Perencanaan Belt Dan Pulley

(1)

PERENCANAAN BELT DAN PULLEY

Belt digunakan untuk mentransmisikan putaran dan daya dari suatu poros ke poros yang lain, biasanya mempunyai jarak yang jauh sehingga tidak memungkinkan transmisi langsung dengan rodagigi. Sebagian besar transmisi belt menggunakan tipe V, karena penanganannya mudah dan harga nya pun murah.

Dalam perencanaan belt ini, yang digunakan adalah standar V-belt berjumlah 2 buah. Transmsi ini diharapkan mampu menghasilkan putaran yang diinginkan, sehingga proses pemotongan yang dilakukan oleh piringan eksentrik dapat berjalan dengan baik.

Gambar 3.1 Skema belt tipe V

Menentukan design Power

Dari table 8.2 ( Mechanical Design – Peter Child) untuk mesin pemotong dengan asumsi waktu kerja 10 jam/hari didapatkan servis factor 1.

Rumus : DesignPower  PowerservisFaktor = 1.5 HP x 1

(2)

Menentukan Diameter Pulley 1 dan 2 Spesifikasi data perencanaan:

 Bahan belt : Chrome Leather

 Daya motor : P = 1.12 kW = 1.5 hp  Putaran pulley 1 (penggerak) : n1 = 1000 rpm  Putaran pulley 2 : n2 = 424 rpm  Rasio Kecepatan : 2.35

Diameter Pulley :

Diameter Pulley 1 dan 2 didapatkan dari table 8.4 (Mechanical Design – Peter Child), dimana untuk speed ratio 2.35 diameter pitch yang sesuai adalah :

Diameter 1 : 170 mm Diameter 2 : 400 mm Center of distance :

Penentuan center of distance dapat di peroleh dari perumusan yang ada pada buku Mechanical Design – Deutschman Rumus: C 3R1R2 C mm mm mm C 455 200 ) 85 ( 3    Keterangan: C = Center of distance R1 = Jari-jari pulley 1 R2 = Jari-jari Pulley 2

(3)

Kecepatan keliling (Vp1): 1000 60 1 1 1     D n V_p  mm rpm 8,9 m s 1000 60 1000 170 _     

Penentuan Tipe Belt

Dari ketentuan yang ada pada buku Mechanical Design – Peter Child, jenis belt yang dipakai dipengaruhi oleh power, kecepatan putar dan rasio kecepatan.

Dari perencanaan didapatkan power sebesar 1.5 HP , Kecepatan putar 8,9 m/s dan rasio kecepatan 2.35 sehingga jenis belt yang dipakai adalah V-belt.

Penentuan Tipe Pulley Gaya keliling rata-rata (Frate):

kgf s m kW V P F p rate 12.84 / 9 . 8 12 . 1 102 102      = 125.9 N Gambar 3.2 Prosedur untuk menentukan jenis belt

(4)

Karena adanya overload atau tarikan awal yang besar, maka diperkirakan bahwa ada kemungkinan gaya akan bervariasi dan mencapai harga maksimum. Tarikan awal biasanya dibuat sebesar mungkin dengan tambahan 50 %. Maka:

rate F F_max  150% 

= 1,5  12.84 N = 19.26 kgf = 188.9 N

Penampang belt dipilih berdasarkan tegangan yang timbul dan tegangan akibat beban mula (K), yaitu:

o K  2  

keterangan: = faktor tarikan, untuk V-belt = 0,7

o = tegangan mula-mula, untuk V-belt = 12 kgf/cm2 maka K = 2 (0,7)  12 kgf/cm2_{= 16,8 kgf/cm}2

Dari tegangan yang timbul karena beban tersebut, maka dapat dicari luasan penampang belt: 2 2 max ₁_.₁₅ / 8 , 16 26 . 19 cm cm kgf kgf K F A z   

Berdasarkan tabel 20.1 ( Mechanical Design – Khurmi Gupta), tipe penampang yang dipilih adalah A karena power perencanaan sebesar 1.5 HP :

Tipe Belt : A

Jangkauan Power : 0,94 – 4,7 HP

Lebar(b) : 13 mm

Tebal(h) : 8 mm

Massa belt per meter : 0.1 kg/m Groove angle (2β) : 322

(5)

Bahan Belt : Chrome Leather dengan σmax =3.1 MN/m2 Cross Section Area(A): 104 mm2

Penentuan Panjang Belt

c R R c L 2. ( )

(

R

2

R

1

)

2 1 2



    

 

455 ) 85 200 ( ) 85 200 ( 455 2 2       = 1834.42 mm

Berdasarkan tabel 20.3 ( Mechanical Design – Khurmi Gupta), panjang standard belt adalah 1941 mm.

Kekendoran V-Belt, Amin(mm) Tipe Belt-A :

Amin = c – 2h

= 455 mm – 2(8 mm) = 439 mm Ketegangan V-Belt, Amax(mm)

Tipe Belt-A :

Amax = (1.05~1.10). c

= 1.05 . 455 mm = 477.75 mm Penentuan Jumlah Belt

Sudut putar ( ): 25 , 0 455 2 ) 170 400 ( 2 sin 2 1 _      mm mm c D D 

(6)

α = 14.642           180 2 180 (2 14.64 ) 150.72   = 150.72 x 180  = 2,63 rad Gaya sentrifugal : Rumus:

v

m Fc  2 = 0,1 kg/m x (8,9 m/s)2 = 7,92 N

Gaya maksimal pada belt :

Rumus: Fmax=  . a = 12 × 106N/m2× 104.10-6 m2 = 1248 N

Gaya pada sisi belt yang tertarik:

Rumus: F1 F Fc = (1248 – 7,92) N = 1240,08 N    ec F F cos 2 1 log 3 , 2        0,25 2,63 cos 16 2 1 log 3 , 2 ec F F

(7)

63 . 0 2 1 log 3 , 2  F F 27 . 0 3 , 2 63 . 0 2 1 log   F F 86 . 1 2 1 _ F F N F F 665.96 86 . 1 08 . 1240 86 . 1 1 2  

Power yang ditransmisikan/belt :

HPb = ( F1 – F2) V

= ( 1240,08 – 665.96 ) x 8,9 = 5109.65 watt

= 5.11 kW = 6.85 HP

Jumlah belt yang digunakan adalah:

HPb HP z  = HP HP 85 . 6 5 . 1

(8)

Tegangan Yang Terjadi Pada Belt

a. Tegangan akibat gaya tarik awal (o):

2

12kgf cm

o  

untuk jenis V-belt b. Tegangan akibat gaya sentripetal (v):

g V_p v . 10 . 2   

keterangan:  = berat jenis bahan = 0,75 – 1,05 kg/dm3

maka:

 

2 2 84 , 0 81 , 9 10 9 , 8 05 , 1 m kg v     

c. Tegangan akibat bending (b):

min D h Eb b   

keterangan: Eb= modulus elastisitas belt = 300 – 600 kgf/cm2, dari tabel 3-4 untuk jenis bahan Chrome Leather.

Maka: 2 24 . 28 170 8 600 kgf cm b     K = !6.8 kgf/cm2

Sehingga didapat tegangan maksimum:

b v K _     



 2 0 max 2 2 ₄₉_.₄₈ _/ 24 . 28 84 , 0 2 8 , 16 12 _ kgf cm  kgf cm   _ _ _ 

(9)

Penentuan Umur Belt (H) Rumus: m fat base X u N H         max 3600   Keterangan:

Nbase = 107, basis dari fatigue test

fat = batas kelelahan (fatigue), endurance limit yang berkaitan dengan Nbase = 90 kgf/cm2_{untuk jenis V-belt dan terbuat dari leather}

u = Jumlah putaran belt per detik

l V u  p = m s m 834 , 1 9 , 8 = 4.85 rps X = 2, jumlah pulley yang berputar m = 8 untuk jenis V-belt

maka: kerja jam 2 . 68621 48 . 49 90 1 85 . 4 3600 10 8 2 2 7          cm kg cm kg H Dimensi-Dimensi Pulley

(10)

Dari tabel 20.2 ( Machine Design – Khurmi Gupta ) untuk V-belt type A diperoleh data dimensi pulley sebagai berikut:

w = 11 mm a = 3,3 mm f = 10 mm  = 32,34,38 d = 12 mm c = 8,7 mm e = 15 mm Diameter pulley: Dout, 1 = D1 + 2 .a = 170 + 2(3,3) = 176.6 mm Dout, 2 = D2 + 2 .a = 400 + 2(3,3) = 406.6 mm Din, 1 = Dout, 1 – 2 .c = 176.6 - 2(8,7) = 159.2 mm Din, 2 = Dout, 2 - 2 .c = 406.6 - 2(8,7) = 389.2 mm Lebar pulley (b):

Lebar pulley penggerak = lebar pulley yang digerakkan maka: b1 = b2 = (z – 1).e + 2.f

= (1 – 1) 15 + 2 (10) = 20 mm

Berat Pulley 1 Dan 2

 Bahan Pulley : Cast carbon steel

 Massa jenis :  = 0,283 lb./in3__{7833,45 kg/m}3_{(tabel A-16)}  Diameter pulley 1 : Dout,1 = 176,6 mm

 Diameter pulley 2 : Dout,2 = 406,6 mm  Lebar pulley 1 : b = 20 mm

(11)



D b



hA V1  41 out2 ,1.  =











4 3 3 2 4 1 ₀_,₁₇₆ _.₂₀_.₁₀  ₈_.₁₀ ₁_.₁₅_.₁₀ V1 = 4,89.10-4 m3 Volume pulley 2:



D b



hA V   _out2 .  2 , 4 1 2 =











4 3 3 2 4 1 ₀_,₄₀₆ _.₂₀_.₁₀ _ ₈_.₁₀ ₁_.₁₅_.₁₀ V1 = 2,59.10-3 m3 Berat pulley 1 : g V wp  . p. = 7833,45  4,89.10-4__{9,81 m/s}2_{= 37.57 N} Berat pulley 2 : g V wp  . p. = 7833,45  1,55.10-3__{9,81 m/s}2_{= 198.75 N}

Spesifikasi Pulley dan Belt yang direncanakan :  Belt

Bahan : Chrome leather Jenis : V-Belt type A

Panjang : 1834 mm

Jumlah : 1

 Pulley  Pulley I

Bahan : Cast Carbon Steel Dout : 176,6 mm

(12)

Din : 159.2 mm

Lebar : 20 mm

Berat Pulley : 37.57N  Pulley II

Bahan : Cast Carbon Steel Dout : 406.6 mm

Din : 389.2 mm

Lebar : 20 mm

Berat Pulley : 198.75 N Menentukan Diameter Pulley 3 dan 4 Spesifikasi data perencanaan:

 Bahan belt : Chrome Leather

 Daya motor : P = 1.12 kW = 1.15 hp  Putaran pulley 1 (penggerak) : n3 = 424 rpm

 Putaran pulley 2 : n4 = 192 rpm  Rasio Kecepatan : 2.25

Diameter Pulley :

Diameter Pulley 3 dan 4 didapatkan dari table 8.4 (Mechanical Design – Peter Child), dimana untuk speed ratio 2.25 diameter pitch yang sesuai adalah :

Diameter 3 : 140 mm Diameter 4 : 315 mm Center of distance :

(13)

Penentuan center of distance dapat di peroleh dari perumusan yang ada pada buku Mechanical Design – Deutschman Rumus: C 3R3R4 C mm mm mm C 5 . 317 5 . 107 ) 70 ( 3    Keterangan: C = Center of distance R3 = Jari-jari pulley 3 R4 = Jari-jari Pulley 4 Kecepatan keliling (Vp3): 1000 60 3 3 3     D n V  mm rpm 3.1 m s 1000 60 424 140      

Penentuan Tipe Belt

Dari ketentuan yang ada pada buku Mechanical Design – Peter Child, jenis belt yang dipakai dipengaruhi oleh power, kecepatan putar dan rasio kecepatan.

(14)

Dari perencanaan didapatkan power sebesar 1.5 HP , Kecepatan putar 3.1 m/s dan rasio kecepatan 2.25 sehingga jenis belt yang dipakai adalah V-belt.

Penentuan Tipe Pulley

Gaya keliling rata-rata (Frate):

kgf s m kW V P F p rate 36.85 / 1 . 3 12 . 1 102 102      = 361.38 N

Karena adanya overload atau tarikan awal yang besar, maka diperkirakan bahwa ada kemungkinan gaya akan bervariasi dan mencapai harga maksimum. Tarikan awal biasanya dibuat sebesar mungkin dengan tambahan 50 %. Maka:

rate F F_max  150% 

= 1,5  36.85 N = 55.28 kgf = 542.11 N

Penampang belt dipilih berdasarkan tegangan yang timbul dan tegangan akibat beban mula (K), yaitu:

o K  2  

keterangan: = faktor tarikan, untuk V-belt = 0,7

o = tegangan mula-mula, untuk V-belt = 12 kgf/cm2 maka K = 2 (0,7)  12 kgf/cm2_{= 16,8 kgf/cm}2

Dari tegangan yang timbul karena beban tersebut, maka dapat dicari luasan penampang belt:

(15)

2 2 max ₃_.₃ / 8 , 16 28 . 55 cm cm kgf kgf K F A z   

Berdasarkan tabel 20.1 ( Mechanical Design – Khurmi Gupta), tipe penampang yang dipilih adalah A karena power perencanaan sebesar 1.5 HP :

Tipe Belt : A

Jangkauan Power : 0,94 – 4,7 HP

Lebar(b) : 13 mm

Tebal(h) : 8 mm

Massa belt per meter : 0.1 kg/m Groove angle (2β) : 322

Bahan Belt : Chrome Leather dengan σmax =3.1 MN/m2 Cross Section Area(a) : 104 mm2

Penentuan Panjang Belt

c R R c L 2. ( )

(

R

2

R

1

)

2 1 2



    





5 . 317 ) 70 5 . 107 ( ) 70 5 . 107 ( 5 . 317 2 2       = 1196.77 mm

Berdasarkan tabel 20.3 ( Mechanical Design – Khurmi Gupta), panjang standard belt adalah 1204 mm.

Kekendoran V-Belt, Amin(mm) Tipe Belt-A :

(16)

Amin = c – 2h

= 317.5 mm – 2(8 mm) = 301.5 mm Ketegangan V-Belt, Amax(mm)

Tipe Belt-A : Amax = (1.05~1.10). c = 1.05 . 317.5 mm = 333.38 mm Sudut putar ( ): 28 , 0 5 . 317 2 ) 140 315 ( 2 sin 2 1 _      mm mm c D D  α = 16.26           180 2_ 180 (2 16.26 ) 147.48   = 147.48 x 180  = 2,57 rad Gaya sentrifugal : Rumus:

v

m Fc  2 = 0,1 kg/m x (3.1 m/s)2 = 0.96 N

Gaya maksimal pada belt :

(17)

Gaya pada sisi belt yang tertarik: Rumus: F3F Fc = (1248 – 0.96) N = 1247.04N    ec F F cos 4 3 log 3 , 2        0,25 2,57 cos 16 4 3 log 3 , 2 ec F F 62 . 0 4 3 log 3 , 2  F F 27 . 0 3 , 2 62 . 0 4 3 log   F F 86 . 1 4 3 _ F F N F F 670.45 86 . 1 04 . 1247 86 . 1 4 3  

Power yang ditransmisikan/belt :

HPb = ( F3 – F4) V

(18)

= 1787.42 watt = 1.787 kW = 2.4 HP

Jumlah belt yang digunakan adalah:

HPb HP z  = HP HP 4 . 2 5 . 1

= 0,625  1( aman dengan menggunakan 1 belt )

Tegangan Yang Terjadi Pada Belt

d. Tegangan akibat gaya tarik awal (o):

2

12kgf cm

o  

untuk jenis V-belt e. Tegangan akibat gaya sentripetal (v):

g V_p v ₁₀_. . 2   

keterangan:  = berat jenis bahan = 0,75 – 1,05 kg/dm3

maka:

 

2 2 84 , 0 81 , 9 10 9 , 8 05 , 1 m kg v _    

f. Tegangan akibat bending (b):

min D h Eb b   

keterangan: Eb= modulus elastisitas belt = 300 – 600 kgf/cm2, dari tabel 3-4 untuk jenis bahan Chrome Leather.

(19)

Maka: 2 29 . 34 140 8 600 kgf cm b     K = !6.8 kgf/cm2

Sehingga didapat tegangan maksimum:

b v K _     



 2 0 max 2 2 ₅₅_.₅₃ _/ 29 . 34 84 , 0 2 8 , 16 12 _ kgf cm  kgf cm   _ _ _ 

Penentuan Umur Belt (H)

Rumus: m fat base X u N H         max 3600   Keterangan:

Nbase = 107, basis dari fatigue test

fat = batas kelelahan (fatigue), endurance limit yang berkaitan dengan Nbase = 90 kgf/cm2_{untuk jenis V-belt dan terbuat dari leather}

u = Jumlah putaran belt per detik

l V u  p = m s m 204 . 1 1 . 3 = 2.57 rps X = 2, jumlah pulley yang berputar m = 8 untuk jenis V-belt

(20)

maka: kerja jam 57 . 51461 53 . 55 90 1 57 . 2 3600 10 8 2 2 7          cm kg cm kg H Dimensi-Dimensi Pulley

Dari tabel 20.2 ( Machine Design – Khurmi Gupta ) untuk V-belt type A diperoleh data dimensi pulley sebagai berikut:

w = 11 mm a = 3,3 mm f = 10 mm  = 32,34,38 d = 12 mm c = 8,7 mm e = 15 mm Diameter pulley: Dout, 3 = D3 + 2 .a = 140 + 2(3,3) = 146.6 mm Dout, 4 = D4 + 2 .a = 315 + 2(3,3) = 321.6 mm Din, 3 = Dout, 3 – 2 .c = 146.6 - 2(8,7) = 129.2 mm Din, 4 = Dout, 4 - 2 .c = 321.6 - 2(8,7) = 304.2 mm

(21)

Lebar pulley (b):

Lebar pulley penggerak = lebar pulley yang digerakkan maka: b3 = b4 = (z – 1).e + 2.f

= (1 – 1) 15 + 2 (10) = 20 mm Berat Pulley 3 Dan 4

 Bahan Pulley : Cast carbon steel

 Massa jenis :  = 0,283 lb./in3__{7833,45 kg/m}3_{(tabel A-16)}  Diameter pulley 3 : Dout,3 = 146.6 mm

 Diameter pulley 4 : Dout,4 = 321.6 mm  Lebar pulley 3,4 : b = 20 mm Volume pulley 3:



D b



hA V   _out2 .  3 , 4 1 3 =











4 3 3 2 4 1 ₀_,₁₄₆ _.₂₀_.₁₀ _ ₈_.₁₀ ₃_.₃_.₁₀ V3 = 3,26.10-4 m3 Volume pulley 4:



D b



hA V   _out2 .  4 , 4 1 4 =











4 3 3 2 4 1 ₀_,₃₂₁ _.₂₀_.₁₀  ₈_.₁₀ ₃_.₃_.₁₀ V4 = 1.61.10-3 m3 Berat pulley 3 : g V w_p  . _p. = 7833,45  3.26.10-4__{9,81 m/s}2_{= 25.05 N} Berat pulley 4 : g V wp  . p. = 7833,45  1,61.10-3__{9,81 m/s}2_{= 123.72 N}

(22)

Spesifikasi Pulley dan Belt yang direncanakan :  Belt

Bahan : Chrome leather Jenis : V-Belt type A

Panjang : 1204 mm

Jumlah : 1

 Pulley  Pulley 3

Bahan : Cast Carbon Steel Dout : 146,6 mm

Din : 129.2 mm

Lebar : 20 mm

Berat Pulley : 25.05 N  Pulley 4

Bahan : Cast Carbon Steel Dout : 321.6 mm

Din : 304.2 mm

Lebar : 20 mm

Berat Pulley : 123.72 N Menghitung diameter poros 1 :

FR

(23)

B Fw,p1 D

150 mm 75 mm 75 mm

Gambar 1. Reaksi gaya pada poros 1

Reaksi tumpuan pada titik B dan D: FV = 0; BV + DV – Fw,p1 + FR= 0 BV + DV – 37.57 + 1906.04 = 0 BV + DV = -1868.47 N MB = 0; - Bv .150 – FR.75 + Fw,P1.75 = 0 -BV .150 + 1906.04.75 – 37.57.75 = 0 BV .150 = (-1868.47).75 BV = -934.24 N (arah ke bawah) Maka, BV + DV = -1868.47 N DV = -934.24 N (arah ke bawah)

Diagram Bidang Momen:

Momen = Bv<x-150>1 - Fw,p1 <x-225>1 +FR1<x-225>1 - Dv<x-300>1

(24)

Gambar 2. Diagram Momen pada poros 1

 Momen bending maksimal berada pada titik C. Torsi pada Pulley 1:

T = (F1 – F2)R1

= (1240,08 – 665.96). 88.3 = 50,7.103_N.mm

Ekuivalen momen putar:

Te = 2 2 _T M  = 2 2 ₍₅₀₇₀₀₎ ) 63 , 70067 (  =86486,77 N.mm Momen bending ekuivalen :

Me = ) ( 2 1 Te M  = 0,5( -70067.63+86486,77) = 8209.57 N.mm Menentukan Diameter Poros 1:

Untuk menentukan diameter suatu poros digunakan teori Soderberg, persamaannya adalah sebagai berikut:

3 1 2 2 4 3 . 32                       m e yp yp T Me S S S N D 

Dalam perencanaan ini, material poros 1 diambil AISI 1010 CDA. Dari tabel A-2 didapat: Syp = 40 ksi = 48000 psi

(25)

Su = 64 ksi = 64000 psi Keterangan:

Syp = tegangan yang diijinkan dari material (psi)

N = faktor keamanan = 3,5 untuk material yang dioperasikan pada lingkungan, beban dan tegangan rata-rata

Me = momen bending ekivalen = 8209.57 N.mm = 72.66 lb-in. Tm = Torsi pada poros 1

1000 5 . 1 63000 63000 1     n hp = 94.5 lb-in. Se = endurance limit terkoreksi (psi) Dirumuskan: w n F S R f e C C C S C K S  1 . . . . Keterangan:

Kf = faktor pengkonsentrasian tegangan lelah (fatigue stress) akibat bending = 1,6 (Appendix B)

CR = realibility atau faktor ketahanan CR = 1 – 0,008 D.M.F

D.M.F = Deviation Multiplication Factor = 1,64 (tabel 3-2).

Untuk poros yang beroperasi pada atmosfer non korosif dan memiliki laju ketahanan survival rate) 95%. Sehingga:

(26)

CF = faktor pengurangan fatigue strength karena finishing permukaan atau faktor koreksi finishing permukaan = 0,79. Berdasarkan gambar B-3 untuk permukaan yang dimesinkan.

CS = faktor pengurangan fatigue strength karena ukuran atau faktor koreksi.Ukuran = 0,85 untuk bending atau torsi dari diameter ½ in. s.d. 2 in.

S’n = batas ketahanan (endurance limit)

S’n = 0,5 Su, untuk Su < 200.000 psi dan BHN < 400 CW = faktor koreksi welding = 1

Maka:



0,5 64000



1 11668 79 , 0 85 , 0 8688 , 0 6 , 1 1 _ _ _ _ _ _ _  e S psi Jadi diameter poros 1 yang diijinkan adalah:

3 1 2 4 3 2 5 . 94 72.66 11668 48000 48000 5 , 3 32                 _     D = 0,23 in.

Direncanakan diameter poros1: D1 = 30 mm = 1.18 in, maka perencanaan poros 1 adalah AMAN.

Kesimpulan Poros 1:

Poros I aman terhadap beban bending,beban putar dan beban puntir. Diameter poros yang direncanakan aman karena lebih besar dari diameter keamanan.

(27)

- Diameter poros 1 : 1.18 inchi - Diameter aman : 0.23 inchi - Bahan Poros : AISI 1010 CDA Menghitung gaya pada poros 2 :

FR2 FR3

B C A Fw,p2 Fw,p3 D

75mm 125 mm 50mm

Gambar 3. Reaksi gaya pada poros 2

Reaksi tumpuan pada titik A dan D:

FV = 0; AV + DV – (Fw,p2 + Fw,p3 + FR2) + FR3 = 0 AV + DV – (198.75+ 25.05+ 1906.04) + 1917.49 = 0 AV + DV = 212.35 N MA = 0; - Dv .250 – Fw,p2.75 - FR2.75 + FR3.125 - Fw,p3.125= 0 -DV .250 - 198,75.75 – 1906,04.75 + 1917,49.200 – 25,05.200= 0 DV .250 = -78695.75 N.mm DV = -882.52 N (arah ke bawah) Maka, AV + DV = 212.35 N AV = 1094.87 N (arah ke atas) Diagram Bidang Momen

(28)

Momen = Av<x-0.00>1 - Fw,p2 <x-75.00>1 - FR2<x-75.00>1 + FR3200.00>1 - Fw,p3

<x-200.00>1 - Dv<x-250.00>1

Momen = 1094.87 (x) – 198.75 (x-75) – 1906.04 (x-75) + 1917.49(x-200) – 25.05 (x-200) + 504.027 (x-250.00)

Gambar 4. Diagram momen pada poros 2

Momen bending maksimal berada pada titik B.  Torsi pada Pulley 2:

T1 = (F1 – F2)R2

= (1240,08 – 665.96). 203.3 = 116718 N.mm

 Torsi pada Pulley 3: T2 = (F3 – F4)R3 = ( 1247,04 – 670.45 ). 73.3 = 42264.05 N.mm T = 2 2 ₂ 1 T T  = 2 2 _42264.05 116718  = 116718 N.mm Ekuivalen momen putar:

(29)

Te = 2 2 _T M  = 2 2 ₍₁₁₆₇₁₈₎ ) 88 . 82114 (  =116718 N.mm Momen bending ekuivalen :

Me = ) ( 2 1 Te M  = 0,5(82114.88 +116718) = 99416.44 N.mm Menentukan Diameter Poros 2 :

Untuk menentukan diameter suatu poros digunakan teori Soderberg, persamaannya adalah sebagai berikut:

3 1 2 2 4 3 . 32                       m e yp yp T Me S S S N D 

Dalam perencanaan ini, material poros 1 diambil AISI 1095 HR. Dari tabel A-2 didapat: Syp = 60 ksi = 60000 psi

Su = 105 ksi = 10500 psi Keterangan:

Syp = tegangan yang diijinkan dari material (psi)

N = faktor keamanan = 3,5 untuk material yang dioperasikan pada lingkungan, beban dan tegangan rata-rata

Me = momen bending ekivalen = 99416.44 N.mm = 879.9 lb-in. Tm = Torsi pada poros 2

424 5 . 1 63000 63000 2     n hp = 222.88 lb-in.

(30)

Se = endurance limit terkoreksi (psi) Dirumuskan: w n F S R f e C C C S C K S  1 . . . . Keterangan:

Kf = faktor pengkonsentrasian tegangan lelah (fatigue stress) akibat bending = 1,6 (Appendix B)

CR = realibility atau faktor ketahanan CR = 1 – 0,008 D.M.F

D.M.F = Deviation Multiplication Factor = 1,64 (tabel 3-2).

Untuk poros yang beroperasi pada atmosfer non korosif dan memiliki laju ketahanan survival rate) 95%. Sehingga:

CR = 1 – 0,008.(1,64) = 0,8688

CF = faktor pengurangan fatigue strength karena finishing permukaan atau faktor koreksi finishing permukaan = 0,79. Berdasarkan gambar B-3 untuk permukaan yang dimesinkan.

CS = faktor pengurangan fatigue strength karena ukuran atau faktor koreksi.Ukuran = 0,85 untuk bending atau torsi dari diameter ½ in. s.d. 2 in.

S’n = batas ketahanan (endurance limit)

S’n = 0,5 Su, untuk Su < 200.000 psi dan BHN < 400 CW = faktor koreksi welding = 1

(31)



0,5 64000



1 11668 79 , 0 85 , 0 8688 , 0 6 , 1 1 _ _ _ _ _ _ _  e S psi Jadi diameter poros 1 yang diijinkan adalah:

3 1 2 4 3 2 88 . 222 879.9 11668 60000 60000 5 , 3 32                 _     D = 1.34 in.

Direncanakan diameter poros 2: D2 = 40 mm = 1.57 in, maka perencanaan poros 2 adalah AMAN.

Kesimpulan Poros 2:

Poros 2 aman terhadap beban bending,beban putar dan beban puntir. Diameter poros yang direncanakan aman karena lebih besar dari diameter keamanan.

° Spesifikasi pada poros 2 :

- Diameter poros 2 : 1.57 inchi - Diameter aman : 1.34 inchi - Bahan Poros : AISI 1010 CDA