BAB II DASAR TEORI 2.1 Konsep Perencanaan Konsep perencanaan komponen yang diperhitungkan sebagai berikut: a. Motor b. Reducer c. Daya d. Puli e. Sabuk V 2.2 Motor Motor adalah komponen dalam sebuah kontruksi permesinan yang berfungsi sebagai sumber daya untuk menggerakkan suatu poros. Komponen yang terhubung dengan poros yaitu puli atau roda gigi yang dihubungkan dengan sabuk atau rantai untuk menggerakkan komponen lain. Motor menurut energi penggerak yaitu motor listrik dan motor bakar. Motor listrik berfungi untuk merubah energi listrik menjadi energi mekanik. Perubahan energi dihasilkan dengan merubah tenaga listrik menjadi magnet yang disebut elektromagnet. Kutub-kutub magnet yang sama akan tolak-menolak dan kutub-kutub yang tidak sama akan tarik-menarik. Gerakan yang dihasilkan dengan menempatkan sebuah magnet pada suatu kedudukan yang tetap dan poros yang dapat berputar. Mesin pembuat es krim menggunakan motor listrik sebagai sumber daya karena memiliki beberapa kelebihan yaitu tidak menimbulkan kebisingan, tidak menimbulkan emisi, kontruksi sederhana, harga murah dan kontruksi relatif kecil.
2.3 Reducer Reducer atau gearbox adalah komponen yang memindahkan dan merubah tenaga dari motor menjadi lebih besar dengan mengatur kecepatan putaran, torsi dan arah putaran.
4
5
Reducer berfungsi sebagai berikut: a. Merubah momen puntir yang diteruskan. b. Menyediakan rasio gigi untuk mereduksi putaran. c. Menghasilkan putaran tanpa slip.
2.4 Daya Daya adalah kemampuan yang dibutuhkan untuk melakukan kerja yang dinyatakan dengan satuan Nm/s, watt dan HP. Daya dipengaruhi oleh beberapa hal yaitu gaya, torsi, kecepatan putaran dan berat sebagai berikut: a. Daya Berdasarkan gaya dan kecepatan: P = F. V ..................................................................................... (2.1) Keterangan: P = daya (watt) F = gaya (N) V = kecepatan linear (m⁄s) (R.S. Khurmi, J.K. Gupta, S. Chand, 2005) Berdasarkan torsi: P = T. ω .................................................................................... (2.2) ω=
. .
................................................................................... (2.3)
T = I. α...................................................................................... (2.4) Keterangan: P = daya (watt) T = torsi (N. m) ω = kecepatan sudut (rad⁄s) N = putaran poros (rpm) I
= momen inersia (kg. m )
α = percepatan sudut (rad⁄s ) (R.S. Khurmi, J.K. Gupta, S. Chand, 2005)
6
Berdasarkan putaran poros:
P=
. . .
.................................................................................. (2.5)
Keterangan: P = daya (watt) N = putaran poros (rpm) T = torsi (N. m) (R.S. Khurmi, J.K. Gupta, S. Chand, 2005) b. Gaya F = m. a .................................................................................... (2.6) Keterangan: F = gaya (N) m = massa (kg) a
= percepatan (m⁄s )
(R.S. Khurmi, J.K. Gupta, S. Chand, 2005) c. Torsi T = F. r ..................................................................................... (2.7) Keterangan: T = torsi (N. m) F = gaya (N) r
= jarak terhadap sumbu (m)
(R.S. Khurmi, J.K. Gupta, S. Chand, 2005) d. Berat W = m. g................................................................................... (2.8) Keterangan: W = berat (N) m = massa (kg) g
= percepatan gravitasi (m ⁄s)
(R.S. Khurmi, J.K. Gupta, S. Chand, 2005)
7
e. Momen inersia Rumus menentukan momen inersia benda ditunjukan pada tabel 2.1. Tabel 2.1 Rumus momen inersia (R.S. Khurmi, J.K. Gupta, S. Chand, 2005) Bentuk Benda
Nama Benda Batang homogen sumbu putar di tengah-tengah batang. Batang homogen sumbu putar di tepi.
Momen Inersia
I=
1 . m. l 12
1 I = . m. l 3
Partikel massa dihubungkan sumbu putar dengan tali panjang.
I = m. l
Roda sumbu putar melalui titik pusat roda tegak lurus bidang roda.
I = m. r
Bola pejal sumbu putar melalui pusat bola.
Silinder berongga sumbu melalui pusat silinder.
Silinder pejal sumbu melalui pusat silinder.
2 I = . m. r 5
I = m. r
1 I = . m. r 2
8
2.5 Puli Puli adalah elemen mesin yang berfungsi untuk meneruskan daya dari satu poros ke poros yang lain dengan menggunakan sabuk. Puli bekerja dengan merubah arah gaya yang diberikan, merubah arah putaran dan mengirim gerakan. Puli terbuat dari besi cor, baja cor, baja pres atau alumunium. Diameter puli yang digerakkan:
d =
.
.................................................................................. (2.9)
Keterangan: d = diameter puli yang digerakkan (mm) d = diameter puli penggerak (mm) N = putaran puli yang digerakkan (rpm) N = putaran puli penggerak (rpm) (R.S. Khurmi, J.K. Gupta, S. Chand, 2005) 2.6 Sabuk V Sabuk V adalah sistem transmisi penghubung dari karet dengan penampang trapesium yang dibelitkan pada alur puli berbentuk V (Sularso, 1991). Sebagian besar sistem transmisi menggunakan sabuk V karena pemasangan mudah dan harga murah. Sistem transmisi sabuk V dapat menghasilkan daya yang besar pada tegangan yang relatif rendah. Terdapat beberapa jenis sabuk V sebagai berikut: a. Tipe standard ditandai dengan A, B, C, D dan E. b. Tipe sempit ditandai dengan 3V, 5V dan 8V. c. Tipe beban ringan ditandai dengan 3L, 4L dan 5L. Sistem transmisi sabuk V memiliki kelebihan dan kekurangan sebagai berikut: a. Kelebihan sabuk V
Slip lebih kecil dibandingkan flat belt.
Operasi lebih tenang.
Meredam kejutan saat start.
b. Kekurangan sabuk V
Tidak dapat digunakan untuk jarak poros yang panjang.
9
Tidak tahan lama seperti flat belt.
Kontruksi puli lebih rumit dibandingkan puli pada flat belt.
Tegangan tarik yang terjadi pada sabuk V ditunjukan seperti Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Tegangan tarik pada sabuk V ( Sularso, 1991)
Perencanaan sistem transmisi dipengaruhi oleh beberapa hal yaitu sudut kontak, panjang, luas penampang sesuai dengan tipe yang digunakan, kecepatan linear, daya, tegangan tarik sentrifugal, tegangan maksimum, tegangan sisi kencang dan sisi kendor sebagai berikut: a. Perbandingan kecepatan
.................................................................................... (2.10)
=
Keterangan: N = putaran puli yang digerakkan (rpm) N = putaran puli penggerak (rpm) d = diameter puli yang digerakkan (mm) d = diameter puli penggerak (mm) (R.S. Khurmi, J.K. Gupta, S. Chand, 2005) b. Kecepatan linier sabuk V
v=
. .
.................................................................................. (2.11)
10
Keterangan: v = kecepatan linear (m/s) d = diameter puli yang digerakkan (m) N = putaran puli yang digerakkan (rpm) (R.S. Khurmi, J.K. Gupta, S. Chand, 2005) c. Panjang sabuk V
L = π(r + r ) + 2. x +
(
)
........................................... (2.12)
Keterangan: L = panjang (mm) r
= jari-jari puli penggerak (mm)
r
= jari-jari puli yang digerakkan (mm)
x
= jarak sumbu poros (mm)
(R.S. Khurmi, J.K. Gupta, S. Chand, 2005) d. Tegangan sisi kencang dan sisi kendor sabuk V
2.3 log
=
.
...................................................................... (2.13)
Keterangan: T = tegangan sisi kencang (N) T = tegangan sisi kendor (N) μ = koefisien gesek θ = sudut kontak (rad) β = sudut alur (°) (R.S. Khurmi, J.K. Gupta, S. Chand, 2005) e. Sudut kontak sabuk V
sin α =
(
)
......................................................................... (2.14)
θ = (180 − 2. α) Keterangan: α = sudut kerja (°)
............................................................... (2.15)
11
= jari-jari puli penggerak (mm) = jari-jari puli yang digerakkan (mm) x = jarak sumbu poros (mm) θ = sudut kontak (rad) (R.S. Khurmi, J.K. Gupta, S. Chand, 2005) f. Daya yang ditransmisikan oleh sabuk V P = (T − T )V ....................................................................... (2.16) Keterangan: P = daya (watt) T = tegangan sisi kencang (N) T = tegangan sisi kendor (N) v = kecepatan linear (m⁄s) (R.S. Khurmi, J.K. Gupta, S. Chand, 2005) g. Luas penampang sabuk V Luas penampang sabuk V ditunjukan seperti Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Luas penampang sabuk V (R.S. Khurmi, J.K. Gupta, S. Chand, 2005)
A = (c + b)t ......................................................................... (2.17) c = b − 2. x ............................................................................. (2.18) tan
= ................................................................................. (2.19)
Keterangan: A = luas penampang (mm )
12
b = lebar (mm) t
= tebal (mm)
β = sudut alur (°) (R.S. Khurmi, J.K. Gupta, S. Chand, 2005) h. Massa sabuk V per meter m = A. L. ρ .............................................................................. (2.20) Keterangan: m = massa sabuk (gr) A = luas penampang (mm ) L = panjang (mm) ρ = density (gr⁄cm ) (R.S. Khurmi, J.K. Gupta, S. Chand, 2005) i. Tegangan tarik sentrifugal sabuk V T = m. V .............................................................................. (2.21) Keterangan: T = tegangan tarik sentrifugal (N) m = massa sabuk (kg) V = kecepatan linear (m⁄s) (R.S. Khurmi, J.K. Gupta, S. Chand, 2005) j. Tegangan maksimal sabuk V T
=σ
. A ....................................................................... (2.22)
Keterangan: T
= tegangan maksimal (N)
σ
= tegangan tarik maksimal (Mpa)
A = luas penampang (mm ) (R.S. Khurmi, J.K. Gupta, S. Chand, 2005)
