4. PERENCANAAN DAN PERHITUNGAN

(1)

Putaran motor yang akan digunakan dalam mesin ini adalah 1400 rpm (ni).

Untuk menyesuaikan antara putaran yang dibutuhkan dengan putaran yang tersedia sekaligus sebagai transmisi daya digunakan sistem puli.

Dari percobaan yang telah dilakukan maka putaran yang dibutuhkan untuk proses pemecah adalah 300 rpm, sedangkan diameter puli yang ada pada motor adalah 2,5 in, maka diameter puli yang hams dipasang pada poros pemecah adalah:

^puli2

^puUl

^2

^puii2 _ 1400 2,5 “ 300

dpuii

2

= 11,67 inw 12 in

4.1. Perhitungan Daya Mekanisme Pemecah

Untuk menentukan daya yang dibutuhkan pada waktu proses pemecahan, perlu dicari torsi dari mekanisme dalam keadaan tanpa beban.

Dalam perhitungan torsi tersebut diperlukan perhitungan terhadap momen inersia dari tiap-tiap bagian mesin pada mekanisme pemecah.

4.1.1. Perhitungan Inersia Massa Poros

Poros pada mekanisme pemecah ini berfungsi untuk mentransmisikan daya yang berasal dari motor untuk menjalankan proses pemecahan. Untuk perencanaan lebih lanjut diperlukan data-data sebagai berikut;

Pbaja= 7 ,83.10'kg/m'

Panjang poros (L) = 45 cm = 0,45 m

Asumsi : dporos = 1 in = 2,54 cm = 2,54.10"^ m (asumsi ini akan dihitung kembali dalam perhitungan diameter poros)

21

(2)

Massaporos 1:

rriporos

1

” P baja- V

~ P baja • (dporos) -L

= 7,83.10^ kg/m^ 1/4. n. (2,54.lO'^ m)^0,45 m rfiporos 1 ~ 1,785 kg

Inersia massa poros 1;

Iporos

1

'/z.lTlporos l-(rporos l)

= ‘/2 .1,785 kg.(l,27.10‘^m)^

W i = 1.44,10^ kg.m'

4.1.2. Perhitungan Inersia Massa Puli 2 dan Puli 3

Puli biasanya digunakan untuk menghubungkan dua buah poros yang berada pada jarak yang jauh dimana tidak memungkinkan untuk pemakaian roda gigi. Puli yang dipakai terbuat dari bahan baja tuang kelabu (pbtk == 7197 kg/m^).

Sedang puli yang ada pada poros pemecah bequmlah 2 buah, yaitu;

a. Puli 2 dpuii

2

~

1 2

in

tebal puli 2 (Lpuii

2

) = 2 cm

massa puli 2 :

mpuli

2

~ Ppuli

2

■ l/4.7t.(dpuii

2

) -Lpuli

2

= 7197 kg/m \ 1/4.71.(30,48.10'^ m )^(2.10'^ m) mpuli 2= 10,5 kg

Inersia massa puli 2 (Ipuu

2

) : Ipuii

2

“ /4.nripuii

2

-(rpuii

2

)

= ‘/2. 10,5 kg.(15,24.10'^m)^

Ipuh2 = 0,12kg.m^

b. Puli 3 dpuii3 =

2

in

tebal puli 3 (Lpuu

3

) = 2 cm

(3)

massa puli 3 :

IWpuli

3

“ Ppuli

3

. l/4.7l.(dpuli

3

) .Lpuli 3

= 7197 kg/m l 1/4.71.(5,08.10'^ m )^(2.10'^ m) nipuii3 =0,3 kg

Inersia massa puli 3 (Ipuu

3

):

Ipuli 3 ~ Vi.nipuii 3.(rpuli

3

)

=

'/2

0.3kg.(3,175.10'^m)^

Ipdi

3

= 9 ,7 .1 0 ’ kg

4.1.3. Perhitungan Inersia Massa Silinder Bersirip

Silinder yang dilengkapi dengan beberapa sirip di bagian selimutnya mempunyai fungsi yang paling penting dalam proses pemecahan, maka dari itu perlu dipakai bahan yang benar-benar kuat agar proses pemecahan dapat beqalan dengan baik. Maka dari itu dipilihlah bahan baja baik untuk pembuatan silinder maupun untuk pembuatan siripnya.

Silinder

Diameter luar (do) = 14 cm Diameter dalam (di) = 13,5 cm

Panjang silinder (Lsiiinder) = 4 in = 0,1016 m

massa silinder :

2 2

m s ilin d e r ~ P silin d er ■ l / 4 . 7 l . ( d o — d i ).L s ilin d e r

= 7,83.10^ kg/m^ 1/4.71.(0,14^- 0,135 V ^ 0,1016m nisilinder “ 0,86 kg

Inersia massa silinder;

2 2

lsiiinder ^ - m s ilin d e r - ( r o r i )

= */2.0,86 kg.(0,07^+ 0,0675^)m^

Isiiinder= 4,066.10'^ kg.m^

Sirip

Jumlah sirip = 1 2 buah

Jarak antar sirip = 1,5 cm

(4)

Panjang sirip = panjang silinder = 4 in = 0,1016 m Lebar sirip = 1,5 cm = 0,015 m

Tinggi sirip = 1,5 cm = 0,015 m

Massa 1 sirip :

IW] sirip “ P - V

= 7,83.10^ kg/ml(0,1016 . 0,015 . 0,015) m^

mi sirip = 0,179 kg Inersia massa 1 sirip :

I I sirip“ [^ 2^. m i sirip • ( t 1 ) ] "^ ^ 1 sirip •

= [Y2 . 0,179 k g . (0,015^ + 0,015^) m^] + 0,179 k g . (0,075 + 0,07)^ m^

= 4,03.10'^ kg.m^ + 3,76.10-^ kg.m^

Ii sirip = 3 ,8 .1 0 -'kg.m' Inersia massa 12 sirip ;

Ii2sirip=12.3,8.10-'kg.m '

= 0,046 kg.m^

Perhitungan Momen Inersia Massa Total

**Itotal ~ Iporos I"" Ipuli 2 “■ Ipuli 3 Isilinder Il2 sirip**

= 1,44.10-^ + 0,12 + 2,3.10"'+ 4,066.10'' + 0,046 Itotal = 0,17kg.m ^

4.1.4. Perhitungan Torsi Pemecah

®pemecah 2 . 71 . n rad/S

. rad . . . rev Im in

= 2.71.— .3 0 0 ---.--- rev min 60s

©pemecah

= 3 1 ,4 2 rad/s

= 3 1 ,4 /2 = 15,7 rad/s^

(5)

Tpemecah Itotal • Otpemecah

= 0,17kg.m ^ 15,7rad/s^

= 2,7N.m

= 0,27 kg.m Daya motor yang dibutuhkan;

P _ 'tpemecah'^ 2

716,2

0,27 kg.m. 300 rpm

~ 716^2

= 0,14 HP

4.2. Perhitungan Daya Untuk Mekanisme Pemisah

Mekanisme pemisah disini berfungsi untuk memisahkan daging kemiri dari kulit yang sudah dipecah pada mekanisme pemecah. Mekanisme pemisah ini menggunakan media air untuk memisahkan daging dengan kulitnya, karena daging kemiri akan mengapung dipermukaan air sedangkan bagian kulitnya akan tenggelam. Pada mekanisme pemisah ini dilengkapi dengan suatu mekanisme yang berfungsi untuk mempercepat proses pengangkatan daging kemiri dari air, mekanisme ini meyerupai sebuah kincir.

Agar dapat mengetahui daya yang dibutuhkan untuk menggerakkan mekanisme pemisah perlu dilakukan perhitungan seperti perhitungan untuk mencari daya yang dibutuhkan xmtuk menggerakkan mekanisme pemecah.

4.2.1. Perhitungan Inersia Massa Poros

Untuk mentransmisikan daya dari motor ke mekanisme pemisah ini diperlukan dua poros tambahan selain poros pada mekanisme pemecah. Data-data untuk kedua poros ini sama dengan data untuk poros yang pertama (kecuali data untuk panjang porosnya), yaitu:

• P b a ] a = 7 , 8 3 . 1 0 ' k g / m '

• Panjang poros 2 (La) = 28 cm = 0,28 m

• Panjang poros 3 (L

3

) = 50 cm = 0,50 m

• Asumsi : dporos = 1 in = 2,54 cm = 2,54.10'^ m (asumsi ini akan dihitung

kembali dalam perhitungan diameter poros)

(6)

Massa poros 2;

niporos 2^~ P baja- V

“ P baja • (d p o ro s) - L

= 7,83.10^kg/m^l/4.

tc

. (2,54.10'^ m )l0,20 m mporos2==Q,794kg

Inersia massa poros 2:

Iporos 2~'/z-IW poros 2-(rporos 2)

= */2.0,794 kg.(l,27.10'^m f Iporos

2

= 6,4.10'^ kg.m^

Massa poros 3;

niporos 3 “ P baja- V

P baja • (d p o ro s ) - L

= 7,83.10^ kg/m l 1/4.

71

. (2,54.10'^ m )l0,50 m rOporos 3 ~ 1,984 kg

Inersia massa poros 3:

Iporos 3 ~ * /2 .m p o ro s 3 -(rp o ro s 3 )

= ‘/2 .1,984 kg.(l,27.10'^ m)^

W 3 = l,6 .1 0 ^ k g .m '

4.2.2. Perhitungan Inersia Massa Puli 4 dan Puli 5

Puli 4 dan puli 5 terletak pada poros yang sama yaitu poros 2,sehingga kedua puli tersebut mempunyai kecepatan putar yang sama. Dan agar kecepatan putar pada poros 3 dapat mencapai sekitar 25 rpm, maka hams dilakukan pentransmisian yang benar. Transmisi daya ini dilakukan dengan menggunakan puli karena jarak antara kedua poros yang jauh sehingga tidak memungkinkan untuk menggunakan transmisi roda gigi. Jika dilakukan sekali transmisi maka puli pada bagian akhir akan mempunyai diameter yang terlalu besar, yaitu:

II

3

^puli4

^4 ^puli3 300 _ <ipuli4

25 2

dpuii

4

24 in

(7)

Untuk menghindari pemakaian puli dengan diameter yang terlalu besar tersebut maka dilakukan dua kali transmisi, yang peitama dari poros pertama (puli 3) ke poros kedua (puli 4) dan yang kedua adalah dari poros kedua (puli 5) ke poros ketiga (puli 6).

Perhitungan diameter puli yang akan dipakai Puli 4

n3 _ ^puU4

^4 ^puH3 300 _ dpuU4

dpuii

4

8 in

tebal puli 4 (LpuU

4

) = 2 cm

massa puli 4 ;

lUpuli 4 ~ Ppuli4 • l/4 .7 l.(d p u li 4) -Lpuli 4

= 7197 kg/m^ 1/4.71.(20,32.10'^ m f.(2 .10'^ m) nipuii

4

“ 4,67 kg

Inersia massa puli 4 (Ipuii

3

):

Ipuli 4 ~ '/2-mpuii 4-(%uli 4)

= y 2 . 4 , 6 7 k g . ( 1 0 , 1 6 . 1 0 ' V ) ^

Ipuii

4

= 2,4.10'^kg.m^

P u liJ

dpuii

5

= 2,5 in (putarannya sama dengan puli 4 tetapi agar nantinya dapat mencapai putaran yang diinginkan maka yang dipakai pada puli 5 ini adalah pulli dengan diameter yang paling kecil yaitu 2,5 in)

tebal puli 5 (Lpuii

5

) = 2 cm massa puli 5 :

nipuli

5

— Ppuli 5 • l/4.7t.(dpuli

5

) .Lpuli 5

= 7197 kg/m l 1/4.71.(6,35.10'^ m )^.(2.10'V )

nipuiis =0,456 kg

(8)

Inersia massa puli 5

(Ipuii 5) : Ipuli 5 Vi.nipuli 5.(l"puli 5)

= 1/2.0,456 kg.(3,175.10'^ m / Ipui,5=2,3.10-'kg.m'

Perhitungan Inersia Total Untuk Poros Kedua:

Itot II ~ Iporos2 Ipuli 4 IpuJi 5

= 6,4.10'^+ 2,4.10'^+ 2,3.10-^

I,«„ =2,43.10-'kg.m '

4.2.3, Perhitungan Torsi Poros 2 C

0

poros

2

= 2 . 7t. n rad/s

rad rev Imin

= 2.71.--- . 7 5 --- . ---

rev min 60s

®poros

2

~ 7,85 rad/s

_ ^ p o ro s 2

^poros2

t

= 7 ,8 5 /2 = 3,95 rad/s^

T p o ro s2 Ito t II • Ot

= 2,43.10•^kg.m^ 3,95 rad/s'

= 0,093 N.m Tporos

2

= 9,5.10'^ kg.m Perhitungan Daya Untuk Poros Kedua;

p _ "^poros2'^4 716,2 9,5.10'l75

716,2

, = Q ( p o ro s .

Pporos2=9,95.10-^HP

4.2.4. Perhitungan Inersia Massa Puli 6

(9)

75 ^ ^puH

6

dpuii

6

= 7,5 i n «

8

in

Dengan menyesuaikan diameter hasil perhitungan dengan diameter puli yang ada di pasaran, maka diameter puli yang dipakai adalah

8

in. Jadi putaran untuk puli

6

(n^) tidak lagi 25 rpm melainkan dapat dihitung dengan persamaan berikut:

^puli6

nc d.

^^6 ^dp„,i5

75

8

n , 2,5

r\6 = 23,44 rpm

tebal puli

6

(Lpuii e) =

2

cm

massa puli

6

:

mpuli 6 ~ Ppuli 6 • l/4 .7 l.(d p u li e ) -LpuU 6

= 7197 kg/m^ 1/4.71.(20,32.10'^ m )^(2.10'^ m) mpuli

6

=4,67 kg

Inersia massa puli

6

(Ipuii e) '■

Ipuli 6 ~ '/z.mpuli 6-(^puli &)

= '/ 2 . 4 , 6 7 k g . ( 1 0 , 1 6 . 1 0 '^ m ) ^

IpuU

6

=2,4.10'^kg.m^

Sirip (diasumsikan pejal):

Jumlah = 2 buah

Lebar = 12,5 cm = 0,125 m Panjang = 23 cm = 0,23 m Tebal = 3 mm = 0,003 m

Untuk mencegah teijadinya karat pada sirip, maka bahan sirip digunakan stainless

steel dan massa jenisnya (p) = 8025 kg/m^

(10)

Massa 1 sirip : mi sirip = p V

= 8025 kg/ml(0,23 . 0,125 . 0,003) mi sirip = 0,692 kg

Inersia massa 1 sirip ;

sirip “ • m i sirip

. (t

1)] + m i sirip • y

= [‘/2 .0,692 . (0,003^+ 0,125^) ] + 0,692 . (6,25.10'^ + 1,27.10'^)^

= 5,41.10'^+ 3,913.10-^

Ii

^sirip

= 9 ,3 2 .1 0 -'kg.m' Inersia massa 2 sirip :

l

2

sirip = 2 . 9,32.10-'kg.m'

= 0,019 kg.m^

Perhitungan Inersia Total Untuk Poros Ketiga:

Itot III Iporos 3 Ipuli 6 l2sirip

= 1,6.10-^+ 2,4.10^+ 1,9.10-^

Itotm = 4,3.10-'kg.m2

4.2.5. Perhitungan Torsi Untuk Poros ketiga Oporos

3

=

2

.

7

t . n rad/s

= 2 . A 3 M — .—

rev min 60s

©poros

3

= 2,45 rad/s

_ ® poros3

“ porosS “

t

= 2,45 / 3 = 0,82 rad/s^

Tporos3 “ Itot in • Ot

= 4,3.10*2 kg.m ^ 0,82 rad/s^

= 0,035 N.m

Tpoross = 3,6.10"'kg.m

(11)

Perhitungan Daya Motor Untuk Poros Ketiga:

"^poros3'^6 P

_porosB

_ 3,6.10 kg.m.23,44rpm

^-3

”

7 1 6 ^ 2

-1,2.10-^ HP

Perhitungan Daya Total Yang Dibutuhkan;

P to ta l P p o ro s 1 P p o ro s 2 P p o ro s 3

= 0,14+1,02.10'^+1,2.10-^

= 0,14 HP

Dari perhitungan tersebut dapat diketahui bahwa daya motor yang diperlukan adalah 0,14 HP, maka dari itu motor yang dipakai adalah motor dengan daya 0,25 HP. Hal ini dilakukan, karena disesuaikan dengan motor yang ada di pasaran.

4.3. Perhitungan V-Belt

4.3.1. Penghubung Puli 1 dan Puli 2

Daya pada motor penggerak ditransmisikan melaluli sistem puli, memutar puli

2

pada poros pemecah, berikut adalah perhitungan mengenai belt penghubung antara puli

1

dan puli

2

.

Panjang lingkar total belt (L):

Asumsi jarak poros (c) = 50 mm (diperhitungkan kembali untuk mencari jarak poros sebenamya)

T

(

a 1 ^ ( ^ p u l i 2 ^ p u l i l ) ^

L =

2

.C + -.\dp„,ii + dp„,i

2

j + --- -- ---

^.C

^ ^ (304,8-63,5ym m ^

L == 2.500 mm + —.(63,5 + 304,8)mm + ^ ---

2 ^ ’ 4.500

L = 1607,64 mm

(12)

Dari panjang lingkar total belt yang didapatkan (L = 1607,64 mm) dan kemudian dicocokkan dengan lampiran 3, akan diperoleh panjang belt yang mendekati yaitu 1600 mm. Panjang ini akan digunakan untuk menghitimg jarak poros yang sebenamya.

Jarak poros sebenaraya (c);

c =

4 Dimana;

b = L - 71 (fpuiii + tpuiia)

= 1600-71(31,75+ 152,4) b = 1021,5 mm

1021,5 + -y/l021,5'-8(152,4-31,75)' 4

c = 496,08 mm

Tipe sabuk yang digunakan adalah A-63.

Sudut kontak ( 0 i) :

0

_ IgQO ~ ^pulil )

’ c

496,08 01 = 180 °-2 7 ,7 3 = 152,27°

a = 34° (dan lampiran 2)

koefisien gesek antara puli dengan belt (f) = 0,32

F , ^ ^ / ( s i n - . a )

- i- = e ^

2 Fa

F, ^

³⁴⁾

-i- = e

2

Fa

^

= e ' ’" = 1 8 , 2 Fa

(13)

F, = 18,2 . F

2 Tporosl ~ F e 1 • fpuli2

2.7 = (F ,-F 2 ). 152,4.10-' 2.7 = (1 8,2 F

2

- F

2

). 152,4.10'^

F2=1,03N Fi = 18,8N

Fe

1

= 1 8 ,8-1,03

= 17,77 N

4.3.2. Penghubung Puli 3 dan Puli 4 Panjang lingkar total belt (L):

Asumsi jarak poros (c) = 50 mm (diperhitungkan kembali untuk mencari jarak poros sebenamya)

L = 2.C + )+

L = 2.500 mm + -.(50,8 + 203,2)mm +

2 ^ ’ 4.500

L = 1410,6 mm

Dari panjang lingkar total belt yang didapatkan (L = 1410,6mm) dan kemudian dicocokkan dengan lampiran 3, akan diperoleh panjang belt yang mendekati yaitu 1397 mm. Panjang ini akan digunakan untuk menghitung jarak poros yang sebenamya.

Jarak poros sebenamya (c):

c = Dimana;

b L - 71 (rpuli3 + rpuli4)

= 1397 - 71(25,4 + 101,6) b = 998 mm

_ 998 + ^998^ - 8(101,6 - 25,4)"

c — ■ ■ ■

4

(14)

c =493,1 mm

Tipe sabuk yang digunakan adalah A-55.

Sudut kontak ( 0 i) ;

0

, = 1 8 0 °-

c

57(203,2-50,8) 493,1 0, = 180°-17,6°= 162,4°

a = 34° (dari lampiran 2)

koefisien gesek antara puli dengan belt (f) = 0,32

F , ^ / ( s i n - . a )

- i = e / 2

F4

= =22,25

F4

F3 = 22,25. F

24

T p o ro s2 ~ F e 2 • rpuli4

9.3.10-^ = (F

3

- F

4

).

10 1,6

9.3.10-^ = (22,25 F

4

- F

4

). 101,6

F

4

= 4 ,3 .1 0 -^ -> F

3

= 9,6.10'^N Fe

2

= 9,6.10'^-4,3.10^

= 9,2.10'^ N

4.3.3. Penghubung Puli 5 dan Puli

6

Panjang lingkar total belt (L):

Asumsi jarak poros (c) = 50 mm (diperhitungkan kembali untuk mencari jarak poros sebenamya)

L = 2 x +

L = 2.500 mm + -.(63,5 + 203,2>nm +

L = 1428,7 m&^ ’ 4.500

(15)

L - 1428,7 mm

Dari panjang lingkar total belt yang didapatkan (L = 1428,7mm) dan kemudian dicocokkan dengan lampiran 3, akan diperoleh panjang belt yang mendekati yaitu 1422 mm. Panjang ini akan digunakan untuk menghitung jarak poros yang sebenamya.

Jarak poros sebenamya (c):

c = Dimana;

b L - 71 (rpulis + Tpulis)

= 1422 - 71(31,75 + 101,6) b = 1003,07 mm

1003,07 + ^1003,07' -8(101,6-31,75)' 4

c = 496,63 mm

Tipe sabuk yang digunakan adalah A-56.

Sudut kontak ( 0 i) :

^"7(dpu|jg -dp^iij)

01

= 1 8 0 ° -

0

. = 1 8 0 °-

c

57(203,2-63,5)

‘ 496,63

01 = 18 0 °-1 6 ,0 5 °= 163,95°

a = 34° (dari lampiran 1)

koefisien gesek antara puli dengan belt (f) = 0,32

/

¹

F

^V ^/¹⁶^U} / , . I

^ ^ / (sm - • a ) F

6 0 32f 163,95 .71/ 'I /

F j 34)

- ^ = e / 2

P6

^ = e"’*' = 23,35

Fe

(16)

Fs = 23,35. Fe

T porosS ~ F e 3 . Tpulie

3,6. 10‘^=(F5-F6). 101,6 3,6.10*^= (23,35 F6-F6).101,6

F

6

= 1 ,6 .1 0 ^ Fs = 3,7.10'^ N

Fe

3

=3,7.10'^-1,6.10

= 3,5.10'^ N

4.4. Perhitungan Diameter Minimum Poros

Untuk menghitimg diameter minimum dari suatu poros perlu diketahui gaya- gaya yang bekeija pada poros tersebut dan juga bahan dari poros itu sendiri.

Dengan mengetahui bahan dari poros dapat dicari Xmax melalui persamaan berikut:

Bahan poros : A IS I1010 Syp = 42000 M n ^

= 4 2 0 0 0 ^ . ^ f ^ = 289.564.220,9 Pa = 289,5 MPa in'

1

Ibf

1

m'

_ 0 ,5 8 .S ,,

max

"^max

N

0,58. 289,5 MPa

Xmax= 55,97 MPa = 55,97 N/mm^

Dalam merencanakan dan menghitung diameter poros dapat digunakan

diagram kesetimbangan gaya.

(17)

4.4.1. Poros 1

Uraian gaya yang bekerja pada poros 1

AB = 55 mm BC = 155 mm C D = 10 mm DE = 145 mm

Gambar 4.

1

. Uraian Gaya Pada Poros 1 Perhitungan Gaya dan Momen pada Arah Horisontal

+ ZM e =

0

-9,6.10-^365 + Bx.310 -17,77.80 = 0 0,035 + B x .3 1 0 -1421,6 = 0

B , = l « i ^ = 4,6N ( ^ ) 310

+ —> E Fx = 0

9 ,2 .1 0 '^ -4 ,6 - E x -1 7 ,7 7 = 0 Ex =-22,37 N (<-)

= 22,37 N (->)

Perhitungan Gaya dan Momen pada Arah Vertikal

+ E Me = 0

-4,47.365 + B

5

..

3

IO - 29,5.155 - 17,5.145 + 103,05.80 = 0 -1631,55 + By.310 - 4572,5 - 2537,5 + 8244 = 0

= ( t)

+ t I F y = 0

-4,47 + 1,6 - 2,95 - 17,5 + Ey - 103,05 = 0

Ex= 1 5 2 , 9 2 N ( t )

(18)

Diagram Body Bebas, Gaya Geser dan Momen Lentur pada Bidang Horisontal

4,6 N 22,37 ISl

9 , 2 . 10 '^N 4,59

17 , 77 N

9 , 2 . 10 '^Nf

17.77N 1421,6 N.mm

Gambar 4.2. Diagram Body Bebas, Gaya Geser dan Momen Lentur Poros 1 pada Bidang Horizontal

Diagram Body Bebas, Gaya Geser dan Momen Lentur pada Bidang Vertikal

1,6 N 152,92 N

T

4,47 N

▼

17,5 N

29,5 N 103,05 N

<103.05 N

1

0 0 -7 XT

7 jvj 49,87 N 4 4 7 N

32,3

(19)

Bidang Vertikal

Dari diagram-diagram diatas dapat dilihat bahwa momen. terbesar dalam arah horisontal maupun vertikal teijadi pada titik E, yaitu:

Mhc =1421,6 N.mm M vc = 8244 N.mm

Resultan momen lentur dapat dicari dengan persamaan berikut;

M

^r ²_VC

M

^r

= ^1421,6^+ 8244'

Mr

== 8365,6 N.mm Perhitungan diameter poros minimum;

Km = 1,5 (tumbukan ringan) Kt =1,5 (tumbukan ringan)

^ p o ro s l —

Y V ^max y

v55,97,

dporosi >

10,6

mm

.V (U .8 3 6 5 ,6 )'+ (1,5.2700)'

(20)

4.4.2. Poros 2

Uraian gaya yang bekeija pada poros 2

4,7.10‘^N

4,5 N

Gambar 4.4. Uraian Gaya Pada Poros 2 Perhitungan Gaya dan Momen pada Arah Horisontal

+ Z M

e

= 0

-1,7.10'^230 + 4,6.10'". 180 - Cx. 130 = 0

^-5

-3,91.10'^ + 8,3.10'" - Cx.l30 = 0

^-3

AB = 50 mm B C = 50 mm CD = 15 mm D E = 115 mm

3 .3 8 .1 0 - N M 130

1,7.10'^ - 4,6.10'" + 3,38.10'" + Ex = 0 Ex = -4,8.10-^N(->)

= 4,8.10-^N(<-)

-\-5

Perhitungan Gaya dan Momen pada Arab Vertikal

+ I M

e

= 0

-4,6.230-45,8.180 + Cy.l30 - 7,79.115 = 0 -1035 - 8244 + Cy.l30 - 895,9 = 0

' 1 3 0 ^ '

^ E F y = 0

-4,5 - 45,8 + 78,27 - 7,79 + Ey = 0

(21)

Ex = - 2 0 , 1 8 N ( t )

= 2 0 , 1 8 N ( ^ )

Diagram Body Bebas, Gaya Geser dan Momen Lentur pada Bidang Horisontal

4,6.10‘^N 4,8.10'^ N

1,7.10‘^N 3,38.10’^N

2,9.iO'^N

1 , 7 . 10 '^ N

4,8.10'^N 6,24.10'^N.mm

8,5.10'''N.mm

Gambar 4.5. Diagram Body Bebas, Gaya Geser dan Momen Lentur Poros 2 pada Bidang Horizontal

Diagram Body Bebas, Gaya Geser dan Momen Lentur pada Bidang Vertikal 78,27 N

4,5 N 4,58 N 7,79 N

27,97 N

20,18 N

4,5 N

50,3 N

(22)

225 N.mm ___

'2320,7 N.mm 2740 N.mm

Gambar 4.6. Diagram Body Bebas, Gaya Geser dan Momen Lentur Poros 2 pada Bidang Vertikal

Dari diagram-diagram diatas dapat dilihat bahwa momen terbesar dalam arah horisontal terjadi pada titik C, sedangkan momen terbesar dalam arah vertikal terjadi pada titik B. Untuk mencari momen lentur terbesar dilakukan perhitungan untuk mencari momen resultan dari masing-masing titik.

Titik C

Mhc

= 6,24.10-^ N.mm Mvc 2740 N.mm

Resultan momen:

[2^VC

M , =.^(6,24,10'’ )=+2740’

Mr

= 2740 N.mm

Titik B

M

h b

= 8,5.10-^ N.mm

M

^vb

= 225 N.mm

Resultan momen:

2 VB

M

^r

= ^ (8 ,5 .1 0 -')"+ 2 2 5 '

Mr

= 225 N.mm

(23)

Karena resultan momen yang terjadi pada titik C lebih besar daripada yang teijadi pada titik B, maka untuk perhitungan diameter poros digimakan resultan momen yang teijadi pada titik C.

Perhitungan Diameter Poros Minimum:

. y / ( K , M f + ( K , . T f

^ p o ro s2 ~

^ p o ro s 2 -

1 5 5 ,9 7 j

dporos

2

^ 7,2 mm

. ^(1,5.2740)" +(1,5.93)' K

4.4.3. Poros 3

Uraian gaya yang bekerja pada poros 3

D x D

Gambar 4.7. Uraian Gaya Pada Poros 3 Perhitungan Gaya dan Momen pada Arah Horisontal

+ I M

d

= 0

l,7 .1 0 '^ 4 3 0 -B x .3 5 0 -0

7,31.10-'-Bx.350 = 0

B ^ > 3 1 .1 0 -^ , , . 5

350 = 2 , 1 . 1 0 - ' N ( ^ )

+ —> 2 Fx ~ 0

-1,7.10'^-2,1.10'^+ Dx = 0 D

x

= -3 ,9 .1 0 -"N (^ )

= 3,9.10-^N(<-)

(24)

Perhitungan Gaya dan Momen pada Arah Vertikal + I M

d

= 0

-45,8.430 + By.350 - 33,1.205 = 0 -19694+ B y .3 5 0 -6777,3 = 0

264713

350 = 75,6N (t)

+ S Fy = 0

-45,8+ 7 5 ,6 -3 3 ,1 +Dy = 0 Dx = - 3 , 2 7 N ( t )

= 3,27 N ( i )

Diagram Body Bebas, Gaya Geser dan Momen Lentur pada Bidang Horisontal

1,7.10'^N

2,1.10‘^N 1,7.10'^ N

1,36.10 N.mm

**3,9.1 O'*’N**

3,9.10^N

Gambar 4.8. Diagram Body Bebas, Gaya Geser dan Momen Lentur Poros 3 pada

Bidang Horizontal

(25)

Diagram Body Bebas, Gaya Geser dan Momen Lentur pada Bidang Vertikal

75,6 N 3,27 N

45,8 N

29,8 N

1 3,27 N

45,8 N

670,4 N.mm

3664 N.mm

Gambar 4.9. Diagram Body Bebas, Gaya Geser dan Momen Lentur Poros 3 pada Bidang Vertikal

Dari diagram-diagram diatas dapat dilihat bahwa momen terbesar dalam arah horisontal maupun dalam arah vertikal terjadi pada titik B, yaitu;

M

hb

= 1,36.10'^ N.mm M

vb

= 3664 N.mm

Resultan momen dapat dihitung dengan persamaan berikut:

[2

‘■VB

M„ =.^(1,36.10'’ )^+3664=

M

^r

=3664 N.mm Perhitungan Diameter Poros Minimum;

‘Spores3 -

5,1 V "^max

5,1

, 5 5 , 9 7 ^

dporos

3

— ”7,91 mm

.V a 5 .3 6 6 4 ) '+ (1,5.35)'

(26)

4.5. Perhitungan Bantalan {Bearing)

Bantalan yang digunakan dalam perencanaan mesin ini adalah ball bearing dengan pembebanan radial mumi. Jenis bantalan yang digunakan adalah bola radial alur dalam baris tunggal. Sedangkan tujuan dari pemasangan bantalan pada mekanisme ini adalah imtuk menumpu gaya tarik belt dan beban yang teijadi pada poros.

4.5.1. Bantalan pada Poros 1

- Pada poros hanya terjadi beban radial, sehingga X = 1 dan Y = 0 - Ring dalam yang berputar, maka v = 1

- Besar gaya radial yang teijadi pada bantalan adalah;

F

rb

= V W 7 W = 4 , 9 N

F

re

= V(22,37)^+(152,92)^ = 154,5 N

P =

X . v . F R + Y . F a

P = l . 1. 154,5 = 154,5 N - Putaran poros 1 = 300 rpm

- p = 3 {ball bearing)

- Diameter poros 1 = 1 in « 25 mm

Dari lampiran 5 didapat jenis pengoperasian mesin pada kondisi rotary crushers, dengan Lioh = 25000.

Dengan memasukkan data putaran poros dan kondisi pengoperasian mesin pada grafik pada lampiran

6

didapat Lio = 450.

Besar beban dinamis pada bantalan adalah:

450 = ''c Y

P>

r c

U H 5 j

C = 1183,95 N

(27)

Umur bantalan yang dipakai;

L . = 10

⁶

60. n v P /

1 0

"

6 0 . 3 0 0 .450 = 25000 jam

Dari perhitungan beban dinamis pada bantalan didapatkan nomor bantalan pada lampiran 7 yaitu 6405 dengan massa 0,53 kg.

4.5.2. Bantalan pada Poros 2

- Pada poros hanya terjadi beban radial, sehingga X = 1 dan Y = 0 - Ring dalam yang berputar, maka v = 1

- Besar gaya radial yang terjadi pada bantalan adalah:

F

rc

= V (3,38.10-')' +(78,27)' = 78,27 N

= 7(4,8.10-^)' +(20,18)" = 20,18 N

P = X . v . F R + Y . F a P= 1 . 1. 78,27 = 78,27 N - Putaran poros 2 == 75 rpm

- p = 3 {ball bearing)

- Diameter poros 2 = 1 in » 25 mm

Dari lampiran 5 didapat jenis pengoperasian mesin pada kondisi construction machinesary, dengan Lioh = 8000.

Dengan memasukkan data putaran poros dan kondisi pengoperasian mesin pada grafik pada lampiran

6

didapat Lio = 45.

Besar beban dinamis pada bantalan adalah:

Lio - vPy 45 = r c y

.78,27,

C = 278,4 N

(28)

Umur bantalan yang dipakai:

Lh =

^{1 0}

' 6 0 . n V P j

1 0

'

6 0 . 7 5 .45 = 10000 jam

Dari perhitungan beban dinamis pada bantalan didapatkan nomor bantalan pada lampiran 7 yaitu 61805 dengan massa 0,022 kg.

4.5.3. Bantalan pada Poros 3

- Pada poros hanya terjadi beban radial, sehingga X = 1 dan Y = 0 - Ring dalam yang berputar, maka v = 1

- Besar gaya radial yang terjadi pada bantalan adalah;

= ^ { 2 , U 0 - y + ( 7 5 , 6 f = 75,6 N

Frd = ^(3,9.10^)' +(3,27)' = 3,27 N

P =

X . v . F R + Y . F a

P= 1 . 1 .75,6 = 75,6N - Putaran poros 3 = 25 rpm

- p = 3 {ball bearing)

- Diameter poros 3 = 1 in « 25 mm

Dari lampiran 5 didapat jenis pengoperasian mesin pada kondisi construction machinesary, dengan Lioh = 3000.

Dengan memasukkan data putaran poros dan kondisi pengoperasian mesin pada grafik pada lampiran

6

didapat Lio =

2 0

.

Besar beban dinamis pada bantalan adalah:

v P . 20 =

175,

6

,

C = 205,2 N

(29)

Umur bantalan yang dipakai;

Lh = 10

^'

6 0 . n

10 ^ 6 0 . 2 5

C

.20 = 13333,33 jam

Dari perhitungan beban dinamis pada bantalan didapatkan nomor bantalan pada lampiran 7 yaitu 61805 dengan massa 0,022 kg.

4.6. Perhitungan Pasak

Pasak biasanya digunakan untuk membuat elemen mesin yang menempel pada poros ikut berputar bersama-sama dengan porosnya. Elemen mesin yang dimaksud seperti puli, roda gigi, dan lain-lain.

4.6.1. Pasak Fada Poros 1

Data-data yang diperlukan untuk menghitung panjang pasak antara lain;

- Tporos

1

= 2,7 N.m = 2700 N.mm - dporos

1

= 1 in = 25,4 mm

- Bahan pasak A IS I1010, Sjp= 42 ksi = 289,5 MPa - W = H = 14 in = 6,35 mm (dari lampiran

8

) - AK = 3

Ft = 2 .T / rporos

1

= (2 . 2700) / 12,7 = 425,19 N/mm^

W .L AK

6,35. L 3 L > 0,7 mm

Karena ukuran 0,7 nmi terlalu kecill, maka digunakan pasak 36 mm.

(30)

4.6.2. Pasak Pada Poros 2

Data-data yang diperlukan untuk menghitung panjang pasak antara lain;

- Tporos

2

= 0,093 N.m = 93 N.mm - dporos

2

= 1 in = 25,4 mm

- Bahan pasak A IS I1010, Syp= 42 ksi = 289,5 MPa - W = H = % in = 6,35 mm (dari lampiran

8

) - A K - 3

Ft = 2 .T / Tporos

2

= (2 . 93) / 12,7 = 14,65 N/mm^

F. W .L AK 14,65 ^ 289,5 6,35.L 3

L > 0,02 mm

Karena ukuran 0,02 mm terlalu kecil, maka digunakan pasak 36 mm.

4.6.3. Pasak Pada Poros 3

Data-data yang diperlukan untuk menghitung panjang pasak antara lain;

- Tporos

3

= 0,035 N.m = 35 N.mm - dporos

3