearbox pada umumnya dipasang diatas platform serta disangga oleh tiang penahan beban memanjang ke bagian bawah tanki beam yang membentang sebagai penyangga tanki. Aerator kecepatan rendah didudukan pada pelampung sedangkan aerator kecepatan tinggi, baling-baling disambung atau dirangkai langsung ke poros elektrik motor.
Aerator kecepatan tinggi hampir selalu dipasang dipasang diatas pelampung. Unit ini asli dikembangkan untuk penggunaan di danau pinggir laut atau kolam dimana ketinggian permukaan air tidak stabil atau berubah-ubah, atau jika kekakuan
penyangga yang bersifat tidak praktis, surface aerator berkemampuan daya antara 0.75 sampai 100 kW (1 sampai 150 hp).
Mesin Aerator rendam dengan poros tegak lurus. (Submerged Mechanical Aerator with Vertical Axis). Pada surface aerator type ventilasi atas pengadukan keras pada permukaan untuk menyebarkan udara secara efisien. Dengan dibawah permukaan air mesin aerator, selanjutnya, udara atau oksigen murni dilakukan penyebaran oleh diffuser dalam pengolah air limbah dibawah baling –baling arus bawah daripada aerator radial, lihat fig. 5-66a. baling-baling disini berfungsi menghamburkan atau menyebarkan busa (gelembung udara) dan mencampur isi dalam tanki. Tabung aliran udara mungkin digunakan salah satu dari tipe arus ventilasi atas atau arus ventilasi bawah untuk mengatur pola arus sirkulasi daripada pencampuran (sirkulasi) cairan dalam tanki aerasi lihat fig. 5-66b. Tabung aliran udara adalah suatu silinder, pada umumnya dinyalakan diakhir, menjulang dengan pendorong. Panjang tabung aliran udara tergantung dari pembuat aerator. Mesin aerator terdiri dari berbagai ukuran yaitu dari 0.75 sampai 100 kW (1 sampai 100 hp).
Gambar 3.2 Type Aerator Mekanik terendam, (a) turbine type supplementary air or oxygen feed introduced the turbine, and (b)
Mesin Aerator dengan poros mendatar. Mesin aerator dengan poros mendatar dapat dibagi menjadi dua kelompok, yaitu surface aerator dan submerged aerator. Surface aerator dibuat pertama kali oleh Kassener Brush Aerator, suatu alat yang berfungsi untuk memeliharaan dan pencampuran atau sirkulasi dalam oxidation ditch. Aerator type brush yang mempunyai suatu silinder mendatar dengan bulu yang lebih tinggi sedikit diatas permukaan air. Baling-baling terendam dalam air kemudian poros diputar dengan cepat oleh penggerak elektrik motor, dimana untuk terapung dalam tank air limbah, menambah sirkulasi edaran, dan mempercepat aliran masuk didalam air limbah. Besi siku, baja atau besi profil lain, atau batang plastik atau bilah yang dimana digunakan sebagai baling-baling.
Type aerator poros mendatar atau yang sejenis pada prinsipnya sama dengan surface aerator kecuali cakram atau ikatan dudukan ke poros yang digunakan sebagai alat pengaduk air. Cakram aerator banyak digunakan dengan berbagai pemakaian for saluran atau selokan dan aerasi type oxidation ditch. Cakram submerged yang biasa dipakai dalam pengolahan air limbah adalah berdiameter antara 1/8 – 38mm untuk water aliran masuk yang kontinyu (berlanjut), bukan cara mengalir yang terhenti-henti. Pemberhentian di dalam cakram itu tergantung pada oksigen dan kebutuhan daripada pencampuran yang menyangkut pada proses tersebut. Daya yang dibutuhkan untuk tersebut diatas adalah antara 0.1 – 0.75 kW/disk atau 0.15 – 1.00 hp/disk. (WPCF, 1998)
Aerator Performance. Mesin Aerator rata-rata perpindahan oksigen tersebut dinyatakan dalam 1 kg/kW-jam (lbs per hp/hr) pada kondisi standard. Kondisi-kondisi standard itu ada ketika temperatur 20C, oksigen yang dilarutkan adalah 0.0 mg/L, dan test liquid adalah air bersih (fresh water). Pengujian dan penilaian beban maksimum secara normal dilaksanakan dibawah posisi mantap kondisi-kondisi yang menggunakan.
3.2 Roda Gigi
3.2.1 Roda gigi Silinder (Cylindrical Gear Unit)
Dalam industri, bagian utama roda gigi dengan disepuh keras dan dihaluskan dengan pekerjaan mesin frais untuk pengkopelan pada mesin pesawat tenaga. Setelah proses pencampuran karbon pada baja (carburising) dan pengerasan permukaan atau
pelapisan keras (hardening), permukaan sisi roda gigi dihaluskan dengan mesin frais
atau dengan menggerinda atau mengurangi material (dengan pelapisan material yang bersifat lebih keras).
Jika dibandingkan dengan bagian roda gigi yang lain, yang mana sebagai contoh roda gigi pada transmisi atau presneling roda gigi nitrat, bagian roda gigi yang disepuh karena digunakan untuk menggerakan tenaga atau daya yang lebih besar, yaitu yang membutuhkan sedikit ruang untuk tenaga putar dan kecepatan yang sama, selanjutnya roda gigi haruslah yang efisien, menghasilkan tenaga putar tanpa tergelincir dan kecepatan yang stabil atau konstan.
Pada umumnya perubahan kecepatan yang berubah-ubah, roda gigi pertama atau yang kedua berfungsi sebagai pengontrol kecepatan yang berubah-ubah. Di dalam industri komponen roda gigi bentuk rumit (involute gears) yang pergunakan.
Perbedaan permukaan bidang, secara teknik dan ekonomi didasarkan pada: a) Pembuatan sederhana, dengan mesin perkakas yang ada alat penjepitnya b) Pembuatan jumlah gigi dengan mesin perkakas yang sama
c) Menimbulkan perbedaan pada permukaan bidang gigi dan pusat jarak bagi jumlah roda gigi dengan peralatan yang sama pada pekerjaan modifikasi tambahan
d) Gerak beraturan membuat atau mengurangi angka kesalahan jarak pusat bagi e) Memudahkan untuk langkah modifikasi selanjutnya, dan banyak terdapat
dipasar.
Ketika beban merata pada roda gigi yang digunakan, keluaran hasil perputaran bisa lipat gandakan atau bahkan bisa 3x lipat jika dibandingkan dengan roda gigi yang tidak merata bebannya atau tanpa beban yang merata. Beban yang terbagi
merata biasanya mempunyai satu batang masukan dan satu batang keluaran. Dalam roda gigi beban yang teruskan terbagi merata pada poros roda gigi keluaran. Pembagian beban yang merata tersebut dapat diteruskan ke roda gigi cabang dengan mendisain dan ukuran khusus.
3.2.2 Roda Gigi Spiral
Parameter dan konsep yang paling utama dikaitkan dengan roda gigi silinder dan roda gigi spiral sesuai standar DIN 3960 dijelaskan pada bagian dibawah ini. a) Standar Kisi-kisi Roda Gigi
Dasar standar bentuk kisi roda gigi normal karena roda gigi dari standard kisi yang mana dibuat dari kisi roda gigi bagian luar kemudian ukuran dan jumlah dibuat dengan missal. Dari figure 1 dapat disimpulkan sebagai berikut:
a) Dasar sisi samping panggul gigi lurus dan terletak di sudut siku-siku dari sudut tekan pada point p ke garis tengah gigi.
b) Antara modul m dan jarak p berbanding dengan = m
c) Penetapan ukuran dari ketebalan gigi dan titik garis lebar ruang yang sama, yaitu s = e = /2;
d) Jarak bebas bawah c diantaranya bentuk dasar sisi gigi dan ruang gesek adalah 0.1 m sampai dengan 0.4 m;
e) Addendum adalah tetap dari hap = m, dedendum dari hfp = m + cp dan selanjutnya, kedalaman gigi dari hp = 2 m + cp.
Gambar 3.3 Bentuk dasar gigi roda gigi Silinder g) Modul
Modul (m) dalam pokok dasar acuan standar kisi-kisi gigi adalah dalam
keadaan normal (mn) dari roda gigi. Untuk roda gigi spiral dengan sudut garis sekerup dalam acuan lingkaran, garis melintang modul di dalam suatu garis bagian melintang adalah
cos n t
m
m . Untuk roda gigi datar (spur gear) = 0 dan modul
adalah mmn mt. Dalam rangka untuk memberikan batasan permintaan roda gigi dalam pemotongan yang dibutuhkan pasar, maka dibuatlah standarisasi modul (m) dalam hal ini untuk seri 1 dan 2, lihat tabel 1.
Tabel 1 Selection of some modules (m) mm (according to DIN 780)
Series 1 1 1.25 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 Series 2 1.75 3.5 4.5 7 9 14 18 22 28
h) Bentuk Acuan Alat (tools reference profile)
Acuan alat untuk gambar 3.4a adalah sebaliknya dari acuan dasar dari kisi-kisi roda gigi. Untuk industri unit roda gigi, tekanan sudut pada titik acuan alat po = p adalah 20C, sebagai panduan kedalaman bentuk gigi spo pada alat dan juga tergantung pada mesin yang dipakai. Sebelum pengerjaan gigi dengan mesin, adalah suatu pengerjaan dengan mesin perkakas kelonggaran q. Oleh karena itu, untuk
pengerjaan ketebalan gigi dengan mesin perkakas adalah
2
p S
PO , dan untuk pengerjaan akhir dengan mesin perkakas adalah
2
p S
PO .
Sebelum pengerjaan dengan mesin perkakas menghasilkan garis tengah pada lingkaran roda gigi, pengerjaan akhir dengan mesin perkakas bertujuan untuk membuang bagian sisi samping gigi atau kisi-kisi gigi. Secara normal itu tidak menyentuh lingkaran dalam pada profile gigi. Antara sebelum dan sesudah pengerjaan gigi dengan mesin perkakas, roda gigi berbentuk silinder difokuskan ketika perkerjaan pemanasan atau pengerjaan perlakuan panas, sebagai acuan, timah untuk melapisi bagian lengkungan bawah gigi yang melingkar.
Secara khusus untuk roda gigi yang berbentuk silinder resiko yang diakibatkan oleh besar atau kecilnya jumlah modul dalam pengerjaan akhir mesin perkakas. Untuk kesalahan ini, sebelum pengerjaan dengan mesin perkakas bisa dibuat dengan taju panggul gigi seperti yang terlihat pada gambar 3.4b. Pengerukkan panggul pada roda gigi, lihat gambar 3.5b. dalam alat, nilai taju adalah prPO, sudut tekanan taju ada pada prPO, sebaiknya ujung dari garis kurva aPO harus sesuai dengan yang profil atau bentuk gigi pada roda gigi tidak akan dikurangi dan pangkal gigi tidak akan dilemahkan terlalu banyak. Dalam roda gigi bentuk silinder dengan modul kecil sekali waktu sering menjadi dasar jarak lingkaran dalam dan mempengaruhi bentuk, lihat gambar 3.5c untuk mencegah terjadinya gesekan ujung roda gigi menyentuh dinding perlu diadakan pengecekan, untuk mencegah terjadinya gesekan pada waktu pemasangan roda gigi.
Gambar 3.4 Profil Acuan dari roda gigi silinder, (a) untuk pre-permesinan dan setelah permesinan, (b) untuk pra-permesinan dengan root undercut
Gambar 3.5 Profil roda Silinder sebelum dan sesudah permesinan
3.3 Konsep dan Parameter Roda gigi Silinder (Concepts and Parameter Cylindrical Gear
3.3.1 Terminologi (Terms)
Terjadinya kontak antara dua roda gigi yaitu roda gigi sebelah kiri dan sebelah kanan pada roda gigi silinder. Dari terjadinya kontak kedua roda gigi tersebut searah dengan putaran roda gigi seperti pada gambar dibawah ini
Gambar 3.6 Garis melintang bagian luar roda gigi pada waktu terjadi kontak
Dalam penggunaan persamaan dapat di bedakan menjadi dua, yaitu - Untuk kondisi roda gigi berukuran kecil
- Untuk kondisi roda gigi dalam/internal
Dalam kasus suatu nol roda gigi memasangkan roda gigi kedua-duanya mempunyai koefisien modifikasi addendum x1= x2= 0
Dalam kasus suatu V-Zero roda gigi pasangan, roda gigi kedua-duanya mempunyai modifikasi addendum (v-gears), itu ada persamaan x1+ x2= 0, yaitu x1= - x2
Karena suatu V-Gear pasangan, penjumlahanya tidak sama dengan nol, yaitu x1+ x2 = 0. Salah satu dari roda gigi bentuk silindris dalam hal ini diperbolehkan, karena satu roda gigi silinder salah satunya mempunyai modifikasi addendum, yaitu x = 0
3.3.2 Jumlah Gigi (Mating Quantities)
Perbandingan sepasang roda gigi adalah perbandingan banyaknya gigi z2 ke jumlah gigi pinion z1, jadi di dapat persamaan pebandingan roda gigi adalah u = z2/z1.
3.3.3 Perbandingan kontak (Contact Ratio)
Garis melintang menghubungi perbandingan εα didalam garis melintang bagian adalah perbandingan panjangnya alur kontak gα kepada garis melintang yang
normal Pα, yaitu εα = gα /Gr/ Pα lihat lihat gambar 3.7 dibawah ini.
Gambar 3.7 Tunggal dan ganda daerah kontak melintang sepasang roda gigi
3.3.4 Koreksi Gigi (ToothCorrection)
Parameter yang diuraikan pada uraian 3.2.1 sampai 3.2.2 ini mengacu pada roda gigi presneling. Sebab bahan material yang digunakan mempunyai kekuatan regangan yang sangat tinggi, bagaimanapun material yang dipakai untuk bahan roda gig harus mempunyai gaya regangan yang tinggi atau lenturan yang bagus. Elastisitas dari pada roda gigi sangat memungkinkan dapat bertahan lama atau masa pakai dari pada roda gigi tersebut. Sudah menjadi hal yang umum jika terjadi pembengkokan atau kesalahan pada ujung roda gigi dalam sebuah pabrikan roda gigi.
