commit to user 4
BAB II DASAR TEORI
2.1 Pengertian Umum Sand Filter Rotary Machine
Sand filter rotary machine merupakan mesin yang berfungsi sebagai pemisah antara material pasir yang halus dan kasar dalam jumlah yang banyak dan secara kontinyu. Mesin ini menggunakan motor bensin sebagai sumber tenaganya, dan menggerakkan tabung penyaring agar bisa menyaring pasir.
Mesin ini dilengkapi hopper masukan pasir untuk kapasitas ± 10 kg.
Kini mesin penyaring pasir banyak dibutuhkan pengembang bangunan dan industri kecil menengah. Proses penyaringan umunya masih dengan mengunakan tenaga manusia yang akan memakan waktu dan tenaga yang banyak. Mesin penyaring pasir ini untuk memudahkan dan mempercepat proses pemisahan antara material kasar dan halus.
2.2 Prinsip Kerja Sand Filter Rotary Machine
Mula-mula motor bensin di hidupkan pada putaran kerjanya yang di hubungkan dengan pulley yang sama besar dengan pulley yang ada di reducer untuk menjaga agar Rpm nya tidak berubah menggunakan v-belt, Rpm motor bensin yang telah diturunkan dengan reducer kemudian diteruskan ke poros penyaring menggunakan pulley yang lebih besar agar putaran poros penyaring lebih rendah. Kemudian meneruskan putaran menuju poros penyaring dengan mengunakan v-belt.
Dalam penyaringan mula-mula pasir dimasukan pada hopper kemudian pasir tersaring karena gerakan rotasi tabung penyaring, material kasar seperti batu dan kerikil akan tetap ikut berputar di dalam tabung, karena adanya gaya sentrifugal dan sudut kemiringan tabung material kasar akan bergerak kebawah dan akan jatuh sehingga material halus dan kasar akan terpisah.
commit to user
2.3 Konsep Perencanaan Sistem Transmisi
Pada perancangan suatu kontruksi hendaknya mempunyai suatu konsep perencanaan. Untuk itu konsep perencanaan ini akan membahas dasar-dasar teori yang akan dijadikan pedoman dalam perancangan. Pada perancangan ini bagian elemen alat yang akan direncanakan atau diperhitungkan adalah :
1. Motor 2. Daya 3. Pulley 4. Sabuk V-Belt 5. Poros
2.3.1 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 yaitu motor 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 yang membedakanya dengan motor diesel .
Motor listrik adalah motor yang berputar karena adanya sumber daya listrik yang menghidupkan stator 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.
commit to user 2.3.2 Daya Penggerak
Secara umum daya diartikan sebagai kemampuan yang dibutuhkan untuk melakukan kerja, yang dinyatakan dalam satuan Nm/s, Watt, ataupun HP.
Untuk menentukan harga daya perlu memperhatikan beberapa hal yang mempengaruhinya, diantaranya adalah harga gaya, torsi, kecepatan putar dan berat yang bekerja pada mekanisme tersebut.
Berikut adalah rumus untuk mencari harga daya, gaya, torsi, kecepatan putar dan berat:
a. Mencari harga daya ( P ):
Berdasarkan besar usaha atau energi tiap satuan waktu, daya dirumuskan:
P = ...……….……….……(2.1) Dimana :
P = Daya (watt) w = Usaha (joule) t = Waktu (second)
Berdasarkan gaya yang bekerja dan kecepatan, maka daya dapat dihitung dengan rumus:
P = F . V ... (2.2) Dimana:
P = Daya (Watt) F = Gaya (N)
V = Kecepatan linier (m/s) Berdasarkan torsi yang bekerja :
P = T . ω ... (2.3)
commit to user
...……...(2.4) T = I . α ... (2.5) Dimana:
T = Torsi (N.m)
ώ = Kecepatan Sudut (Rad/s) n = Kecepatan (rpm)
I = Momen inersia (kg.m³) α = Percepatan sudut ( Rad/det² ) Berdasarkan putaran poros :
p =
... (2.6) Dimana:
n = Putaran poros (rpm) T = Torsi (kg.m)
P = Daya (watt) b. Mencari harga gaya ( F )
Gaya adalah suatu besaran yang menyebabkan benda bergerak.
F = m . a ( N atau kg.m/s2
) …... (2.7)
Dimana:
F = Gaya ( N atau kg.m/s2) m = Massa (kg)
commit to user a = Percepatan (m/s2)
c. Mencari harga berat ( W )
Berat suatu benda adalah gaya gravitasi yang bekerja pada benda itu.
W = m . g (N atau kg.m/s2) ... (2.8) Dimana:
W = Berat (N atau kg.m/s2 ) m = Massa (kg)
g = Percepatan gravitasi 10 m/s2
d. Mencari harga torsi ( T )
Besarnya torsi merupakan hasil perkalian gaya dengan jarak terhadap sumbu:
T = F . r ... (2.9) Dimana:
T : Torsi (N.m) F : Gaya (N)
r : Jarak terhadap sumbu (m)
2.3.3 Poros
Poros merupakan bagian yang berputar, dimana terpasang elemen pemindah gaya, roda gigi, bantalan dan lain-lain. Poros biasa menerima beban-beban tarikan, lenturan, tekan atau puntiran yang bekerja sendiri-sendiri maupun gabungan satu dengan yang lainnya. Kata poros mencakup beberapa variasi seperti shaft atau axle (as). Shaft merupakan poros yang berputar dimana akan menerima beban punter, lenturan atau puntiran yang bekerja sendiri maupun
commit to user
secara gabungan. Sedangkan axle (as) merupakan poros yang diam atau berputar yang tidak menerima beban puntir. (R.S Khurmi ,2002)
Jenis poros antara lain : a. Poros Transmisi
Poros ini akan mentransmisikan daya meliputi kopling, roda gigi, puli, sabuk, atau sprocket rantai dan lain-lain. Poros jenis ini memperoleh beban puntir murni atau puntir dan lentur.
b. Poros Spindle
Poros transmisi yang relatif pendek seperti pada poros utama mesin perkakas, dimana beban utamanya beban puntiran. Syarat yang harus dipenuhi poros ini adalah deformasi harus kecil, bentuk dan ukurannya harus teliti.
c. Poros Gandar
Poros ini dipasang diantara roda-roda kereta barang, yang tidak mendapat beban puntir.
Untuk merencanakan suatu poros maka perlu memperhatikan hal-hal sebagai berikut :
1. Kekuatan Poros
Suatu poros transmisi dapat mengalami beban puntir atau gabungan antara puntir dan lentur, juga ada poros yang mendapatkan beban tarik atau tekan.
Maka suatu poros harus direncanakan hingga cukup kuat untuk menahan beban-beban diatas.
2. Kekakuan Poros
Meskipun suatu poros mempunyai kekuatan cukup tetapi jika lenturan puntirnya terlalu besar akan mengakibatkan ketidaktelitian atau getaran dan suara, karena itu disamping kekuatan poros, kekakuannya juga harus diperhatikan dan disesuaikan dengan macam mesin yang akan dilayani poros tersebut.
3. Korosi
Baja tahan korosi dipilih untuk poros. Bila terjadi kontak fluida yang korosif maka perlu diadakan perlindungan terhadap poros supaya tidak terjadi korosi yang dapat menyebabkan kekuatan poros menjadi berkurang.
commit to user 4. Bahan Poros
Poros untuk mesin biasanya dibuat dari baja batang yang ditarik dingin dan finishing, baja konstruksi mesin yang dihasilkan dari ingot dari “kill”
(baja yang dioksidasikan dengan ferrosilicon dan dicor, kadar karbon terjamin). Meskipun demikian, bahan ini kelurusannya agak kurang tetap dan dapat mengalami deformasi karena tegangan yang kurang seimbang. Poros- poros untuk meneruskan putaran tinggi dan beban berat umumnya dibuat dari baja paduan dengan pengerasan kulit yang tahan terhadap keausan.
2.3.4 Puli
Puli seperti tampak pada Gambar 2.1 merupakan salah satu elemen dalam mesin yang berfungsi sebagai alat yang meneruskan daya dari satu poros ke poros yang lain dengan menggunakan sabuk.
Gambar 2.1 Puli (Sumber: Khurmi, R.S., 2002)
Puli menurut bahan pembuatannya dapat digolongkan sebagai puli baja cor (Cast Steel Pulley) Adalah puli yang terbuat dari lembaran baja yang dipres yang mempunyai kekuatan yang besar seta bersifat tahan lama. Puli ini lebih ringan 40-60% jika dibandingkan dengan puli besi cor (cast iron) yang mempunyai kapasitas yang sama dan digerakan dengan kecepatan yang sama.
1. Puli dari kayu (Wooden Pulley)
Puli dari kayu mempunyai berat yang lebih ringan dan mempunyai koefisien gesek yang tinggi daripada puli yang terbuat dari cast iron. Puli ini beratnya 2/3 lebih ringan dari berat puli cast iron yang memiliki ukuran yang sama
commit to user 2. Puli besi cor (Cast Iron Pulley)
Puli secara umum terbuat dari cast iron, karena harganya yang lebih murah. Puli yang digunakan pada motor dan kompresor ini adalah terbuat dari cast iron.
2.3.5 Sabuk
Sabuk berfungsi sebagai alat yang meneruskan daya dari satu poros ke poros yang lain melalui dua puli dengan kecepatan rotasi sama maupun berbeda.
1. Tipe sabuk
a. Sabuk rata (Flat belt)
Sabuk yang digunakan untuk mentransmisikan daya yang sedang, jarak puli yang jauh dan tidak boleh lebih dari 10 meter.
b. Sabuk V (V-belt)
Sabuk yang digunakan untuk mentransmisikan daya dalam jumlah yang besar dan dengan jarak yang dekat antara satu puli dengan yang lainya.
c. Sabuk Bulat (Circular belt)
Sabuk yang digunakan untuk mentransmisikan daya dalam jumlah besar dan jarak puli satu dengan puli yang lain tidak boleh lebih dari 5 meter.
2. Bahan sabuk
Bahan yang digunakan dalam pembuatan sabuk harus memenuhi syarat- syarat sebagai berikut :
-Kuat -Fleksibel -Tahan lama
-Koefisien gesek tinggi
Berdasarkan hal tersebut , maka sabuk dapat dibedakan sebagai berikut : -Sabuk kulit (Leather belt )
-Sabuk katun atau fiber (Catton or Fabrics belt ) -Sabuk karet (Rubber belt )
commit to user Perencanaan Puli dan Sabuk
1. Perbandingan kecepatan
Perbandingan antara kecepatan puli penggerak dengan puli pengikut ditulis dengan persamaan sebagai berikut (Khurmi, R.S., 2002)
………(2.10)
Keterangan :
D1 = Diameter puli penggerak (mm) D2 = Diameter puli pengikut (mm) N1 = Kecepatan puli penggerak (rpm) N2 = Kecepatan puli pengikut (rpm)
2. Kecepatan linier sabuk
Kecepatan linier sabuk dapat ditulis dengan matematis sebagai berikut (Khurmi, R.S., 2002):
... (2.11) Keterangan :
V= Kecepatan linier sabuk (m/s) d = Diameter puli pengikut (mm) N = Putaran puli pengikut (rpm)
3. Panjang Sabuk
Panjang sabuk adalah panjang total dari sabuk yang digunakan untuk menghubungkan puli penggerak dengan puli pengikut. Dalam perancangan ini digunakan sabuk terbuka seperti tampak pada Gambar 2.2.
commit to user
Gambar 2.2 Panjang sabuk dan sudut kontak pada sabuk terbuka (Sumber:
Khurmi, R.S., 2002)
Persamaan panjang total sabuk terbuka dapat ditulis sebagai berikut (Khurmi, R.S., 2002):
L = ( ) (( ))... (2.12) Keterangan :
L = Panjang total sabuk (mm)
X = Jarak titik pusat puli penggerak dengan puli pengikut (mm) r1 = Jari-jari puli kecil (mm)
r2 = Jari-jari puli besar (mm)
4. Perbandingan tegangan pada sisi kencang dan sisi kendor
Persamaan perbandingan tegangan antara sisi kencang dengan sisi kendor dapat ditulis sebagai berikut (Khurmi, R.S., 2002):
2,3 log
= µ.Ѳ.cosec β...(2.13) Keterangan :
T1 = Tegangan tight side sabuk (N) T2 = Tegangan slack side sabuk (N μ = Koefisien gesek
θ = Sudut kontak (rad)
commit to user β = Sudut alur puli (o)
5. Sudut kerja puli (α)
Persamaan sudut kerja puli dapat ditulis dengan persamaan sebagai berikut (Khurmi, R.S., 2002)
Sin α = ( ) (untuk sabuk terbuka) ... (2.14) Keterangan :
r1 = jari-jari puli keci ( mm ) r2 = jari-jari puli kecil ( mm ) x = jarak kedua sumbu puli (mm)
Θ = (180-2α) rad (untuk sabuk tertutup)…...(2.15) 6. Daya yang ditransmisikan oleh sabuk
Persamaan daya yang dipindahkan oleh sabuk dapat ditulis dengan persamaan sebagai berikut (Khurmi, R.S., 2002):
P = (T1 – T2) . v . n ... (2.16) Keterangan :
P = Daya yang dipindahkan oleh sabuk (W) T1 = Tegangan tight side sabuk(N)
T2 = Tegangan slack side sabuk (N) v = Kecepatan sabuk (m/s)
n = Banyak sabuk
