BAB III METODE PELAKSANAAN

(1)

17

BAB III

METODE PELAKSANAAN

3.1 Diagram Alur Proses Perencanaan

Proses perancangan mesin amplas ditunjukkan dalam diagram alur pada Gambar 3.1

Gambar 3.1. Blok Diagram Metodologi Pelaksanaan Program Menghitung Komponen

Menggambar Teknik

Membuat Komponen

Proses Perakitan

Uji Kinerja

Kesimpulan

Analisa dan Perbaikan Menggambar Skematik

Persiapan

Tidak

Ya Mulai

Selesai commit to user commit to user

(2)

Pada proses pembuatan proyek akhir ini diawali dengan ditentukannya suatu tema untuk dijadikan permasalahan. Tema yang diangkat adalah mempermudah pengerjaan pengamplasan benda kerja untuk keperluan praktikum di Laboratorium Material. Penulis melakukan kegiatan yang berupa observasi terhadap beberapa konsep/gambaran dari perencanaan mesin amplas yang sudah ada. Setelah melakukan kegiatan tersebut maka konsep/gambaran dari mesin amplas sendiri memiliki berbagai macam bentuk mulai dari yang berbentuk portabel sampai dengan mesin amplas duduk. Setelah itu dilakukan survei lebih dalam secara langsung tentang bagaimana cara kerja mesin amplas yang sudah ada. Dari survei yang telah dilakukan penulis bisa menganalisa munculnya beberapa permasalahan yang ada pada mesin amplas yang sebelumnya. Kemudian tim mempertimbangkan pembuatan desain sebuah alat yang akan digunakan untuk membantu mempermudah pengerjaan pengamplasan dengan mempertimbangkan beberapa hal di antaranya adalah bentuk yang lebih sederhana.

Selanjutnya dibuatlah suatu alat untuk mempermudah pengerjaan pengamplasan. Kemudian dimulai untuk menghitung seluruh komponen yang meliputi penentuan daya motor listrik yang akan digunakan, perhitungan diameter puli, panjang sabuk yang dibutuhkan dan percepatan putaran pada penampang amplas yang akan digunakan. Selanjutnya dilakukan perancangan mesin dengan menggambar sketsa dari mesin secara manual, kemudian menggambar dalam bentuk gambar teknik dalam bentuk 2D. Lalu perancangan desain 3D mesin menggunakan software SolidWorks agar dapat dievaluasi apakah sudah sesuai dengan spesifikasi yang diharapkan dan juga bisa menghitung jumlah material yang diperlukan dalam pembuatan mesin. Jika semua komponen sudah selesai dibuat maka diperlukan pengujian dari mesin tersebut. Apabila ada yang kurang sesuai dengan rancangan awal dari mesin bisa dievaluasi kembali mana yang kurang sesuai dengan dengan rancangan awal agar segera untuk diperbaiki.

3.2 Skema Peralatan

Perencanaan skema peralatan proyek akhir dengan judul Mesin Amplas memuat tentang mekanisme gerakan dan besarnya daya yang dibutuhkan pada mesin amplas. Rancangan mesin amplas dapat dilihat pada Gambar 3.2. commit to user commit to user

(3)

Gambar 3.2 Rancangan mesin amplas

Keterangan:

1. Kran air 6. Bearing/bantalan

2. Rangka 7. Poros

3. Motor listrik 8. Pencekam amplas

4. Sabuk-V 9. Piringan amplas

5. Puli

Sistem kerja mesin ini adalah untuk mengamplas pengujian benda kerja di Laboratorium Material. Piringan amplas akan diputar dengan sumber tenaga dari motor listrik yang ditransmisikan oleh sabuk. Berikutnya benda kerja yang akan diamplas diletakkan pada piringan amplas yang sedang berputar dan sudah ditaruh lembaran amplas sesuai dengan jenis amplas untuk pemakanan yang diinginkan.

Kemudian jika ingin mengganti putaran dari pemakanan amplas ke pemakanan poles cukup dengan memutar sakelar dari posisi low ke posisi medium/high atau sebaliknya yang terdapat pada motor listrik.

9 8

7

6

4 5 3

2

1

commit to user commit to user

(4)

3.2.1 Piringan Amplas

Piringan amplas menjadi komponen pokok dalam skema mesin amplas.

Piringan amplas berfungsi untuk meletakkan lembaran amplas sesuai keinginan pemotongan yang akan dijepit dengan pencekam piringan amplas. Gambar penampang amplas bisa diamati pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3 Piringan amplas

Piringan amplas dibuat dari material baja tahan karat sehingga penampang akan menjadi tahan terhadap korosi yang disebabkan oleh air yang mengalir. Di bawah penampang amplas terdapat pencekam yang dicekam oleh baut agar bisa dilepas piringannya dari poros.

3.2.2 Poros Transmisi

Poros transmisi berfungsi untuk menggerakkan transmisi dari puli ke piringan amplas. Poros berdiameter 38 mm akan dihubungkan dari puli ke piringan dengan menggunakan baut. Poros akan terhubung dengan 2 bearing/bantalan agar posisi poros dalam keadaan stabil ketika berputar. Gambar poros transmisi bisa diamati pada Gambar 3.4.

Gambar 3.4 Poros Transmisi commit to user commit to user

(5)

3.2.3 Rangka Mesin

Rangka berfungsi sebagai tempat menopang bagian-bagian alat mesin amplas sekaligus mendukung komponen lain secara keseluruhan. Selama berjalannya proses pengamplasan, rangka alat ini harus statis dan mudah untuk dipindahkan melalui rancangan bentuk rangka yang kompak. Bentuk rangka mesin amplas bisa dilihat pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5 Rangka Mesin 3.2.4 Puli

Puli diletakkan pada bagian rangka tengah. Puli ini berfungsi untuk menggerakkan putaran motor ke putaran poros yang dihubungkan dengan sabuk- V. Rasio puli yang digunakan adalah 2 : 5. Pada mesin amplas menggunakan sejumlah dua buah puli untuk meneruskan daya transmisi dari motor ke poros penggerak. Komponen puli bisa diamati pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6 Puli commit to user commit to user

(6)

3.2.5 Sabuk-V

Sabuk-V berfungsi untuk meneruskan putaran puli dari motor ke poros penggerak. Sabuk-V yang digunakan adalah tipe “A-39”. Motor listrik meneruskan daya ke puli kemudian dihubungkan dengan sabuk-V lalu menggerakkan puli poros yang terhubung dengan poros menuju ke penampang.

Komponen sabuk-V bisa diamati pada Gambar 3.7.

Gambar 3.7 Sabuk-V

3.2.6 Motor Listrik

Motor listrik berfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi energi gerak.

Pada mesin amplas ini motor listrik akan dihubungkan ke puli. Kemudian puli akan menggerakkan sabuk ke puli poros dan menggerakkan piringan. Gambar motor listrik bisa dilihat pada Gambar 3.7.

Gambar 3.8 Motor Listrik commit to user

commit to user

(7)

3.3 Perhitungan Komponen

Komponen mesin amplas yang akan dihitung adalah tentang perhitungan daya motor listrik, perencanaan puli dan sabuk-V dan perhitungan pasak.

3.3.1 Perhitungan daya motor listrik

Untuk menggerakkan transmisi pada mesin amplas diperlukan motor listrik sebagai tenaga penggeraknya. Maka diperlukan perhitungan daya motor listrik yang akan digunakan dengan data perencanaan sebagai berikut.

Diketahui : Gaya penekanan spesimen (N) = 2 kg

Koefisien gesek (μ) = 1 (diam/kasar sempurna)

Jarak (x) = 0,1 m

Diameter jarak (D) = 0,2 m

Kecepatan piringan amplas maksimal (n)= 6 m/s

 Gaya gesek maksimal f = μ . N

= 1 . 20 N

= 20 N

 Torsi maksimal T = f . x

= 20 N. 0,1 m

= 2 N.m

 Mencari rpm yang dibutuhkan Vmax = 𝜋 . 𝐷 . 𝑛

60

6 = 𝜋 . 0,2 . 𝑛 60

= ^{60 . 6}

0,2 . 𝜋

= ³⁶⁰

0,63

= 571,4 rpm ≈ 572 rpm

(8)

 Daya yang dibutuhkan P = T . W

= 2 N.m (2 . 𝜋 . 𝑛

60 ) rad/s

= 2 N.m (2 . 𝜋 . 572

60 ) rad/s

= 119,8 watt ≈ 120 watt Jadi, daya yang dibutuhkan adalah ¹²⁰

745,7 = 0,16 Hp 3.3.2 Perhitungan puli dan sabuk-V

Untuk mentransmisikan putaran dari motor listrik ke poros yang terhubung dengan piringan amplas dibutuhkan puli dan sabuk. Maka diperlukan perhitungan dari puli dan sabuk yang akan digunakan dengan data perencanaan sebagai berikut.

Gambar 3.9 Skema puli dan sabuk (R.S. Khurmi, 2005) Diketahui : Daya motor (P) = 120 watt

Putaran piringan (𝑁₂) = 572 rpm Putaran motor (𝑁₁) = 1450 rpm

Diameter puli penggerak (d1) = 50 mm ≈ 0,05 m

Jarak antar puli = 330 mm ≈ 0,33 m

Tegangan tarik yang diizinkan (σ) = 1,75 MPa Sudut alur puli (2β) = 38^o

Density karet (ρ) = 1,140 kg/m³

Koefisien gesek (μ) = 0,3

(9)

 Diameter puli yang digerakkan

N1

N2 = ^d2

d1

1450

572 = ^d2

50

572 d2 = 72500

d2 = 126,74 mm ≈ 127 mm

 Panjang sabuk

L = π (r1 + r2 ) + 2x + ^{(𝑟1 + 𝑟2)}

2 𝑥

= π (0,025 + 0,0635) + 2 . 0,33 + (0,025 + 0,0635)² 0,33

= π . 0,0885 + 0,66 + 0,0237

= 0,9617 m ≈ 961,7 mm

 Kecepatan linier sabuk v = 𝜋 . 𝑑1 . 𝑁1

60

= 𝜋 . 0,05. 1450 60

= 3,79 m/s

 Untuk sabuk terbuka sin α = ^{𝑟2 −𝑟1}

𝑥

sin α = 0,0635 − 0,025

0,33 = 0,11 α = 6,31^o

 Sudut kontak pada puli terkecil (puli motor) θ = (180 - 2α) ^𝜋

180

= (180 – 2 . 6,31^o) ^𝜋

180

= 2,92 rad

 Tegangan sisi kencang dan kendur pada sabuk V 2,3 log

(

^𝑇1_𝑇2

)

= μ . θ . cosec β

2,3 log

(

^𝑇1_𝑇2

)

= 0,3 . 2,92 . cosec 19^o 2,3 log

(

^𝑇1_𝑇2

)

^{= 2,7}

(10)

log

(

^𝑇1_𝑇2

)

= ^2,7

2,3

log

(

^𝑇1_𝑇2

)

^{= 1,17}

(

^𝑇1_𝑇2

)

= 14,8

T1 = 14,8 T2

 Daya yang ditransmisikan ke sabuk P = (T1 – T2) v

120 = (14,8 T2 – T2) 3,79 31,66 = 13,8 T2

T2 = 2,29 N T1 = 13,8 . 2,29 T1 = 31,6 N

 Luas penampang sabuk V tipe A

- Lebar (b) = 13 mm

- Tebal (t) = 8 mm

- Sudut alur (2β) = 38^o

- Density karet (ρ) = 1,140 kg/cm³ - Tegangan tarik (σmaks) = 1 – 1,75 MPa

x = tan β . t = tan 19 . 8

= 2,72 mm c = b – 2x = 13 – 2 . 2,72 = 7,56 cm A = ¹

2 (c + b) t = ¹

2 (7,56 + 13) 8

= 82,24 mm² ≈ 0,8224 cm²

 Massa sabuk-V per meter m = A . L . ρ

= 0,8224 . 96,17 . 1,140

= 89,9 gr ≈ 0,0899 kg commit to user commit to user

(11)

 Tegangan tarik sentrifugal sabuk V Tc = m . v²

= 0,0899 . (3,79)²

= 1,3 N

 Tegangan maksimal sabuk V Tmax = σmax . A

= 1,75 MPa . 82,24 mm²

= 143,92 N

 Cek kekuatan sabuk T = T1 – T2

= 31,6 N – 2,29 N = 29,31 N

Jadi, didapat tegangan maksimal dari sabuk A adalah 143,92 N, sedangkan kebutuhannya hanya 29,31 N. Oleh karena itu, sabuk dinyatakan AMAN.

3.3.3 Perhitungan Pasak Diketahui:

 Bahan pasak ST-60, σu = 600 N/mm² ≈ 600 MPa σijin = 0,36 σu

= 0,36 . 600

= 216 MPa

 Diameter poros (d) = 38 mm

 Lebar pasak (w) = ^𝑑

4 = ³⁸

4 = 9,5 mm ≈ 10 mm

 Tebal pasak (t) = ^𝑑

6 = ³⁸

6 = 5,6 mm ≈ 6 mm

 Panjang pasak (l) = 26 mm

 Torsi poros (T) = 6,27 N.m = 6270 N.mm

 Pengecekan kekuatan pasak τbeban = ^𝐹

𝐴 = ³³⁰

260 = 1,27 MPa F = ^𝑇

𝑟 = ⁶²⁷⁰

19 = 330 N A = l x w

= 26 x 10 = 260 mm²

(12)

τijin bahan pasak = ^𝜎𝑦

2 .𝑆𝑓 = ³⁶⁰

2 . 4 = 45 MPa

Jadi, τbeban = 1,27 MPa < τijin bahan pasak = 45 MPa Crushing Strength

σc = ^𝐹

𝐴` = ³³⁰

78 = 4,23 MPa A` = ^𝑡

2 x l

= ^𝑡

2 x 26 = 78 mm²

σc ijin bahan pasak = ^{0,36 . 𝜎𝑢}

𝑆𝑓

= 0,36 . 600

4 = 54 MPa

Jadi, σc = 4,23 MPa < σc ijin bahan pasak = 54 MPa, maka pasak dinyatakan AMAN.