Review Design
–
Perancangan Mesin Lanjut
Mesin Pengolah Sabut Kelapa Menjadi
Coconut Fiber
.
Kontrol Puli, Poros dan Bantalan.
Oleh :
Agus Budi Prasetyo
215421002
4 DEA
Teknik Perancangan dan Pengembangan Produk
Politeknik Manufaktur Negeri Bandung
Daftar Isi
I. Pendahuluan ... 3
A. Penjelasan mesin ... 3
II. Perhitungan Kontrol Elemen Mesin ... 4
A. Sabuk dan Puli ... 4
1. Kontrol sabuk terhadap kecepatan yang diizinkan ... 5
2. Kontrol sabuk terhadap frekuensi bengkok ... 9
3. Validasi Perhitungan dengan menggunakan software-KissSooft ... 10
4. Kesimpulan Kontrol sabuk. ... 10
B. Perhitungan dan Kontrol Sudut Puntiran Pada Poros ... 11
1. Perhitungan sudut puntiran ... 11
2. Hasil simulasi penentuan sudut puntir menggunakan software KissSoft ... 11
3. Nilai faktor keamanan sudut puntiran ... 12
4. Kesimpulan Kontrol sudut puntiran ... 12
C. Perhitungan putaran kritis akibat puntiran pada poros. ... 12
1. Perhitungan putaran kritis ... 12
2. Hasil Simulasi menggunakan Software KissSoft ... 13
3. Nilai Faktor keamanan putaran kritis akibat puntiran. ... 13
4. Kesimpulan perhitungan kontrol putaran kritis. ... 14
D. Perhitungan defleksi pada poros... 14
1. Perhitungan besar defleksi maksimum. ... 14
2. Hasil Simulasi Menggunakan Software-KissSoft. ... 16
3. Nilai faktor keamanan untuk defleksi... 16
4. Kesimpulan perhitungan besar defleksi poros ... 16
E. Perhitungan umur bantalan tumpuan penggerak. ... 16
1. Perhitungan Umur Bantalan... 16
a. Perhitungan service life ... 18
2. Faktor keamanan untuk bantalan ... 18
3. Hasil simulasi software ... 19
I.
Pendahuluan
Dalam tugas review design ini, mesin yang akan di review merupakan mesin yang pernah di buat oleh CV.Adhitia Jaya yang berlokasi di Jln. Kihapit Timur No. 54 Cimahi 40532. Penulis melakukan wawancara kepada salah seorang karyawan perusahaan, mesin ini memiliki fungsi yang akan di jelaskan di bagian penjelasan mesin selanjutnya.
A. Penjelasan mesin
Mesin pengurai sabut kelapa merupakan mesin pengolah untuk menguraikan dan memisahkan sabut kelapa sehingga bisa diolah menjadi produk produk lain seperti bahan fiber, jok mobil, matras, geotextile, serat berkaret, karpet, dll.
Proses penguraian pada pengolahan sabut kelapa bertujuan untuk memisahkan antara sabut kelapa (coco fiber) dengan bagian kulit luar buah kelapa (coco peat), di mana masing-masing jenis bahan tersebut memiliki fungsi dan nilai jual tersendiri. Hasil olahan berupa sabut dan kulit luar yang terurai, namun produk tersebut mesih tercampur menjadi satu.
Mesin pengurai sabut kelapa ini di rancang sedemikian rupa sehingga mempermudah pengoperasiannya. Dapat dicontohkan pada pemasangan pengumpan yang bukannya dipasang tepat dia atas pemukul besar, melainkan di pasang di samping. Hal ini bertujuan agar terjadi proses kontinuitas dalam pengumpanan bahan ke pemukul, serta memberikan sedikit dorongan ke samping agar bahan tidak melompat keluar dari pengumpan yang membahayakan operator mesin. Bukan hanya itu, mesin ini juga memiliki panjang yang tepat yaitu 150 cm. Apabila panjang lebih dari itu, akan mempengaruhi waktu penguraian sabut kelapa di dalam mesin. Hal ini akan berdampak pada kualitas hasil sabut kelapa yang keluar melalui output mesin. Semakin lama bahan dipukul di dalam mesin maka sabut kelapa akan semakin terurai, yang menyebabkan banyak serat yang menjadi patah dan pendek, sementara permintaan pasar asalah sabut kelapa yang mempunyai panjang ± 10 cm.
Mengurai sabut kelapa menjadi produk primer (serat panjang), bristle (serat halus dan pendek), dan debu sabut. Mesin dioperasikan dengan penggerak diesel 10 HP dengan rpm 2200, kapasitas kerja ± sebesar 100 kg/jam. konstruksi mesin terdiri dari profil besi sebagai rangka dengan pemukul baja. Konstruksi dinding terbuat dari plat besi tebal.
jenis bahan tersebut memiliki tersebut memiliki fungsi di nilai jual tersendiri. Hasil olahan berupa sabut dan kulit luar yang sudah terurai, namun produk tersebut masih tercampur menjadi satu.
II.
Perhitungan Kontrol Elemen Mesin
Pada rancangan mesin pengolah sabut kelapa menjadi coconut fiber ini terdapat satu buah poros sebagai elemen putar pada mekanismenya. Sebuah poros digunakan sebagai elemen putar dengan sumber putaran berasal dari mesin diesel berkekuatan 10 hp dengan putaran sebesar 2200 rpm dan disambungkan dengan menggunakan elemen transmisi berupa puli dan sabuk.
Dalam tugas review design ini dibahas mengenai beberapa kontrol pada poros yaitu kontrol kecepatan, frekuensi bengkok, sudut puntiran dan defleksi.
Gambar 1. Mesin Pengolah Sabut Kelapa.
Gambar 2. Gambar susunan mesin pengolah sabut kelapa.
1. Kontrol sabuk terhadap kecepatan yang diizinkan
Ditentukan :
jarak antar poros (e) = 68 cm Diameter puli kecil (dk) = 16 cm.
Tipe sabuk : sabuk datar. .Penentuan tipe sabuk
Tipe sabuk dapat diketahui dari kondisi lingkungan penggunaannya. (Lih.TB16-6)
Untuk penggunaan tanpa pelumasan (kering) dengan tipe konstruksi pully satu sisi tipe pully yang digunakan adalah 85 GT.
Untuk penentuan tebal sabuk sebelumnya tentukan type puli, untuk menentukan tipe pully gunakan Tabel 16-8.
Perhitungan sudut kontak.
Dengan diberikan diameter pully kecil sebesar 160 mm, dan sudut kontak sebesar 176,630,
didapat tipe 20.
Dari hasil perhitungan didapat tebal sabuk Tipe 85 GT 2,5 mm.
Kontrol dilakukan pada puli yang kritis yaitu puli kecil, dengan parameter yang sudah diketahui dari rancangan dan putaran mesin diesel.
Untuk kecepatan izin maksimum didapat dari tabel 16-12 untuk sabuk normal (datar) didapat, harga vmax = 30 m/s.
Perhitungan kecepatan sabuk.
Dari hasil di atas dapat di simpulkan bahwa kecepatan tersebut masih memenuhi kecepatan yang di ijinkan.
2. Kontrol sabuk terhadap frekuensi bengkok
3. Validasi Perhitungan dengan menggunakan software-KissSooft
Tabel.1 Perbandingan harga hasil perhitungan manual dan software (KissSoft).
Manual Software
Kecepatan sabuk [m/s] 18.72 18.43 Frekuensi Bengkok [Hz] 19.439 19.14
4. Kesimpulan Kontrol sabuk.
Pemilihan konstruksi pully dan tipe sabuk pada rancangan mesin pengolah sabut kelapa sudah tepat.
ijin (vmax) dan frekuensi bengkok pada pully kecil memenuhi syarat dibawah frekuensi
bengkok ijin (fB zu;).
B. Perhitungan dan Kontrol Sudut Puntiran Pada Poros
1. Perhitungan sudut puntiran
Pada gambar 2. Konstruksi mesin pengurai sabut kelapa dapat diketahui diameter poros sebesar 5 cm, panjang poros 145 cm dihitung dari pertama kali poros menerima torsi motor diesel.
*Harga torsi di dapat dari spesifikasi motor penggerak yang digunakan.
Formula untuk menghitung sudut puntiran, berdasarkan buku rollof matek.
Total sudut puntiran yang di ijinkan ϕijin= 0,250 untuk panjang 1000 mm
= 0,13420, untuk panjang 537 mm
2. Hasil simulasi penentuan sudut puntir menggunakan software KissSoft
Untuk mendapatkan perbandingan hasil pada software dilakukan pemodelan kasus yang terjadi pada poros.
rotasi.
dengan mengenerate hasil kalkulasi didapat kurva sudut puntiran untuk jarak tertentu pada poros yang di analisis.
Tabel.2 Pebandingan harga sudut puntiran.
Manual Software
Sudut Puntiran 0.0011 0.0012
3. Nilai faktor keamanan sudut puntiran
Didapat dengan membandingkan nilai besaran sudut puntiran yang terjadi pada poros dengan sudut puntiran yang di ijinkan.
4. Kesimpulan Kontrol sudut puntiran
Sudut puntiran masih masuk dalam batas yang diijinkan dengan nilai safety yang cukup tinggi.
C. Perhitungan putaran kritis akibat puntiran pada poros.
1. Perhitungan putaran kritis
Sudut puntiran ϕ = 0.0660 untuk panjang 1450 mm.
Formula untuk menghitung putaran kritis akibat puntiran:
2. Hasil Simulasi menggunakan Software KissSoft
Dari hasil pemodelan kasus pertama didapat hasil putara pada poros sebagai berikut.
4. Kesimpulan perhitungan kontrol putaran kritis.
spesifikasi putaran maksimum mesin diesel ini jauh di atas batas putaran kritis akibat puntiran yang di ijinkan.
D. Perhitungan defleksi pada poros
1. Perhitungan besar defleksi maksimum.
Penjelasan kasus dan formula yang digunakan untuk menghitung defleksi maksimum.
Pada kasus poros mesin pemilah sabut kelapa ini beban yang mengakibatkan defleksi pada poros adalah gaya pengencangan sabuk (Fw).
Kasus pada poros dapat digambarkan sebagai berikut.
NB: Satuan untuk ukuran gambar di atas menggunakan centimeter.
Data yang diketahui
Dengan cara pemodelan pada SolidWorks.
Harga k
untuk sabuk datar harga k (1,5...2,0) dipilih k=1,5 Perhitungan gaya pengencangan sabuk
Gaya tangensial pada sabuk.
Gaya pengencangan pada sabuk
Pada mesin ini digunakan 3 puli sehingga harga gaya pengencangan menjadi
Harga defleksi akibat gaya pengencangan sabuk
2. Hasil Simulasi Menggunakan Software-KissSoft.
Besar defleksi maksimal dari hasil simulasi software.
Manual Software
Defleksi [mm] 0.557 0.675
3. Nilai faktor keamanan untuk defleksi
4. Kesimpulan perhitungan besar defleksi poros
Dari hasil perhitungan faktor keamanan untuk defleksi poros tidak memenuhi, maka perlu dilakukan pemilihan ulang diameter.
E. Perhitungan umur bantalan tumpuan penggerak.
1. Perhitungan Umur Bantalan
Data bantalan didapat dari hasil wawancara dengan karyawan yang bekerja di bagian engineering cv.adhitya jaya, yaitu bapak toto.
Dengan melihat pasangan poros diameter 50 mm, pada tabel untuk tipe ball bearing di dapat tipe dengan seri 6010.
Tipe ini memiliki harga dynamic load (C) 20,8 kN, yaitu kemampuan bantalan menahan beban dinamis dan static load (C0)=15,6 kN, yaitu kemampuan bantalan menahan beban statis.
Perhitungan nilai beban equivalen (P), karena pada bearing tidak terjadi gaya aksial, maka beban equivalent nya hanya berasal dari gaya radial saja, sebesar
a. Perhitungan service life
3. Hasil simulasi software
4. Kesimpulan Pemilihan Bantalan
