RANCANG BANGUN MESIN PENGGULUNG BENANG
Diajukan sebagai persyaratan memperoleh gelar Sarjana Teknik jenjang Strata Satu (S1)
Disusun oleh :
Joko Santoso 01302-031
PROGRAM STUDITEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS MERCU BUANA
JAKARTA
RANCANG BANGUN MESIN PENGGULUNG BENANG
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat
Dalam Meraih Gelar Sarjana Strata Satu (S-1) Teknik Mesin
Program Study Teknik Mesin Universitas Mercubuana Jakarta
Disetujui dan Diterima Oleh :
Pembimbing Tugas Akhir
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat
Dalam Meraih Gelar Sarjana Strata Satu (S-1) Teknik Mesin
Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercubuana Jakarta
Disetujui dan Diterima Oleh :
Koordinator Jurusan Koordinator Tugas Akhir
(Dr. H. Abdul Hamid, M.Eng) (Dr. H. Abdul Hamid, M.Eng)
Simbol
Keterangan
Satuan
dp1 Diameter lingkaran jarak puli 1 m
Dp2 Diameter lingkaran jarak puli 2 m
i Perbandingan Reduksi rpm n Putaran Poros Motor rpm n1 Putaran Pada Motor Penggerak rpm
n2 Putaran yang Digerakkan rpm
P Daya Motor Watt
V Kecepatan m/s
masyarakat terutama untuk membantu perkerjaan dalam rumah tangga. dalam tugas akhir ini penulis berusaha membuat alat penggulung benang untuk memproses pembuatan kain pel.yang bahan dasar dari pembuatan kain pel adalah benang ukuran 0.85 katun dan material limbahnya adalah limbah pakaian.
Dalam Tugas akhir ini penulis merancang “ Mesin Penggulung Benang “ dengan memodifikasi alat rancangan yang ada disebuah home industri. Perancangan suatu alat dengan hasil yang dapat menunjang kebutuhan untuk pembuatan bahan dasar pada produksi kain pel, yang diharapkan dapat berguna untuk industri dalam bidang tekstil, yang dapat mencukupi kebutuhan pasar dan dapat di gunakan sebagai home industri sehingga dapat meningkatkan taraf hidup masyarakat.
Dalam perancangan Mesin Penggulung Benang diatas dapat dihasilkan : diameter pulli penggerak 100 mm dan diameter pulli yang di gerakan 100 mm. Perbandingan pulli pada poros penggerak dengan pulli yang di gerakan adalah 1 : 1, Poros utama sebesar 19 mm dapat menyalurkan daya sebesar 144 watt. Alat-mesin ini memilki sistem transmisi yang digerakkan oleh motor listrik ½ Hp/1400 rpm/1 phase dengan menggunakan pully besar sebesar 210 mm dengan diameter pully kecil sebesar 45 mm. Sabuk yang digunakan dengan L = 813 mm dengan jumlah 2 buah dapat menghubungkan daya sebesar 144 watt.
Puji Syukur Alhamdulillah Kehadirat Allah SWT yang melimpahkan Rahmat, Maghfirah, dan Itkum Minan Naar, kesempatan yang sangat berharga untuk mensucikan jiwa dan memompa semangat dalam berusaha menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan sebaik-baiknya.
Shalawat dan Salam kepada Rasulullah SAW, uswatun hasanah, pembawa cahaya kebenaran, penuntun jiwa dan hati yang kelam.
Pengembangan teknologi tepat guna yang berpijak pada kepentingan masyarakat. Tujuan dari pembuatan alat tersebut adalah untuk meningkatkan produktifitas daur ulang sehingga waktu pengerjaan dapat dipercepat dengan hasil yang optimal. Dengan demikian proses pengerjaan yang biasanya menggunakan manual yang hasilnya kurang produktif dan optimal maka perlu meningkatkan produktifitas dari pengerjaan. Sehingga diperlukan suatu rancangan alat yang mampu berdaya guna dan berteknologi tepat guna maka produsen daur ulang benang merasakan keuntungan dari hasil produksinya dan lebih efisien serta ekonomis.
Hal inilah yang membuat penulis tertarik untuk menyumbangkan sedikit ide, masukan, pemikiran dengan menjadikannya sebagai bahan Tugas Akhir yang Insya Allah dapat direalisasikan menjadi suatu produk yang bernilai seni serta dapat dipertanggung jawabkan.
tujuan tersebut.
Pada kesempatan ini, tidak lupa penulis ucapkan banyak terima kasih kepada :
1. Allah SWT, yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya.
2. Kedua kakak saya yang dengan sabar membantu dalam segala segi baik moril maupun materi.
3. Istri saya yang sudah setia menemani saya dalam susah maupun senang.
4. Bapak Dr. H. Abdul Hamid, M.Eng selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak memberikan dorongan semangat dan bimbingannya. 5. Bapak Ir. Nanang Ruhiyat, MT, selaku koordianator sidang tugas akhir
yang telah memberikan dukungan.
6. Bapak dan Ibu dosen jurusan teknik mesin yang telah banyak memberikan ilmunya dalam perkuliahan.
7. Pak Firman dan Pak Mantri, terima kasih pak atas masukan – masukannya. dan semua pihak yang terlibat di Lab Mesin.
8. Alfan, Ade, AndrI Dwi Mailana, yang sudah mau direpotkan oleh penulis, Jaya, Nurhadi, Uchok gie, Willy Anri, Ncek Iqbal, Sefno, Luthfi, Vico, Safril dan semua rekan – rekan mesin 2002 yang tidak
9. Keluarga Besar Teknik Mesin UMB dari Angkatan 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006 dan 2007.
10. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini yang tidak dapat disebutkan satu per satu oleh penulis.
Semoga Allah SWT melimpahkan Rahmat dan Hidayah-nya atas segala kebaikan yang telah diberikan. Sangat disadari bahwa masih banyak terdapat kekurangan pada tugas akhir ini, oleh karena itu, penulis mengharapakan kritik dan saran yang membangun dari pembaca dalam penyempurnaan tugas akhir ini dan pengembangan dari analisis ini menjadi desain yang baik. Semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi rekan mahasiswa teknik mesin dan industri pada umumnya.
Jakarta, Juni 2009
Penulis
LEMBAR PENGESAHAN ………. ……. i
LEMBAR PERSETUJUAN ………. …… ii
DAFTAR NOTASI ... iii
ABSTRAK ………... …….. iv
KATA PENGANTAR ………. ….. v
DAFTAR ISI ……….……. viii
BAB I PENDAHULUAN ………. …. 1
1.1 Latar Belakang Masalah ………. …. 1
1.2 Maksud dan Tujuan ……….. …… 2
1.3 Pembatasan Masalah ………... …. 2
1.4 Teknik Pngumpulan Data ………. 3
1.5 Sistem Penulisan ……… …….. 3
BAB II LANDASAN TEORI ………... ……… 5
2.1 Kain Pel ...………... …… 5
2.2 Metode Rancangan ...………... ……… 7
2.2.1 Proses Perancangan ...………. …… 9
2.2.1.1 Material Untuk Rangka ……… 10
2.2.1.5 Bantalan Pada Poros Mesin ……… 17
2.3 Hubungang Elemen ...………. …. 20
BAB III PERANCANGAN DAN PERHITUNGAN KOMPONEN …….. 21
3.1 Cara perhitungan Komponen Rancangan ………...………… 21
3.2 Perenacanaa Pulli ……….…… 21
3.3 Perencanaan Sabuk ……… 22
3.4 Perhitungan Tegangan Pada Batang Rangka ………...….. 26
BAB IV PERHITUNGAN MESIN PENGGULUNG BENANG …. ……. 30
4.1 Spesifikasi Motor penggerak ……….…….. 30
4.2 Perhitungan Pulli ……… ……. 31
4.3 Perhitungan Sabuk ………. 32
4.4 Perhitungan Tegangan Pada Batang Rangka ………. 35
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ………. ……….. 40
VI.1 Kesimpulan ………. 40
VI.2 Saran ………...……… 41
DAFTAR PUSTAKA ... ... 42
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Dalam perkembangan industri yang semakin canggih dimana dalam proses produksinya sudah tidak menggunakan tenaga manusia lagi tetapi dengan menggunakan permesinan dan komputerisasi dikarnakan efisiensi produksi lebih baik dalam hal ini seorang Engginer harus dituntut untuk mempunyai gagasan untuk mendisain suatu mekanisasi guna memenuhi kebutuhan manusia dalam kehidupannya berdasarkan perkembangan teknologi.
Berdasarkan hal diatas maka penulis memiliki gagasan untuk merancang sebuah alat yang bernama mesin penggulung benang untuk pembuatan bahan dasar pada produksi kain pel, yang diharapkan dapat berguna untuk industri dalam bidang tekstil.
Dalam perancangan alat ini penulis hanya membuat miniatur dari alat tersebut dikarenakan menurut analisa penulis untuk pembuatan diindustri membutuhkan dimensi yang besar serta anggaran yang relative mahal.
1.2 Maksud dan Tujuan
Maksud dan tujuan dari perancangan alat ini, adalah merancang suatu alat dengan hasil yang dapat menunjang kebutuhan untuk pembuatan bahan dasar pada produksi kain pel, yang diharapkan dapat berguna untuk industri dalam bidang tekstil, yang dapat mencukupi kebutuhan pasar dan dapat di gunakan sebagai home industri sehingga dapat meningkatkan taraf hidup masyarakat.
1.3 Batasan Masalah
Dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis hanya akan membahas tentang perancangan motor, puli, sabuk, poros, spesifikasi motor listrik yang digunakan, data-data yang diperoleh dari hasil perhitungan dan pengujian dari analisa hasil pengujian tersebut serta struktur konstruksi dari mesin pengulung benang dilapangan.
1.4 Teknik Pengumpulan Data
Teknik yang dilakukan dalam pengumpulan data perancangan alat penggulung beneng ini adalah:
a. Metoda observasi, yaitu metoda yang dilakukan dengan cara terjun langsung ke lapangan untuk mendapatkan data-data yang dibutuhkan untuk perancangan alat penggulung beneng ini.
b. Study literature, yaitu membaca buku-buku referensi yang berhubungan dengan apa yang sedang dirancang.
1.5 Sistematika Penulisan
Penyusunan bab - bab dalam tugas akhir ini dimaksudkan untuk memudahkan dalam pembahasan. Adapun sistematika penulisan dalam laporan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
LEMBAR PENGESAHAN
KATA PENGANTAR
DAFTAR SIMBOL
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini berisi tentang latar belakang masalah, tujuan, batasan masalah, metoda penelitian, sistematika penulisan.
BAB II TEORI DASAR
Pada bab ini dikumpulkan bahan-bahan referensi dan ilmu-ilmu terapan yang dapat digunakan untuk menunjang dalam perancangan mesin ini.
BAB III PERANCANGAN BAHAN OLAH DAGING BAKSO
Bab ini berisikan tentang asumsi-asumsi awal yang digunakan dalam perancangan alat ini, yang hasilnya berupa karakteristik sampai pada akhirnya ditemukan kombinasi prinsip solusi yang terbaik
BAB IV PERHITUNGAN MESIN BAHAN OLAH DAGING BAKSO
Bab ini berisikan tentang analisa perhitungan dari data-data perancangan yang telah dilakukan pada bab sebelumnya serta kecendrungan yang terjadi dalam proses penggulungan benang
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bab terakhir ini akan disimpulkan hasil dari kerja dan rancangan yang telah dibuat sebelumnya.
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
BAB II TEORI DASAR
2.1 Kain Pel
Kain pel adalah alat yang sangat sederhana tetapi sangat di butuhkan dalam masyarakat terutama untuk membantu perkerjaan dalam rumah tangga. dalam tugas akhir ini penulis berusaha membuat alat penggulung benang untuk memproses pembuatan kain pel.yang bahan dasar dari pembuatan kain pel adalah benang ukuran 0.85 katun dan material limbahnya adalah limbah pakaian.
Karena Pada saat ini negara kita masih di landa krisis ekonomi yang berkepanjangan, karena itu perlu dilakukan berbagai upaya dalam mencari bentuk penerapan teknologi yang dibutuhkan untuk percepatan pemulihan ekonomi. Peranan teknologi untuk membantu pemulihan ekonomi menjadi sangat penting. Salah satu bentuk teknologi strategis adalah teknologi yang dapat mendukung pengembangan unit-unit industri skala kecil dan menengah (UKM) berbasis sumber daya alam (SDA) setempat yang tersedia diberbagai pelosok tanah air. Strategi semacam ini untuk mendorong upaya kemandirian dalam rekayasa dan rancang bangun untuk menciptakan teknologi tepat guna yang dibutuhkan untuk pengembangan UKM berbasis SDA tersebut, sehingga benar-benar dapat membantu mempercepat pemulihan
ekonomi sekaligus menghasilkan pembangunan yang lebih merata diseluruh tanah air.
Teknologi Tepat Guna (TTG) adalah teknologi yang sesuai dengan kebutuhan masyarakat bersifat dinamis, sesuai dengan kemampuan dan dapat dimanfaatkan oleh masyarakat dalam meningkatkan nilai tambah.
Sebagai contoh, pakaian yang terbuat dari bahan katun yang sudah tidak terpakai dapat didaur ulang dan kemudian diolah kembali menjadi benang yang memilki nilai jual karena dapat dimanfaatkan untuk produksi kain pel, sumbu kompor, dan sebagainya.Teknologi Tepat Guna adalah teknologi yang sesuai dengan kebutuhan masyarakat, bersifat dinamis, sesuai dengan kemampuannya, tidak merusak lingkungan dan dapat dimanfaatkan oleh masyarakat dalam meningkatkan nilai tambah.
Pengembangan teknologi tepat guna berpijak pada kepentingan masyarakat. Tujuan dari pembuatan alat tersebut adalah untuk meningkatkan produktifitas daur ulang sehingga waktu pengerjaan dapat dipercepat dengan hasil yang optimal. Dengan demikian proses pengerjaan yang biasanya menggunakan manual yang hasilnya kurang produktif dan optimal maka perlu meningkatkan produktifitas dari pengerjaan. Sehingga diperlukan suatu rancangan alat yang mampu berdaya guna dan berteknologi tepat guna maka produsen daur ulang benang merasakan keuntungan dari hasil produksinya dan lebih efisien serta ekonomis.
Meskipun pembuatan alat sederhana sudah dapat diselesaikan dapat digunakan untuk menggulung benang bekas yang berasal dari bahan katun dengan hasil yang baik, model alat sederhana ini masih perlu dikembangkan lagi sehingga dapat menghasilkan suatu proses produksi yang lebih baik dan diharapkan biaya pembuatan dapat ditekan seminimal mungkin.
Metode rancangan teknik secara sistematis merupakan suatu metode rancangan yang bertujuan untuk membantu dan mempermudah suatu proses penciptaan dan pembentukan suatu desain konstruksi. Pada dasarnya rancangan teknik merupakan usaha untuk dapat memenuhi persyaratan-persyaratan yang diperlukan dalam pembuatan alat tersebut sehingga memungkinkan untuk memperoleh hasil atau produk yang terbaik sesuai dengan keinginan. Keinginan untuk memperoleh hal tersebut perlu didasari oleh latar belakang ilmu pengetahuan yang memadai serta wawasan yang luas mengenai aspek yang berkembang di dalam masyarakat. Ilmu pengetahuan yang dimiliki perancang diusahakan untuk memperoleh titik temu dengan aspek-aspek lainnya seperti ekonomi, sosial-politik dan lain-lain.
Rancangan teknik merupakan suatu pekerjaan kreatif yang berdasarkan pada berbagai disiplin ilmu seperti matematika, mekanika, thermodinamika, kinematika dan lain-lain. Serta juga diperlukan pengetahuan dan pengalaman.
Dalam rancangan diperlukan metode rancangan untuk memecahkan masalah yang dilakukan tahap demi tahap secara analisis dan sintetis.
Analisis adalah penguraian suatu system yang rumit atau kompleks, menjadi elemen-elemennya dan kemudian mempelajari karakteristik masing-masing elemen tersebut beserta kolerasinya.
Sedangkan sintetis adalah menggabungkan kembali elemen-elemen yang telah diketahui karakteristiknya untuk kemudian diciptakan suatu system baru. Pada metode rancangan, suatu tahap yang merupakan kelanjutan dari tahap sebelumnya dan menjadi bahan acuan tahap berikutnya. Pada kenyataannya suatu tahap merupakan proses yang kompleks,
biasanya untuk memecahkan dibutuhkan iterasi. Iterasi adalah suatu proses dimana suatu solusi dicapai secara tahap demi tahap. Dan pada iterasi dimungkinkan seorang perancang untuk kembali pada tahap sebelumnya untuk melakukan pengulangan.
Untuk menghasilkan suatu konstruksi yang baik, perlu melibatkan salah satu unsur atau beberapa kegiatan yaitu rekayasa penelitian dan rancangan seperti :
a. Rekayasa
Adalah penerapan ilmu dan matematika untuk memanfaatkan benda dan energi dalam ala mini sehingga berguna bagi manusia dalam kegiatan pembuatan pembangunan, permesinan produk system dan proses.
b. Penelitian
Adalah kegiatan penyelidikan pengujian / percobaan yang ditunjukan untuk hal-hal berikut :
Penemuan dan pemahaman fakta
Perbaikan berdasarkan fakta atas teori / hokum tyang telah ada. Penerapan praktis suatui teori baru / yang telah diperbaiki.
c. Metode Penelitian
d. Rancangan
Adalah bagian dari kegiatan rekayasa yang merupakan usaha secara intelektual untuk memnuhi tuntutan-tuntutan tertentu dengan cara sebaik mungkin.
2.2.1 Proses Rancangan
Dalam melakukan rancangan, maka prosedur yang berlaku yaitu prosedur yang bertahap. Dalam tahapan-tahapan inilah yang dinamakan proses rancangan. Seperti telah dibahas sebelumnya bahwa proses ini bersifat iteratif yang memungkinkan perancang untuk kembali ke tahap sebelumnya.
Pada dasarnya rancangan bermula karena adanya suatu kebutuhan pada masyarakat (consumen goods) atau industri (capital goods). Kebutuhan tersebut dianggap sebagai ketidaksempurnaan mesin ataupun proses kerjanya, sehingga diperlukan mesin/ proses baru yang lebih sempurna. Kesempurnaan ini seiring dengan perubahan jaman.
Suatu produk baru dapat dikatakan sempurna pada jaman sekarang, tetapi belum tentu sempurna dimasa depan, begitu selanjutnya seiring dengan kemajuan teknologi. Kebutuhan inilah yang akhirnya mendorong siklus produk sekaligus kemajuan teknologi.
2.2.1.1 Material Untuk Rangka
Dalam industri mesin, material untuk konstruksi rangka mesin pengaduk mendapat perhatian khusus jenis logam yang dipakai sangat menentukan kekuatan dalam menahan beban yang terjadi saat mesin bekerja, terutama yang berhubungan dengan kestabilan dan elastisitasnya terhadap getaran. Kekuatan kontruksi mesin juga dipengaruhi oleh logam bahannya. Material yang digunakan dapat dibedakan atas beberapa kelompok yaitu :
1. Besi Kasar (besi tuang)
Merupakan besi perkakas tanpa campuran, yang teerdiri dari Besi (Fe) dan karbon (C) 1,7% sampai 4,5%, baik digunakan pada konstruksi kaki atau standar mesin.
2. Baja Untuk Bangunan dan Baja Konstruksi
Merupakan baja tanpa campuran, yang terdiri dari besi dan karbon maksimal (0,45% C). Digunakan pada besi profil, seng, pasak pasang, kawat, standar atau kaki mesin.
3. Baja Perkakas Tanpa Campuran
Baja yang terdiri 0,45% sampai 1,7% karbon dan besi. Bila dikeraskan, baja ini dapat digunakan sebagai bahan perkakas mesin sederhana. Tanpa pengerasan baja ini biasanya digunkan untuk perkakas tangan saja.
4. Baja Perkakas Lapis
Merupakan baja yang dibuat dari Fe dan logam campuran krom, kobalt, wolfram dan nikel. Digunakan untuk pembuatan perkakas tangan bermutu baikatau perkakas mesin yang berdaya guna tinggi. 5. Logam Keras
Logam yang terdiri dari wolfram dan zat arang karbon (C) ditambah kobalt sintetis, digunakan untuk bahan perkakas mesin.
2.2.1.2 Motor Penggerak
Putaran yang dihasilkan oleh motor penggerak ini ditransmisikan kepada sabuk tranmisi melalui pulli untuk memutar poros sumbu / as utnuk melilit benang.
Bahan yang digunakan pada perancangan alat penggulung benang ini haruslah dipilih bahan yang kuat tetapi ringan, karena hal ini dapat berpengaruh kepada daya motor yang digunanakan pada perancangan ini.
Alat-mesin ini memiliki sistem transmisi yang digerakkan oleh motor listrik ½ Hp/1400 rpm/1 phase. Pada perancangan ini terdapat beberapa komponen utama dan juga terdapat komponen - komponen pendukung lainnya. Komponen - komponen tersebut mempunyai tugas masing - masing dan juga komponen tersebut, saling mendukung satu sama lain
sehingga mesin ini dapat berjalan sebagaimana mestinya.
2.2.1.3 Puli
Puli digunakan untuk mentransmisikan tenaga dari satu poros ke poros lainnya dengan bantuan sabuk Tranmisi atau tali. Rasio kecepatan puli sangat tergantung kepada besar kecilnya diameter puli penggerak dengan diameter puli yang digerakkan. Puli ini dapat dibuat dari bahan besi cor, kayu baja dan besi plat.
2.2.1.4 Sabuk Tranmisi
Sabuk Transmisi dengan penampang bebentuk trapesium banyak digunakan, sabuk ini terutama dipakai agar dalam keadaan yang paling tidak menguntungkan (jarak sumbu kecil, perbandingan transmisi besar, atau keduanya), prategang kecil namun masih memberi penyelesaian.
Gesekan antara sabuk V dan puli, lebih besar dari pada gesekan antara sabuk rata dan puli, suatu kerugian adalah aus pada sisi samping sebab kecapatan sabuk sama dengan kecepatan puli hanya dapat dijumpai di satu tempat.
Berbagai hasil buatan pabrik terdapat dalam perdagangan, antara lain sabuk – blauri (dari flender) dan sabuk V textropi (dari Chalmers), yang karena kelembutannya yang besar memungkinkan jarak sumbu yang pendek. Pada sisi luarnya sabuk tersidi dari karet lunak yang diperkuat dengan tenunan dari nilon atau dari polyester (tubuh sabuk penarik, gambar 2.6), pada sisi dalamnya untuk kepentingan kelembutannya hanya dari karet yang lebih keras (b), keseluruhannya itu diselubungi dengan tenunan yang dicelup dalam karet.
Juga terdapat sabuk V yang mempunyai kawat baja sebagai tubuh sabuk penarik. Transmisi serupa itu tidak begitu lebih banyak mengambil tempat dibandingkan dengan transmisi roda gigi, transmisi tadi masih mempunyai keuntungan berupa ketenangan sempurna dan dapat meredam getaran. Karena sifat yang terakhir ini transmisi sangat baik untuk dipakai dalam mesin perkakas yang teliti. Sabuk V tidak boleh terkena minyak, tidak
boleh dibiarkan terkena temperature lebih tinggi dari 60° celcius. Juga dijumpai sabuk V dalam perdagangan yang tahan terhadap minyak dan temperature yang lebih tinggi dan yang dapat melepaskan listrik statik sepanjang permukaannya. Yang belakangan ini perlu dalam hal sabuk berjalan dalam ruangan yang mana terdapat bahaya ledakan.
Dengan jenis sabuk rata yang modern dalam hal ii seiring dicapai hasil yang sama dengan puli lebih sempit dan yang lebih murah, Kerugian sabuk V ialah tidak pernah ada kepastian bahwa semua sabuk memindahkan gaya yang sama. Kalau satu sabuk meregang dari suatu bundle maka, sabuk lainnya terbebani terlampau kuat. Kalau diambil secara ketat, setelah salah satu sabuk rusak maka keseluruhannya harus diganti.
Sabuk V kebanyakan dijual dalam panjang normal tanpa sambungan dengan puli yang sesuai. Dalam hal ini, puli ini harus dipasang pada ujung poros sebelah bilik luar bantalan yang menumpuk, apabila puli ditempatkan antara blok bantalan, maka harus dipegunakan sabuk dengan penahan sabuk, akan tetapi penahan sabuk ini mempengaruhi umur dan berjalan tenangnya sabuk secara tidak baik.
Untuk memungkinkan sabuk tanpa sambungan dapat dipasang sekeliling puli, salah satu poros harus dapat digeser cukup jauh, misalnya karena motor listrik terletak pada eretan. Apabila hal ini tidak dapat dilaksanakan maka harus dipasang puli pemegang dengan alur, lebih baik pada sisi dalam, sangat dekat dengan puli yang lebih besar. Puli penegang ini harus mempunyai garis tengah yang sedikitnya sama besarnya dengan puli kecil.
dewasa ini dibuat Perserikatan Produsen Karet, sesuai dengan ISO, memberika untuk b = db – d : W = 2v/Lm < 40/detik atau = 2400/menit.
Gambar 2.2 Penampang Sabuk V
Dapat dipergunakan puli penegang pada sisi luar, seekat mungkin dengan puli kecil. Dengan menggunakan puli penegang ini, sabuk memperoleh prategang yang diperlukan setelah dipasang disekeliling puli. Setelah itu puli dikencangkan.
Sabuk V dan puli di normalisasikan NEN 1727. Sementara itu diusahakan untuk menjelmakan suatu normalisasi internasional dalm bidang ini dalam hubungan ISO. Disamping itu di negeri Belanda dijumpai banyak sabuk V menurut norma DIN. Dengan demikian di negeri Belanda sering terdapat sabuk V dengan ukuran yang menyimpang dari noram negeri Belanda.
Perserikatan pabrik karet (Verenigde Rubberfabrieken) negeri Belanda menghasilkan :
Tabel 2.1 Ukuran Sabuk V (normalisasi DIN)
Seri Ukuran Dalam mm
Z 10 X 6 A 13 X 9 B 17 X 11 C 22 X 14 D 32 X 19 E 38 X 25
Dan selain itu seri S, 25 x 16 mm, menurut DIN.
Dalam hal ini ukuran yang disebutkan pertama menunjukkan sisi sejajar terpanjang untuk penampang trapezium, ukuran kedua ialah kabel sabuk. Sisi samping sabuk membuat sudut 38º satu sama lain.
Sabuk V harus sesuai dengan cermat dalam alur puli, sehingga sisi luar sabuk menjadi rata dengan sisi luar puli.
Juga harus diperhatikan bahwa pada puli kecil sudut α sebagai akibat pelengkungan sabuk menjadi lebih kecil (α = 34…38º menurut garis tengah).
semula diambil garis luar db1 dikurangi dengan table sabuk. Dalam hal ini garis
netral sabuk akan terletak ditengah-tengah penampang. Tetapi pendapat ini tidak benar lagi untuk sabuk.
2.2.1.5 Bantalan Pada Poros Mesin
Bantalan adalah elemen yang menumpu poros beban, sehingga putaran atau gerakan bolak balik dapat berlangsung secara halus, aman dan panjang umurnya (life time). Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh sistem akan menurun atau tidak dapat bekerja dengan semestinya. Jadi bantalan dalam permersinan dapat disamakan peranannya dengan potensi pada gedung. Bantalan dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
a. Atas dasar gerakan bantalan terhadap poros • Bantalan luncur
Pada bantalan ini terjadi gesekan luncur antara poros dan bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan perantaraan lapisan pelumas.
• Bantalan gelinding
Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan bagian yang diam melalui elemen seperti peluru, rol atau rol jarum dan rol bulat.
b. Atas dasar arah beban terhadap poros • Bantalan radial
Arah beban yang ditumpu bantalan ini adalah tegak lurus sumbu poros.
• Bantalan radial
Arah bantalan ini adalah sejajar dengan sumbu poros. • Bantalan gelinding khusus
Bantalan ini dapat menumpu beban yang arahnya sejajar dan tegak lurus sumbu poros.
c. Perbandingan antara bantalan luncur dan bantalan gelinding
Bantalan luncur mampu menahan poros perputaran tinggi dengan beban besar. Bantalan ini sederhana konstruksinya dan dapat dibuat serta dipasang dengan mudah. Karena gesekannya yang besar pada waktu mulai jalan, bantalan luncur memerlukan momen awal yang besar. Pelumasan pada bantalan ini tidak begitu sederhana. Panas yang timbul dari gesekan yang besar, terutama dari beban yang besar, memerlukan pendingin khusus. Sekalipun demikian, karena
getaran sehingga hamper tidak bersuara. Tingkat ketelitian yang diperlukan tidak setinggi bantalan gelinding sehingga lebih murah. Bantalan gelinding umumnya lebih cocok untuk beban lebih kecil dari pada bantalan luncur, tergantung pada bentuk elemen grelindingnya. Putaran pada bantalan ini dibatasi oleh gaya sentrifugal yang timbul pada elemen gelinding tersebut. Karena konstruksinya yang sukar dan ketelitiannya yang tinggi, maka bantalan gelindingnya hanya dapat dibuat oleh pabrik-pabrik tertentu saja. Adapun harganya pada umumnya lebih mahal dari bantalan luncur. Untuk menekan biaya pembuatan serta mmemudahkan pemakaian, bantalan gelinding diproduksikan menurut standar dalam ukuran dan bentuk. Keunggulan bantalan ini adalah pada gesekannya yang rendah. Pelumasannyapun sangat sederhan yaitu cukup dengan gemuk bahkan pada bantalan yang memakai seal sendiri tidak memerlukan pelumasan lagi. Meskipun ketelitiannya sangat tinggi, namun karena adanya elemen gelinding dan sangkar, pada putaran tinggi bantalan ini sedikit gaduh dibandingkan dengan bantalan luncur.
Pada waktu memilih bantalan, ciri masing-masing harus dipertimbangkan sesuai dengan pemakaiannya, lokasi dan macam beban yang akan dialami.
2.3 Hubungan Elemen
Bagaimana elemen struktur saling berhubungan sring kali merupakan masalah desain yang sangat kritis, dan hal ini dapat mempengaruhi penentuan system structural dasarnya, khususnya pola serta materialnya. Strategi yang mungkin dalam menggabungkan elemen-elemen structural yang sangat bergantung pada geometrid an sifat fisik elemen-elemen-elemen-elemen yang akan digabungkannya.
Tinjaulah elemen-elemen struktur kaku linear sederhana yang tergabung !. Jelas bahwa titik hubung yang lazim digunakan untuk ini adalah bersifat menumpang tindih elemen-elemen, merubah bentuk dan menguncinya.
Titik hubung banyak yang menggunakan elemen ketiga sebagai penghubung. Baut, paku keeling dan las adalh contoh elemen ketiga dari yang di maksud. Alat penghubung berupa elemen ketiga dari penghubung juga memerlukan potongan kecil lain sebagai tambahan (misalnya alat penutup). Fungsi utama elemen-elemen penghubung tersebut membantu dalam meneruskan gaya-gaya yang ada dititik hubung dari satu elemen struktur ke elemen struktur lainnya.
Baut yang menghubungkan dari satu elemen ke elemen lainnya sehingga timbul gaya geser pada baut tersebut. Sebagaimana akan dibahas berikut ini, tidak semua titik hubung dalam menjelaskan fungsinya memerlukan elemen ketiga. Apabila digunakan alat-alat hubung maupun.
BAB III
PERANCANGAN DAN PERHITUNGAN KOMPONEN
3.1 Cara Perhitungan Komponen Rancangan
Pada Rancang Bangun Mesin Penggulung Benang ini ada beberapa bagian yang perlu dilakukan perhitungan, yaitu organ penggerak yang digunakan dalam rancangan ini terdiri dari motor penggerak, puli, sabuk, serta perhitungan beban yang dipikul oleh rangka, yang kesemuanya itu dihitung secara mendasar saja.
3.2 Perencanaan Pulli
Perencanaan pulli dilakukan dengan maksud untuk mengetahui diameter lingkaran jarak bagi dan diameter pulli, serta rasio perbandingan kecepatan antara pulli yang ada berdasarkan pada ukuran puli tersebut. Untuk jelasnya perhitungan pulli untuk Rancang Bangun Mesin Penggulung Benang seperti dibawah ini :
Diketahui :
Diameter pulli penggerak (D1) D1 = 100 mm
Kecepatan putar motor n1 = 1400 rpm
Percepatan gravitasi g = 9,81 m/s2 Diameter pulli yang digerakkan (D2) D2 = 100 mm
Berdasarkan data diatas maka dapat dihitung parameter - parameter lainnya yang merupakan hal penting dalam perhitungan ini :
• Perhitungan kecepatan pulli besar
2 1 1 2 . D n D n =
• Kecepatan linier sabuk
60 . .D2n2
v=π
Berdasarkan data diatas maka dapat di buat grafik pulli besar dan pulli kecil yang dapat di gunakan dalam acuan dalam pemilihan diameter pulli besar dan pulli kecil :
3.3 Perencanaan Sabuk
Sabuk sebagai media transmisi harus mempunyai kriteria di antaranya jenis sabuk, panjang sabuk.dengan demikian dapat di ketahui peranan sabuk ini dalam penstrnsmisian.
Motor penggerak yang digunakan adalah motor listrik, dengan spesifikasi sebagai berikut :
1. Daya Motor : P ( Watt )
2. Putaran Motor : n( Rpm )
3. Torsi Motor : T ( N.m )
4. Efisiensi Kerja Mesin
PE = Q.V PM = p bη η η . . P s E PM Ps Pb Pp ηS ηb ηp PE : Daya Efektif ( W ) Q : Kapasitas ( N ) V : Kecepatan Translasi ( m/s ) Belt Puli Motor
Gambar 3.1 Mesin Mesin Penggulung Benang
• Torsi pada pulli kecil
1 1 5 1 9,74.10 n P T =
• Torsi pada pulli besar
2 2 5 2 9,74.10 n P T =
• Perhitungan diameter poros, ds :
Karena terjadinya kejutan maka diambil faktor koreksi (kt) = 2 dan berdasarkan adanya beban lenturan maka diambil faktor beban lentur (Cb) = 2 berdasarkan hal-hal tersebut maka dihitung:
1. diameter poros listrik, ds1 : ds1 = 3 1 1 . . . 1 , 5 T Cb kt a τ
• Diameter luar pulli kecil, Dk1 :
Dk1 = D1 + 2k
• Diameter luar pulli besar Dk2 :
Dk2 = D2 + 2k
• Koefesien gesek sabuk, µ
v + − = 152 6 , 42 54 , 0 µ
• Panjang keliling sabuk-V,L:
2 1 2 2 1 2 2 1 ( ) . 4 ) ( 2 1 ) ( 2 . . 2 D D C C D D D D C L= +π + + − − −
Table 3.1 Tabel Nomor Nominal Sabuk
• Jarak sumbu poros untuk ke dua pulli, C : b = 2.L - 3,14(D2 + D1) 8 ) ( 8 2 1 2 2 D D b b C = + − −
• Sudut kontak sabuk dan pulli,θ
C dp Dp o 57.( ) 180 − − = θ
• Berdasarkan table koreksi didapatkan kθ kθ = 0,94.2,717
= 2,55
• Gaya pada bagian yang kendor dan tegangan pada sabuk,F1 dan F2
2,3.log µθ ecα F F cos 2 1 = T = (F1-F2).r
T = Torsi pada poros = 2,45 Nm
• Gaya tangensial efektif yang bekerja sepanjang lingkaran jarak bagi alur puli, Fe
Fe = F1-F2
• Besarnya daya yang dapat ditransmisikan oleh sabuk, Po
Po = Fe. v
• Jumlah sabuk yang diperlukan N = θ k P P o d .
3.4 Perhitungan tegangan pada batang rangka
Karena penulis tidak memfokuskan pada pembahasan mengenai rangka secara terperinci, maka perhitungan hanya dilakukan pada salah satu bagian rangka saja dengan beramsumsi :
• Beban terbagi rata dan profil rangka berbentuk siku • Semua gaya yang bekerja dianggap vertikal
Bahan rangka yang digunakan dalam hal tarikan dan tekanan :
3 y F 40 X w ( N ) L Fa = F/2 Fb = F/2
Gambar 3.1 Dimensi dan gaya yang terjadi pada rangka
Diketahui dimensi siku 40 x 40 (mm), serta beban yang dipikul 15 kg. dari data diatas dapat dilakukan perhitungan .
F = m x g
2. Gaya geser tegak maksimum Q (N)
Q =
2
F
3. Pada titik geser nol momen lentur maksimum adalah : M
M =
12 .L
F
4. Momen Inersia terhadap sumbu netral ( I )
lebar siku, b tinggi, h
5. Tegangan Lentur (σ1)
Dimana jarak sumbu netral keelemen yang terjauh
Y = 1,112.10-2 σ1 = I Y M . 6. Moment Statis (S) S =
∑
Y1A17. Tegangan geser maksimum yang terjadi pada sumbu netral
(
τmaks)
\
BAB IV
PERHITUNGAN MESIN PENGGULUNG BENANG
4.1. Spesifikasi Motor Penggerak
Daya motor : 120 ( Watt )
Putaran poros : 1400 rpm
Tegangan listrik pada motor : 24 Volt
Gravitasi : 9,8 m/s2
Arus yang dipakai pada motor listrik : 5 Ampere Dari data diatas didapat perhitungan sebagai berikut :
Daya yang dipakai pada motor listrik
P = V . I
= 24 . 5
4.2. Perhitungan Pulli
Perhitungan pulli dilakukan dengan maksud untuk mengetahui diameter lingkaran jarak bagi dan diameter pulli, serta rasio perbandingan kecepatan antara pulli yang ada berdasarkan pada ukuran puli tersebut. Untuk jelasnya perhitungan pulli untuk Mesin Penggulung Benang seperti dibawah ini :
Diketahui :
• Diameter pulli penggerak ( D1 ) = 100 mm = 0,01 m
• Kecepatan putar motor ( n1 ) = 1400 rpm
• Percepatan gravitasi ( g ) = 9,81 m/s2
• Diameter pulli atas yang digerakkan ( D2 ) = 100 mm = 0,01 m
• Diameter pulli atas yang digerakkan ( D3 ) = 100 mm = 0,01 m
Berdasarkan data diatas maka dapat dihitung parameter - parameter lainnya yang merupakan hal penting dalam perhitungan ini :
• Perhitungan kecepatan pulli yang digerakkan (D2)
2 1 1 2 . D n D n = 01 . 0 1400 . 01 . 0 2 = n rpm n2 =1400
4.3. Perhitungan Sabuk
Data – data yang digunakan dalam perhitungan ini diantaranya adalah :
Daya motor : P = 120 watt = 0,12 kW
Faktor koreksi untuk beban tumbukkan : Kt = 2 ( Sularso, hal 165 )
Faktor koreksi untuk 3 – 5 jam kerja : Fc = 1,2 ( Sularso, hal 7 )
Bahan Poros S 55 C : σB = 66 kg / mm2 ( Sularso, hal 3 )
Faktor keamanan : Sf1 = 6 ( Sularso, hal 8 )
Faktor keamanan : Sf2 = 1,3 ( Sularso, hal 8 )
Beban lentur : Cb = 2 ( Sularso, hal 8 )
Dari data – data diatas tersebut, maka dilakukan perhitungan sebagai berikut :
1. Daya yang ditransmisikan, Pr ( kW )
Pr = Fc x P
= 1,2 x 0,12
3. Momen puntir rencana, T ( Nm ) T1 = 1 2 6000 n x x P x r π T1 = 1400 14 , 3 2 144 , 0 6000 x x x T1 =3,694 Nm T2 = T1
4. Tegangan geser yang diizinkan, τa ( kg / mm2 )
τa = 2 1 xsf sf a σ τa = 3 , 1 6 66 x τa = 8,46 kg / mm2
5. Kecepatan linear sabuk – V, v ( m / s ) 60 . .D2 n2 v=π 60 1400 . 1 , 0 . 14 , 3 = v v = 0,11 ( m / s )
6. Panjang keliling sabuk – V, L ( m )
L = 2 x C + π / 2 ( D1 + D2 ) + 1 / 4 C ( D2 + d1 )2
L = 2 x 300 + 1,57 ( 100 + 100 ) + { 1 / 4 . 300 ( 100 – 100 ) } 2
L = 801,57 mm
Untuk nomor nominal sabuk didapat sabuk type A, dengan nomor 32, panjang ( L ) = 813 mm = 0.813 m.
7. Jarak sumbu poros, C dalam perhitungan ( mm )
b = 2 x L – 3,14 ( D2 + D1 ) ( mm )
b = 2 x 801,57 – 3,14 ( 19 + 12 )
b = 1200 mm = 1,2 m
Untuk jarak sumbu poros, C didapat
C =
{
}
8 ) ( 8 2 1 2 2 p p d D b b+ − − ( mm ) C ={
}
8 ) 12 19 ( 8 1200 1200+ 2 − − 2 C = 196,243 mm = 0,19624 mUntuk nomor nominal sabuk didapat sabuk type A, dengan nomor 32, panjang, L = 813 mm = 0.813 m.
4.4. Perhitungan tegangan pada batang rangka
Karena penulis tidak memfokuskan pada pembahasan mengenai rangka secara terperinci, maka perhitungan hanya dilakukan pada salah satu bagian rangka saja dengan beramsumsi :
• Beban terbagi rata dan profil rangka berbentuk siku • Semua gaya yang bekerja dianggap vertikal
Bahan rangka yang digunakan dalam hal tarikan dan tekanan :
y 3 F 40 x w ( N ) L Fa = F/2 Fb = F/2 Gambar 3.1 Dimensi dan gaya yang terjadi pada rangka
Diketahui dimensi siku 40 x 40 mm, serta beban yang dipikul 30 kg. Dari data diatas dapat dilakukan perhitungan .
1. Beban yang dipikul oleh rangka
F = m x g
= 15 kg x 9,81 m/s2
= 294 kg. m/s2
= 294 N
2. Gaya geser tegak maksimum Q (N)
Q = 2 F = 2 294 = 147 N
3. Pada titik geser nol momen lentur maksimum adalah : M
M = 12 .L F = 12 1 . 294 = 24,5 Nm
4. Momen Inersia terhadap sumbu netral ( I ) lebar siku, b tinggi siku, h A1 = 0,3 x 3,7 = 1,11 cm2 = 0.0111 m2 Y1 = 0,3 + (3,7/2) = 2,15 cm = 0.0215 m A2 = 0,3 x 4 = 1,20 cm2 = 0.012 m2 Y2 = (0,3/2) = 0,15 cm = 0.0015 m Y = 2 1 2 . 2 1 . 1 A A Y A Y A + + = 20 , 1 11 , 1 15 , 0 . 20 , 1 15 , 2 . 11 , 1 + + = 1,112 cm = 0.0112 m
Ix = 12 3 bh + Y2 .A =
(
)
+ 11 , 1 . 04 , 1 12 7 , 3 . 3 , 0 3 2 +(
)
+ 20 , 1 . 96 , 0 12 3 , 0 . 4 3 2 = 2,467 + 1,115 = 3,582 cm4 = 3,582. 10-8 m4 Iy = 12 3 bh = 12 3 , 0 . 7 , 3 3 + 12 3 , 0 . 4 3 = 0,083 + 0,009 = 0,0173 cm4 = 1,73. 10-10 m45. Tegangan Lentur (σ1)
Dimana jarak sumbu netral keelemen yang terjauh
Y = 1,112.10-2 1 σ = I Y M . σ1 = 10 2 10 73 , 1 10 112 , 1 . 25 , 12 − − × × = 7.873 . 108 N/m2 6. Moment Statis (S) S =
∑
Y1A1 = ( 1,04.10-2.3,7.10-2.3.10-3 ) + ( 0,96.10-2.4.10-2.3.10-3 ) = 1,154.10-6 + 1,152 10-6 = 2,306.10-6 m37. Tegangan geser maksimum yang terjadi pada sumbu netral
(
τmaks)
τmaks = ( Q.S )/( b.I ) = × × × − − − 10 2 6 10 73 , 1 . 10 4 10 306 , 2 . 147 = 48,99 . 106 N/m2BAB V KESIMPULAN
5.1. Kesimpulan
Dari hasil perancangan, mesin Perhitungan Mesin Penggulung Benang serta melakukan perhitungan maka kita dapat mengambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Rangka dapat menunjang beban sebesar 294 N. Ini terbukti bahwa profil siku berdimensi 40 x 40 mm mempunyai tegangan geser sebesar 48,99 x 106 N/m2 2. Perbandingan pulli pada poros penggerak dengan pulli yang di gerakan adalah 1 : 1 3. Putaran mesin 1400 Rpm yang menggerakkan tiga buah pulli yang sama besar
D1 = D2 = D3 = 100 mm.
4. Perhitungan Sabuk – V dari data standarisasi sabuk maka dihasilkan daya yang ditransmisikan ( Pr ) = 0.144 kW, Momen puntir T1 = T1 = 3.694 Nm, Tegangan
geser yang diijinkan τa 8.46 kg / mm2, Kecepatan linear v = 0.11 m/s, untuk jenis
ini adalah sabuk type A dengan nomor 32 yang memiliki panjang keliling sabuk L = 813 mm serta jarak sumbu poros C = 0.19624 m.
5.2. Saran
1. Dalam desain harus mempunyai rumusan yang pasti terhadap pemakaian material yang akan digunakan, pernyataan lengkap mengenai permasalahan yang akan dihadapi oleh material, menentukan gaya yang bekerja pada material sehingga dapat menetapkan ukuran-ukuran material serta titik lelah (fatigue) dan perubahan bentuk dari material (deformasi).
2. Diharapkan akan ada lagi rekan-rekan mahasiswa yang dapat mengembangkan desain menjadi lebih baik lagi dari yang sudah ada.
3. Mudah di gunakan oleh para konsumen.Untuk menjaga usia mesin, haruslah diperhatikan sistem perawatan serta komponen – komponen yang perlu mendapat perhatian khusus.
DAFTAR PUSTAKA
1. Amstread, B.H Phillif. F, Ostwald. Myron L. Begeman, “ Teknologi Mekanik “. Jilid II, Erlangga, Jakarta, 1993.
2. Niemann, G, “ Elemen Mesin, Desain dan Kalkulus Dari Sambungan, Bantalan dan Poros “. Jilid I, Erlangga, Jakarta, 1987.
3. Sularso, Kiyokatsu Suga, “ Dasar – dasar Perencanaan dan Pemilihan Bahan “, PT. Pradiya Paramitha, Jakarta, 1983.
4. Popov. E. P. (1986). Mekanika Teknik (Mechanics of Material). Edisi II. Jakarta. Erlangga. 501-535.
