5
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Bunga Cengkeh
Bunga cengkeh merupakan bagian utama dari tanaman
cengkeh.Sebagian besar dari bunga cengkeh dimanfaatkan dalam industri rokok dan industri makanan. Namun, dengan adanya penemuan-penemuan baru, bunga cengkeh dan bagian tanaman lain dari cengkeh yaitu daun dan tangkai bunga telah dimanfaatkan sebagai sumber minyak cengkeh yang digunakan dalam industri farmasi dan lain-lain. (Nurdjannah, 2009).
Bunga cengkeh tumbuh pada pucuk-pucuk ranting, bertangkai dan bertandan yang panjangnya 4-5 cm. Biasanya tiap tandan sekaligus tumbuh 3 kelompok bunga. Jadi satu tandan biasanya tumbuh 3-20 pucuk bunga. Kuncup bunga tumbuh beberapa bulan sebelum bunga itu muncul. Pada ujung badan bunga terdapat tajuk bunga atau kelopak berbentuk gerigi yang bersifat permanen. Diatas tajuk bunga terdapat empat daun mahkota bunga berwarna putih kemerah-merahan. Bunga tersebut jika masih muda berwarna kelabu keungu-unguan, lalu menjadi kuning kehijau-hijauan, akhirnya berwarna merah muda. Pada waktu bunga sudah berwarna merah muda dan sudah mencapai panjang 1,5 – 2 cm dan berdiameter 1 cm adalah saat yang setepat-tepatnya untuk dipanen, karena bunga belum membuka, masih berbentuk kuncup. Bila pemetikan bunga terlambat, maka bunga akan membuka sehingga kualitasnya menjadi jelek. (Agus, 2004).
Gambar 1. Bunga Cengkeh (syzigium aromaticum) 2.2 Tipe – tipe Cengkeh
Di Indonesia banyak sekali ditemukan tipe-tipe cengkeh yang satu
sama lain sulit sekali dibedakan, misalnya tipe ambon, raja, sakit, indari, dokiri, afo dan tauro. Perkawinan antara berbagai tipe ini membentuk tipe-tipe baru sehingga tipe-tipe-tipe-tipe cengkeh di Indonesia sangat sulit digolongkan. Cengkeh di Indonesia dapat digolongkan menjadi 4 yaitu: si putih, sikotak, zanzibar dan ambon. Dengan pertimbangan bahwa tipe sikotak mirip dengan zanzibar dan siputih mirip dengan tipe ambon, maka pusat Penelitian dan Pengembangan Tanaman Industri saat ini hanya memusatkan perhatian pada tipe zanzibar dan tipe ambon, sifat masing-masing tipe cengkeh itu adalah sebagai berikut:
2.2.1 Cengkeh Si putih
Daun cengkeh si putih berwarna hijau muda (kekuningan) dengan helaian daun relatif lebih besar. Cabang-caban utama yang pertama mati sehingga percabangan seolah baru dimulai pada ketinggian 1,5 -2 m dari permukaan tanah, cabang dan daun jarang sehingga kuran rindang mahkota berbentuk bulat da agak bulat, relatif lebih besar dari sikotak dengan jumlah pertandan kurang dari 15 kuntum, Bila bunganya masak tetap berwarna hijau muda atau putih dan tidak berubah menjadi kemerahan, tangkai bunganya relatif panjang, mulai berproduksi pada umur 6,5 sampai 8,5 tahun, produksi dan kualitas bunganya rendah (Soenardi, 1981) .
2.2.2 Cengkeh Si Kotak
Daun cengkeh si kotak mulanya berwarna hijau muda kekuningan
kemudian berubah menjadi hijau tua dengan permukaan atas licin dan mengkilap, helaian daunnya agak langsing dengan ujung agakmembulat, cabang utama yang pertama hidup, sehingga percabangan kelihatan rendah sampai permukaan tanah. Ruas daun dan cabang rapat merimbun, mahkota bunga berbentuk piramid atau silindris, bunganya relatif kecil dibanding dengan si putih bertangkai panjang antara 20-50 kuntum pertandan, mulai berbunga pada umur 6,5 sampai 8,5 tahun bunganya berwarna hijau ketika masih muda dan menjadi kuning saat matang dengan pangkal berwarna merah, adaptasi dan produksinya lebih baik dari pada si putih tetapi lebih rendah dari zanzibar dengan kualitas sedang (Danarti & Najiyati, 1991). 2.2.3 Cengkeh Tipe Zanzibar
Tipe ini merupakan tipe cengkeh terbaik sangat dianjurkan karena
adanya adaptasi yang luas, produksi tinggi dan berkualitas baik, daun mulanya berwarna merah muda kemudian berubah menjadi hijau tua mengkilap pada permukaan atas dan hijau pucat memudar pada permukaanbawah, pangkal tangkai daun berwarna merah bentuk daunnya agak langsing dengan bagian terlebar tepat di tengah, ruas daun dan percabangan sangat rapat merimbun, cabang utama yang pertama hidup sehinggapercabangannya rapat dengan permukaan tanah dengan sudut-sudut cabang lancip (kurang dari 45°C) sehingga mahkotanya berbentuk kerucut, tipe ini mulai berbunga pada umur 4,5 sampai 6,5 tahun sejak disemaikan, bunganya agak langsing bertangkai pendek ketika muda berwarna hijau dan menjadi kemerahan setelah matang petik percabangan bunganyabanyak dengan jumlah bunga bisa lebih dari 50 kuntum pertandannya (Soenardi, 1981).
2.2.4 Cengkeh Tipe Ambon
Tipe cengkeh ini tidak dianjurkan untuk ditanam karena produksi dan daya adaptasinya rendah kualitas hasil yang kurang baik, daun yang muda berwarna ros muda atau hija muda (lebih muda dari zanzibar), daun yang tuapermukaan atasnya berwarna hijau tua dan kasar sedang permukaan bawah berwarna hijau keabu-abuan, daunnya agak lebar kira-kira 2/3 kali panjangnya, cabang dan daunnya jarang sehingga tampak kurang rimbun, mahkotanya agak bulat atau bulat bagian atas agak tumpul sedang bagian bawah agak meruncing, cabang-cabang utamanya mati sehingga seolah percabangannya mulai dari ketinggian 1,5 sampai 2 m tipe ini mulai berbunga pada umur 6,5 sampai 8,5 tahun sejak di semai bunganya agak gemuk dan bertangkai panjang berwarna hijau saat muda dan kuning saat matang petik percabangan bunganya sedikit dengan jumlah bunga kurang dari 15 kuntum pertandan (Agus, 2004).
2.3 Pengayakan
Pengayakan merupakan pemisahan berbagai campuran partikel
padatan yang mempunyai berbagai ukuran bahan dengan menggunakan ayakan. Proses pengayakan juga digunakan sebagai alat pembersih, pemisah kontaminan yang ukurannya berbeda dengan bahan baku. Pengayakan memudahkan kita untuk mendapatkan pasir dengan ukuran yang seragam. Dengan demikian pengayakan dapat didefinisikan sebagai suatu metoda pemisahan berbagai campuran partikel padat sehingga didapat ukuran partikel yang seragam serta terbebas dari kontaminan yang memiliki ukuran yang berbeda dengan menggunakan alat pengayakan.
Pengayakan dengan berbagai rancangan telah banyak digunakan dan dikembangkan secara luas pada proses pemisahan butiran - butiran berdasarkan ukuran. pengayakan yaitu pemisahan bahan berdasarkan ukuran mesin kawat ayakan, bahan yang mempunyai ukuran lebih kecil dari diameter mesin akan lolos dan bahan yang mempunyai ukuran lebih besar akan
tertahan pada permukaan kawat ayakan. Bahan-bahan yang lolos melewati lubang ayakan mempunyai ukuran yang seragam dan bahan yang tertahan dikembalikan untuk dilakukan penggilingan ulang. (Suharto, 1991)
Yang menjadi ciri ayakan antara lain adalah : 1. Ukuran dalam mata jala.
2. Jumlah mata jala (mesh) per satuan panjang, misalnya per cm atau per inchi (sering sama dengan nomor ayakan).
3. Jumlah mata jala per setuan luas, umumnya per cm2.
Screening atau pengayakan secara umum merupakan suatu pemisahan ukuran berdasarkan kelas-kelasnya pada alat sortasi. Namun pangayakn juga dapat digunakan sebagai alat pembersih, memindahkan kontaminan yang ukurannya berbeda dengan bahan.
Pengayakan merupakan satuan operasi pemisahan dari berbagai ukuran bahan untuk dipisahkan kedalam dua atau tiga praksi dengan menggunakan ayakan. Setiap praksi yang keluar dari ayakan mempunyai ukuran yang seragam. (Fellow, 1988)
2.5 Macam – macam alat pengayakan
Berbagai jenis alat pengayak yang dapat digunakan dalam proses sortasi bahan coran, diklasifikasikan dalam dua bagian besar :
1. Ayakan dengan celah yang berubah-ubah (Screen Apeture) seperti : roller screen (Pemutar), belt screen (kabel kawat atau ban), belt and roller (ban dan pemutar), screw (baling-baling).
2. Ayakan dengan celah tetap, seperti : stationary (bersifat seimbang/tidak berubah), vibratory (bergetar), rotary atau gyratory (berputar) dan recipro cutting (timbale balik).
Untuk memisahkan bahan-bahan yang telah dihancurkan berdasarkan keseragaman ukuran partikel-partikel bahan dilakukan dengan pengayakan dengan menggunakan standar ayakan.
Standar kawat ayakan dibagi :
1. Tyler Standar, ukuran 200 mesh, diameter 0,0029 inci, dan SA 0,0021 inci. 2. British Standar, ukuran 200 mesh, SA 0,003 inci, dan SI 4√2.
3. US Standar, ukuran 18 mesh, SA 1 mm, dan SI 4√2.
Klasifikasi tersebut sangat bermanfaat tetapi tidak bersifat kaku. Proses pembersihan dan sortasi untuk menghasilkan suatu pengkelasan mutu dan beberapa kasus selalu melibatkan proses sortasi. Bagaimanapun, tingkatan operasi tersebut sangat berarti, terutama dalam penerapannya sebagai tujuan utama dari suatu kegiatan.
2.5.1 Jenis – jenis pengayakan
Pengayak (screen) dengan berbagai desain telah digunakan secara luas pada proses pemisahan butiran - butiran berdasarkan ukuran yang terdapat pada mesin-mesin sortasi, tetapi pengayak juga digunakan sebagai alat pembersih, pemisahan kontaminan yang berbeda ukurannya dari bahan baku.
Istilah-istilah yang digunakan dalam pengayakan (screen) yaitu : a) Under size yaitu ukuran bahan yang melewati celah ayakan. b) Over size yaitu ukuran bahan yang tertahan oleh ayakan.
c) Screen aperture yaitu bukaan antara individu dari kawat mesh ayakan. d) Mesh number yaitu banyaknya lubang-lubang per 1 inci.
e) Screen interval yaitu hubungan antara diameter kawat kecil pada seri ayakan standar.
a. Pengayak berbadan datar (flat bad screen)
Pengayak jenis ini bentuknya sangat sederhana, banyak ditemukan diareal-areal pertanian, saat proses sortasi awal dari kentang, wortel dan lobak. Alat pengayak datar ganda digunakan secara luas dalam proses sortasi berdasarkan ukuran dari bahan baku (seperti biji-bijian dan kacang-kacangan) juga digunakan dalam proses pengolahan dan produk akhir seperti pasir jagung. Alat pengayak datar secara umum terdiri dari satu atau lebih lembaran pengayak yang dipasangbersama-sama dalam sebuah kotak yang tertutup rapat, pergeralannya dapat menggunakan berbagai alat. Tetapi biasanya alat tersebut bola-bola runcing dari kart yang keras, yang diletakkan antara lembaran-lembaran pengayak. Maksudnya adalah untuk meminimumkan kerusakan akibat pergesekan antara lubang-lubang pengayak dengan partikel bahan yang halus.
Gambar 2, Pengayak berbadan datar (flat bad screen) Sumber : http://harga-mesin-baru.blogspot.com/
b. Pengayak Drum
Pengayak drum dan alat yang digunakan pada proses sortasi berdasarkan ukuran bentuk untuk kacang polong, jagung, kacang kedelai dan kacang lainnya yang sejenis. Bahan coran tersebut akan menahan gerakan jatuh berguling yang dihasilkan oleh rotasi drum. Alat sortis drum biasanya
diperlukan untuk memisahkan bahan coran ke dalam dua atau lebih aliran, karena itu dibutuhkan dua atau lebih tingkatan pengayak.
Gambar 3, Pengayak Drum
Sumber : http://harga-mesin-baru.blogspot.com/
c. Pengayakan sortasi
Selain menggunakan celah atau lubang yang tetap, ada juga pengayak sortasi dengan variable celah dan system tahap-pertahap. Termasuk dalam kelompok ini adalah jenis-jenis khusus dari tipe sortasi roller belt dan sorter roller seperti tipe baling-baling.
Beberapa cara atau metode yang dapat digunakan dalam pengayakan tergantung dari material yang akan dianalisa, anatara lain:
d. Ayakan dengan gerak
Gambar 4, Ayakan dengan gerakan melempar Sumber : https://tsffaunsoed2010.wordpress.com/
Cara pengayakan dalam metode ini, sampel terlempar ke atas secara vertikal dengan sedikit gerakan melingkar sehingga menyebabkan penyebaran pada sampel dan terjadi pemisahan secara menyeluruh, pada saat yang bersamaan sampel yang terlempar keatas akan berputar (rotasi) dan jatuh di atas permukaan ayakan, sampel dengan ukuran yang lebih kecil dari lubang ayakan akan melewati saringan dan yang ukuran lebih besar akan dilemparkan ke atas lagi dan begitu seterusnya. Sieve shaker modern digerakkan dengan electro magnetik yang bergerak dengan menggunakan sistem pegas yang mana getaran yang dihasilkan dialirkan ke ayakan dan dilengkapi dengan kontrol waktu.
e. Ayakan dengan gerakan horizontal
Gambar 5, Ayakan dengan gerakan horizontal Sumber : https://tsffaunsoed2010.wordpress.com/
Cara Pengayakan dalam metode ini, sampel bergerak secara horisontal (mendatar) pada bidang permukaan sieve (ayakan), metode ini baik digunakan untuk sampel yang berbentuk jarum, datar, panjang atau berbentuk serat. Metode ini cocok untuk melakukan analisa ukuran partikel aggregat. (Zulfikar, 2010)
f. Seiving vertical
Mesin sieving adalah perangkat yang sangat diperlukan beberapa tahun yang lalu dan juga pada hari-hari sekarang di hari keluar dalam proses industri dan perdagangan. Sebuah analisis akurat sebelumnya yang dilakukan terhadap bahan baku tertentu, aditif dan persediaan melalui mesin pengayak sering diperlukan dan merupakan premis penting untuk mencapai hasil yang benar dan untuk menghasilkan produk yang sempurna. Dengan mempertimbangkan aspek-aspek ini, kami menyediakan sistem yang membantu pencapaian hasil optimal selama pembuatan produk. Mesin sieving kami memberikan presisi dan fungsi yang tinggi selama analisis produk dengan cara sieving.
Seperti disebutkan sebelumnya mesin pengayak ini diaplikasikan di berbagai daerah. Mesin sieving menganalisa berbagai material dengan portofolio Meliputi pasir, tanah dan bahan bangunan serta makanan dan produk kimia. Oleh karena itu, sangat penting bahwa mesin pengayak mencakup berbagai rentang ukuran mesh, karena jelas tidak dapat menyaring semua bahan kimia yang disukai hanya dengan jaring kasar. Khususnya dalam analisis saringan laboratorium dengan mesin pengayak tradisional tidak cukup lagi, namun ada produk high-end yang dibutuhkan, ini adalah bantuan yang sangat besar karena adanya indikasi digital proses pengayakan. Seringkali dibutuhkan mesin saringan untuk pengeringan kering dan juga saringan basah.
Pada mesin sieving, material dipisahkan melalui wire-mesh, karena partikel yang lebih kecil dipisahkan oleh lebar mesh yang berbeda dari partikel yang lebih besar. Ada analisis saringan dengan ukuran yang berbeda untuk tugas-tugas ini yang memiliki rentang ukuran mesh untuk memberikan solusi optimal untuk saringan bahan yang berbeda. Oleh karena itu harus dipertimbangkan bahwa bahkan saringan itu bisa tercemar dengan waktu dan karenanya harus dibersihkan dengan benar. Solusi ideal untuk pembersih ultrasonik untuk memastikan aplikasi analisis sieves jangka panjang di mesin Sieving.( http://www.industrial-needs.com/laboratory/equipment/labortory-instruments/sieve-machines.htm)
Gambar 6, Pengayak seiving vertical
Sumber : http://www.industrial-needs.com/laboratory/equipment/labortory instruments/sieve-machines.htm
2.6 Daya Patah dan komposisi kimia bunga cengkeh
Daya patah adalah sifat fisik yang berhubungan dengan tekanan untuk mematahkan produk. Daya lekat bunga cengkeh tidak memiliki korelasi yang konsisten dengan parameter sifat fisikk bunga cengkeh. Rata – rata daya lekat bunga cengkeh warna hijau, merah hijau dan merah adalah 0.16 kg, 0.17 dan 0.22 kg. (Jannah, 2014)
Tabel 1. Komposisi kimia bunga cengkeh
2.7 Analisis Gaya
Gaya di definisikan sebagai besaran vektor yang mempunyai harga
atau nilai, garis kerja dan arah. Beberapa parameter penting dalam motor bakar atau mesin otomotif adalah torsi dan daya mesin, alasannya karena ke dua parameter inilah yang disebut – sebut sebagai penentu performa atau unjuk kerja mesin.
2.7.1 Torsi Mesin
Torsi adalah ukuran kemampuan mesin untuk melakukan kerja, jadi torsi adalah suatu energi. Besaran torsi adalah besaran turunan yang biasa di gunakan untuk menghitung energi yang di hasilkan dari benda yang berputar pada porosnya. Adapun perumusan dari torsi adalah sebagai berikut. Apabila suatu benda berputar dan mempunyai besar gaya sentrifugal sebesar F, sebesar b dengan data tersebut torsinya adalah (Anonim, 2013)
T = F x d ( N.m ) Dimana :
T = Torsi benda berputar ( N.m )
F = gaya sentrifugal dari benda yang berputar ( N )
d = jarak benda ke pusat rotasi ( m )
2.7.2 Daya Mesin
Daya adalah Laju Energi yang dihantarkan selama melakukan usaha dalam periode waktu tertentu. Satuan SI (Satuan Internasional) untuk Daya adalah Joule / Sekon (J/s) = Watt (W).
( http://www.softilmu.com/2015/08/Pengertian-Satuan-Rumus-Daya-Fisika-Adalah.html)
Dalam Fisika, Daya disimbolkan dengan Persamaan Berikut : P = W / t
Dimana :
P = Daya ( satuannya J/s atau Watt ) W = Usaha ( Satuannya Joule ( J ) ) t = Waktu ( satuannya sekon ( s ) )
Daya pada mesin kendaraan bermotor adalah tenaga yang di hasilkan mesin tersebut. (http://teknik-alatberat.blogspot.co.id/2014/11/hubungan-daya-kecepatan-putaran-dan.html)
Daya ini di hasilkan oleh Torsi dan Kecepatan Sudut, dalam rumus:
P = T . ω
Keterangan :
P = Daya ( watt )
T = Torsi ( Nm )
ω = Kecepatan sudut ( rad/s )
Jika diketahui bukan Kecepatan Sudut, melainkan Kecepatan Putaran (RPM), maka rumusnya menjadi:
Keterangan :
P = Daya ( watt )
T = Torsi ( Nm )
N = Kecepatan putaran (Rpm )
2.8 Motor
Motor adalah suatu komponen utama dari sebuah kontruksi permesinan yang berfungsi sebagai penggerak. Gerakan yang dihasilkan oleh motor adalah sebuah putaran poros. Komponen lain yang dihubungkan dengan poros motor adalah pulley ataupun roda gigi yang kemudian dihubungkan dengan sabuk ataupun rantai. Menurut jenisnya motor terbagi menjadi 2 yaitu motor bakar dan motor listrik.Motor bakar dibedakan menjadi 2 jenis yaitumotor bensin dan motor diesel. Motor bensin termasuk ke dalam jenis motor bakar torak. Proses pembakaran bahan bakar dan udara di dalam silinder(internal combustion engine).Motor bakar bensin dilengkapi dengan busi dan karburator yangmembedakanya dengan motor diesel. Motor listrik adalah motor yang berputar karena adanya sumber daya listrik yang menghidupkan tator elektromotor sehingga menyebabkan terjadinya medan magnet dan memicu rotor untuk berputar. Sumber tenaga dari motor listrik adalah listrik dari PLN. Motor listrik di bagi menjadi beberapa tipe dengan kebutuhan daya sesuai yang di butuhkan. (R.S Khurmi, 2002)
2.9 Poros
Poros adalah salah satu bagian terpenting dari mesin. Hampir semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran. Peranan dalam transmisi seperti itu dipegang oleh poros. (Sularso, 1987)
Poros adalah suatu bagian stasioner yang beputar, biasanya berpenampang bulat dimana terpasang elemen-elemen seperti roda gigi (gear). Poros bisa menerima beban lenturan, beban tarikan, beban tekan atau beban puntiran yang bekerja sendiri-sendiri atau berupa gabungan satu dengan lainnya. (Josep Edward Shigley, 1983)
a. Fungsi Poros
Poros dalam sebuah mesin berfungsi untuk meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran. Setiap elemen mesin yang berputar, seperti cakara tali, puli sabuk mesin, piringan kabel, tromol kabel, roda jalan dan roda gigi, dipasang berputar terhadap poros dukung yang tetap atau dipasang tetap pada poros dukung yang berputar. Contohnya sebuah poros dukung yang berputar , yaitu poros roda keran berputar gerobak.
b. Jenis – jenis poros
Jenis Poros dilihat dari Fungsinya
1. Poros dukung, misalnya gandar, poros motor, poros gerobag.
2. Poros transmisi, misalnya poros motor listrik, poros gigi transmisi pada
gear box.
3. Gabungan dukung dan transmisi, misalnya poros mobil. Berdasarkan pembebanannya
Poros Transmisi (transmission shafts)
Poros ini mendapat beban puntir murni atau puntir dan lentur. Daya ditransmisikan kepada poros ini melalui kopling, roda gigi, puli sabuk dan sproket rantai.
Poros ini memindahkan tenaga antara sumber dan mesin yang menyerap tenaga. Poros lurus, poros counter, poros overhead dan semua poros pabrikan adalah poro transmisi. Karena poros ini membawa bagian mesin seperti puli, roda gigi, dan lainnya, maka akan menyebabkan bengkokan yang menyebabkan putus. Poros transmisi lebih dikenal dengan sebutan shaft. Shaft akan mengalami beban puntir berulang, beban lentur berganti ataupun kedua-duanya. Pada shaft, daya dapat ditransmisikan melalui gear, belt pulley, sprocket rantai, dll.
Poros Mesin
Poros ini adalah bagian dari mesin itu sendiri. Poros engkol adalah contoh dari poros mesin.
1. Gandar
Gandar merupakan poros yang tidak mendapatkan beban puntir, fungsinya hanya sebagai penahan beban, biasanya tidak berputar. Poros gandar merupakan poros yang dipasang diantara roda-roda kereta barang. Poros gandar tidak menerima beban puntir dan hanya mendapat beban lentur. Contohnya seperti yang dipasang pada roda-roda kereta barang, atau pada as truk bagian depan.
2. Spindle
Poros transmisi yang relatif pendek, seperti poros utama mesin perkakas, di mana beban utamanya berupa puntiran, disebut spindle. Syarat yang harus dipenuhi poros ini adalah deformasinya harus kecil dan bentuk serta ukurannya harus teliti.
3. Poros Transmisi
Poros transmisi berfungsi untuk memindahkan tenaga mekanik salah satu elemen mesin ke elemen mesin yang lain. Poros transmisi mendapat beban puntir murni atau puntir dan lentur yang akan meneruskan daya ke poros melalui kopling, roda gigi, puli sabuk atau sproket rantau, dan lain-lain. 4. Poros Engkol
Poros engkol merupakan bagian dari mesin yang dipakai untuk merubah gerakan naik turun dari torak menjadi gerakan berputar. Poros engkol yang kecil sampai yang sedang biasanya dibuat dari satu bahan yang ditempa kemudian dibubut, sedangkan yang besar-besar dibuat dari beberapa bagian yang disambung-sambung dengan cara pengingsutan.
c. Bahan yang di gunakan untk membuat poros
Poros yang biasa digunakan untuk putaran tinggi dan beban yang berat pada umumnya dibuat dari baja paduan (alloy steel) dengan proses
pengerasan kulit (case hardening) sehingga tahan terhadap keausan. Beberapa diantaranya adalah baja khrom nikel, baja khrom nikel molebdenum, baja khrom, baja khrom molibden, dll. Sekalipun demikian, baja paduan khusus tidak selalu dianjurkan jika alasannya hanya karena putaran tinggi dan pembebanan yang berat saja. Dengan demikian perlu dipertimbangkan dalam pemilihan jenis proses heat treatment yang tepat sehingga akan diperoleh kekuatan yang sesuai. (Sularso, 1997 : 4 )
Bahan yang digunakan untuk poros harus memiliki sifat berikut ( Khurmi, 2005 : 531 ):
• Ini harus memiliki kekuatan tinggi.
• Ini harus memiliki machinability yang baik. • Harus memiliki faktor sensitivitas rendah.
• Ini harus memiliki sifat perlakuan panas yang baik. • Ini harus memiliki sifat tahan aus yang tinggi.
Bahan yang digunakan untuk poros biasa adalah baja karbon dengan nilai 40 C8, 45 C8, 50 C 4 dan 50 C 12.
Sifat mekanik dari nilai baja karbon ini diberikan dalam tabel berikut. Tabel 2. Sifat mekanis baja yang digunakan untuk shaft
Indian standard designation
Ultimate tensile strength, Mpa
Yield strength, Mpa
40 C 8 560 - 670 320
45 C 8 610 - 100 350
50 C 4 640 - 760 370
50 C 12 700 min 390
(Khurmi, 2005 : 531 )
d. Cara pembentukan / pembuatan poros
Poros umumnya dibentuk dengan pengerolan panas dan difinishing untuk mendapatkan ukurannya dengan proses dingin atau pembubutan dan
gerinda. Poros yang diroll dingin lebih kuat daripada poros yang diroll panas tapi dengan tegangan sisa lebih tinggi.
e. Gaya yang berkerja pada poros
Di dalam poros terdapat beberapa gaya antara lain : gaya dalam akibat beratnya (W) yang selalu berpusat pada titik gravitasinya. Gaya (F) merupakan gaya luar arahnya dapat sejajar dengan permukaan benda ataupun membentuk sudut α dengan permukanan benda. Gaya F dapat menimbulkan tegangan pada poros, karena tegangan dapat rimbul pada benda yang mengalami gayagaya. Gaya yang timbul pada benda dapat berasal dari gaya dalam akibat berat benda sendiri atau gaya luar yang mengenai benda tersebut. Baik gaya dalam maupun gaya luar akan menimbulkan berbagai macam tegangan pada kontruksi tersebut. Poros yang umumnya meneruskan daya melalui sabuk, roda gigi, dan rantai akan mendapatkan beban puntir dan lentur sehingga pada permukaan poros akan mengalami tegangan geser (Sularso 1997: 17)
Perhitungan yang digunakan dalam merancang poros utama yang mengalami beban puntir dan beban lentur antara lain sebagai berikut :
• Menghitung daya rencana
𝑃𝑑= 𝐹𝑐 · P (Kw) ...(Sularso, 1997 : 7)
Keterangan :
Pd = daya rencana (kW)
Fc = faktor koreksi
P = daya nominal (kW)
• Menghitung momen yang terjadi pada poros
T = 9,74 × 105 𝑃𝑑
𝑛1
...(sularso, 1997 : 7)
T = Momen torsi rencana (Kg . mm) 𝑛1= Putaran poros ( rpm ) M = F . L ...(Khurmi, 2005 : 537 ) Keterangan : M = Momen lentur ( N.mm ) F = Beban ( N )
L = Jarak masing – masing beban ( mm )
• Mencari tegangan geser yang di ijinkan
𝜏
𝑎= 𝜎
𝐵/ (
Sf1 X Sf2) ...(sularso, 1997 : 8) Keterangan :𝜏
𝑎=
Tegangan geser yang di ijinkan ( kg / 𝑚𝑚2 )𝜎
𝐵=
Kekuatan tarik ( kg / 𝑚𝑚2 ) Sf1 , Sf2 = Faktor keamanan• Mencari tegangan yang terjadi pada poros
𝜏
𝑚𝑎𝑥=
( 5,1 / 𝑑𝑠3) √( 𝐾𝑚𝑀 )2+ ( 𝐾𝑡𝑇)2...(sularso, 1997 :7) Keterangan :𝜏
𝑚𝑎𝑥=
Tegangan geser maksimal ( kg / 𝑚𝑚2 )𝑑
𝑠=
Diamatesr poros (mm)K
m= Faktor koreksi momen lentur
M
=
Momen lentur ( kg . mm )𝐾
𝑡=
Faktor koreksi momen puntirFaktor koreksi momen lentur mempunyai ketentuan yaitu untuk poros yang berputar dengan pembebanan momen lentur tetap, besarnya faktor Km = 1,5.
Poros dengan tumbukan ringan Km terletak antara 1,5 dam 2,0, dan untuk
beban dengan tumbukan berat Km terletak antara 2 dan 3 (Sularso 1997: 17).
• Menentukan diameter poros 1. Poros pejal
𝑑
𝑠= [
5,1 𝜏𝑎√(𝐾
𝑚𝑀)
2+ ( 𝐾
𝑡𝑇)
2]
1 3⁄ ...(sularso, 1997 : 18 ) Keterangan :Km = Faktor koreksi momen lentur
M = Momen lentur ( kg . mm )
𝐾𝑡 = Faktor koreksi momen puntir
T = Momen puntir ( kg . mm )
𝑑𝑠 = Diameter poros
2.10 Bantalan ( Bearing )
Bantalan merupakan elemen mesin yang mampu menumpu poros berbeban, sehingga putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman, dan panjang umur (Sularso, 1997:103). Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik.
Bantalan gelinding Bantalan luncur
Adapun jenis-jenis dari bantalan dapat diklasifikasikan sebagai berikut : a) Atas dasar gerakan bantalan terhadap poros
1. Bantalan luncur ( sliding contact bearing ) 2. Bantalan gelinding ( Rolling contact bearing ) b) Atas dasar arah beban terhadap poros
1. Bantalan radial 2. Bantalan aksial
load
Fixed element
Gambar 8. Radial bearing (Khurmi, 2005 )
Moving element
Fixed element Gambar 9. Radial bearing ( khurmi, 2005 )
Load Fixed element
Moving element
Gambar 10. Axial bearing ( khurmi, 2005 )
Pemasangan bantalan poros di antara poros dan dudukan bertujuan untuk memperlancar poros berputar, mengurangi gesekan, mengurangi panas, serta menambah ketahanan poros. Syarat bantalan poros harus memiliki presisi ukuran yang tinggi sehingga tidak kocak dalam bekerja.
Tabel 2. Perbandingan antara bantalan gelinding dan bantalan luncur
Bantalan gelinding Bantalan luncur
Cocok untuk putaran kecil Untuk putaran tinggi
Harga mahal Harga murah
Pelumasan sederhana Pelumasan khusus
Gesekan rendah Gesekan tinggi
Untuk putaran tinggi agak berisik Meredam putaran tinggi
( khurmi, 2005 )
2.10.1 Umur bantalan ( Life of a Bearing )
Untuk umur bantalan bola (roller bearing) dapat di definisikan dari jumlah putarannya perjam dalam kecepatan yang sama dimana bantalan berjalan sebelum bukti pertama kelelahan berkembang dalam bahan dari salah satu cincin atau elemen bergulir (Khurmi, 2005 : 1026 ).
Tabel 3. Umur pakai bantalan
( Khurmi, 2005 : 1027 )
No Application of bearing Life of bearing, in hours
1 Instruments and apparatus that are rarely used
a) Demonstration apparatus, mechanism for operatingsliding doors
b) Aircraft engines
500
1000 – 2000
2 Machines used for short periods or intermittently and whose breakdown would not have serious consequences e.g. hand tools, lifting tackle in workshops, and operated machines, agricultural machines, cranes in erecting shops, domestic machines.
4000 – 8000
3 Machines working intermittently whose breakdown would have serious consequences e.g. auxillary machinery in power stations, conveyor plant for flow production, lifts, cranes for
piece goods, machine tools used frequently. 8000 – 12000
4 Machines working 8 hours per day and not always fully utilised
e.g. stationary electric motors, general purpose gear units. 12.000 – 20.000
5 Machines working 8 hours per day and fully utilised e.g. machines for the engineering industry, cranes for bulk goods,
ventilating fans, counter shafts. 20.000 – 30.000
6 Machines working 24 hours per day
e.g. separators, compressors, pumps, mine hoists, naval vessels. 40.000 – 60.000
7 Machines required to work with high degree of reliability 24 hours per day e.g. pulp and paper making machinery,
Tabel 4.beberapa nomor bantalan
( Khurmi, 2005 : 1021 )
2.11 Sabuk -V
Sabuk v merupakan sabuk yang tidak berujung dan di perkuat dengan penguat tenunan dan tali. Sabuk V terbuat dari karet dan bentuk penampangnya berupa trapesium. Bahan yang di gunakan untuk membuat inti sabuk itu sendiri adalah terbuat dari tenunan tetoron.
Penampang puli di gunakan berpasangan dengan sabuk juga harus berpenampang trapesium. Puli merupakan elemen penerus putaran yang di putar oleh sabuk penggerak.
Bagian sabuk yang sedang membelit puli mengalami lengkungan sehingga lebar bagian dalamnya akan bertambah besar ( Sularso, 1997 : 163 ). Gaya gesekan yang terjadi juga bertambah karena bentuk bajinya yang akan menghasilkan transmisi daya yang besar pada tegangan relatif rendah. Adapun bentuk kontruksi macam – macam penampang sabuk V yang umum di pakai terlihat pada gambar
Gamabar 11. Penampang sabuk V ( Sularso 1997 : 164 )
pemilihan penampang sabuk V yang cocok di tentukan atas dara daya rencana dan putaran poros penggerak. Daya rencanya sendiri dapat di ketahui dengan mengalihkan daya yang akan di teruskan dengan faktor koreksi yang ada. Lazimnya sabuk tipe V daniyatakan panjang kelilingnya dengan ukuran inchi. Jarak antar sumbu poros harus 1,5 sampai dua kali diameter puli besar ( Sularso, 1997 : 166 ). Sudut lilit atau sudut kontak θ dari sabuk pada alur puli penggerak harus di usahakan sebesar mungkin untuk mengurangi selip antara sabuk dan puli dan meperbesar panjang kontaknya.
Transmisi sabuk dapat di bagi tiga kelompok, yaitu sabuk rata, sabuk dengan penampang trapesium, dan sabuk sengan gigi. Sebagian transmisi sabuk menggunakan sabuk V karena mudah pemakaiannya dan harganya yang murah. Kelemahan dari sabuk V yaitu transmisi sabuk dapat memungkinkan terjadinya slip. Oleh karena itu, perencanaan sabuk V perlu memperhitungkan jenis sabuk yang di gunakan dan panjang sabuk yang di gunakan.
• Tipe V- belt dan puley
Menurut Standar India (IS: 2494 - 1974), belt di buat dalam 5 tipe yaitu A, B, C, D, dan D. Dimensi standard V-belt di tunjukan pada tabel. Puly untuk v-belt terbuat dari besi cor atau baja tekan untuk mengurangi berat ( Khurmi, 2005 : 749 ).
Tabel 5. Dimensi sabuk V standar menurut IS: 2494 – 1974 Type of belt Rentang daya Minimum
pitch diameter of pully (D) mm Top width (b) mm Ketebalan (t) mm Weught per metre length in newton A 0.7 – 0.35 75 13 8 1.06 B 2 - 15 125 17 11 1.89 C 7.5 - 75 200 22 14 3.43 D 20 - 150 355 32 19 5.96 E 30 - 150 500 38 23 ( Khurmi 2005 : 749 ).
Menurut IS: 2494-1974, sabuk V ditentukan oleh jenis dan panjang nominalnya. Misalnya v-belt type A dengan panjang 914 mm di tuliskan sebagai A 914-IS : 2494. Standard pitch lengths v-belts menurut IS: 2494 – 1974 di tunjukkan pada tabel di bawah ini ( Khurmi, 2005 : 750 ).
Tabel 6. Standard pitch lengths v-belts menurut IS: 2494 – 1974 Type of
belt
Standard pitch lengths of V-belts in mm
A 645, 696, 747, 823, 848, 925, 950, 1001, 1026, 1051, 1102, 1128, 1204, 1255, 1331, 1433, 1458, 1509, 1560, 1636, 1661, 1687, 1763, 1814, 1941, 2017, 2068, 2093, 2195, 2322, 2474, 2703, 2880, 3084, 3287, 3693 B 932, 1008, 1059, 1110, 1212, 1262, 1339, 1415, 1440, 1466, 1567, 1694, 1770, 1821, 1948, 2024, 2101, 2202, 2329, 2507, 2583, 2710, 2888, 3091, 3294, 3701, 4056, 4158, 4437, 4615, 4996, 5377. C 1275, 1351, 1453, 1580, 1681, 1783, 1834, 1961, 2088, 2113, 2215, 2342, 2494, 2723, 2901, 3104, 3205, 3307, 3459, 3713, 4069, 4171, 4450, 4628, 5009, 5390, 6101, 6863, 7625, 8387, 9149 D 3127, 3330, 3736, 4092, 4194, 4473, 4651, 5032, 5413, 6124, 6886, 7648, 8410, 9172, 9934, 10 696, 12 220, 13 744, 15 268, 16 792 E 5426, 6137, 6899, 7661, 8423, 9185, 9947, 10 709, 12 233, 13 757, 15 283, 16 805 ( Khurmi, 2005 : 750 ) Tabel 7. Type – type pulley
Perhitungan yang di gunakan dalam perancangan sabuk V antara lain sebagai berikut :
a) Daya rencana ( Pd ) 𝑃𝑑= 𝐹𝑐 · P (Kw) ...(Sularso, 1997 : 7) Keterangan : Pd = daya rencana (kW) Fc = faktor koreksi P = daya nominal (kW) b) Momen rencana 𝑇1 = 9,74 × 105 ×
(
𝑃𝑑 𝑛1)
...( Sularso, 1997 : 7 ) 𝑇2 = 9,74 × 105 ×(
𝑃𝑑 𝑛2)
Keterangan : Pd = daya rencana (kW)𝑛1 = Putaran poros penggerak ( Rpm ) 𝑛2 = Putaran poros yang digerakan ( Rpm )
c) tegangan geser yang di ijinkan
𝜏
𝑎= 𝜎
𝐵/ (
Sf1 X Sf2) ...(sularso, 1997 : 8) Keterangan :𝜏
𝑎=
Tegangan geser yang di ijinkan ( kg / 𝑚𝑚2 )𝜎
𝐵=
Kekuatan tarik ( kg / 𝑚𝑚2 ) Sf1 = Faktor keamanand) Diameter lingkaran jarak bagi puli (dp, Dp)
Dp = dp × i ... ( Sularso, 1997 : 177 )
Keterngan :
Dp = diameter jarak bagi puli besar (mm) dp = diameter jarak bagi puli kecil (mm) i = perbandingan putaran
e) Diameter luar puli (dk, Dk)
𝑑𝑘 = dp + 2 × 4,5 ... ( Sularso, 1997 : 177 ) 𝐷𝑘 = Dp + 2 × 4,5 𝑑𝐵 = 5 4 𝑑𝑠1 + 10 𝐷𝐵 = 5 4 𝑑𝑠2 + 10 Keterangan :
𝑑𝑘 = diameter luar puli kecil ( mm ) 𝐷𝑘 = diameter luar puli besar ( mm ) 𝑑𝐵 = diameter naff puli kecil ( mm ) 𝐷𝐵 = diameter naff puli besar ( mm )
f) Kecepatan sabuk (V)
v = π · dp · 𝑛1
60 ×1000
...( sularso, 1997 : 166 )
keterangan :
v = kecepatan puli ( m/s ) dp = diameter puli kecil ( mm ) 𝑛1 = putaran puli kecil ( rpm ) g) Putaran sabuk < putaran poros
h) Jarak sumbu poros ( C )
C = 3·R1 + R2 ( sularso, 1997 : 177 )
Keterangan :
C = jarak sumbu poros ( mm ) R1 = jari – jari pulley kecil R2 = jari – jari pulley besar
i) Panjang keliling ( L ) L = 2C + 𝜋
2 +( Dp + dp) + 1
4C ( Dp – dp )2
2.12 Pasak (spie)
Pasak atau keys merupakan elemen mesin yang digunakan untuk menetapkan atau mengunci bagian-bagian mesin seperti : roda gigi, puli, kopling dan sprocket pada poros, sehingga bagian-bagian tersebut ikut berputar dengan poros ( Khurmi, 2005)
a) Jenis-jenis pasak yang biasa digunakan dalam suatu mesin • Pasak pelana
• Pasak rata • Pasak benam • Pasak singgung
Gambar 12. Jenis – jenis pasak( Khurmi, 2005 )
Dalam desain pasak harus dicari panjang pasak berdasarkan tegangan geser yang terjadi (shearing stress) dan tegangan crushing (crushing stress) kemudian diambil panjang terbesarnya. Panjang pasak yang direkomendasikan dalam satuan mm adalah 6, 8, 10, 14, 16, 20, 22,
25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 125, 140, 160, 180, 200, 220, 250, 280, 320, 360, 400( Khurmi, 2005 )
Tabel 7. Pasak standard
( Khurmi, 2005 )
2.13 Baut
Sambungan mur baut (Bolt) banyak digunakan pada berbagai komponen mesin. Sambungan mur baut bukan merupakan sambungan tetap, melainkan dapat dibongkar pasang dengan mudah( Khurmi, 2005 : 392 ). Beberapa keuntungan penggunaan sambungan mur baut :
• Mempunyai kemampuan yang tinggi dalam menerima beban. • Kemudahan dalam pemasangan
• Dapat digunakan untuk berbagai kondisi operasi • Efisiensi tinggi dalam proses manufaktur
Gambar 13. Jenis – jenis baut ( Khurmi, 2005 ) 1. Bagian baut
• Diameter mayor adalah diameter luar baik untuk ulir luar maupun dalam.
• Diameter minor adalah diameter ulir terkecil atau bagian dalam dari ulir.
• Diameter pitch adalah diameter dari lingkaran imajiner atau diameter efektif dari baut
• Pitch adalah jarak yang diambil dari satu titik pada ulir ke titik berikutnyadengan posisi yang sama.
1
Pitch = ( Khurmi, 2005 : 394 )
jumlah ulirperpanjang baut
• Lead adalah jarak antara dua titik pada kemiringan yang sama atau jarak lilitan
Gambar 14. Bagian – bagian baut( Khurmi, 2005)
Gambar 15. Torsi pengencangan baut( Khurmi, 2005)
a. Diameter Baut b. Panjang baut c. Daerah dekat efektif d. Lebar kunci
e. Diameter baut f. F jarak ulir
Tabel 8.besar torsi pngencangan baut
Tabel 9.daftar ukuran baut – mur standard.
