BAB IV PERHITUNGAN DESAIN

(1)

PERHITUNGAN DESAIN

4.1. Ergonomis

Untuk mendapatkan acuan dalam mendesain mesin ini kita melakukan pengukuran dimensi Antropometri terhadap beberapa orang, sehingga nantinya mesin dapat dengan nyaman untuk dioperasikan.

Tabel 4.1. Pengukuran dimensi Antropometri

No Nama Operator TB PGT PLB PLA TM

1. Dika 168 80 44 34 158 2. Amal 170 80 45 33 159 3. Esa 169 80 45 32 159 4. Edi 171 81 43 33 154 5. Risa 165 79 44 32 155 6. Galih 173 84 46 35 163 7. Didik 169 80 45 33 159 8. Alif 180 85 46 35 170 9. Adi 165 81 43 33 155 10. Dimas 175 82 45 34 165 Rata-rata 170,5 81,2 44,6 33,4 159,7

(2)

Kterangan :

TB = tinggi badan (cm)

PGT = panjang genggaman tangan (mm)

PLB = panjang lengan bawah (mm)

PLA = panjang lenga atas (mm)

TM = tinggi mata (cm)

Setelah dibandingkan dengan “Data Antopometri Indonesia” dengan kriteria-kriteria yang disesuaikan dengan hasil pengukuran sampel, hasil diatas tidak memiliki perbedaan yang sinifikan, sehingga data diatas kami gunakan sebagai acuan dalam menentukan ukuran-ukuran didesain kami.

4.2. Perhitungan Rasio Transmisi

P = 0.5 HP = 0.3675 kW-50 Hz n = 1390 rpm Rasio reducer = 1:10 n1 = n/rasio reducer = 1390/10 = 139 rpm

(3)

Vc = 80 mm/min

D1 = 205 mm

n3 = (1000xVc) / (π x D1)

= (1000 x 80) / (π x 205) = 124.218 rpm

n2 = n3 = 124.218 rpm karena satu poros

n4 = n3 = 124.218 rpm berbeda poros, namun memiliki diameter yang sama.

i total = n1 / n4

=139 / 124.218 = 1.118

(4)

Keterengan :

I = Rasio

P = Daya (Watt)

N = Putaran Motor (rpm)

N1 = putaran motor setelah direduksi (rpm)

N2 = putaran pulley (rpm)

N3 = putaran lower blade pulley (mm) N4 = putaran upper blade pulley (mm)

Vc = blade cutting speed (m/min)

D1 = Diameter lower blade pulley (mm)

4.3. Perhitungan titik berat pada poros

 Menentukan beban pully 1 V = π x r2 _{x t} V1 = π x r2 x t = π x 50,752 _{x 19} =153736 mm3 V2 = π x r2 x t = π x 132 _{x 19}

(5)

= 10087,6 mm3

Jadi volume total dari pulley Vtot = V1 - V2

= 153736 – 10087,6 = 143648,4 mm3 = 0,0001436484 m3

Massa jenis logam MS steel adalah 7900 kg/m3 M = =1,135 kg = 1 kg

Gambar 4.3b Beban Pulley

(6)

ƩMA = 0 - (FB x 103 ) + (10 N x 223 ) = 0 - 103 FB + 2230 = 0 FB = Fb = 21,6 N ƩMB = 0 - (10 x 103 ) - ( FA x 120 ) = 0 1030 – 120 FA = 0 FA = FA = 8,6 N

Jadi gaya total pada RA dan RB RA = 8,6 N

RB = 21,6 N

Momen yang terjadi pada titik A dan B MA = ( F x 223 mm) = 10 x 223 mm = 2230N MB= ( F x 103 mm ) = 10 x 103 mm = 1030 N

 Menentukan beban pully 2 dan 3 V1 = π x r2 x t

(7)

= 0,5 x π x 109,52 _{x 30} = 565027 mm3 = 0,000565072 m3 V2 = π x r2 x t = π x 56,62 _{x 19} = 191221 mm3 = 0,000191221 m3

Massa jenis logam MS steel adalah 7900 kg/m3 Pulley 1 M = = 4,46 kg = 44,6 N Pulley 2 M = = 1,5 kg = 15 N ƩMA = 0 (FA x 31) - (15 x 62) = 0

(8)

31FA = 930 FA = 30 N

Momen yang terjadi pada MA MA = (44,6 x 62,4) + (15 x 31,3)

= 3252,5 N

 Menentukan beban pully 4 V pulley = 0,000559875 m3 Pulley M = = 4,4 kg = 44 N

Momen yang terjadi pada titik A MA = 44 x 78

= 3432 N 4.4 Torsi

Torsi pada motor listrik.

(9)

= 9,74 x 105 = 259,226 kg.mm Perhitungan diameter poros

Torsi pada poros penerus daya T = 9,74 x 105

= 9,74 x 105 = 2972,99 kg.mm

Poros 1,2 dan 3 memiliki tosi yang sama karena n1=n2=n3 Dimana :

T = Torsi (kg.mm)

P = Daya (kW)

N = Putaran motor (rpm)

4.5. Perhitungan Sabuk ( V-belt)

d = 95mm

D = d x I total = 95 x 1.118 = 106.21 mm

Tipe = V-belt A55

Inside length = 1397 mm

Pitch length = inside length + 33 = 1397 + 33 = 1430mm

(10)

1430 = 2 C + 1.57 (106.21+95) + {(106.21-95)2 / 4C} 1430 = 2 C + 315.899 + (31.416/C) 1430 C = 2 C2_{+ 315.899 C + 31.416} = 2 C2_{– 1114.101 C +31.416} = C2_{– 557.051 C + 15.708} = 557.022 mm = 0.057 mm

(11)

Gambar 4.5 Jarak titik pusat pulley

Keterangan

C = jarak titik pusat blade pulley (mm) d = diameter motor pulley (mm) D = diameter pulley (mm)

4.6. Perhitungan Kekuatan Konstruksi

4.6.1 Blade Guide Vtotal = 701639.941 mm3 = 7.85 kg/dm3 m = V x / 1000000 = 701639.941 x 7.85/1000000 = 5.502 kg g = 9.81 m/s2 Fg = m x g = 5.502 x 9.81 = 53.982 N

(12)

Ʋ = 2

= 90 N/mm2

w = / V = 90 / 2 = 45 N/mm2

A (min) = Fg / w = 53.982 / 45 = 1.199 mm2

( Aman apabila pengelasan straight welding ukuran 3x3 mm )

Gambar 4.6.1 Konstruksi Las Blade Guide Keterangan V = volume (mm3₎ = massa jenis (kg/m3₎ m = massa (kg) g = percepatan grfitasi (m/s2₎ Fg = gaya berat (N) Ʋ = angka keamanan

= batas patah pengelasan (N/mm2) w = batas patah izin pengelasan (N/mm2₎

A = luas area (mm2)

3 x 450

(13)

4.6.2 Blade Tensioner V1 = 581582.866 mm3 V2 = 747562.344 mm3 1 = 7.85 kg/dm3 (steel) 2 = 2.691 kg/dm3_(alumunium) Massa1 = V1 x / 1000000 = 581582.866 x 7.85/1000000 = 4.565 kg Massa2 = V2 x / 1000000 = 747562.344 x 2.691/1000000 = 2.011 kg Massa total = Massa1+Massa2 = 4.565 + 2.011 = 6.567 kg

g = 9.81 m/s2 Fg = Massa total x g = 6.567 x 9.81 = 64.429 N Ʋ = 2 = 90 N/mm2 w = / V = 90 / 2 = 45 N/mm2 A (min) = Fg / w = 53.982 / 45 = 1.199 mm2

( Aman apabila pengelasan straight welding ukuran 3x3 mm)

Gambar 4.6.2 Konstruksi Las Blade Tensioner 3 x 450 3 x 450

(14)

Keterangan V = volume (mm3₎ = massa jenis (kg/m3) m = massa (kg) g = percepatan grfitasi (m/s2) Fg = gaya berat (N) Ʋ = angka keamanan

= batas patah pengelasan (N/mm2) w = batas patah izin pengelasan (N/mm2₎

A = luas area (mm2₎

4.7. Table, work piece feeder, & work piece guide

4.7.1. Kekuatan konstruksi las ...ref 5 hal 13

V total = 4284411.047 mm3 = 7.85 kg/dm3 Massa = V x /1000000 = 4284411.047 x 7.85/1000000 = 33.629 kg g = 9.81 m/s2 Fg = Massa x g = 33.629 x 9.81 = 329.904 N Ʋ = 2 = 90 N/mm2 w = / V = 90 / 2 = 45 N/mm2 A (min) = Fg / w = 329.904 / 45 = 7.33 mm2 (aman apabila pengelasan straight welding ukuran 3x3 mm)

(15)

4.7.2. Kekuatan baut pengencang Ukuran baut pengencang (M8)

A = 4× π × 3.252_{= 132.732 mm}2

Ʈb = 370 N/mm2

Ʋ = 2

Ʈb = Ʈb / Ʋ = 370 / 2 = 185 N/mm2

F max = Ʈb x A = 185 x 132.732 = 24555.42 N = 2.503 ton (aman karena Fg < F max)

Gambar 4.7.2 Konstruksi Las Table Keterangan : V = volume (mm3₎ = massa jenis (kg/m3₎ m = massa (kg) g = percepatan grafitasi (m/s2₎ 3 x 450 3 x 450

(16)

Fg = gaya berat (N) Ʋ = angka keamanan

= batas patah pengelasan (N/mm2)

w = batas patas izin pengelasan (N/mm2₎

A = luas area (mm2)

Tb = batas patah tarik material (N/mm2₎ Tb = batas tarik izin material (N/mm2)

4.7.3. Profil U100

Kekuatan tegangan lekuk (rumus Euler)

A = 1606.411 mm2 L = 1580 Lk = 2L = 2 x 1580 = 3160 mm Ʋ = 2 E = 210000 N/mm2 ǀ1 = 1/12 x b x h3 = 1/12 x 60 x 1003 _{= 5000000 mm}4 ǀ2 = 1/12 x b2 x h23 = 1/12 x 55 x 853 _{= 2814739.583 mm}4 ǀ min = ǀ1 - ǀ2 = 500000 – 2814739.583 = 2185260.417 mm4 Fk = π x E x ǀ min / Lk2

(17)

= π x 210000 x 2185260.417 / 31602 = 453573.918 ton ( aman karena Fg < Fk ) A = luas area (mm2) L = panjang konstruksi (mm) Lk = panjang lekuk (mm) E = modulus elastisitas (N/mm2₎ Ʋ = angka keamanan ǀ = momen inersia (mm4₎ Fg = gaya berat (N) Fk = gaya lekuk (N)

4.8. Beban Maksimal Pada Meja

Ukuran baut pada tilting (M8) D = 6.647 (M8)

A = karena menggunakan dua buah baut pengencang maka dua kali diameter A = 2 x π x r2

(18)

= 69.4018 mm2 Ʈb = 370 N/mm2 Ʋ = 3 Ʈb = Ʈb / Ʋ = 370 / 3 = 123.33 N/mm2 F max = 2xƮb x A = 2x123.33 x 69.4018 = 17118.647988 N = 1.7 ton 4.9. Kekuatan Pencahayaan N = 1 Z = 1 ɸ = 350 lumen µ = 60% A = 1 m2 = 1.25 Ex = Ex = Ex =

(19)

Ex = 168 lux *

(*note : hasil mencukupi karena Ex masuk kriteria standar E yang ada yaitu berkisar antara 100 s/d 200)

Keterangan :

 = factor pemeliharaan umumnya 1.25 untuk waktu yang panjang

 Ex = tingkat penerangan yang dikehendaki (lux)

 A = luas area kerja (m2₎

 N = jumah armature yang digunakan (pcs)

 µ = factor efisiensi (%)

 z = jumlah lampu per armature (pcs)