BAB IV PERHITUNGAN DAN PERANCANGAN ALAT 4.1 Perhitungan Rencana Pemilihan Motor 4.1.1 Data motor Data motor yang digunakan pada mesin pelipat kertas adalah: Merek : Multi Pro Model

42 

Teks penuh

(1)

BAB IV

PERHITUNGAN DAN PERANCANGAN ALAT

4.1 Perhitungan Rencana Pemilihan Motor 4.1.1 Data motor

Data motor yang digunakan pada mesin pelipat kertas adalah:

4.1.2 Putaran papan mesin pelipat kertas

Putaran untuk papan pelipat kertas direncanakan ± 70 Rpm, untuk

memperoleh putaran 70 Rpm dari putaran motor 1400 Rpm dilakukan dengan

memakai reduser yang mempunyai perbandingan 1 : 40 selanjutnya putaran yang

keluar dari reduser adalah:

i=

1 2

n n

Dimana;

i = perbandingan putaran (rpm), n1 = putaran poros pada reduser (rpm)

n2 = putaran poros pada dinamo (rpm)

i=n2 = 1400 = 35 rpm.

(2)

Maka perbandingan putaran (i)

dp = diameter poros pada papan pelipat (rpm)

dr = diameter poros pada dinamo (rpm)

nr = putaran poros pada reduser (rpm)

np = putaran poros pada papan pelipat (rpm)

i=

(Perbandingan puli) → 2:1

=

termasuk kedalam diameter minimum yang dianjurkan.

Jadi, perbandingan puli 2:1 putaran pada reduser 35 rpm. Sedangkan yang

diinginkan putaran pada papan pelipat kertas 70 rpm, jadi diameter pada reduser

pulinya 6 inchi, sedangkan pada papan pelipat kertas pulinya 3 inchi

Maka diketahui;

dr (diameter reduser) = 6 inchi = 152.4 mm

dp (diameter papan lipat) = 3 inchi = 76.2 mm

nr (putaran reduser ) = 35 rpm.

(3)

4.1.3 Perbandingan reduksi

Perbandingan reduksi ini dapat dihitung dengan cara membandingkan

putarnya, yaitu sebagai berikut:

i =

2 1

n n

= 70 35

= 0.5

4.1.4 Pemilihan penampang sabuk

Pemilihan penampang sabuk ini dapat ditentukan dengan cara melihat

daya rencana yaitu sebesar 1 HP, dan putaran poros penggerak 35 rpm.

Berdasarkan diagram pemilihan sabuk, maka didapat penampang sabuk V dengan

tipe A.

4.1.5 Diameter lingkaran jarak bagi puli

Untuk penampang sabuk V tipe A, diameter minimum puli yang

dianjurkan dapat dilihat pada (Tabel 2.15, hal: 32)

Diameter lingkaran jarak bagi puli penggerak (dp)

Dp = 152,4 mm

Diameter lingkaran jarak bagi puli yang digerakkan (Dp)

dp= dp . i

= 152,4 . 0,5

(4)

4.1.6 Diameter luar puli

a). Diameter puli penggerak

dk = dp + 2K

dk = 152,4 + 2 . (4,5)

= 161,4 mm

Dimana harga K dapat dilihat dari Tabel 2.16, hal: 32)

b). Diameter luar puli yang digerakkan

Dk = dp + 2k

= 76,2 + 2(4,5)

(5)

4.1.7 Kecepatan linier sabuk

Kecepatan linier sabuk V dapat ditentukan berdasarkan putaran motor,

yaitu sebagai berikut:

v =

1000 . 60

.n1 dp

=

1000 . 60

35 . 4 , 152

=

000 . 60

5334

= 0,09 m/s

(6)

4.1.8 Penentuan panjang sabuk

Setelah dirancang dan diperoleh jarak antara kedua pusat puli yaitu 950

mm, maka panjang sabuk yang diperlukan dapat ditentukan dengan persamaan

(2.20).

Gambar 4.1 Perhitungan panjang keliling sabuk.

L = 2C +

Motor yang diperoleh dari pasaran memiliki daya 1 HP dengan putaran (n)

= 1400 rpm. Dari diagram pemilihan sabuk pada Gambar 2.9 bahwa motor listrik

(7)

4.1.9 Jarak sumbu poros

Jarak sumbu poros yang sebenarnya adalah sebagai berikut:

C

Maka jarak sumbu poros adalah:

(8)

4.1.10 Sudut kontak

Sehingga sudut kontak puli adalah sebesar:

θ = 180 o

(9)

4.2.2 Perhitungan diameter poros

Torsi pada poros penerus daya (Papan pelipat kertas)

T = 9,74 x 105

2

n Pd

= 9,74 x 105 70

746 , 0

= 10380 kg.mm

Karena daya motor listrik yang digunakan adalah 1 HP dengan putaran

1400, jadi torsi pada motor listrik(penggerak) yaitu 519 kg.mm, sedangkan

torsi pada poros papan pelipat(digerakkan/penerus) yaitu 10380 kg.mm.

4.2.3 Menentukan beban papan pelipat F (kg)

Berdasarkan persamaan 2.10 untuk alat pelipat kertas torsi momen

gaya T (kg.mm) adalah : T = F . r

Dimana F adalah beban (kg) dan r adalah jari-jari (mm).

Maka untuk papan pelipat:

T = Fpapan lipat . rpapan lipat

kg mm

mm kg r

T F

pelipat papan

23 450

. 10380

  

(10)

Untuk puli pada papan d2 (mm) :

Substitusikan ke persamaan 1 :

(11)

Potongan I ( 0 ≤ X ≤ 560 )

∑ Rx = 0

Jika x = 0

Mx = 0

Untuk X = 560

Mx = 10,7 . 560

= 5992 kg.mm

C= 23 kg D =11 kg

A B

80

1120

F

(12)

Potongan II ( 560 ≤ X ≤1120 )

∑ Mx = 0

Mx = - A . X + C . (X - 560)

= - A . X + C . X – C . 560

= - 10,7 . X + 23 . X – 23 . 560

= 12,3 . X - 12880

Untuk X = 1120

Mx = 12,3 . 1120 - 12880

= 13776 - 12880

= 896 kg.mm

C = 23kg

X F

(13)

Potongan III ( 1120 ≤ X ≤ 1200 )

∑ Mx = 0

Mx = - A . X + C . (X - 560) – B . (X – 1120)

= - A . X + C . X - C . 560 - B . X + B . 1120

= -10,7 . X + 23 . X – 23. X - 23,3 . X + 23,3 .1120

= -11 . X + 13216

Untuk X = 1200

Mx = - 11 . 1200 + 13216

= - 13200 + 13216

= 0

C= 23 kg F

B

X

X- 1120

(14)
(15)

4.2.5 Tegangan geser yang diizinkan (τa)

Dimana diketahui:

Sf1 = 6 (untuk bahan S-C) (Sularso,Hal:8)

Sf2= 1,3 – 3,0 (diambil 1,3 untuk beban dikenakan tumbukan

ringan), (Sularso, Hal:8)

Maka:

4.2.6 Menentukan diameter poros (ds).

Berdasarkan persamaan 2.9, maka :

(16)

Maka :

Ketahanan pemakaian poros karena penggunaan papan pelipat dalam

jangka waktu yang cukup lama dan sesuai dengan ukuran bantalan yang tersedia

(17)

4.4Perencanan dan Perhitungan bantalan.

4.4.1 Perencanan bantalan.

Bantalan yang direncanakan adalah bantalan gelinding yaitu bantalan

peluru rel satu baris, pemilihan bantalan didasari oleh pertimbangan sebagai

berikut:

1. Bidang yang bergesekan kecil, sehingga panas yang ditimbulkan

lebih kecil.

2. Perawatan lebih mudah

3. Dapat dipakai pada putaran tinggi

(18)

4.4.2 Perhitungan bantalan.

Berdasarkan Tabel 2.9, nomor bantalan yang digunakan adalah 6204

karena kapasitas nominal spesifik berpengaruh pada umur bantalan. Dengan

spesifikasi:

Jenis bantalan = Bantalan gelinding

Nomor bantalan = 6204

(D) Diameter luar bantalan = 47 mm

(D) Diameter dalam bantalan = 20 mm

(b) Lebar bantalan = 14 mm

(r) Jari bantalan = 1,5 mm

(C) Kapasitas nominal dinamis spesifik = 1000 kg

(Co ) Kapasitas nominal statis = 635 kg

Dari data diatas, maka dapat direncanakan untuk menghitung umur

bantalan, kekuatan bantalan, dan tekanan bantalan yang sesuai untuk perancangan

mesin pelipat kertas ini.

Untuk memudahkan perawatan yang berhubungan dengan life time

bantalan yang sesuai dengan bantalan diatas, bahwa umur bantalan minimumnya

adalah 2000 – 3000 jam, yaitu berdasarkan fungsinya sebagai penerus putaran

yang diambil 1400 rpm dimana semakin besar putaran maka semakin kecil umur

bantalan.

Untuk pengecekan bantalan ini apakah ini bisa digunakan dalam

(19)

4.5.2.1 Analisa pada tumpuan B

Perhitungan beban ekivalen untuk bail bearing dan roiler bearing dapat

digunakan persamaan berikut:

P = X.V.Fr + Y.Fa

Dimana:

P = gaya ekivalen (kg)

Fr = gaya radial (kg)

Fa = gaya aksial (kg)

V = faktor rotasi bantalan

= 1,0 jika bantalan ring dalam yang berputar

= 1,2 jika bantalan ring luar yang berputar

X = faktor beban radial

Y = faktor beban aksial

Bila yang terjadi adalah beban radial saja, maka harga X = 1 dan Y = 0

Sehingga menjadi persamaan P = V. Fr, dimana gaya radial bantalan diambil yang

terbesar yang didapat dari hasil perancangan poros B.

Bantalan yang digunakan adalah jenis deep groove ball bearing. Didapat

(20)

a. Menentukan gaya aksial yang terjadi pada titik B sebesar RB

FrB = RB

= 23 kg

b. Menentukan beban ekuivalen dinamis (Pr)

PrB = X . V . FrB + Y . Fa

Karena, gaya aksial Fa = 0, maka;

Berdasarkan tabel, nilai V = 1 untuk cincin dalam yang berputar,

dan Harga faktor X = 1, Maka:

PrB = X . V . FrB

= 1 . 1 . 23

= 23 kg

c. Menentukan beban ekuivalen Statis (P0)

P0 = FrB = 23 kg

d. Menentukan beban rata-rata

Pm = p p.

rB

P

Dimana, P = 3 untuk bantalan bola dan α = 1 karena tanpa variasi

beban dan putaran.

Pm = p p.

rB

P

= 3 233.1

(21)

e. Menentukan faktor kecepatan (fn)

f. Menentukan Faktor umur (fh)

Berdasarkan persamaan 2.16, maka:

g. Menentukan umur bantalan (Lh)

Berdasarkan persamaan 2.15 maka didapat :

(22)

4.5.2.2 Analisa pada tumpuan A

a. Menentukan gaya aksial yang terjadi pada titik A sebesar RA

FrA = RA

= 10,7 kg

b. Menentukan beban ekuivalen dinamis (Pr)

PrA = X . V . FrA + Y . Fb

Karena, gaya aksial Fb = 0, maka;

Berdasarkan tabel, nilai V = 1 untuk cincin dalam yang berputar,

dan Harga faktor X = 1, Maka:

PrA = X . V . FrA

= 1 . 1 . 10,7

= 10,7 kg

c. Menentukan beban ekuivalen Statis (P0)

P0 = FrA = 10,7 kg

d. Menentukan beban rata-rata

Pm = p p.

rB

P

Dimana, P = 3 untuk bantalan bola dan α = 1 karena tanpa variasi

beban dan putaran.

Pm = p p.

rB

P

= 3 10,73.1

(23)

e. Menentukan faktor kecepatan (fn)

f. Menentukan Faktor umur (fh)

Berdasarkan persamaan 2.16, maka:

g. Menentukan umur bantalan (Lh)

Berdasarkan persamaan 2.15 maka didapat :

(24)

4.5Perencanaan pasak

4.6.1 Perencanaan pasak pada puli reduser yang penggerak.

Dari perhitungan sebelumnya diketahui daya pada poros adalah 0,746 KW

dan tegangan puli penggerak (T1) sebesar 950 kg. mm, dengan diameter poros (ds)

sebesar 20 mm. bahan yang digunakan untuk pasak adalah S 45 C.

a) Menentukan gaya tangensial

F =

b) Menentukan tegangan geser yang diizinkan

Tegangan geser yang diizinkan untuk poros

(25)

c) Tegangan geser yang diizinkan untuk pasak

d) Menentukan panjang pasak

Berdasarkan diameter poros dan tabel ukuran utama pasak, maka

didapat b x h = 3 x 3, dan panjang 6 - 36 mm.

(26)

l b

F k

.  

5 , 11 . 3

103 

= 2,9 kg / mm2.

(27)

4.6.2 Perencanaan pasak pada puli poros yang digerakkan.

Dari perhitungan sebelumnya diketahui daya pada poros adalah 0,746 KW

dan tegangan puli penggerak (T1) sebesar 950 kg. mm, dengan diameter poros (ds)

sebesar 20 mm. bahan yang digunakan untuk pasak adalah S 45 C.

a. Menentukan gaya tangensial

F =

b. Menentukan tegangan geser yang diizinkan

Tegangan geser yang diizinkan untuk poros

(28)

Tegangan geser yang diizinkan untuk pasak

c. Menentukan panjang pasak

(29)

d.Pemriksaan pasak terhadap tegangan geser yang terjadi

l b

F k

.  

3 , 17 . 8

9 , 51 

4 , 138

9 , 51 

= 0,375 kg / mm2.

Karena = 0,375 kg / mm2 < 7,94 kg / mm2, maka aman.

(30)

4.2 Proses Pembuatan Komponen 4.2.1 Pembuatan poros

Poros penahan gulungan kertas dibuat dari bahan dengan kekuatan tarik 370 N/mm2 dengan diameter poros 100 mm. Pembuatan poros dilakukan peda

mesin bubut dengan proses pembubutan roughing dan finising Proses

pembubutan pada poros yang akan dibubut yaitu diameter Ø100, Ø96, Ø75 mm.

A. Proses pembubutan face pada poros

1. Proses face pada poros

Berdasarkan tabel pada lampiran kecepatan untuk proses pembubutan

roughing pada mesin bubut dengan pahat potong HSS sehingga kecepatan potong

(v) yang digunakan adalah 25 m/min, feeding kasar 0,3 mm/r.

a. Penentuan kecepatan putaran mesin bubut (n).

Untuk diameter awal benda kerja d =100 mm dan dengan v = 25 m/min

pada putaran mesin bubut adalah :

v = 1000

. .dn

n = d v

. 1000 .

n =

100 14 , 3

1000 25

x x

(31)

Berdasarkan tabel pada lampiran kecepatan pada mesin bubut maka

putaran yang dipakai adalah 280 rpm.

b. Penentuan kecepatan makan (vf).

f = 0,3mm/r

n = 280 Rpm

vf = f . n

vf = 0,3 x 280

vf = 84 mm/min.

c. Penentuan waktu pemotongan (tc).

lt = lv + lw + ln

lt = 37 + 74 + 37

lt = 148 mm

vf = 84 mm/min

tc = vf

lt

tc = 84 148

tc = 1,76 menit.

d. Kedalaman Potong (a).

2 ) (do dm

a  

) 96 100

( 

(32)

e. Kecepatan Penghasilan Geram (Z).

B. Pembuatan poros bertingkat dengan diameter 100 mm.

1. Proses roughing pada poros

Berdasarkan tabel pada lampiran kecepatan untuk proses pembubutan

roughing pada mesin bubut dengan pahat potong HSS sehingga kecepatan potong

(v) yang digunakan adalah 25 m/min, feeding 0,3 mm.

a. Penentuan kecepatan putaran mesin bubut (n)

Untuk diameter awal benda kerja d = 96 mm dan dengan v = 25 m/min pada

putaran mesin bubut adalah:

(33)

Berdasarkan tabel pada lampiran kecepatan pada mesin bubut maka putaran

yang dipakai adalah 280 rpm.

b. Penentuan kecepatan makan (vf)

f = 0,15 mm/r

n = 280 rpm

vf = f. n

vf = 0,3 x 280

vf = 84 mm/min.

c. Penentuan waktu pemotongan (tc)

lt = lv + lw + ln

lt = 37 + 7 4 + 43

lt = 148 mm

vf = 84 mm/min

tc = vf

lt

tc = 84 148

tc = 5 menit.

d. Kedalaman Potong (a).

2 ) (do dm

a  

(34)

e. Kecepatan Penghasilan Geram (Z).

2. Proses finising pada poros

Berdasarkan tabel pada lampiran (1) dengan menggunakan pahat HSS

maka kecepatan pahat potong untuk finising yang digunakan adalah 30

m/min,feeding 0,15 mm.

a. Penentuan kecepatan putaran mesin bubut (n)

Untuk diameter awal benda kerja d = 75 mm dan dengan v = 30 m/min

pada putaran mesin bubut adalah:

v =

Berdasarkan tabel pada lampiran kecepatan pada mesin bubut maka

(35)

b. Penentuan kecepatan makan (vf)

f = 0,15 mm/r

n = 280 rpm

vf = f. N

vf = 0,15 x 280

vf = 42 mm/min.

c. Penentuan waktu pemotongan (tc)

lt = lv + lw + ln

lt = 10 + 400 + 10

lt = 420 mm

vf = 42 mm/min

tc = vf

lt

tc = 42 420

tc = 1,76 menit.

d. Kedalaman Potong (a).

2 ) (do dm

a 

2 ) 75 5 , 76

( 

a

(36)

e. Kecepatan Penghasilan Geram (Z).

1000 . .a w Vf

Z  : m

1000 34 . 75 , 0 . 84  Z

Z = 2,1 m.

4.2.2 Pembuatan rangka (pengelasan)

A. Perhitungan pengelasan

Gambar 4.2 Rangka mesin

Berdasarkan rumus 2.32 maka didapatkan rumus pada waktu pembuatan

rangka mesin pelipat kertas adalah seperti berikut :

i l A L

(37)

l

Dari data yang didapatkan di lapangan adalah sebagai berikut :

L = 5000 mm

Jadi jumlah elektroda yang digunakan berdasarkan persamaan 2.33 adalah

sebagai berikut :

(38)

4.3 Proses Perakitan

Adapun langakah perakitannya sebagai berikut:

:

Keterangan :

1. Rangka 4. Poros II, Poros penahan kertas

2. Motor, reduser, puli I, belt, puli II 5. Poros III.

3, Papan pelipat, poros I, bantalan

Gambar 4.3 Proses Perakitan

1. Rangka yang telah terpasang

2. Motor yang telah diberi puli I dipasangkan pada kedudukan motor yang

bersatu pada rangka mesin.

3. Poros pada papan pelipat dipasangkan pada papan pelipat

4. Papan pelipat yang telah diberi bantalan rumah disatukan dengan

menggunakan baut pada bodi rangka pada kedudukan papan pelipat.

5. Poros yang telah menyatu pada papan lipat dan bodi diberi puli II.

(39)

7. Roll penegang kertas disatukan pada rangka bagian tengah bodi yaitu pada

tiang roll penegang kertas.

8. Dudukan bantalan roll kertas disatukan pada rangka mesin.

4.4 Pengujian Alat

Adapun langkah pengujian pada mesin pelipat kertas adalah sebagai berikut :

1. Alat dan bahan disiapkan.

2. Roll kertas dimasukan dalam kedudukan kertas yang akan dilipat.

3. Roll kertas dikunci dengan menggunakan poros penjepit kertas.

4. Ujung kertas pada roll kertas di tarik lalu diteruskan melalui roll penegang

kertas sampai pada papan pelipat dan dimasukan pada celah-celah papan

pelipat.

5. Mesin dinyalakan dengan menekan Tombol ON.

6. Lama putaran mesin di hitung dengan stopwatch dan putaran mesin diukur

dengan menggunakan tacometer.

7. Setelah selesai mesin melipat kertas tombol OFF ditekan sekali untuk men

non aktifkan mesin.

8. Lalu dilanjukan pengujian bahan II-IV dengan menggunakan langkah

1-7.

(40)

4.5 Hasil Pengujian

Adapun hasil pengujian yang didapat pada saat melakukan pengujian

mesin pelipat kertas adalah sebagai berikut :

4.5.1 Data Pengujian

Waktu untuk memasang lipatan kertas pada dudukan pelipat : ± 2 menit

atau 120 sekon.

N0 Berat Awal (kg) Waktu (s)

(Sumber : Data Olahan)

Maka kapasitas alat pelipat kertas adalah :

(41)

Gambar 4.4 Hasil lipatan kertas kertas

4.6 Perawatan

Produktifitas dari suatu mesin sangat didukung oleh sistem maintenance

yang dilakukan, begitu juga dengan alat pelipat kertas. Hasil yang diinginkan

sangat didukung oleh sistem maintenance yang diterapkan.

Perawatan atau maintenance merupakan kegiatan yang bertujuan untuk

menjaga dan memelihara alat-alat yang ada dalam mesin dan mengadakan

perbaikan yang diperlukan agar operasi berjalan dengan kondisi mesin yang baik.

Perawatan yang dilakukan terhadap alat pelipat kertas ini adalah

perawatan yang bersifat berkala, yaitu :

1. Perawatan Harian

Perawatan yaitu menjaga roll penegang kertas agar tidak rusak atau

berkerut pada permukaanya karena dapat mempengarui jalanya kertas pada

saat dilipat .

2. Perawatan Mingguan

Perawatan mingguan hanya dengan pemberian pelumas dengan jenis

Grease terhadap bantalan yang ada diporos.

(42)

Perawatan bulanan dilakukan dengan memeriksa ketegangan sabuk yang

berfungsi untuk meneruskan daya dari motor ke puli dan papan lipat.

4. Perawatan Tahunan

Figur

Gambar 4.1 Perhitungan panjang keliling sabuk.
Gambar 4 1 Perhitungan panjang keliling sabuk . View in document p.6
Gambar 4.2 Rangka mesin
Gambar 4 2 Rangka mesin . View in document p.36
Gambar 4.3 Proses Perakitan
Gambar 4 3 Proses Perakitan . View in document p.38
Gambar 4.4 Hasil lipatan kertas kertas
Gambar 4 4 Hasil lipatan kertas kertas . View in document p.41

Referensi

Memperbarui...