kebocoran tersebut menyebabkan pencemaran yang mengakibatkan rusaknya ekosistem di laut dan juga berdampak terhadap mata pencaharian para nelayan. Pen

1

Perencanaan Mesin Pengangkut Limbah Minyak (Tarball)

Nofri Kurniawan / 20406526

Fakultas Teknologi Industri, Jurusan Teknik Mesin Universitas Gunadarma

Jl. Margonda Raya No.100, Depok 16424

E-mail : nofri.kurniawan99@gmail.com

ABSTRAKSI

Tarrball merupakan tumpahan minyak mentah yang telah mengalami proses pelapukan karena sudah terlalu lama berada di permukaan air laut.

Mesin pengangkut limbah minyak (tarrball) dirancang dengan komponen-komponen yang terdiri dari base, tiang tegak, tiang miring, puli, katrol, gear box, pasak, tali baja dan jaring. Mesin di putar sebanyak 150°, dengan menurunkan jaring bagian kiri yang telah di beri pemberat. Kemudian setelah jaring bagian kkiri masuk kedalam air dan mesin telah berputar sebanyak ± 150°, katrol bagian kiri diputar sehingga jaring akan terangkat ke atas permukaan air dengan membawa tarbali untuk dibuang ke bak penampung di belakang kapal.

Diperoleh diameter luar puli 1 (Dp) dan puli 2 (dp) dengan hasil yang didapat ± 441 mm dan 141 mm. Roda gigi menggunakan jenis roda gigi kasar, jumlah gigi untuk gear dan pinion sebanyak 40 dan 20. Dengan menggunakan pengujian AGMA diperoleh ketebalan roda gigi untuk gear 0,12 inci = 0,0003 m dan pinion 0,78 inci = 0,20 m.

Kata Kunci : Tarrball, Gear Box, Base, Gear, Pinion

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Banyaknya industri pertambangan minyak di seluruh

negeri yang masih menimbulkan masalah yang sangat besar dan berdampak sangat bahaya bagi dunia kelautan dan terhadap kehidupan manusia. Minyak yang berceceran dalam jumlah yang besar sudah bersifat padat cair sehingga

2 kebocoran tersebut menyebabkan pencemaran yang mengakibatkan rusaknya ekosistem di laut dan juga berdampak terhadap mata pencaharian para nelayan.

Pengusaha membayar para penduduk sekitar dan nelayan untuk mengeruk minyak-minyak yang berceceran di lautan. Langkah ini masih kurang efektif karena jala atau jaring yang digunakan masih berukuran kecil dan membutuhkan waktu yang lama dan pihak perusahaan pun harus mengeluarkan biaya yang besar untuk membayar upah yang membersihkan tumpahan limbah tersebut. Untuk itu dibutuhkan metode yang lebih efektif dan efisien dari metode tradisional tersebut untuk lebih menghemat waktu, biaya dan proses pembersihan limbah minyak di laut.

1.2 Permasalahan

Belum ada alat dipasaran yang menjual peralatan yang lebih efisien dan efektif dalam proses pembersihan limbah minyak di laut akibat dari kebocoran kapal pengangkut. di ambil dari tugas akhir ini yaitu tentang perencanaan dan perhitungan dari gear box dan puli sehingga bisa menunjang alat ini berkerja untuk mengangkat beban sebesar 1 ton.

1.3 Pembata

san Masalah

Pada tugas akhir ini, akan dibatasi dengan permasalahan dalam

hal perencanaan mesin pengangkut limbah minyak di laut, antara lain yaitu:

1. Membahas mengenai

perancangan gear box (spur gear) sebagai penggerak.

2. Membahas mengenai

perancangan puli yang akan digunakan.

3. Tidak membahas mengenai struktur rangka.

4. Tidak membahas mengenai analisa kekuatan rangka.

5. Tidak membahas mengenai analisa kekuatan dan umur tali baja.

1.4 Tujuan

Tujuan dari penulisan akhir ini antara lain yaitu:

1. Membuat perencanaan alat yang bisa dipakai untuk mengangkut minyak mentah (limbah), cara kerja gear box dengan menggunakan standar AGMA dan puli sebagai penggerak utamanya.

2. Menghitung tebal dan jumlah dari roda gigi.

3. Menghitung besar diameter luar dan diameter dalam dari puli.

1.5 Sistematika Penulisan

Untuk lebih mudah dalam penyusunan tugas akhir ini berdasarkan isi setiap bab yang ada didalam penulisan tugas akhir ini, penulis membagi ke dalam 4 (empat) bab yaitu sebagai berikut :

3 Bab ini berisi tentang latar

belakang masalah, permasalahan, pembatasan masalah, tujuan penulisan dan sistematika penulisan.

Bab II Landasan Teori

Bab ini berisi mengenai dampak kebocoran kapal tangker dan senyawa-senyawa dan sifat dari minyak bumi yang menyebabkan limbah di lautan. Bab ini juga membahas mengenai sifat bahan, faktor keamanan untuk pembuatan Mesin Pengangkut Limbah Minyak (Tarball), dan membahas mengenai perencanaan pembuatan puli dan roga gigi sebagai salah satu komponen dari Mesin Pengangkut Limbah Minyak (Tarball).

Bab III Perencanaan Puli dan Gear Box

Bab ini menyebutkan komponen-komponen dari Mesin Pengangkut Limbah Minyak (Tarball). Dalam bab ini juga di sebutkan hasil dari perencanaan pembuatan puli dan gear box.

Bab IV Kesimpulan

Bab ini merupakan kesimpulan yang diperoleh dari pembahasan tugas akhir ini.

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Dampak Kebocoran Kapal Tangker

Sebab terjadinya tumpahan minyak dari kapal yaitu kerusakan mekanis dan kesalahan manusia. 1. Kerusakan Mekanis

 Kerusakan dari sistem peralatan kapal.

 Kebocoran badan kapal.

 Kerusakan katup-katup hisab atau katup pembuangan kelaut.  Kerusakan selang-selang muatan. 2. Kesalahan Manusia  Kurang pengetahuan / pengalaman.

 Kurang perhatian dari personil.

 Kurang ditaatinya ketentuan-ketentuan yang telah ditetapkan.

 Kurang pengawasan.

Dampak yang ditimbulkan dari terjadinya pencemaran minyak bumi di laut adalah :

1. Rusaknya estetika pantai akibat bau dari material minyak. 2. Kerusakan biologis.

3. Pertumbuhan fitoplankton laut akan terhambat akibat keberadaan senyawa beracun dalam komponen minyak bumi, juga senyawa beracun yang terbentuk dari proses biodegradasi.

4 4. Penurunan populasi alga dan

protozoa akibat kontak dengan racun slick (lapisan minyak di permukaan air). Selain itu, terjadi kematian burung-burung laut. [2]

2.2 Senyawa dan Sifat Minyak Bumi

a. Sifat Kimia Minyak Bumi Senyawa Hidrocarbon (HC) dapat digolongkan menjadi tiga: 1. HC padat adalah senyawa HC

yang bersifat padat.

2. HC cair adalah senyawa HC yang berbentuk cair.

3. HC yang bersifat gas, ini selalu berasosiasi dengan minyak bumi dan dapat berwujud gas bebas. b. Sifat Fisika Minyak Bumi Sifat fisika minyak bumi yaitu : 1. Semakin dalam terdapatnya

minyak bumi serta semakin tua umurnya maka berat jenis minyak bumi semakin kecil. Berat jenis minyak bumi berkisar antara 0,84 sampai 0,89. 2. Semakin kecil berat jenis minyak, semakin besar temperatur dan tekanan semakin kecil viskositasnya.

3. Semakin besar berat jenis, titik didih semakin tinggi. Titik nyala adalah kemampuan materi untuk bisa terbakar. Semakin ringan berat jenis, titik nyala semakin tinggi.

4. Untuk minyak berberat jenis besar maka berwarna hijau kehitaman, sedang yang berat

jenis ringan berwarna coklat kehitaman.

5. Nilai kalori minyak bumi cukup tinggi antara 11.700- 11.750 kal/ gram untuk minyak BJ= 0,75 dan antara 10000- 10.500 kal/ gram untuk minyak BJ= 0,9- 0,95. [3]

2.3 Sifat Bahan

Keuletan adalah suatu sifat bahan yang memungkinkan menyerap energi pada tegangan yang tinggi tanpa patah. Elastisitas adalah kemampuan bahan untuk kembali dan bentuk asalnya setelah gaya dari luar dilepas. Kekakuan adalah sifat yang didasarkan pada sejauh mana beban mampu menahan perubahan bentuk, yang diperoleh dengan membagi tegangan satuan dengan perubahan bentuk satuan-satuan yang disebabkan oleh tegangan tersebut. Kemampu-tempaan adalah sifat suatu bahan yang bentuknya bisa diubah dengan memberikan tegangan-tegangan tekan tanpa kerusakan. Kekuatan merupakan kemampuan bahan untuk menahan tegangan tanpa kerusakan. [4]

2.4 Faktor Keamanan

Kekuatan sebenarnya dari suatu struktur haruslah melebihi kekuatan yang dibutuhkan.

(factor of safety)

Faktor Keamanan n

...(2 .1)

5 Faktor keamana haruslah lebih besar dari 1,0 jika harus dihindari kegagalan.

Apabila faktor keamanan itu rendah maka kemungkinan kegagalan menjadi sangat tinggi dan karena itu desain strukturnya tidak bisa diterima.

2.5 Puli

1. Perhitungan perbandingan reduksi

Perbandingan yang umum dipakai adalah perbandingan reduksi (i > 1), dimana:

...(2.2) Dimana : i = perbandingan reduksi n1 = putaran motor (rpm) n2 = putaran poros (rpm) Dp =diameter puli yang

digerakan (mm) dp =diameter puli

penggerak (mm) 2. Jarak sumbu poros

Jarak sumbu poros dapat dinyatakan sebagai berikut:

...(2.3) Dan juga berlaku persamaan:

...(2.4) Dimana: C = jarak sumbu poros (mm)

b = tebal alur puli (mm) Dimana: b = 2L-3,14 (Dp + dp) 3. Sudut kontak

Dan berlaku persamaan:

...(2.5)

Sinγ=

...(2.6) Dimana: θ = sudut kontak (rad)

Γ = jarak sumbu poros dengan sudut kontak 4. Gaya tangensial yang bekerja pada puli

Fe=

...(2.7) Dimana: Fe = gaya tangensial efektif (kg)

5. Safety factor

Untuk faktor keamanan dalam perencanaan puli, berlaku persamaan:

...(2.8) Dimana: Fizin = daerah beban sesuai dengan jenis penampang yang dipakai[7]

2.6 Roda Gigi

Roda gigi merupakan elemen mesin yang berfungsi untuk mentransmisikan daya dan putaran dari suatu poros ke poros yang lain dengan rasio kecepatan yang konstan dan memiliki efisiensi yang tinggi.

Roda gigi dibagi atas roda gigi lurus, roda gigi miring, roda gigi kerucut dan roda gigi cacing.

2.6.1 Roda Gigi Lurus

Roda gigi lurus atau spur

gear berfungsi untuk

6 antara poros-poros yang sejajar dengan roda gigi lurus dan sejajar dengan sumbu-sumbu putaran poros. Secara umum roda gigi lurus atau spur gear ini digunakan untuk putaran-putaran rendah dan pada sistem dimana pengontrolan kebisingan tidak dipermaslahkan. Besarnya perubahan transmisi ditentukan oleh perbandingan putaran serta jumlah roda gigi dari masing-masing roda gigi (pinion dan gear). [5]

Gambar 2.1 Roda Gigi Lurus (spur gear)

Dalam perencanaa roda gigi terdapat beberapa faktor penunjang yang diperlukan, antara lain:

1. Jumlah daya yang dipindahkan. 2. Jumlah putaran per menit. 3. Jumlah roda gigi.

4. Jenis roda gigi yang direncanakan.

5. Material dari roda gigi. 6. Dan lain-lain.

2.6.2 Perhitungan Perencanaan Roda Gigi

1. Perencanaan Pasangan Roda Gigi

Untuk putaran kurang dari 3600 rpm, maka berlaku persamaan:

rv

= =

=

...(2.9) Dimana: rv = perbandingan kecepatan ω = kecepatan sudut ( rad/sec) n = keliling kecepatan (rpm) Nt = jumlah gigi

d = diameter pitch circle (in) [5]

2. Penentuan Sudut Tekan (ɵ) Sudut tekan yang umum digunakan adalah sebesar 20° atau 25°. Setelah ditentukan sudut tekan dan jumlah gigi kemudian dapat ditentukan faktor lewis (Yp dan Yg). 3. Pemilihan Bahan Roda Gigi Bahan roda gigi dapat dipilih dari berbagai macam bahan tergantung dari kegunaan roda gigi tersebut. Maka nilai So (psi) dan BHN dari bahan dapat dilihat pada tabel pemilihan bahan.

4. Penentuan Diameter Pitch Line

Diameter pitch line dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan :

P = ...(2.10) Dimana : P = diameter pitch (in)

Nt = jumlah gigi

d = diameter pitch circle (in)

Tabel 2.1 Klasifikasi berdasarkan kekasaran roda gigi

Jenis Roda Gigi Nilai P

Roda Gigi Kasar ½ < P < 10

Roda Gigi Agak Kasar 12 < P < 18

7

Roda Gigi Sangat Halus 150 < P < 200

5. Perhitungan Kecepatan Pitch Line

Kecepatan Pitch Line dapat dihitung dari persamaan :

Vp= ...(2.11) Dimana : Vp = kecepatan pitch line

(ft/min)

d = diameter pitch line (in)

n = putaran poros (rpm) 6. Perhitungan Torsi

Besarnya torsi dapat dihitung dengan persamaan

T = Fn cos θ = Ft ...(2.12) Dimana : Fn = gaya normal (lb)

Ft = gaya tangensial (lb) d = diameter pitch line

(in)

θ = sudut tekan (°) 7. Perhitungan Gaya-gaya Yang

Bekerja Bila disubtitusikan kedalam persamaan sebelumnya maka :

hp =

=

...(2.13) Dimana : hp = daya input (hp)

n = putaran (rpm) T = torsi (in-pound) Dengan demikian akan menjadi :

Ft = ...(2.14) Dari persamaan gaya dinamik, didapat : Fd = Ft untuk 0 ˂ Vp ≤ 2000 ft/min Fd = Ft untuk 2000 < Vp ≤ 4000 ft/min Fd = Ft untuk Vp ≥ 4000 ft/min

Dengan melihat konsentrasi tegangan, diperoleh gaya bending yaitu :

Fb = S.b.y.p = S.b ...(2.15) Dimana : Fb = gaya bending (lb)

S = safe static stresses (Psi)

b = tebal roda gigi (in) Y = faktor Lewis P = diameter pitch (in) Sedangkan beban keausan ijin dapat dicari dari persamaan : Fw = dp.b.Q.K...(2.16) Dimana : dp = diameter pinion (in)

b = tebal roda gigi (in) Q = dapat dicari dengan menggunakan persamaan :

Q = ...(2.17)

Dengan : K = faktor keamanan dg = diameter gear (in) Ntp= jumlah gear pinion Ntg= jumlah gigi gear Kemudian tebal roda gigi harus diuji dengan persyaratan :

Bila tebal roda gigi telah memenuhi syarat, gaya bending dapat dicari dari persamaan-persamaan diatas dan kemudian dibandingkan nilai gaya bending dengan nilai dinamik, dimana kondisi dianggap aman adalah :

8 Fb ≤ Fd

Bila memenuhi persyaratan, maka perencanaan roda gigi di anggap aman. Pengujian selanjutnya adalah pengujian dengan menggunakan metode AGMA.

2.6.3 Pengujian Dengan Metode AGMA

Sad = ...(2.18) Dimana : Sad = tegangan ijin

maksimal perencanaan (Psi) Sat = tegangan ijin material (Psi) Kl = faktor umur (sebesar 1,7 untuk umur 86400 jam kerja atau 10 tahun) Kt = faktor temperatur Kr = faktor keamanan Sehingga nilai Kt dapat dihitung dengan persamaan :

Kt = ...(2.19) Dimana : Tf = temperatur tertinggi minyak pelumas (°F) → 160 °F Dan dari persamaan :

σt = ...(2.20) Dimana : σt = tegangan yang terjadi pada kaki gigi (psi)

Ft = beban yang ditransmisikan (lb) Ko = faktor koreksi

beban lebih

P = diameter pitch (in) Ks = faktor koreksi

ukuran = 1 untuk roda gigi lurus

Km = koreksi distribusi beban

Kv = faktor dinamis b = lebar gigi (in) J = faktor bentuk

geometri

Dan apabila Sad > σt → perencanaan aman.

2.6.4 Pengujian Keausan Dengan Metode Agma

σc = Cp ...(2.21) [5] Dimana : σc = tegangan tekan yang

terjadi (psi)

Cp = koefisien yang tergantung dari sifat elastisitas bahan Ft = gaya tangensial (lb) Co = faktor beban lebih Cs = faktor ukuran

(1-1,25)

= bila tidak ada masalah/pengaruh efek ukuran =1 d = diameter pinion (in) Cm= faktor distribusi beban Cf = faktor kondisi permukaan = 1 (pengerjaan akhir sangat baik) = 1,25 (pengerjaan tidak terlalu baik) = 1,5 (pengerjaan akhir kurang baik) l = faktor geometri Sehingga berlaku persamaan :

9 Dimana : Sac = tegangan kontak yang di ijinkan bahan (psi)

Cl = faktor umur Ch = faktor perbandingan kekerasan Ct = faktor temperatur Cr = faktor keamanan Sehingga nilai Ct dapat dihitung dengan persamaan :

Ct = ...(2.23) Dimana :

Tf = temperatur tertinggi minyak pelumas (°F) → 160 °F

Dan apabila :

σc ≤ Sac → perencanaan aman

BAB III

PERENCANAAN PULI

DAN GEAR BOX

Mesin pengangkut limbah minyak terdiri dari beberapa komponen, diantaranya base (landasan), tiang tegak, tiang miring, puli, gear box, tali baja, jaring dan pasak. Mesin di putar sebanyak 135° untuk menjaring tarrball. Kemudian setelah jaring bagian kiri masuk kedalam air dan mesin telah berputar sebanyak ± 135°, setelah tarrball

terjaring dengan membawa limbah yang sudah terjaring untuk di simpan di kotak penampung yang terletak pada bagian belakang perahu. Komponen-komponen dari mesin pengangkut limbah minyak dapat di lihat pada gambar 3.1

1 2 3 4 5 6 8 9 7 4

10 1. Base (landasan) 2. Tiang tegak 3. Tiang miring 4. Puli 5. Puli 2 6. Tali baja 7. Gear box 8. Jaring 9. Bandul (Pemberat) Gambar 3.1 Komponen-komponen mesin pengangkut limbah minyak

3.1. Komponen-komponen mesin pengangkut limbah minyak

Gambar 3.2 Diagram alir Proses Perencanaan Mesin Pengangkut

Limbah Minyak

Untuk simulasi proses kerja dari mesin pengangkut limbah minyak tarball dapat dilihat pada gambar.

Gambar 3.3 Mesin Pengangkut Limbah Minyak Sebelum bekerja

11 Gambar 3.4 Mesin Pengangkut

Limbah Setelah Menjaring Tarball

Gambar 3.5 Proses Pembuangan Tarball kedalam Bak Penampung

Gambar 3.6 Tarball Dalam Bak Penampung

3.1.1 Base (landasan)

Material Base (landasan) menggunakan jenis baja karbon

menengah (medium carbon steel). Ukuran Base ini yaitu 1000 mm x 1000 mm x 50 mm. Dengan ukuran lubang pada bagian tengah nya 100 mm x 100 mm. Di atas base operetor akan bekerja mengoperasikan Mesin Pengeruk Limbah Minyak.

Gambar 3.7 Base (landasan)

2.1.2 Tiang Tegak

Tiang tegak menggunakan jenis baja karbon menengah (medium carbon steel).

Gambar 3.8 Tiang Tegak

3.1.3 Tiang miring

Material untuk tiang miring ini menggunakan baja jenis Stainless Steel (SS) karena menahan beban yang besar yang di asumsikan sebesar 1000 kg, sedangkan baja

12 jenis Stainless Steel ini memiliki tegangan maksimal sebesar 5000 kg.

Gambar 3.9 Tiank Miring

3.1.4 Poros (pasak)

Terdapat empat buah poros dalam mesin pengeruk limbah minyak ini yang memliki bentuk dan ukuran yang berbeda. poros yang pertama memiliki ukuran Ø 20 mm x 140 mm dan dua buah lagi terdapat pada katrol dengan ukuran Ø 20 mm x 180 mm dengan satu buah pasak.

Gambar 3.10 Poros 1

Gambar 3.11 poros 2

3.1.5 Tali Baja

Tali baja yang digunakan yaitu tipe 6x 19-1f, sesuai untuk mengangkat beban yang diasumsikan sebesar 1000 kg.

Gambar 3.12 Tali baja

3.1.6 Jaring

Jaring yang digunakan untuk mengangkut tar ball terbuat dari bahan nilon dan mampu menahan beban ± 1500 kg. Jaring ini di rancang dengan ukuran 10 m x 5 m.

Gambar 3.13 Jaring

3.2. Data Spesifikasi Puli

Tabel 3.1 Spesifikasi Puli Material puli Baja konstruksi

jenis AISI 1035 Puli :  Puli 1  Puli2 (katrol)  Ø 150 x 40  Ø 100 x

13 180 Daya yang ditransmisikan 1,5 HP Kecepatan angular motor penggerak 360 rpm Gambar 3.14 puli 1

Gambar 3.15 puli 2 (katrol)

3.2.1 Perencanaan Puli

Gambar 3.16 Diagram alir perencanaan puli

Adapun perencanaan puli tersebut, dapat dilihat pada perhitungan dibawah ini :

Diketahui : P = 1,5 HP = 1,1 kW (dikonversikan dengan 0,735) n1 = 360 rpm i = 3 C = 500 mm fc = 1,2 (untuk arus bolak-balik dengan momen normal dan jumlah jam kerja 3-5 jam per hari).

 Perhitungan daya rencana Pd = fc x P

= 1,2 x 1,1 kW = 1,32 kW

 Perhitungan angka transmisi i =

n2 = =

 Perhitungan momen rencana T1 = 9,74 x 105

= 9,74 x 105

14 = 9,74 x 105

 Perhitungan diameter poros Dimana : material poros baja AISI 1035 σb = 485 MPa = 49,5 kg/mm2 → (dikonversikan dengan 0,102)(2) Kt = 2 (untuk beban tumbukan 1,5 – 3) Cb = 2 (untuk pemakaian dengan beban lentur 1,2 – 2,3) Sf1 = 6, Sf2 = 1,3 – 3 (diambil nilai 2 untuk perencanaan) τa = = = 4,125 kg / mm2 ds1 = 1/3 1/3 = 16,6 mm → 18 mm ds2 = 1/3 1/3 = 23,8 mm → 24 mm  Perhitungan diameter lingkaran jarak bagi puli

Dimana : diameter luar puli penggerak yang dipakai, dk = 150 mm Dk = dk x i = 150 x 3 = 450 mm dp = dk – (2 x K) = 150 – (2 x 4,5) = 141 mm Dp = Dk – (2 x K) = 450 – (2 x 4,5) = 441 mm

Dimana K = 4,5 (dari tabel 2.2 ukuran puli, untung penampang jenis A)

 Perhitungan diameter naf dB = = = 40 mm DB = = = 50 mm

 Perhitungan sudut kontak Sinγ =

= = 0,3 θ = 180° -

15 = 180° -

= 145,8° = 2,55 rad Faktor koreksi (Kθ) = 0.94 (dari tabel faktor koreksi Kθ(2))

 Menentukan jarak sumbu poros sebenarnya b = 2L – 3,14 (Dp – dp) = (2 x 1473) – 3,14 ( 441 – 141) = 2946 - 942 = 2004 mm C = = = 477,43 mm Tabel 3.2 Data hasil perencanaan

puli Daya rencana (Pd) 1,32 kW Momen rencana  T1  T2  2755 kg.mm  10714 kg.mm Diameter poros (ds)  Poros 1 (ds1)  Poros 2  16,6 mm → 18 mm  23,8 mm (ds2) → 24 mm Diameter lingkaran jarak bagi puli  Dp  dp  441 mm  141 mm Diameter naf (DB)  Diameter 1(dB)  Diameter 2 (DB)  40 mm  50 mm Sudut kontak (Sinγ) 145,8° = 2,55 rad Jarak sumbu poros sebenarnya (C) 477,43 mm

3.3 Data Spesifikasi Gear Box (Spur Gear)

Tabel 3.3 Spesifikasi Gear Box (Spur Gear) Material pinion dan gear Baja konstruksi umum jenis S 15 CK (AISI 1017) Gear box memiliki tingkat reduksi sama (pinion  Pinion = 20  Gear = 40

16 dan gear)

Umur gear box

Diestimasikan untuk beroperasi selama 10 tahun (86400 jam) Gaya yang ditransmisikan 1,5 HP Kecepatan angular gear box dengan tingkat reduksi = 3 360 rpm

Tipe Gear box Cone gear jenis SPB 17

3.4 Pemilihan Material

Untuk gear box yaitu dipilih baja konstruksi umum yaitu S 15 CK (AISI 1017). Material ini dipilih karena material tersebut mempunyai kadar karbon sedang, dan pengunaan baja karbon sedang dikarenakan lebih kuat dari baja yang kadar karbonnya rendah namun penggunaan atau fungsinya hampir sama.

Gambar 3.17 Gear (pinion dan gear)

Gambar 3.18 Posisi Pemasangan Gear Dan Pinion

3.5 Perencanaan Gear Box

(Spur Gear)

Gambar 3.19 Diagram Alir Perencanaan Gear Box (Spur Gear)

17 Adapun perencanaan gear box (spur gear), dapat dilihat pada perhitungan dibawah ini :

Diketahui : hp = 1,5 HP n1 = 180 rpm i = = n2 = 180 rpm x 2 = 360 rpm

 Rancanakan pasangan roda gigi

Dari perencanaan jumlah gigi sesuai dengan tabel jumlah roda gigi yang dianjurkan adalah : Nt1 = 30

rv = =

Jadi pasangan roda gigi adalah pinion =30 , gear = 60

 Penentuan sudut tekan

Dari perencanaan gambar, sudut tekan adalah (θ) = 20°

Dari tabel bentuk gigi(6), maka faktor Lewis :

Pinion = 30 → 0,358 Gear = 60 → 0,421

 Bahan roda gigi

Bahan roda gigi adalah S 15 CK (AISI 1017)

So = 49310 Psi BHN = 394

 Menentukan diameter pitch line Asumsi P = 12 → untuk gigi agak kasar (12 < P < 18) P = d = dp = = = 2,5 inchi = 0,042 mm dg = = = 5 inchi = 0,083 mm

 Menentukan kecepatan pitch line Vp = Vp pinion = = = 235,5 ft/min = 1,19 m/s Vp gear = = = 471 ft/min

18 = 2,39 m  Menghitung torsi Hp = T = = = 525 lb.in = 29,66 N.m

 Menghitung gaya-gaya yang bekerja  Gaya tangensial Ft g = = = 105,1 lb = 11,87 N Ft p = = = 210,2 lb = 23,75 N  Gaya dinamik Fd p = = 292,7 lb = 33,07 N Fd g = = 187,6 lb = 21,20 N

 Dari persamaan beban keausan dapat dihitung :

Asumsi Fw = Fd Fw = dp.b.Q.k θ = 20° → k = 453 Q = = = 1,33m bg = = = 0,12 inci = 0,003 m Q = = bp = = = 0,78 inci = 0,20 m

 Ketebalan roda gigi harus memenuhi syarat

19 0,08 < 0,78 inci < 0,83 → aman

 Perhitungan gaya bending Dimana untuk material baja S15 CK (AISI 1017), S = 49310 Psi Fb = = 49310 Psi x 1,072 inchi x = 1713,55 lb = 7621,87 N

Maka dengan memasukan persamaan:

Fb ≥ Fd

1713,55 lb ≥ 810,7 lb → aman

 Pengujian kekuatan roda gigi menurut standar AGMA

Dari persamaan tegangan ijin maksimal roda gigi, yaitu:

Sad =

Dimana : Sad = tegangan ijin maksimal perencanaan (Psi)

Sat = tegangan ijin material baja S 15 CK (AISI 1017) = 49310 Psi KL = faktor umur, yaitu 1,7 (untuk umur 86400 jam kerja atau 10 tahun) TF = temperatur tertinggi minyak pelumas (°F) → 160 °F Kt = = = 1 KR = faktor keamamanan = 1,0 (untuk golongan 1, dengan Nt < 100 buah) Maka : Sad = = = 83827 Psi

Dan dari persamaan untuk menghitung tegangan yang terjadi pada kaki-kaki gigi, yaitu:

σt =

dimana : FT = beban yang ditransmisikan yaitu 728,2 lb

20 KO = 1,25 (untuk kekuatan tetap dengan beban berubah-ubah) P = 12 KS = 1 (untuk roda gigi lurus) Km = 1,3 (untuk b < 2 dengan kondisi ketetapan bearing) Kv = 1 (untuk roda gigi lurus dengan Vp < 10) b = 1,072 inci J = 0,352 (untuk jumlah pinion 20, θ = 20°, dengan ratio = 1) Maka : σt = = = 37631, 2 Psi Dari persamaan untuk syarat kelayakan tegangan ijin maksimal roda gigi yaitu:

Sad > σt

83827 Psi > 37631, 2 Psi

 Pengujian keausan dengan metode AGMA

Dari persamaan tegangan tekan yang terjadi pada roda gigi, yaitu:

σc = Cp

dimana : Cp = 2300 (untuk material pinion dan gear yaitu steel)

Co = 1,25 (untuk daya yang sedang dan tidak berubah-ubah dengan beban berubah-ubah) CS = 1 (bila ukuran tidak ada masalah) Cv = 1 (untuk roda gigi lurus dengan Vp < 10) Cf = 1 (pengerjaan akhir sangat baik) Cm = → untuk tingkat reduksi = 1 = 0,05

21 1 = 0,02 inchi (untuk b = 1,072 inchi, dan dp = 1,67 inchi) Maka : = 2300 = 84902,4 Psi Dengan syarat kelayakan:

σc ≤ Sad

Dimana : CL = 1,4 (untuk umur gear 86400 jam atau 10 tahun)

CH = 1 (kekerasan pinion dan gear jika K = 1,2)

CT = = = 1 CR = 1,25 Maka : σc ≤ Sad Sac = σc = 84902,4 Psi = 95090,7 Psi Sehingga, σc ≤ Sad = 84902,4 Psi ≤ 95090,7 Psi →perencanaan aman

Tabel 3.4 Data hasil perencanaan gear box (spur gear) Diameter pitch

line

3,33 inchi = 0,083 m

Tebal roda gigi

 Pinion  Gear  0,78 inci = 31,014 mm 0,20 m  0,12 inci = 4.77 mm 0,003 m Kecepatan pitch line  Pinion  Gear  235,5 ft/min = 1,19 m/s  471 ft/min = 2,39 m/s Torsi (T) 607,5 lb.in = 68,6 N.m Tegangan ijin maksimal (Sad) 83827 Psi = 5,78 x 108 N/m2 Tegangan ijin kontak (Sac) 95090,7 Psi = 6,56 x 108 N/m2

BAB IV

KESIMPULAN

22 1. Komponen dari Mesin

Pengangkut Limbah Minyak (Tarball) terdiri dari base, tiang tegak, tiang miring, puli, katrol, gear box, tali baja, jaring dan pemberat.

2. Sistem kerja dari mesin ini, mula-mula katrol bagian kiri diputar untuk menurunkan jaring sebelah kiri yang diberi pemberat. Kemudian gear box berputar ± 150° untuk menjaring tarball, setelah tarball terjaring katrol bagian kiri di naikkan, gear box berputar kembali ± 30° untuk memindahkan tarball yang sudang terjaring kedalam bak penampung dibelakang kapal. Setelah tarball di pindahkan kemudian gear box memutar base kembali ke posisi semula.

3. Motor yang digunakan untuk mengoperasikan mesin pengeruk limbah minyak menggunakan motor dengan P = 1,5 HP dengan rpm = 360 untuk dapat memutar base sebesar 180° selama ± 30 s, dengan asumsi beban yang diterima 1000 Kg.

4. Berdasarkan hasil perancangan diperoleh data untuk puli:

Diameter poros (ds)  Poros 1 (ds1)  Poros 2 (ds2)  16,6 mm → 18 mm  23,8 mm → 24 mm Diameter lingkaran jarak bagi puli  Dp  dp  441 mm  141 mm Diameter naf (DB)  Diameter 1(dB)  Diameter 2 (DB)  40 mm  50 mm

Untuk hasil perancangan roda gigi diperoleh:

Diameter pitch line

3,33 inchi = 0,083 m Tebal roda gigi

 Pinion

 Gear

 0,78 inci = 0,20 m

23 = 0,003 m jumlah  Pinion  Gear  30  60

DAFTAR PUSTAKA

1. Divisi Bioteknologi Lingkungan-Pusat Kajian Sumberdaya Pesisir dan Lautan-Institut Pertanian Bogor.

2. http://id.wikipedia.org/wiki/Lim bah_minyak, diakses pada tanggal 28 April 2011.

3. http://www.indomsrine.or.id/, diakses pada tanggal 28 April 2011.

4. Anonim, Struktur dan sifat mekanis material logam. ISTN. 2003.

5. Dita Satyadarma., Transmisi

Daya Dengan Roda Gigi,

Penerbit Gunadarma, Depok, 2005.

6. Arie Yuwono, I Made Londen Batan, Elemen Mesin (Roda

Gigi), Jurusan Teknik Mesin,

ITS, Surabaya, 1986.

7. Indra Gunawan, Skripsi Perencanaan Mesin dan Analisa Statik Rangka Mesin Pencacah Rumput Gajah Dengan Menggunakan

Software catia V5, Jakarta, 2009.

8. Sularso, Kiyokatsu Suga.,

Elemen Mesin Jilid 3, PT.

Pradaya Paramitha, Jakarta, 1997.

9. Binsar Hariandja., Analisa Struktur Berbentuk Rangka Dalam Formulasi Matriks,

Aksara Hutasada, Bandung, 1997.