BAB II LANDASAN TEORI

BAB II LANDASAN TEORI

2.1. Penggunaan Umum Scrapper Conveyor

Penggunaan umum Scrapper conveyor adalah untuk memindahkan material dengan kelengkapan antara lain : saluran terbuka semacam talang yang diikat pada rangka dan talang ini dilengkapi alat penarik beban /rantai, dimana alat pembawa beban/scrapper terikat dan rantai bergerak melingkari rantai pada ujung – ujung pesawat, dimana salah satu sprocket dihubungkan dengan unit penggerak, sedang tarikan awal rantai dihasilkan oleh take-up bearing.

Material yang dipindahkan dimasukkan kedalam saluran / talang dan didorong oleh scrapper pembawa beban sepanjang saluran pengeluaran material / discharge dapat dilakukan sepanjang saluran dengan menempatkan pintu – pintu didasar saluran berupa gate atau sliding door.

Pemindahan beban dapat dilakukan dikedua bagian, yaitu bagian atas maupun bagian bawah pesawat dengan arah pemindahan yang berlawanan. Untuk menarik beban dapat dipakai satu atau dua jalur rantai.

Pesawat ini dapat dipakai untuk mengangkut material curah, dari jenis tepung sampai yang berupa butiran atau bongkahan yang tidak terlalu besar, tetapi kurang baik untuk material yang mempunyai sifat lengket, lembab, mudah termampatkan atau menggumpal. Dengan peralatan khusus dapat dipakai untuk memindahkan material bentuk unit.

Keuntungan memakai pesawat ini adalah mudah dalam perencanaanya dan pembuatannya, dapat memindahkan dalam dua arah, mudah dalam pengeluaran

Kekurangan yang ada adalah kemungkinan material tersebut, akibat sifat pemindahan yang mendorong material tersebut dan keausan yang cepat terutama pada saluran / talang dan scrapper. Jarak pemindahan pesawat ini terbatas hanya sekitar 50 s/d 60 m dengan kapasitan 150 s/d 200 ton/jam.

Dari arah pemindahan material, pesawat ini dapat memindahkan dengan lintasan horizontal, menyudut, keatas dan kebawah atau kombinasi dari arah – arah tersebut. Sudut inclinasi β dapat sampai 30˚, tetapi makin besar sudut ini berkurangnya kapasitas bertambah besar juga.

2.2. Bagian – bagian dari Scrapper Conveyor

Gambar 2.1. Komponen Scraper Conveyor

a. Alat penarik beban : biasanya yang dipakai adalah rantai dengan pitch 100, 150, 200, 250, 320 dan 400 adakalanya memakai tali baja.

b. Alat pembawa beban : disebut flight dengan bentuk trapesium, persegi, atau bentuk – bentuk lain.bagian ini dibuat dari plat baja, pipa yang

mempunyai sifat kaku. Ukuran lebar 200 s/d 1200, tinggi sekitar 2.4 sampai 4 kali lebih kecil dari lebar.

c. Saluran terbuka atau talang : dibuat dari plat baja yang dibentuk dengan sambungan las, atau untuk material yang ringan dapat dibuat dari papan kayu. Celah antara dinding talang ( atas dan bawah) dengan flight antara 3 s/d 6 mm.

d. Unit / Penggerak : yang umumnya dipakai flight adalah elektro motor dilengkapi dengan kopling gesek, sehingga tidak merusak transmisi bila terjadi beban lebih.

e. Take-up : Menggunakan take-up jenis ulir atau kombinasi ulir dengan pegas dengan panjang tarikan take up paling tidak 1.6 kali jarak pitch rantai.

2.3. Perencanaan Scrapper Conveyor

Data – data awal yang diperlukan untuk perencanaan, seperti yang diperlukan untuk perencanaan belt conveyor, Perhitungan ukuran utama ditujukan untuk mencari ukuran luas penampang talang dengan memperhatian kapasitas yang di inginkan ( Q ton/jam ) dan efisiensi pemuatan.

Untuk material buah kelapa sawit maka bentuk tumpukan dimuka scrapper. Pada saat scrapper bergerak maka material yang dibagian bawah akan bergesek dengan dasar talang, sehingga material terangkat keatas, dan dibagian atas akan terguling ke depan atau ada kemungkinan tumpukan atas ini tumpah kembali ke scrapper dibelakangnya.

Berdasarkan keadaan ini maka faktor efisiensi pemuatan mempunyai harga cukup rendah ψ = 0.5 s/d 0.6

Untuk material yang berat permukaan pemindahan sedikit lebih merata dan dengan demikian faktor effisiensi pemuatan mempunyai harga yang lebih besar ψ = 0.7 s/d 0.8

Apabila scraper conveyor mempunyai lintasan menyudut incline, maka muatan didepan scrapper akan berkurang sesuai dengan sudut dakiannya, dan ini dapat diperoleh dengan memasukan nilai faktor koreksi C3. Dengan demikian bentuk permukaan dan banyaknya material yang ada dimuka scrapper tergantung dari sifat physis dan mekanis dari material yang dipindah serta arah lintasanya.

Besaran – besaran diatas didapat dari percobaan, apabila tidak ada data material, maka perhitungan dilakukan dengan mengestimasi harga ψ.

Kapasitas Scrapper Conveyor

Kapasitas scrapper conveyor tergantung pada berat muatan tiap meter panjang ( q – kg/m ) dan kepatan pemindahan ( v - /sec ). Jika kapasitas conveyor adalah qv – kg/det. Maka kapasitas perjamnya menjadi :

⁄

Tarikan pada rantai : tarikan rantai pada scrapper conveyor akan tergantung kebutuhan daya pada tiap bagian pesawat.

Faktor tahanan gerak yaitu jumlah gesekan antara material, dinding dan dasar talang dapat dipakai harga W‟l = 0.6, untuk batu kwarsa dan sejenisnya ,

W‟l = 0.7 untuk jenis anthracite, W‟l = 0.6 s/d 0.7 untuk serbuk batu bara. Faktor tahanan gerak untuk rantai yang dipakai pada scrapper conveyor adalah w‟r = 0.10 s/d 0.13 untuk rantai dengan roda yang memakai bantalan luncur, dan W‟r = 0.25 untuk rantai tanpa roda.

Berat per satuan panjang untuk bagian pesawat yang bergerak ( rantai + scrapper ) dapat dicari rumusan pendekatan :

qo = K . q ( kg/m )...(Referensi, 1) (2.2)

dimana :

q = berat beban per metar panjang lintasan ( kg/m ) yang dicari dari rumus kapasitas : Q = 3.6 . q . v ( ton/jam ).

K = faktor penyesuaian, dengan harga K = 0.5 s/d 0.6 untuk rantai tunggal, dan k = 0.6 s/d 0.8 untuk rantai ganda. Angka yang rendah untuk conveyor dengan kapasitas yang rendah.

Untuk selanjutnya perhitungan tarikan rantai dapat dilakukan seperti pada perhitungan tarikan rantai apron conveyor. Untuk rantai ganda, tarikan tiap tiap rantai dipakai harga ( 0.6 s/d 0.7 ) tarikan teoritis maksimum ( Sth ) karena

kemungkinan tidak meratanya pada beban kedua rantai.

Pada rantai terpasang roda dengan menggunakan bantalan luncur yang bergerak pada guide ways maka tarikan pada rantai dapat dirumuskan sebagai berikut.

Gambar 2.2.Tarikan Rantai (Referensi 3)  Tarikan pada titik 1 (S1)

Tarikan awal diberikan pada alat penarik beban oleh take up, yaitu dengan merencanakan beban minimum.

 Tarikan pada titik 2 (S2)

S2 = S1 + qo . L1,2 .W‟r ...(2.3)

 Tarikan pada titik 3 (S3)

S3 = 1,07 .S2...(2.4)

 Tarikan pada titik 4 (S4)

S4 = S3 + qo . L3,4 .W‟r...(2.5)

 Tarikan pada titik 5 (S5)

S5 = S4 + qo . L4,5 . W‟r...(2.6)

 Tarikan pada titik 6 (S6)

S6 = S5 + qo . L5,6 . W‟r...(2.7)

2.4. Macam – macam komponen mesin

Dalam perancangan alat ini dibutuhkan beberapa komponen pendukung yang sering dijumpai dalam sebuah rangkaian alat atau mesin. Teori komponen ini berfungsi untuk memberi landasan dalam perancangan ataupun pembuatan alat.

S

1

DRIVE

S

6

S

4 (LOADING)

S

3

S

2

S

5 (UNLOADING)

Ketepatan dan ketelitian dalam pemilihan berbagai nilai atau ukuran dari komponen itu sangat mempengaruhi kinerja dari alat yang akan dirancang.

Mesin merupakan kesatuan dari berbagai komponen yang selalu berkaitan dengan elemen-elemen mesin yang bekerja sama satu dengan yang lainnya secara kompak sehingga menghasilkan suatu rangkaian gerakan yang sesuai dengan apa yang sudah direncanakan. Dalam merencanakan sebuah mesin harus memperhatikan faktor keamanan baik untuk mesin itu sendiri maupun bagi operatornya. Dalam pemilihan elemen-elemen dari mesin juga harus memperhatikan kekuatan bahan, safety factor, dan ketahanan dari berbagai komponen tersebut. Adapun elemen tersebut adalah bantalan duduk, poros, pully, motor elektrik, mur dan baut.

2.5. Poros

Poros merupakan batang logam yang memiliki penampang berupa silinder yang digunakan untuk meneruskan putaran atau daya, serta sebagai sarana pendukung. Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin untuk meneruskan putaran. Bagian-bagian mesin yang sudah dirakit tidak dapat dipisahkan dari poros. Peranan utama poros adalah untuk mentransmisikan daya dan putaran.

Poros ini harus mampu menahan getaran yang timbul dan gaya yang timbul akibat putaran yang tinggi. Dengan demikian tenaga yang terjadi diusahakan sekecil mungkin sesuai dengan konstruksi. Hampir setiap mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran - putaran (Elemen) utama dalam tranmisi.

a. Macam-macam poros

Poros untuk meneruskam daya diklasifikasikan menurut pembebanannya sebagai berikut:

1) Poros transmisi

Poros semacam ini mendapat beban puntir murni atau puntir dan lentur. Daya ditransmisikan kepada poros ini melalui kopling, roda gigi puli sabuk atau sprocket rantai, dan lain-lain.

2) Spindel

Poros transmisi yang relatif pendek, seperti poros utama mesin perkakas, dimana beban utamanya berupa puntiran, disebut sepindel. Syarat yang harus di penuhi poros ini adalah deformasinya harus kecil dan bentuk serta ukuranya harus teliti.

3) Gandar

Poros seperti yang di pasang di antara roda – roda kereta barang, dimana tidak mendapat beban puntir, bahkan kadang – kadang tidak boleh berputar, disebut gandar. Gandar ini hanya mendapat beban lentur, kecuali jika digerakan oleh penggerak mula dimana akan mengalami beban puntir juga.

Menurut bentuk poros dapat digolongkan atas poros lurus umum, poros engkol sebagai poros utama dari mesin torak, dan lain-lain. Poros luwes untuk tranmisi daya kecil agar terdapat kebebasan bagi perubahan arah, dan lain-lain.

b. Hal-hal penting dalam Perencanaan poros

Hal-hal penting dalam merencanakan sebuah poros sebagai berikut ini perlu diperhatikan : (Sularso, 1994)

1) Kekuatan poros

Suatu poros transmisi dapat mengalami suatu beban puntir atau lentur atau gabungan antara puntir dan lentur seperti telah diutarakan di atas. Juga ada poros yang mendapat beban tarik atau tekan seperti poros baling- baling kapal atau turbin.

Kelelahan, tumbukan atau pengaruh kosentrasi tegangan bila diameter poros diperkecil (poros bertangga ) atau bila poros mempunyai alur pasak, harus diperhatikan. Sebuah poros harus di rencanakan hingga cukup kuat untuk menahan beban- beban di atas.

2) Kekakuan poros

Meskipun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup tetapi jika lenturan atau defleksi puntiran terlalu besar akan mengakibatkan ketidaktelitian atau getaran dan suara. Disamping kekuatan poros, kekakuannya juga harus diperhatikan dan disesuaikan dengan macam mesin yang akan dilayani poros tersebut.

3) Putaran kritis

Bila putaran suatu mesin dinaikkaan maka suatu harga putaran tertentu dapat terjadi getaran yang luar biasa besarnya. Putaran ini disebut putaran kritis. Hal ini dapat terjadi pada turbin, motor torak, motor listrik , dan lain-lain. Juga dapat mengakibatkan kerusakan pada poros dan bagian bagian

lainya. Jika mungkin, poros harus direncanakan sedemikian rupa hingga putaran kerjanya lebih rendah dari putaran kritisnya.

4) Korosi

Bahan-bahan tahan korosi (termasuk plastik) harus dipilih untuk poros propeller dan pompa bila terjadi dengan kontak dengan fluida yang korosif. Demikian juga yang terancam kavitasi, dan poros-poros mesin yang sering berhenti lama. Sampai dengan batas-batas tertentu dapat pula dilakukan perlidungan terhadap korosi.

5) Bahan Poros

Poros untuk mesin umum biasanya dibuat dari baja batang yang ditarik dingin dan difinis, baja karbon konstruksi mesin ( disebut bahan S-C) yang dihasilkan dari baja yang dideoksidasikan dengan ferrrosilikon dan dicor, kadar karbon terjamin (JIS G3123 Tabel 2.1). meskipun demikian bahan ini kelurusannya agak kurang tetap dan dapat mengalami deformasi karena tegangan yang kurang seimbang misalnya kalau diberi alur pasak, karena ada tegangan sisa didalam terasnya. Tetapi penarikan dingin menjadi permukaan poros menjadi keras dan kekuatannya menjadi besar. Harga-harga yang terdapat didalam tabel diperoleh dari batang percobaan dengan diameter 25 mm ; dalam hal ini harus diingat bahwa untuk poros yang diameternya jauh lebih besar dari diameter 25 mm, harga-harga tersebut akan lebih rendah daripada yang ada didalam tabel karena adanya pengaruh masa.

Poros – poros yang dipakai untuk meneruskan putaran tinggi dan beban berat umumnya dibuat dari baja paduan dengan pengerasan kulit yang sangattahan terhadap keausan. Beberapa diantaranya adalah baja khrom nikel,

baja khrom nikel molibden, baja khrom, baja khrom molibden, dll. (G4102, G4103, G4104, G4105 dalam Tabel 2.2). Sekalipun demikian pemakaian baja paduan khusus tidak selalu dianjurkan jika alasanya hanya putaran tinggi dan beban berat. Dalam hal demikian perlu dipertimbangkan penggunaan baja karbon yang diberi perlakuan panas secara tepat untuk memperoleh kekuatan yang diperlukan. Baja tempa (G3201), ditempa dari ingot yang dikil dan disebut bahan SF, kekuatan dijamin) juga sering dipakai.

Poros-poros yang bentuknya sulit seperti poros engkol, besi cor nodul atau coran lainnya telah banyak dipakai.

Tabel 2.1. Baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang yang difinis dingin untuk poros.... (Referensi 2 hal.3)

Standar dan macam Lambang Perlakuan panas

Kekuatan tarik (kg/mm2)

keterangan

Baja karbon konstruksi mesin (JIS G 4501 ) S30C Penormalan 48 S35C Penormalan 52 S40C Penormalan 55 S45C Penormalan 58 S50C Penormalan 62 S55C Penormalan 66

Batang Baja yang difinis dingin S35C-D - 53 ditarik dingin, digerinda, di bubut, atau gabungan antara ha-hal tersebut S45C-D - 60 S55C-D - 72

Tabel 2.2. Tabel Baja Paduan untuk Poros...(Referensi 2 hal. 3)

Pada umumnya baja diklasifikasikan atas baja lunak, baja liat, baja agak keras, dan baja keras. Diantaranya, baja baja liat dan baja agak keras banyak dipilih untuk poros. Kandungan karbonya adalah seprti yang tertera dalam Tabel 2.3. baja lunak yang terdapat dipasaran umumnya agak kurang homogen ditengah, sehingga tidak dapat dianjurkan untuk dipergunakan sebagai poros. Baja agak keras pada uumnya berupa baja yang dikil seperti telah disebutkan diatas. Baja macam ini jika diberi perlakuan panas secara tepat dapat menjadi bahan poros yang sangat baik.

Tabel 2.3 Penggolongan Baja secara umum....(Referensi 2 hal.4)

Golongan Kadar C (%)

Baja Lunak -0,15

Baja Liat 0,2 - 0,3

Baja Agak keras 0,3 - 0,5

Baja keras 0,5 - 0,8

Baja sangat keras 0,8 - 1,2

Meskipun demikian, untuk perncanaan yang baik tidak dapat dianjurkan untuk memilih baja atas dasar klsifikasi yang terlalu umum seperti diatas. Sebaiknya pemilihan dilakukan atas dasar standar-standar yang ada.

Nama- nama dan lambang-lambang dari bahan-bahan menurut standar beberapa negara serta persamaan dengan JIS (standar jepang) untuk poros diberikan dalam tabel

c. Poros dengan beban puntir

Berikut ini akan dibahas rencana sebuah poros yang mendapat pembebanan utama berupa torsi, seperti pada poros motor dengan sebuah kopling.

Jika diketahui bahwa poros yang yang akan direncanakan tidak mendapat beban lain kecuali torsi, maka diameter poros tersebut dapat lebih kecil daripada yang dibayangkan.

Meskipun demikian, jika diperkirakan akan terjadi pembebanan berupa lenturan, tarikan, atau tekanan, misalnya jika sebuah sabuk, rantai atau roda

gigi dipasangkan pada poros motor, maka kemungkinan adanya pembebanan tambahan tersebut erlu diperhitungkan dalam faktor keamanan yang diambil.

Tata cara perencanaan diberikan dalam sebuah diagram aliran. Hal-hal yang perlu diperhatikan akan diuraikan seperti dibawah ini.

Pertama kali, ambillah suatu kasus dimana P (kW) harus ditansmisikan dan putaran poros n1 (rpm) diberikan. Dalam hal ini perlu dilakukan

pemeriksaan terhadap daya P tersebut. Jika P adaalah daya rata-rata yang diperlukan maka harus dibagi dengan efisiensi dari sistim transmisi untuk mendapatkan daya penggerak mula yang diperlukan. Daya yang besar mungkin diperlukan pada saat start, atau mungkin beban yang besar terus bekerja setelah start. Dengan demikian sering kali diperlukan koreksi pada daya rata-rata yang diperlukan dengan menggunakan faktor koreksi pada perencanaan.

Jika P adalah daya nominal output dari motor penggerak, maka berbagai macam faktor keamanan biasanya dapat diambil dalam perencanaan, sehingga koreksi pertama dapat diambil kecil. Jika faktor koreksi adalah fc (Tabel 2.4)

Tabel 2.4 Faktor - faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan, fc (Referensi 2

hal.7)

Daya yang akan ditransmisikan f_c

Daya rata -rata yang diperlukan 1,2 2,0

Daya maksimum yang diperlukan 0,8 - 1,2

maka daya rencana Pd (kW) dapat ditentukan dengan rumus :

Pd = fc x P ...(Referensi, 2) (2.8)

Dimana

Pd = daya rencana (kW)

F_c = factor koreksi

P = daya nominal motor penggerak (kW)

Jika momen puntir (disebut juga momen rencana) adalah T (kg.mm) maka:

1 5 10 74 , 9 n P x T  d ...(Referensi, 2) (2.9)

Bila momen rencana T (kg.mm) dibebankan pada suatu diameter poros ds

(mm), maka tegangan geser τ (kg.mm2) yang terjadi adalah:



3



3 1 , 5 16 / d T ds T _    ...(Referensi, 2) (2.10)

Tegangan geser yang diizinkan τa (kg/mm2) untuk pemakaian umum pada

poros dapat diperoleh dengan berbagai cara. Didalam referensi buku ini τa

dihitung atas dasar batas kelelahan puntir yang besarnya diambil 40% dari batas kelelahan tarik yang besarnya kira-kira 45% dari kekuatan tarik σB

(kg/mm2_{). Jadi batas kelelahan puntir adalah 18% dari kekuatan tarik σ}

B, sesuai

dengan standar ASME. Untuk harga 18% ini faktor keamanan diambil sebesar 1/0.18 = 5,6. Harga 5,6 ini diambil untuk bahan SF dengan kekuatan yang

dijamin dan 6,0 untuk bahan S-C dengan pengaruh masa, dan baja paduan. Faktor ini dinamakan dengan Sf1.

Selanjutnya perlu ditinjau apakah poros tersebut akan diberi alur pasak atau dibuat bertangga, karena pengaruh konsentrasi tegangan cukup besar. Pengaruh kekasaran permukan juga harus diperhatikan. Untuk memasukkan pengaruh-pengaruh ini dalam perhitungan perlu diambil faktor yang dinyatakan dengan Sf2 dengan harga sebesar 1,3 s/d 3,0.

Dari hal-hal diatas maka besarnya τa dapat dihitung dengan :

Kemudian, keadaan momen puntir itu sendiri juga harus ditinjau. Faktor koreksi yang dianjurkan oleh ASME juga dipakai disini. Faktor ini dinyatakan dengan Kt, dipilih sebesar 1,0 jia beban dikenakan secara halus, 1,0 s/d 1,5 jika

sedikit kejutan atau tumbukan, dan 1,5 s/d 3,0 jika beban dikenakan dengan kejutan atau tumbukan besar.

Meskipun dalam perkiraan sementara ditetapkan bahwa beban hanya terdiri atas momen puntir saja, perlu ditinjau pula apakah ada kemungkinan pemakaian dengan beban lentur dimasa mendatang. Jika memang diperkirakan akan terjadi pemakaian dengan beban lentur maka dapat dipertimbangkan pemakaian factor Cb yang harganya antara 1,2-2,3.(jika tidak diperkirakan akan terjadi pembebanan lentur maka Cb diambil = 1,0).

[ ]

⁄

Diameter poros harus dipilih dari tabel 2.5. pada tempat dimana akan dipasang bantalan gelinding, pilihlah suatu diameter yang lebih besar dari harga yang cocok didalam tabel untuk menyesuaikannya dengan diameter dalam dari bantalan. Dari bantalan yang dipilih dapat ditentukan jari-jari filet yang diperlukan pada tangga poros.Selanjutnya ukuran pasak dan alur pasak dapat ditentukan dari tabel 2.6.

Harga faktor konsentrasi tegangan alur pasak α dan untuk poros bertangga β dapat diperoleh dngan diagram R.E. Peterson (Gambar 2.3).

Bila α atau β dibandingkan dengan faktor keamanan Sf2 untuk konsentrasi

tegangan pada poros bertangga atau alur pasak yang ditaksir terdahulu, maka α atau β seringkali menghasilkan diameter poros yang lebih besar.

Periksalah perhitungan tegangan, mengingat diameter yang dipilih dari tabel 2.5 lebih besar dari ds yang diperoleh dari perhitungan. Bandingkan α dan

β, dan piihlah yang lebih besar.

Lakukan koreksi pada Sf2 yang ditaksir sebelumnya untuk konsentrasi

tegangan, dengan mengambil τa . Sf2 (α atau β) sebagai tegangan yang diizinkan

yang dikoreksi. Bandingkan harga ini dengan τ.Cb.Kt dari tegangan geser τ

yang dihitung atas dasar poros tanpa alur pasak, faktor lenturan Cb, dan faktor

koreksi Kt, dan tentukan masing-masing harganya jika hasil yang terdahulu

Tabel 2.5 Diameter Poros....(Referensi 2, hal. 9) 4 10 *22,4 40 100 *224 400 24 (105) 240 11 25 42 110 250 420 440 4,5 *11,2 28 45 *112 450 12 30 120 460 *31,5 48 480 5 *12,5 32 50 125 500 130 530 35 55 *5,6 14 *35,5 56 140 560 (15) 150 6 16 38 60 160 600 (17) 170 *6,3 18 63 180 630 19 190 20 200 22 65 220 7 70 *7,1 71 75 8 80 85 9 90 95

Gambar 2.3. Faktor konsentrasi tegangan α untuk pembebanan puntir statis dari suatu poros bulat dengan alur pasak persegi yang diberi filet..(Referensi, 2)

Tabel 2.6. Ukuran pasak dan alur pasak ... (Referensi 2, hal. 10)

d. Poros dengan beban Lentur murni.

Gandar dari kereta tambang dan kereta rel tidak dibebani dengan puntiran melainkan mendapat pebebanan lentur saja.

Jika beban pada satu gandar didapatkan sebagai ½ dari berat kendaraan dengan muatan maksimum dikurangi berat gandar dan roda, maka besarnya momen lentur M1 (kg.mm) yang terjadi pada dudukan roda dapat dihitung.

Dalam kenyataan, gandar tidak hanya mendapat beban statis saja melainkan juga beban dinamis. Jika perhitungan ds dilakukan sekedar untuk mencakup beban dinamis secara sederhana saja dan dapat diambil faktor keamanan yang lebih besar untuk menentukan σa. Tetapi dalam perhitungan

yang lebih teliti, beban dinamis dalam arah tegak dan mendatar harus ditambahkan pada beban statis. Bagian gandar dimana dipasangkan naf roda disebut dudukan roda. Beban tambahan dalam arah verticaldan horizontal menimbulkan momen pada dudukan roda ini.

Suatu gandar yang digerakan oleh suatu penggerak mula juga mendapat beban puntir. Namun demikan gandar ini dapat diperlakukan sebagai poros pengikut dengan jalan mengalikan ketiga momen tersebut diatas (yang ditimbulkan oleh gaya-gaya statis, vertical dan horizontal) dengan faktor tambahan (faktor m).

e. Poros dengan beban Puntir & Lentur

Poros pada umumnya meneruskan daya melalui sabuk, roda gigi dan rantai. Denga demikian poros tersebut mendapat beban puntir dan lentur

sehingga pada permukaan poros akan terjadi tegangan geser (τ = T/Zp) karena

momen puntir T dan tegangan (σ = M/Z) karena momen puntir.

Untuk bahan yang liat seperti pada poros, dapat dipakai teori tegangan geser maksimum.

Beban yang bekerja pada poros pada umumnya adalah beban berulang. Jika poros tersebut mempunyai roda gigi untuk meneruskan daya besar maka kejutan berat akan terjadi pada saat mulai atau sedang berputar.

Dengan mengingat macam beban, sifat beban, dan lain-lain. ASME menganjurkan suatu rumus untuk menghitung poros secara sederhana dimana sudah dimasukkan pengaruh kelelahan karena beban berulang. Disini faktor koreksi kt untuk momen puntir akan terpakai lagi. Faktor lenturan Cb dalam

perhitungan ini tidak dipakai, dan sebagai gantinya dipergunakan faktor koreksi Km untuk momen lentur yang dihitung. Pada poros yang berputar dngan pembebanan momen lentur yang tetap, besarnya faktor Km adalah 1,5.

Untuk beban dengan tumbukan ringan Km terletak antara 1,5 dan 2,. Dan untuk

beban dengan tumbukan berat Km terletak antara 2 dan 3.

Besarnya τmax yang dihasilkan harus lebih kecil dari tegangan geser yang

diizinkan τa. Selanjutnya diameter poros ditentukan dengan menganggap

bahwa kedua momen diatas seoah-olah dibebankan pada poros secara terpisah. Dari keduan hasil perhitungan ini kemudian dipilih harga diameter yang terbesar. Namun demikian, pemakaian rumus ASME lebih dianjurkan dari pada metode ini

Besarnya deformasi yang disebabkan oleh momen puntir pada poros harus dibatasi juga. Untuk poros yang dipasang pada mesin umum dalam kondisi

kerja normal, besarnya defleksi puntiran dibatasi sampai 0.25 atau 0.3 derajat. Untuk poros panjang atau poros yang mendapat beban kejutan atau berulang, harga tersebut harus dikurangi menjadi ½ dari harga diatas. Sebaliknya dapat terjadi, pada poros transmisi didalam suatu pabrik, beberapa kali harga diatas tidak menimbulkan kesukaran apa-apa.

perlu dicatat bahwa beban F adalah gaya-gaya luar seperti gaya dari roda gigi, tegangan dari sabuk dan berat puli beserta sabuk, berat poros sendiri, dll. Jika beberapa dari gaya-gaya tersebut bekerja diantara bantalan atau diluarnya, maka perhitungan harus didasarkan pada gaya resultannya. Bila gaya bekerja dalam berbagai arah, perlu ditentukan komponen vertikal dan horizontal dari resultannya, dan selanjutnya dihitung lenturan yang akan terjadi dalam arah vertikal dan horizontal. Jika berat poros sendiri tidak bisa diabaikan, maka penambahan gaya vertikal dengan ½ berat poros tersebut bisa dianggap cukup.

Dalam hal ini lenturan yang terjadi perlu dibatasi sampai 0,3-0,35 (mm) atau kurang untuk setiap 1 (m) jarak bantalan, untuk poros transmisi umum dengan beban terpusat. Syarat ini bila dipenuhi tidak akan memperburuk kaitan antara pasangan roda gigi yang teliti. Bila celah antara rotor dan rumah merupakan masalah, seperti pada turbin, maka batas tersebut tidak boleh lebih dari 0,03-0,15 (mm/m).

Untuk poros putaran tinggi, putaran kritis yangan penting untuk diperhitungkan.

Pada mesin-mesin yang dibuat secara baik putaran kerja di dekat atau diatas putaran kritis tidak terlalu berbahaya. Tetapi, demi keamanan, dapat

diambil pedoman secara umum bahwa putaran kerja poros maksimum tidak boleh melebihi 80 % putaran kritisnya.

Perlu diperhatikan bahwa dalam penentuan putaran kritis, gaya yang diperhitungkan hanyalah gaya berat dari masa berputar yang membebani poros saja, sedangkan gaya luar tidak ada sangkut pautnya. Berat poros sendiri dapat diabaikan jika cukup kecil. Tetapi jika dirasa cukup besar dibandingkan dengan berat masa yang membebaninya, maka ½ dari berat poros tersebut dapat ditambahkan pada berat beban yang ada.

f. Macam – macam Pasak

Pasak adalah suatu elemen mesin yang dipakai untuk menetapkan bagian-bagian mesin seperti roda gigi, sproket, puli, kopling dan sebagainya pada poros (Sularso, 2004:23).

Fungsi pasak dalam perancangan mesin adalah untuk menghubungkan antara dua elemen mesin (umumnya poros dan naf), sehingga terjadi pengaluran momen antara dua komponen tersebut. Pasak memiliki sifat sederhana, dapat diandalkan, mudah digunakan (dipasang dan dibongkar) dan murah pembuatannya.

Menurut Sularso (2004:24), berdasarkan letak pada poros, pasak dibedakan menjadi empat, yaitu pasak pelana, pasak rata, pasak benam dan pasak singgung yang umumnya berpenampang segi empat. Sedangkan berdasarkan bentuknya, pasak dibedakan menjadi dua, yaitu pasak tembereng dan pasak jarum. Adapun keterangan lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar di bawah ini.

Pasak luncur memungkinkan pergeseran aksial roda gigi, dll. Pada porosnya, seperti pada splin. Yang paling umum dipakai adalah pasak benam yang dapat meneruskan momen yang besar. Untuk momen dengan tumbukan, dapat dipakai pasak singgung.

Gambar 2.5. Jenis-jenis Pasak Berdasarkan Letak Poros (Referensi, 2)

g. Hal hal penting dan tata cara perencanaan pasak

Pasak benam mempunyai bentuk penampang segi empat dimana terdapat bentuk prismatis dan tirus yang kadang-kadang diberi kepala untuk memudahkan pencabutannya. Kemiringan pada pasak tirus umumnya sebesar 1/100, dan pengerjaan harus hati-hati agar naf tidak menjadi eksentrik. Pada

pasak yang rata, sisi sampingnya harus pas dengan alur pasak agar pasak tidak menjadi goyah dan rusak. Ukuran dan bentuk standar pasak diberikan dalam tabel 1.8. untuk pasak, umumnnya dipilih bahan yang mempunyai kekuatan tarik lebih dari 60 (kg/mm2_{), lebih kuat dari pada porosnya. Kadang-kadang}

sengaja dipilih dari bahan yang lemah untuk pasak, sehingga pasak akan lebih dahulu rusak daripada porosnya atau nafnya. Ini disebabkan harga pasak yang murah serta mudah menggantinya.

Sebagai contoh ambila suatu poros yang dibebani dengan puntiran murni atau gabungan antara untiran dan lenturan, dimana diameter poros dan pasak serta alurnya akan ditentukan.

Pasak yang digunakan pada perencanaan scrapper conveyor ini adalah jenis pasak benam yang berfungsi untuk mengikat poros dengan coupling. Pemilihan pasak benam ini didasarkan pada pembebanan yang terjadi pada pasak yaitu beban puntir dan meneruskan momen yang besar.

Dengan mengetahui daya rencana (Pd) yang dihitung pada perhitungan

poros serta mengetahui putaran poros (n) dan juga torsi (T) diketahui pada perhitungan poros, maka daya tangensial pada permukaan poros (F) dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut:

Menurut lambang pasak yang diperlihatkan dalam gambar 2.6, gaya geser bekerja pada penampang mendatar b x l (mm2_{) oleh gaya F (kg). Dengan}

Dari tegangan geser yang diizinkan τka (kg/mm2), panjang pasak l1 (mm)

yang diperlukan dapat diperoleh.

Gambar 2.6. Gaya geser pada pasak (Referensi, 2, hal. 25)

Harga τka adalah harga yang diperoleh dengan membagi kekuatan tarik σB

dengan faktor keamanan Sfk1 x Sfk2. Harga Sfk1 umumnya diambil 6, dan Sfk2

dipilih antara 1-1,5 jika beban dikenakan secara perlahan-lahan, antara 1,5-3 jika dikenakan dengan tumbukan ringan, dan antara 2-5 jika dikenakan secara tiba-tiba dan dengan tumbukan berat.

Selanjutnya, perhitungan untuk menghindari kerusakan permukaan samping pasak karena tekanan bidang juga diperlukan.

Gaya keliling F (kg) yang sama seperti tersebut diatas dikenakan pada luas permukaan samping pasak. Kedalaman alur pasak pada poros dinyatakan

dalam t1, dan kedalaman alur pasak pada naf dengan t2. Abaikan pengurangan

luas permukaan oleh pembulatan sudut pasak. Dalam hal ini tekanan permukaan P (kg/mm2) adalah

Dari harga tekanan permukaan yang diizinkan Pa (kg), panjang pasak yang diperlukan dapat dihitung dari

Harga pa adalah sebesar 8 (kg/mm2) untuk poros dengan diameter kecil, 10 (kg/mm2) untuk poros dengan diameter besar, dan setengah dari harga-harga diatas untuk poros berputaran tinggi.

Perlu diperhatikan bahwa lebar pasak sebaikna antara 25-35 % dari diameter poros, dan panjang pasak jangan terlalu panjang dibandingkan dengan diameter poros (antara 0,75 s/d 1,5 ds). Karena lebar dan tinggi pasak sudah distandarkan, maka beban yang ditimbulkan oleh gaya F yang besar hendaknya diatasi dengan menyesuaikan panjang pasak. Namun demikian, pasak yang terlalu panjang tidak dapat menahan tekanan yang merata ada permukaannya. Jika terdapat pembatasan pada ukuran naf atau poros, dapat dipakai ukuran yang tidak standar atau diameter poros perlu dikoreksi.

2.6. Bantalan

Bantalan merupakan komponen mesin yang berfungsi menumpu poros yang mempunyai beban tertentu, sehingga gerak berputar atau gerakan bolak balik dapat berlangsung dengan halus, aman dan komponen tersebut dapat tahan lama. Bantalan harus cukup kuat dan kokoh agar komponen mesin lain dapat bekerja dengan baik.

2.6.1. Klasifikasi bantalan

a. Atas dasar gerakan bantalan terhadap poros

- Bantalan Luncur, pada bantalan ini terjadi gesekanluncur antara poros dan bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan perantaraan lapisan pelumas.

- Bantalan Gelinding. Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti bola (peluru), rol atau rol jarum, dan rol bulat.

b. Atas dasar arah beban terhadap poros.

- Bantalan radial. Arah beban yang ditumpu bantalan ini adalah tegak lurus sumbu poros.

- Bantalan gelinding khusus. Bantalan ini dapat menumpu beban yang arahnya sejajar dan tegak lurus sumbu poros.

2.6.2. Perbandingan antara Bantalan Luncur dan Bantalan gelinding

Bantalan luncur mampu meumpu poros berputan tinggi dengan beban besar. Bantalan ini sederhana konstruksinya dan dapat dibuat serta dipasang dengan mudah. Karena gesekannya yang besar pada waktu mlai jalan, bantalan

luncur memerlukan momen awal yang besar. Pelumasan pada bantalan ini tidak begitu sederhana. Panas yang timbul pada beban yang besar, memerlukan pendingin khusus. Sekalipun demikian, karena adanya lapisan pelumas, bantalan ini dapat meredam tumbukan dan getaran sehingga hampir tak bersuara. Tingkat ketelitian yang diperlukan tidak setinggi bantalan gelinding sehingga dapat lebih murah.

Bantalan gelinding pada umumnya lebih cocok untuk beban kecil dari pada bantalan luncur, tergantung pada elemen pendinginnya. Putaran pada bantalan ini dibatasi oleh gaya sentrifugal yang timbul pada elemen gelinding tersebut. Karena konstruksi yang sukar dan ketelitiannya yang tinggi, maka bantalan gelinding hanya bisa dibuat oleh pabrik-pabrik tertentu saja. Adapun harganya pada umumnya lebih mahal dari pada bantalan luncur. Untuk menekan biaya pembuatan serta memudahkan pemakaian, bantalan gelinding diproduksikan menurut standar dari berbagai ukuran dan bentuk. Keunggulan bantalan ini adalah pada gesekannya yang sangat rendah. Pelumasannya pun sangat sederhana, cukup dengan gemuk, bahkan pada macam yang memakai sil sendiri tak perlu pelumasan lagi. Meskipun ketelitiannya tinggi bantalan ini agak gaduh dibandingkan dengan bantalan luncur.

Pada waktu memilih bantalan, ciri masing-masing harus dipertimbangkan sesuai dengan pemakaian, lokasi, dan macam beban yang aka dialami.

2.6.3. Klasifikasi Bantalan Luncur

Menurut bentuk danletak bagian poros yang ditumpu bantalan yaitu bagian yang disebut jurnal-bantalan ini dapat diklasifikasikan seperti dalam gambar 4.1. adapun macam-macamnya adalah sebagai berikut :

a. Bantalan radial, yang dapat berbentuk silinder, belahan silinder, elips dl. b. Bantalan aksial, yang dapat berbentuk engsel, kerah, michel, dll.

c. Bantalan khusus, yang berbentuk bola, dll.

Menurut pemakaiannya terdapat bantalan untuk bantalan umum, bantalan poros engkol, bantalan utama mesin perkakas, bantalan roda kereta api, dll.

Dalam bentuk otomobil bantalan luncur dapat berupa bus,bantalan logam sinter, dan bantalan plastik.

2.6.4. Bahan Bantalan Luncur

Bahan untuk bantalan luncur harus memenuhi persyaratan berikut : i) Mempunyai kekuatan cukup (tahan beban dan bantalan)

ii) Dapat menyesuaikan diri terhadap lenturan poros yang tidak terlalu besar atau terhadap perubahan bentuk yang kecil.

iii) Mempunyai sifat anti las (tidak dapat menempel)terhadap poros jika terjadi kontak dan gesekan antara logam dan logam.

iv) Sangat tahan karat v) Cukup tahan aus

vi) Dapat membenamkan kotoran atau debu kecil yang terkurung didalam bantalan.

Dalam praktek, bahan yang mempunyai semua sifat diatas jarang terdapat. (1) Bahan – bahan untuk bantalan umum

(a) Paduan tembaga. Termasuk dalam golongan ini adalah perunggu, perunggu fosfor, dan perunggu timah hitam, yang sangat baik dalm kekuatan, ketahanan terhadap karat, ketahanan terhadap kelelahan, dan dalam penerusan panas. Kekakuanya membuat bahan ini sangat baik untuk bantalan mesin perkakas. Kandungan timah yang lebih tinggi dapat mempertinggi sifat anti aus.

(b) Logam putih. Termasuk dalam golongan ini adalah logam putih berdasarkan Sn (yang disebut logam babit), dan logam putih berdasarkan Pb. Keduanya dipakai sebagai lapisan pada logam pendukungnya.

Bahan bantalan yang konvensional ini telah mengalami perbaikan dengan memakai berbagai tambahan sekalipun ketahannya menjadi berkurang. Sebagai contoh, Sb dan Cu ditambahkan untuk menaikkan ketahanannya terhadap korosi, atau ditambahkan Pb untuk menambah kemampuan untuk menyesuaikan diri terhadap perubahan bentuk. Aneka ragam bahan ini mempunyai pemakaian yang paling luas.

(2) Bahan – bahan untuk bantalan umum

Bahan ini mengandung pelumas didalamnya sehingga dapat dipakai sebagai bantalan yang melumasi sendiri. Bantalan semacam ini dipakai bila tidak mungkin perawatan secara biasa, yaitu :

i) Jika letak bantalan tidak memungkinkan pemberian pelumasan dari luar, atau jika pemakaian minyak tidak dikehendaki.

ii) Jika bantalan mempunyai gerakan bolak-balik sehingga memungkinkan terbentuknya lapisan minyaksangat kecil.

iii) Untuk alat-alat kimia atau pengolahan air.

iv) Untuk kondisi khusus seperti beban besar, temperatur tinggi, temperatur rendah, atau keadaan hampa.

Bantalan tanpa minyak terdapat dalam bentuk bantalan plastik, bantalan yang mengandung minyak, dan bantalan dengan pelumasan zat padat.

(a) Bantalan plastik. Plastik adalah suatu bahan yang mempunyai sifat dapat melumasi sendiri dengan baik. Sifatnya yang tahan korosimemungkinkan bahan ini bekerja didalam air atau bahan kimia. Bahan semacap ini mempunyai koefisien gesek yang rendah, mudah membenamkan kotoran, dan anti las. Plastik, jika diisi dengan bahan pelumas padat, serat gelas, atau serbuk logam, akan menjadi sangat kuat dan tahan aus sehingga dapat dipakai untuk kondisi-kondisi yang cukup berat.

Keburukannya adalah bahwa dalam kondisi pelumasan batas (lapisan pelumas terlalu tipis) akan terjadi panas gesekan yang mengakibatkan pembesaran koefisien muainya. Hal ini harus diperhitungkan dalam menentukan besar celah antara poros dan bantalan.

(b) Bantalan logam yang diresapi minyak. Contoh yang khas dari macam ini adalah bantalan besi cor dan logam sinter yang diresapi minyak. Dalam hal besi cor yang diresapi minyak dipakai besi cor berpori dengan perlakuan panas berulang kali. Bahan ini mempunyai bentuk yang mantap karena kekakuannya yang tinggi dan ketahannanya terhadap keausan.

Logam sinter dibuat dari serbuk logam yang dipres, dan minyak yang diresapkan dapat tinggal didalamnya. Namun demikian, bantalan dengan bahan ini lebih cepat kehabisan minyak, dan pada kondisi yang berat lebih cepat aus.

(c) Pelumas padat. Bahan pelumas macam ini dipakai untuk keadaan khusus (temperatur tinggi, kena bahan kimia, beban besar) diluar batas pemakaian tertentu.

Bahan bantalan yang dapat dipakai sebagai bahan dasar dimana pelumas padat dibenamkan adalah : untuk temperatur tinggi, besi cor dan tembaga, untuk bekerja didalam bahan kimia, baja tahan karat, beban besar, paduan kuningan kekuatan tinggi.

Pelumas padat berbeda yang satu dari yang lain dalam hal unsur utama dan tambahanya, tergantung pada penggunaanya. Pelumas padat untuk temperatur tinggi dapat menahan suhu sampai diatas 200 ˚C, sebagai unsur utama terdapat grafit dan molibden disulfida.

Pilihan lain untuk bantalan temperatur tinggi adalah bantalan keramik, yang terdiri atas baja tahan panas dilapisi keramik yang

terutama berupa oksida timah hitam. Bantalan ini dapat tahan temperatur 500 ˚C sampai 800 ˚C.

(3) Bantalan Luncur Hidrostatik

Bantalan semacam ini dipakai sebagai bantalan utam pada mesin perkakas presisi tinggi, misalnya pada meja putar mesin bubut vertical besar. Bahan bantalan dapat berupa minyak atau udara. Dalam hal ini, minyak atau udara dialirkan dengan tekanan kedalam celah bantalan untuk mengangkat beban dan menghindari keausan atau penempelan pada waktu mesin berputar dengan putaran yang sangat rendah atau waktu start dimana lapisan minyak yang ada tidak atau belum mempunyai tekanan yang cukup tinggi. Macam yang menggunakan minak pada saat ini sudah diperdagangkan, sedangkan yang menggunakan udara masih dalam pembangunan.

(4) Bahan bantalan Khusus

(a) Bantalan kayu, bahan yang khas untuk bantalan ini adalah lignum vitae. Persyaratan yang penting selain ketahanan, juga harus bebas dari zat-zat yang merusak serta anti las.

Bantalan kayu dipakai dalam mesin pengolahan makanan dan perusahaan susu. Juga sering dipergunakan pada pompa air dan baling-baling kapal dimana pelumasanya dilakukan dengan air. Beban rata-rata untuk bantalan kayu adalah 0.5 (kg/mm2) atau kurang.

(b) Bantalan karet. Dengan air sebagai pelumas, bantalan karet mempunyai koefisien gesek yang rendah. Karet mempunyai ketahanan yang baik terhadap keausan. Selain itu juga dapat meredam bunyi dan getaran. Sebagai bantalan, dapat dipakai karet yang disemen atau karet melulu. Beban rata-rata yang ditanggung adalah 0.5 (kg/mm2) atau kurang. (c) Bantalan grafit karbon. Grafit arang adalah bahan yang sepenuhnya

dapat melumasi sendiri dan dapat bekerja pada temperatur tinggi. Karena secara kimi sangat sukar bereaksi maka bahan ini mempunyai pemakaian yang sangat luas. Penambahan serbuk babit, perak, atau tembaga, dapat meperbaiki sifat-sifatnya sebagai bantalan. Perbedaan antara koefisien gesek kinetis(dalam keadaan bergerak)pada grafit karbon adalah kecil.

(d) Bantalan permata. Pada alat-alat ukur banyak dipakai bantalan dari batu akik seperti batu delima(ruby), dan batu nilam(sapphire). Batu nilam yang mengalami perlakuan panas dapt menjadi sekeras intan.

(5) Bahan bantalan Khusus

Jika beban bantalan dan putaran poros diberikan, pertama perlu diperiksa apakah beban perlu dikoreksi. Selanjutnya tentukan beban rencana, dan pilihlah bahan bantalan. Kemudian tekanan bantalan yang diizinkan dan harga pv yang diizinkanditurunkan seara empiris.

Tentukan panjang bantalan/sedemikian hingga tidak terjadi pemanasan yang berlebihan. Setelah itu periksalah bantalan dan tentukan

diameter poros sedemikian rupa hingga tahan terhadap lenturan. Periksalah juga tekanan bantalan dan (l/d).

Bila diameter poros sudah diberikan terlebih dahulu, mulailah dengan kekuatan bantalan. Dalam semua hal, pemeriksaan tekanan bantalan, harga pv, dan (l/d) adalah penting.

Jika pemilihan bahan elumas, cara pelumasan, dan pendinginan terus menerus akan dilakukan atas dasar jangka waktu kerja, kondisi pelayanan, dan lingkungannya, perlu ditentukan jumlah aliran minyak per satuan waktu.

(1) Kekuatan Bantalan

Misalkan terdapat suatu beban yang terbagi rata dan bekerja pada bantalan dari sebelah bawah. Panjang bantalan dinyatakan dengan l (mm), bebab per satuan anjang dengan w (kg/mm), dan beban bantalan dengan w (kg), sertareaksi pada tumpuan dihitung.

(2) Pemilihan l/d

Untuk bantalan, perbandingan antara panjangdan diameternya adalah sangat penting, sehingga dalam perencanaan perlu diperhatikan hal-hal berikut ini.

(i) Semakin kecil l/d, semakin rendah kemampuannya untuk menahan beban.

(ii) Semakin beban l/d, semakin besar pula panas yang timbul karena gesekan.

(iii) Dengan memperbesar l/d kebocoran pelumas pada ujung bantalan dapat diperkecil.

(iv) Harga l/d yang terlalu besar akan menyebabkan tekanan yang tidak merata.jadi lebih baikdipakai harga menengah. Jika kelonggaran antara bantalan dan poros akan diperkecil atau jika sumbu poros agak miring terhadap sumbu bantalan, maka l/d harus dikurangi.

(v) Jika pelumas kurang dapat diratakan dengan baik keseluruh permukaan bantalan, harga l/d harus dikurangi.

(vi) Semakin besar l/d, temperatur bantalan jyga akan semakin tinggi. Hal ini dapat membuat lapisan bantalan menjadi leleh. (vii) Untuk menentukan l/d dalam perencanaan, perlu diperhatikan

berapa besar ruangan yang tersedia untuk bantalan tersebut didalam mesin.

(viii) Harga l/d juga tergantung pada kekerasan bahan bantalan. Bahan lunak memerlukan l/d yang besar.

Atas dasar hal-hal diatas dapat dipilih l/d yang akan dipakai. Harga l/d tersebut terletak antara 0,4-4,0, atau lebih baik antara 0,5-2,0. Bila l/d melebihi 2,0 maka tekanan permukaan terjadi secaralokal (tidak merata) sehingga lubang bantalan perlu dibuat tirus. Harga yang terlalu kecil sebaliknya akan mengurangi kemampuannya membawa beban. Untuk l/d yang kecil, bantalan gelinding lebih menguntungkan.

63 (1)

D d

Tabel 2.7. Pemilihan bantalan ....(Referensi 2, hal. 143)

Nomor Bantalan Ukuran luar (mm) Kapasitas nominal dinamis spesifik  (kg) Kapasitas nominal statis Spesifik  (kg) Jenis

terbuka Sekat Dua

Dua sekat tanpa kontak D D B r 6000 10 26 8 0,5 360 196 6001 6001ZZ 6001VV 12 28 8 0,5 400 229 6002 02ZZ 02VV 15 32 9 0,5 440 263 6003 6003ZZ 6003VV 17 35 10 0,5 420 296 6004 04ZZ 04VV 20 42 12 1 735 465 6005 05ZZ 05VV 25 47 12 11,5 790 530 6006 6006ZZ 6006VV 30 55 13 1,5 1030 740 6007 07ZZ 07VV 35 62 14 1,5 1250 915 6008 08ZZ 08VV 40 68 15 1,5 1310 1010 6009 6009ZZ 6009VV 45 75 16 1,5 1610 1320 6010 10ZZ 10VV 50 80 16 1,5 1710 1430 6000 6200ZZ 6200VV 10 30 9 1 400 236 6001 01ZZ 01VV 12 32 10 1 535 305 6002 02ZZ 02VV 15 35 11 1 600 360 6003 6203ZZ 6203VV 17 40 12 1 750 460 6004 04ZZ 04VV 20 47 14 1,5 1000 635 6005 05ZZ 05VV 25 52 15 1,5 1100 730 6006 6206ZZ 6206VV 30 62 16 1,5 1530 1050 6007 07ZZ 07VV 35 72 17 2 2010 1430 6008 08ZZ 08VV 40 80 18 2 2380 1650 6009 6209ZZ 6209VV 45 85 19 2 2570 1880 6010 10ZZ 10VV 50 90 20 2 2570 2100 6000 6300ZZ 6300VV 10 15 11 1 636 365 6001 01ZZ 01VV 12 37 12 1,5 760 450 6002 6302ZZ 6302VV 15 42 13 1,5 895 545 6003 03ZZ 03VV 17 47 14 1,5 1070 660 6004 04ZZ 04VV 20 52 15 2 1250 785 6005 6305ZZ 05VV 25 62 17 2 1610 1080 6006 06ZZ 6306VV 30 72 19 2 2090 1440 6007 07ZZ 07VV 35 80 20 2,5 2620 1810 6008 08ZZ 08VV 40 90 23 2,5 3200 2300 6009 6309ZZ 6309VV 45 100 25 2,5 4150 3100 6010 10ZZ 10VV 50 110 27 3 4850 3650

2.7. Transmisi Rantai

Rantai transmisi daya biasanya dipergunakan dimana jarak poros lebih besar dari pada tranmisi roda gigi, tetapi lebih pendek dari pada dalam transmisi sabuk.

Rantai mengait pada gigi sproket dan meneruskan daya tanpa slip, jadi menjamin perbandingan putaran yang tetap.

Rantai sebagai transmisi mempunyai keuntungan-keuntungan seperti : mampu meneruskan daya besar karena kekuatannya yang besar, tidak memerlukan tegangan awal, keausan kecil pada bantalan, dan mudah memasangnya. Karena keuntungan-keuntungan tersebut, rantai mempunyai pemakaian yang luas sepertirodagigi dan sabuk.

Dipihak lain, transmisirantai mempunyai beberapa kekurangan, yaitu : variasikecepatan yang tak dapat dihindari karena lintasan busur pada sproket yang mengait mata rantai (gambar 5.18), suara dan getaran karena tumbukan antara rantai dan dasar kaki gigi sproket, dan perpanjangan rantai karena keausan pena dan bus yang diakibatkan oleh gesekan dengan sproket. Karena kekurangan-kekurangan ini maka rantai tak dapat dipakai untuk kecepatan tinggi, sampai ditemukan dan dikembangkannya rantai gigi.

Tabel 2.8 Ukuran Rantai

Rantai dapat dibagi atas dua jenis. Yang pertama disebut rantai rol, terdiri atas pena bus, rol dan plat mata rantai. Yang lain disebut rantai gigi, terdiri atas plat-plat berprofil roda gigi dan pena berbentuk bulan sabit yang disebut sambungan kunci, dalam pembahasan dibawah ini lebih dahulu dibicarakan hal rantai rol.

Rantai rol dipakai bila diperlukan transmisi positip (tanpa slip) dengan kecepatan sampai 600 (m/min), tanpa pembatasan bunyi, dan murah harganya. Untuk bahan pena, bus, dan rol dipergunakan baja karbon atau baja khrom dengan pengerasan kulit. Rantai dengan rangkaian tunggal adalah yang paling banyak dipakai. Rangkaian banyak, seperti dua atau tiga rangkaian dipergunakan untuk transisi beban berat. Ukuran dan kekuatannya distandarkan. dengan kemajuan teknologi yang terjadi akhir-akhir ini, kekuatan rantai semakin meningkat. Dalam gambar 5.20 dapat dilihat bahwa kurva batas kelelahan dari plat mata rantai macam yang baru lebih tinggi dari pada macam yang lama. Hasil penelitian terakhir menunjukan bahwa suatu daerah yang dibatasi oleh dua kurva, yaitu kurva batas ketahanan terhadap tumbukan antara rol dan bus, dan kurva batas las (galling) karena kurang pelumasan antara pena dan bus adalah sangat penting untuk menentukan kapasitas rantai. Kurva kapasitas baru yang

memudahkan pemilihan, kurva tenda tersebut diberi nama menurut nomor rantai dan jumlah gigi sproket, dengan putaran (rpm) sproket sebagai sumbu mendatar dan kapasitas transmisi sebagai sumbu tegak.

Sproket rantai dibuat dari baja karbon untuk ukuran kecil, dan besi cor atau baja cor untuk ukuran besar. Untuk perhitungan kekuatannya belum ada cara yang tetap seperti pada roda gigi. Adapun bentuknya telah distandarkan. Dalam gambar 5.22 ditunjukan dua macam bentuk gigi, dimana bentuk „S” adalah yang biasa dipakai.

Gambar 2.8. Profil Gigi dari sproket Rantai rol.. (Referensi, 2) Tata cara pemilihan rantai dapat diuraikan menurut diagram 22. Daya yang akan ditransmisikan (kW), putaran poros penggerak dan yang digerakan (rpm), dan jarak sumbu poros kira-kira (mm), diberikan terlebih dahulu. Daya yang ditransmisikan perlu dikoreksi menurut mesin yang akan digerakan dan penggerak mulanya, dengan faktor koreksi.

Momen lentur akan selalu terjadi pada poros. Karena itu periksalah kekuatan lentur poros bila diameternya telah diberikan. Dengan menggunakan putaran (rpm) dari poros yang berputaran tinggi dan daya yang telah dioreksi

(kW), carilah nomor rantai dan jumlah gigi sproket kecil yang sesuai. Jumlah gigi ini sebaiknya merupakan bilangan ganjil dan lebih dari 15. Jumlah gigi minimum yang diizinkan adalah 13. Jumlah gigi untuk sproket besar juga dibatasi, maksimum 114 buah. Perbandingan putaran dapat diizinkan sampai 10/1. Sudut kontak antara rantai dan sproket kecil harus lebih besar dari 120˚. Transmisi rantai akan lebih halus dan kurang bunyinya jika dipakai rantai dengan jarak bagi kecil dan jumlah gigi sproket yang banyak rangkaian banyak dipakai bila rangkaian tunggal tidak mempunyai kapasitas cukup. Perlu diperhatika bahwa kapasitas rangkaian banyak tidak sama dengan kelipatan kapasitas satu rangkaian. Dalam hal demikian perlu diperhitungkan dalam faktor perkalian. Dipandang dari segi pembagian beban diantara rangkaian, pembagian pada masing-masing rangkaian akan semakin efektif bila jumlah rangkaian semakain kecil, efektifitas terbesar diperoleh dengan suatu rangkaian.

Periksalah apakah naf sproket cukup besar untuk lubang poros yang diperlukan dengan atau tanpa pasak. Seringkali nomor rantai yang akan dipilih juga tergantung pada pemeriksaan ini. Nomor rantai ataupun jumlah rangkaian dapat berubah sesuai dengan ruangan yang tersedia.

Pengerasan gigi sproket dengan pencelupkan dingin lebih diutamakan untuk sproket dengan jumlah gigi kurang dari 24, sproket kecil dimana perbandingan putarannya melebihi 4/1, sproket besar dan sproket kecil dari transmisi yang mempunyai putaran rendah tetapi bebannya berat, dan sproket-sproket yang harus bekerja dalam lingkungan yang abrasiv. Sebagai bahan sproket biasanya dipakai besi cor kelabu (FC25), baja karbon rol konstruksi umum (SS41), baja karbon konstruksi mesin (S35C), dan baja cor (SC46).

Diameter lingkaran jarak bagi dp dan Dp (mm), diameter luar dk dan Dk

(mm) untuk kedua sproket dapat dihitung dengan rumus berikut:

⁄

⁄

{ ⁄ }

{ ⁄ }

Bila perhitungan percobaan untuk menentukan diameter poros menghasilkan ukuran yang terlalu besar untuk naf yang tersedia, periksalah apakah diameter poros dapat dikecilkan dengan menggunakan bahan yang lebih kuat.

Jarak sumbu poros pada dasarnya dapat dibuat sependek mungkin sampai sumbu kedua sproket hampir bersentuhan. Tetapi, jarak yang ideal adalah antara 30 sampai 50 kali jarak bagi rantai. Untuk beban yang berfluktuasi, jarak tersebut harus dikurangi sampai lebih kecil dari pada 20 kali jarak bagi rantai. Setelah jumlah gigi sproket dan jarak sumbu poros ditentukan, panjang rantai yang diperlukan dapat dihitung dengan rumus :

⌊ ⁄ ⌋

Dimana :

Lp : Panjang Rantai dinyatakan dalam jumlah rantai. Z1 : Jumlah gigi sproket kecil

Z2 : Jumlah gigi sproket besar

C : jarak sumbu poros, dinyatakan dalam jumlah mata rantai ( dapat berupa bilangan pecahan ).

Bila Lp ternyata merupakan bilangan pecahan, maka perlu dibulatkan keatas untuk mendapatkan bilangan bulat, yang selanjtnya disebut L (dalam jumlah mata rantai). Periksalah apakah C dapat disetel untuk mengatur tegangan rantai. Jika jumlah mata rantai merupakan bilangan ganjil, maka perlu dipakai satu mata rantai khusus yang disebut mata rantai offset. Pemakaian mata rantai ini sebenarnya tidak dikehendaki untuk transmisi yang aman.

Jika jumlah mata rantai dan jumlah gigi kedua sproket sudah lebih dahulu ditentukan, maka jarak sumbu poros dapat dihitung dengan rumus-rumus dibawah ini

{( ) √( )

}

Kecepatan rantai v (m/s) dapat dihitung dari rumus sebagai berikut :

Dimana :

P : Jarak bagi rantai (mm)

Z1 : Jumlah gigi sproket kecil, dalam hal reduksi putaran. N1 : putaran sproket kecil, dalam hal reduksi kecil.

Beban yang bekerja pada satu rantai F (kg) dapat dihitung seperti pada sabuk dengan rumus :

Jika dipakai motor listrik sebagai penggerak, maka pada waktu distart dan dihentikan, harga gaya F akan lebih besar dari pada yang dihitung. Dalam hal ini, kekuatan rata-rata dibagi dengan beban maksimum yang diizinkan, yaitu faktor keamanan harus diambil sebesar 6 atau lebih untuk satu rangkaian, 8 sampai 11 untuk dua rangkaian atau lebih. Harga F yang dihitung dari persamaan diatas tidak boleh lebih dari beban maksimum yang diizinkan Fu (kg).

Jika ternyata melebihi, yang berarti kapasitas rantai tidak mencukupi, pakailah rangkaian ganda atau lebih, atau pakailah nomor rantai yang lebih besar.

Pemasangan sproket atau rantaisecara mendatar adalah yang baling baik. Pemakaian tegak akan menyebabkan rantai mudah lepas dari sproket. Dalam hal ini rantai harus dibuat cukuptegang dengan menggunakan sproket pengiut atau sproket penegang. Dalam hal transmisi mendatar rentangan rantai bagian bawah harus merupakan sisi kendor, dan jarak kekendoran kebawah tidak boleh lebih dari 4 % jarak rentangnya. Dalam hal-hal tertentu untuk transmisi tegak, jarak sumbu poros yang besar (lebih dari 1 meter), sering start dan putaran terbalik dengan tiba-tiba, kekendoran yang diizinkan harus dikurangi menjadi 2 %.

Sekarang akan ditinjau gerakan rantai, yang membelit sproket dan berayun ke atas dan ke bawah seperti dalam gambar 5.23. Kecepatan horizontal pada titik A adalah v cos θ, di B adalah v, dan di A kembali ke v cos θ, gerakan ini disebabkan oleh efek busur dari sproket. Jika jmlah gigi adalah z, harga θ bervariasi dari 0 sampai π/z bila mata rantai bergerak dari A ke A‟. Maka perbandingan kecepatan ε adalah :

⁄

⁄

Gambar 2.9. Gerakan Rantai Rol. Referensi, 2, Hal. 199

Gambar 2.10. Perbandingan variasi kecepatan dari rantai rol. Referensi, 2, Hal. 199

gigi. Baik dari gambar maupun dari persamaan dapat dilihat bahwa makin besar jumlah gigi sproket, makin kecil perbandingan variasi kecepatannya, yang berarti makin halus jalannya.

Rantai kadang-kadang bergetar dengan hebat karena fluktuasi kecepatan, variasi beban, dll. Untuk menghindari hal ini dapatdipakai alat penegang, sproket pengikut, atau peredam dari karet.

Sekarang akan ditinjau perpanjangan rantai, karena keausan. Sebelum aus, rol rantai akan mengait pada permukaan dasar kaki gigi. Hal ini akan membawa akibat buruk pada transmisi terutama jika jumlah giginya besar, sehingga rantai dapat meloncat keluar dari sproket. Batas perpanjangan rantai telah ditemukan secara empiris sebesar 1 sampai 2 % panjang mula-mula. Atas dasar angka inilah jumlah gigi sebanyak pada sproket besar dibatasi sampai 114.

Sebagai pelumas, minyak bermutu baik, seperti minyak pada roda gigi yang mengandung ramuan penahan tekanan, umum dipakai. Minyak berat dan gemuk tidak sesuai untuk rantai. Dalam Tabel 5.19 dapat ditemui viscositas dan cara pelumasan yang cocok. Untuk kecepatan tinggi harus harus dipakai minyak dengan viskositas rendah, sedangkan viskositas tinggi dipakai untuk temperatur lingkungan yang tinggi. Sebagai patokan kasar, SAE 20-30 (65-130 cSt, 300-600 pada 37,8 ˚C) dapat dipergunakan untuk temperatur normal, dan SAE 30-40 (130-200 cSt, 600-900 SUS pada 37,8 ˚C) untuk temperatur lebih dari 40 ˚C, viskositas rendah untuk jarak bagi kecil, dan viskositas besar untuk jarak bagi besar.

Untuk transmisi dengan kondisi kerja seperti dalam lingkungan zat kimia, obat-obatan, korosi, dan temperatur tinggi, terdapat rantai rol dari baja tahan karat.

Jika n₁(rpm) adalah putaran dari poros motor listrik dan T (kg.mm) adalah

torsi pada poros motor listrik, maka besarnya daya P (kW) yang diperlukan untuk menggerakkan sistem adalah :

1 5 10 74 , 9 n T P   ...(Referensi, 2) (2.28) Dimana :

P = Daya motor listrik (kW) T = Torsi (kg.mm)