BAB II DASAR TEORI. menguraikan menjadi varian yang dapat direalisasikan, pemilihan kombinasi dan

(1)

Dasar Teori / 4130412-051

BAB II DASAR TEORI

2.1 Penentuan konsep rancangan (Conceptual design)

Pada proses penentuan konsep rancangan ini dibahas bagaimana cara menentukan fungsi dan strukturnya, mencari prinsip solusi dan strukturnya, menguraikan menjadi varian yang dapat direalisasikan, pemilihan kombinasi dan pembuatan varian serta evaluasi, diharapkan dari tahap penentuan konsep rancanagan berikut mulai bisa diliht gambaran perancangan yang akan terrealisasi. Lebih jelas mengenai perancangan konsep dapat dilihat pada gambar 2.3 dibawah ini.

(2)

II-2

Spesifikasi Perancangan :

- Dapat membersihkan Burry casting

Perhitungan Motor

- Daya Efektif Motor - Effisiensi Motor YA TIDAK Hasil START Perhitungan Poros

- Momen Puntir dan lentur - Diameter Poros YA TIDAK Hasil A

(3)

II-3

YA

TIDAK

YA

Perhitungan Pelat Atas

- Tebal pelat

TIDAK

Perhitungan Spring

- Diameter wire - Pajang pegas - Pitch pada coil

YA

TIDAK Hasil

Hasil

Perhitungan Gear Transmisi

- Modul - Lebar gigi

B A

(4)

II-4

Gambar 2.1. Diagram Aliran Perancangan

2.1 Definisi mesin pembersih Burry

Prinsip kerja mesin pembersih burry(burry tory) sama dengan mesin bor yaitu mesin perkakas yang melakukan ingsutan secara berputar dan bergerak secara vertical.Untuk mesin bor berfungsi untuk mengerjakan pengeboran ,peluasan,pembenaman, pengetapan dan peluasan.

Mesin burry tory system kerjanya sama dengan mesin bor jenis peluas,secara garis besar mata bor menyayat permukaan benda kerja sekitar 1 mm. Karena prinsip kerja sama dengan mesin bor ,maka perhitungan rpm (N) sama dengan perhitungan mesin bor yaitu:

Perhitungan Pillar Guide

- Diameter Pillar guide

STOP END YA TIDAK Hasil B

(5)

II-5 Dasar Teori / 4130412-051 N= z d v . . 1000 . ? Keterangan :

N = Rpm (radian per menit) .v = Kecepatan sayat (mm/menit) .d= diameter (mm)

.z= jumlah gigi mata bor

Tabel 2.1 . Pedoman untuk peluasan dengan peluas mesin baja cepat… … … .. (2.1) Diameter dalam (mm) Ø <10 mm Ø10-20 mm Ø21-50 mm Ø50 mm< Ukuran kurang dari lubang yang di bor

Bahan yang dikerjakan Kecepatan sayat dalamm/min Sudut jalan bebas dalam

derajat Pengikisan dalam mm tiap putaran Baja bukan paduan 6-9 1 0,2-0,3 0,3-0,5 0,5-0,6 0,6-1,2 Baja paduan 2,5-5 2 0,1-0,2 0,2-0,4 0,4-0,5 0,5-0,8 Baja tuang 3-7 2 0,1-0,2 0,2-0,4 0,4-0,5 0,5-0,8 Besi tuang 3-6 2 0,3-0,5 0,5-1,0 1,0-1,5 1,5-3,0 (2.1)

(6)

II-6 Dasar Teori / 4130412-051 Kuningan dan perunggu 12-19 3 0,3-0,5 0,5-1,0 1,0-1,5 1,5-3,0 Alumunium dan paduan-paduan alumunium 13-30 0,5 0,3-0,5 0,5-10 1,0-1,5 1,5-3,0

2.2 Komponen-Komponen Utama Mesin pembersih Burry 2.2.1 Motor Listrik

Motor listrik dapat diklasifikasikan secara umum atas motor induksi dan motor sinkron. Motor induksi mempunyai factor daya dan daya efisiensi lebih rendah dari pada motor snkron. Arus awal motor induksi juga sangat besar, namun hanya mencapai daya sampai 600 kW. Motor induksi bayak dipakai harganya lebih murah dan pemeliharaannya lebih mudah.Motor induksi terdapat dalam dua jenis, yaitu jenis jangkar bajing (Squirel-Cage) dan jenis rotor lilitan (wound roto).Pada perancangan ini menggunakan motor induksi, hal ini diambil berdasarkan alasan diatas.

Pada dasarnya motor induksi terdiri dari bagian yang tidak bergerak (rumah dengan paket stator) dan suatu bagian yang bergerak memutar (rotor).Stator terdiri atas blek-blek dynamo yang diisolasi pada satu sisinya dan mempunyai

(7)

II-7 Dasar Teori / 4130412-051 ketebalan antara 0,35-0,5 mm, yang disusun menjadi sebuah paket blek yang berbentuk gelang. Pada sisi dalam terdapat alur – alur. Didalam alur terdapat lilitan stator.

Stator sebuah motor arus putar diberi sebuah kumparan dan kemudian mengalirinya dengan arus bolak balik(IR) maka akan timbul medan magnet, yang arahnya seperti halnya pada arus bolak balik bertukar secara periodis dan yang harganya mengayun antara nol dan harga tertinggi.

S

Gambar 2.2 skema motor

Daya yang diperkenankan dan tertera pada pelat petunjuk daya secara terus menerus dapat diberikan kepada poros motor. Motor mengambil daya usaha listrik P1 dari jaringan,daya ini tidak diberikan secara penuh kepada poros motor

0 90 180 270 360 S U S U IR IR (+) (+) (-) (-)

(8)

II-8 Dasar Teori / 4130412-051 sebagai daya mekanis P2. Daya yang diberikan adalah sebesar kerugian yang terjadi didalam motor sebesar PV lebih kecil daripada daya yang diambil PV = P1-P2. Perbandingan daya yang diberikan P2 terhadap daya yang diambil P1 dinamakan efisiensi ?

Gambar 2.3 Ilustrasi aliran daya motor

2 1 P P ? ? … … … .. ...(2.2)

Perhitungan motor yang dipakai sebagai berikut: Daya efektif yang terjadi

P1 =Rtotal X v Keterangan :

P1 = Daya efektif yang terjadi ( Watt) P2 = Daya poros (Watt)

,v = kecepatan piringan (m/s) Daya poros motor yang dipakai (2.2)

von Robert arnold, 1987, Elektronika untuk pendidikan teknik jilid 2, PT. Pradnya Paramita, Jakarta, hal 87.

PV = P1-P2 P2

(9)

II-9 Dasar Teori / 4130412-051 P2 =

?

? ?

?

? butuhkan di yang P₁ 2.2.2 Poros

Poros merupakan komponen mesin yang berfungsi sebagai pemindah daya dari motor ke komponen lain. Berdasarkan dari alasan tersebut berarti poros ini akan mendapat tegangan puntir dari motor sebagai sumber putaran. Selain tegangan puntir yang terjadi poros akan mendapat lentur yang bekerja berdasarkan tekanan dari roda gigi dan bantalan.Sehingga ilustrasi gambar tersebut dapat dilihat pada gambar 2.3

Gambar 2.3 ilustrasi tegangan dan momen yang bekerja

Perlu diperhatikan juga dalam mendesain dan perekayasaan adalah daya tahan komponen untuk menahan dan meneruskan beban-beban yang bekerja pada komponen tersebut. Jika hendak menghindari kerusakan struktur, maka beban yang seharusnya ditopang haruslah lebih besar dari pada beban yang seharusnya ditopang apabila digunakan. Momen puntir

Motor

Tegangan lentur

(10)

II-10 Dasar Teori / 4130412-051

2.2.2.1 Tegangan geser yang diijinkan ? izin =

V

y

?

...(2.3) ? izin = Tegangan geser yang diizinkan (Kg/mm2)

?y = Tegangan lelah (Kg/mm2) ` V = Faktor keamanan 2.2.2.2 Diameter poros d= 3 16 g T ? ? ... (2.4)

d= Diameter poros yang diijinkan (mm) T= Torsi puntir poros (Nmm)

?g= Tegangan geser (Kg/mm2) ? = Phi diameter (3,14)

2.2.2.3 Menentukan tegangan geser maksimum

` ?g= ₃ 16 d ? 2 2 T M ? ...(2.5) M = Momen Puntir (Nmm2) (2.3 Ibid, hal 29. (2.4)

R.S.Khurmi,J.K.Gupta, 1982, Machine design, Eurasia Publishing House (Pvt) LTD, New Delhi, hal 411.

(2.5)

(11)

II-11 Dasar Teori / 4130412-051

2.2.2.4 Momen lentur dan momen puntir ekivalen,

Poros pada actual pelaksanan kinerja mesin mendapat lenturan dan puntiran dari komponen lain.

Momen lentur ekuivalen, Me

Me =

?

? ?

?

? ? ? ? ? ? _? _? 2 2 2 1 KtxT KmxM KmxM ...(2.6)

Momen Puntir ekuivalen, Te

Te =

?

KmxM

? ?

2? KtxT

?

2 ...(2.7) Keterangan :

Km = Faktor kejut dan kelelahan untuk lenturan Kt = Faktor kejut dan kelelahan untuk puntiran

(26)

ibid, hal 431. (27)

(12)

II-12 Dasar Teori / 4130412-051 Tabel. 2.1 Harga Km dan Kt… … … . (2.7)

Nature of load Km Kt

1.Stationary shafts

Gradually applied load Suddenly applied load

2.Rotating shafts

Gradually applied load

Suddenly applied load with minor shock Suddenly applied load with major shock

1.0 1.5-2.0 1.5 1.5-2.0 2.0-3.0 1.0 1.5-2.0 1.0 1.5-2.0 1.5-3.0 2.2.3 Screw ( Baut)

Baut merupakan elemen mesin yang berfungsi sebagai pengikat komponen komponen mrsin. Pada assembling di mesin screw mendapat tagangan yang bersumber pada tegangan geser dan tegangan tarik.Sehingga material dan kekuatan screw harus mendukung dari design.

Ukuran dan jenis baut

dc= n g W izin. . 4 ? ? … … … . (2.8) Keterangan : dc=Diameter minor (mm) W= Beban yang bekerja (Kg)

(27)

ibid, hal 431. (2.8)

(13)

II-13 Dasar Teori / 4130412-051 n. = Jumlah baut

?g izin = Tegangan geser yang diijinkan (Kg/mm2) 2.2.4 Spring/Pegas

Pegas adalah suatau elemen mesin yang banyak dugunakan untuk penyimpanan kerja,pengarah balik dari kerja atau sebagai peredam beban kejut.Karena pegas mempunyai sifat elastis,dimana sifat yang memungkinkan ia

kembali ke bentuk semula apabila diberi pembebanan tertentu.

Gambar 2.4.Ilustrasi gaya pada spring

Spring index ( C ) C =

d D

… … … ...(2.9) Dimana, D= Diameter dalam spring (mm)

.d= Diameter wire pada spring (mm) Tegangan geser maximum

(2.9)

(14)

II-14 Dasar Teori / 4130412-051 FS = ₃ ₂ . . . 8 . . . . 8 . d C W K d D W K ? ? ? … … … … ... (2.10) K= C C C 0,615 4 4 1 4 ? ? ? … … … . ...(2.11) Keteangan :

K = Faktor tegangan geser W= Beban axial (Kg)

?t = Tegangan tarik (Kg/mm2)

2.2.5 Gear Transmisi

Gear berfungsi sebagai pemindah daya.Gear sering dipakai didalam perancangan – perancangan mesin dikarenakan oleh pertimbangan area tempat yang kecil dibanding dengan belt,rantai dan kopling. Pada perancangan kali ini gear yang dipakai adalah gear lurus. Roda gigi dapat dikkasifikasikan sebagai berikut:

o Letak Poros o Arah Putaran o Bentuk alur gigi o Bentuk gigi o Jenis ukuran

Komponen gear yang perlu di perhitungkan adalah:

(2.10)

ibid, hal 761. (2.11)

(15)

II-15 Dasar Teori / 4130412-051 ? Circular pitch PC = T D ? … … … . (2.12) PC = Circular Pitch (mm)

D = Diameter pitch circle T = Jumlah gigi ? Diameter Pitch (Pd) Pd = D T … … … . (2.13) ? Module (m) .m= T D … … … ...… … . (2.14) ? Gaya tarik (Ft) Ft= ?b. b.y.m.Vf… … … ... (2.15) Dimana, ?b = Tegangan bengkok (Kg/mm2) .b = Lebar gigi (mm) .y = Faktor lewis

Vf= Kecepatan keliling lingkaran pitch .m= Modul (2.12) ibid, hal 988 (2.13) ibid, hal 988 (2.14) ibid, hal 988. (2.15) ibid, hal 988.

(16)

II-16 Dasar Teori / 4130412-051 Tabel berdasarkan kecepatan keliling lingkaran pitch

1.Berdasarkan satuan V=m/menit

V(m/menit) Vf 450m/menit) V ? 183 183 750m/menit V ? 275 275 1220m/menit V ? 366 366 >1220m/menit V ? 43 43 Non metalic 25 , 0 60 45 _? ? V

2.Berdasarkan satuan V=m/detik

V(m/detik) Vf 7,5m/detik V ? 3 3 12,5m/detik V ? 5 , 4 5 , 4 20m/detik V ? 6 6 >20m/detik V ? 75 , 0 75 , 0 Non metalic 25 , 0 1 75 , 0 ? ? V

(17)

II-17 Dasar Teori / 4130412-051

3.Berdasarkan satuan V=feet/menit

V(feet/menit) Vf 2000fpm V ? 600 600 3000fpm V ? 900 900 4000fpm V ? 1200 1200 >4000fpm V ? 78 78 Non metalic 25 , 0 200 150 _? ? V

2.2.6 Pelat Bawah dan Pelat Atas

Pelat atas digunakan untuk landasan dari mesin burry dan juga sebagai penyangga dari pelat atas dan pillar guide.

Dalam menentukan perhitungan tebal pelat bawah langkah pertama menentukan momen inersia dari pelat tersebut.

I= 12 .h3 b … … … ...… … .… . (2.16) (2.16)

R.S.Khurmi,J.K.Gupta, 1982, Machine design, Eurasia Publishing House (Pvt) LTD, New Delhi, hal 144.

(18)

II-18 Dasar Teori / 4130412-051

Gambar.2 5 Ilustrasi momen Inersia

Y= E I L F . . 48 . 3 … … … ...… … . (2.18)

Dari kedua rumus tersebut disubtitusikan sehingga menajdi rumus dibawah ini.

h= 3 3 . . . 4 . Y E b L F 2.2.7 Pillar Guide

Pillar guide berfungsi sebagai penopang dari pelat atas dan pengarah dari spring.Dalam perhitungan ini kita menentukan diameter dari pillar guide.Langkah pertama kita menentukan gaya horizontal dari pillar guide

L X W Fh? . … … … ...… … . (2.19) . . . 3 . 3 I E L Fh Y ? … … … ...… … . (2.20) (2.18)

Gere & Timoshenko, 1987, Mekanika Bahan edisi kedua versi S1 jilid 1, PT. Erlangga, Jakarta, hal 245. (2.19) ibid hal250. (2.20) ibid hal 251.

b

h

(19)

II-19 Dasar Teori / 4130412-051 I = 64 . 4 ? d … … ..… … … ...… … . (2.21) Fh= Gaya horizontal (N) W= Beban (Kg)

X= Jarak terjauh tekanan terhadap pillar L= Jarak pelat atas dengan pelat bawah E=Modulus Elastisitas(2,1.105 N/m2) Y= Defleksi yang diijinkan (0,0254) I= Momen Inersia (mm2)

Untuk menentukan diameter pllar guide rumus I disubtitusikan ke rumus Y,sehingga dapat dilihat sebagai berikut

4 3 . . 3 . . 64 ? E L Fh d ? … … … ...… … . (2.22) (2.21)

R.S.Khurmi,J.K.Gupta, 1982, Machine design, Eurasia Publishing House (Pvt) LTD, New Delhi, hal 144

(2.22)

Gere & Timoshenko, 1987, Mekanika Bahan edisi kedua versi S1 jilid 1, PT. Erlangga, Jakarta, hal 252.