Analisa Perhitungan/ 4130412-051
BAB III ANALISA PERHITUNGAN
3.1 Putaran yang dibutuhkan dan waktu yang diperlukan Mesin pembersih burry system kerjanya sama dengan mesin bor jenis peluas,secara garis besar mata bor menyayat benda kerja sekitar 1-2 mm. Perhitungan putaran mesin pembersih burry, N=
v.1000 ? .d .z
Dengan spesifikasi sebagai berikut: .v = 20 m/menit (material almunium lihat tabel 2.1) .d = 7 mm .z = 8 N=
20.1000 ? .7.8
N= 113,7 Put/menit Perhitungan waktu yang diperlukan Keliling area yang disayat s = 2.? .r s = 2 3,14.7 s = 43,96 mm
III-1
III-2 Analisa Perhitungan / 4130412-051 Waktu yang dibutuhkan t?
s v
t?
43,96.60 20.1000
t ? 0,13dt
3.2 Perencanaan motor Sebelum jenis motor yang digunakan ditentukan terlebih dahulu harus diperhitungkan
daya/kerugian
daya
yang
terjadi.
Dengan
diperhitungkan
pendistribusikan daya maka pemilihan motor yang digunakan dapat ditentukan dengan tepat, sehingga tidak akan terjadi kesalahan dalam pemilihan motor,atau dengan kata lain daya yang keluar (out put) dari motor dapat menggerakkan komponen komponen mesin pemoles ini. Gaya tekan pada reamer pada saat mesin bekerja, Ftekan = 4 kg x 9,81m/s = 39,24 N Luas penampangan piringan pemoles A (mm) A= ? .r2 = 3,14 x 32 = 28,26 mm2 Dalam perancangan mesin ini reamer yang dipakai sebanyak 3 pcs jadi 3 x 28,26 =84,78 mm2
,
III-3 Analisa Perhitungan / 4130412-051 Gaya yang terdapat pada system (Fs) Fs=m.g Fs=(massa Poros+massa Gear+massa Reamer) x g = 12 kg x 9,81 m/s2 = 117,72 N Tekanan yang terjadi pada bidang piringan,P(N/mm2) P2
PM
P1 Gear
Gambar 3. 1 Sketsa distribusi daya P=
F 39,24 ? =1386,5 N/m2 A 0,0283
Koefisien gesek pada bahan piringan
? p = 0,35
Koefisien gesek pada bahan logam besi
? s = 0,2
Maka Fgesek = Ftekan x ? px? s = 39,24 x 0,35 x 0,2 = 2,7468 N Hambatan yang terjadi pada system (R total) Rtotal = Ftekan + Fgesek + Fs = 39,24 + 2,747 + 117,72
,
III-4 Analisa Perhitungan / 4130412-051 = 159,707 N Kecepatan putaran piringan, v(m/s) .d = diameter reamer (7 mm = 0,007) .n= Putaran (1200 rpm) .v=
? .d .n 3,14.0,007.1200 m ? ? 0,43 60 60 s
Perhitungan daya motor Daya efektif yang terjadi, P1(watt) P1 = Rtotal x v = 159,707 x 0,43 = 68,6 watt Maka daya pada poros motor (P2)
P1 43,87 ? ? 70,07 watt ? 0,98
P2=
Pada poros as motor (Pm) terjadi kehilangan daya 2 % (ketetapan) Sehingga : ? = efisiensi gear 0,95 PM =
P2 70,07 ? ? 73,7 watt ? 0,95
Jadi motor yang dipakai berdasarkan referensi catalog oriental motor 90 Watt Maka efisiensi mesin burry torry ? =
,
P1 X 100% P2
III-5 Analisa Perhitungan / 4130412-051 ? =
3.3
70,07 x100% ? 95,1% 73,7
Perhitungan poros Dalam perhitungan poros pada konstruksi mesin poles ini harus meliputi
perhitungan perhitungan bahan poros,tegangan geser yang dizinkan dan diameter poros.
1.Upper Plate 2. Spring 3. Guide Pillar 4. Kepala cekam bor 5. Lower plate 6. Kerangka 7. Roda gigi 8. Poros 9 Motor
Gambar 3.2 Ilustrasi Mesin Pembersih burry
Tegangan geser yang diijinkan
,
III-6 Analisa Perhitungan / 4130412-051 Material yang dipakai S45 C,? t = 56 Kg/mm2 =
56 Kg ? 56 x10 6 2 x 9,81 m/s2 ?6 1x10 m
= 5,4x 10 8N/m2 Faktor keamanan 5 ?
izin =
? izin =
? t V
5,4 x10 6 =1,08 x 108 N/m2 5
Daya motor(P) =90 Watt Torsi puntir poros T=
60.P 60.90 ? ? 0,7 Nm 2.3,14.n 2.3,14.1200
Momen puntir poros
L
L
Diketahui : L = 0,08 F = 50 N M=W.L M=5.0,08= 4 Nm
Momen lentur dan momen puntir ekivalen,
,
III-7 Analisa Perhitungan / 4130412-051 Shaft pada actual pelaksanan kinerja mesin mendapat lenturan dan puntiran dari komponen lain. Momen lentur ekuivalen, Me Me =
1? ? KmxM ? 2?
=
1? ? 1x 4 ? 2?
=
1 (4+4,06) 2
?KmxM ?2 ? ?KtxT ?
?1x 4?2 ? ?1x0,7?
2
2
? ? ?
? ? ?
= 4,03 N m Momen puntir ekivalen,Te Te =
?KmxM ?2 ? ?KtxT ?2
Te = ?1x 4 ? ? ?1x0,7 ? 2
2
Te = 4,06 N.m Diameter poros berdasarkan momen puntir ekivalen d=
d=
3
3
16Te ??g 16.0,8 3,14.1,08 x10 8
d= 0,003 m Diameter poros berdasarkan momen lentur ekivalen
,
III-8 Analisa Perhitungan / 4130412-051 d= 3
16 Me ??b
d= 3
16.0,48 3,14.56.10 5
d=0,0075 m
3.4 Gear Transmisi Untuk memindahkan daya dari motor ke conektor (reamer/bor) memerlukan gear.Dalam membuat gear perlu memperhitungkan sebagai beriku: Putaran motor = putaran poros =Putaran pinion = 1200 rpm Putaran out put yang diharapkan = 800 rpm Velocity ratio =
800 ? 0,6 1200
Daya transmisi= 50 watt Tegangan tarik pinion =5,4x107 N/mm2 Tegangan tarik gear = 5,4x107 N/mm2 Jumlah gigi pinion(Tp) = 12 Diameter Pinion(Dp) = 30 mm Dengan Velocity ratio(VR) = 1:0,6, maka VR:
1 TG 6 12 TG : ? x = TP 0,6 TP 10 TG TG = 7
,
III-9 Analisa Perhitungan / 4130412-051
1 DG 6 30 DG x : ? = DP 0,6 DP 10 DG
VR:
DG = 18 Jumlah gigi gear (Tg)
=7
Diameter gigi gear (Dg) = 18 mm b=12 modul =12 m Sistem bentuk gigi Composite system 141/2O Kecepatan pinion (v) v=
? .Dp.np 3,14.30.500 m ? ? 18,84 100.60 100.60 dt
v= 1130,4 m/menit Ft=
P 50 ? ? 0,03 v.sf 1130,4.1,25 (Sf steady load and 24 jam/hari)
Velocity factor Kecepatan keliling 20 m/dt =
CV=
6 6? V
6 6 ? ? 0,24 m dt 6 ? v 6 ? 18,84
Design beban gigi tangesial yang diijinkan (Wt) WT=
,
px 4,500 50 x 4,500 xCs ? x1,25 ? 248,8 Kg v 1130,4
III-10 Analisa Perhitungan / 4130412-051 Asumsi Cs berdasarkan dari factor lamanya kondisi terbebani 24 jam per hari factor yang diambil Cs=1,25 Bentuk gigi berdasarkan factor pinion YP=0,124-
0,684 Z
=0,124-
0,684 12
=0,06 Bentuk gigi berdasarkan factor untuk gigi YG=0,124-
0,684 z
YG=0,124-
0,684 7
=0,02 ? p. Yp = 5,4 x 107 x 0,06 =3,2 x 106 ? G. YG = 5,4 x 107 x0,02= 1,1 x 106 Beban tangensial yang dizinkan WT= ? G x Cv x b x ? m x YG
6 248,8 ) 12m x ? mx 0,02 = 5,4 107 x ( 6 ? 18,84 m 248,8 ? 3,42 x10 9 m 2 m
m3
,
= 7,2 10-8
III-11 Analisa Perhitungan / 4130412-051 m
= 0,04 m
m=0,4 cm ? m= 4 mm Lebar gigi .m= 4x 12 = 48 mm
3.5 Pelat Atas Pelat atas yang digunakan dengan ukuran 160 mmx 180 mm. Dalam perancangan saat ini akan menentukan tebal pelat yang diijinkan. Spesifikasi: Defleksi yang diijinkan(Y)= (0,0254) Gaya total (F)= 25 N Modulus Elastisitas (E)=2,1 105 N/m2 h=
3
F .L3 48.b.E.Y
h=
3
25.0,18 3 48.2,1.10 5.0,16.0,0254
h= 0,015 m ? 15 mm
3.6 Pelat Bawah Pelat bawah yang digunakan dengan ukuran 250mm x 200mm,sehingga perhitungan yang akan kita tentukan adalah tebal pelat.
,
III-12 Analisa Perhitungan / 4130412-051 Defleksi yang diijinkan(Y)= (0,0254) Gaya total (F)= 50 N Modulus Elastisitas (E)=2,1 105 N/m2 h=
3
F .L3 48.l.E.Y
h=
3
50.0,25 3 48.2,1.10 5.0,2.0,0254
h= 0,0248 m ? 25 mm
3.7 Spring/Pegas Pegas pada perancangan ini digunakan untuk menahan tekanan operator pada saat mengoperasikan mesin.Dengan cara menekankan benda kerja (rear bracket) pada pelat penahan maka burry tersebut bisa hilang, karena posisi reamer/bor berada dibawah pelat penahan. Maksimum load = 100 N Minimum load =
40 N
Spring index(C)=
5
Jarak defleksi spring = 1 cm Berdasarkan tabel tegangan geser dengan referensi diameter wire 2,125 mm sampai 4,625 mm maka didapatkan tegangan geser 3,850 Kg/cm2 Tegangan geser = 3,7 x 106 N/m2 Modulus keuletan(G) =7,8X 10 6 N/m2
,
III-13 Analisa Perhitungan / 4130412-051 K=
4C ? 1 0,615 ? 4C ? 4 5
K=
4 x5 ? 1 0,615 ? ? 1,3 4 x5 ? 4 5
Diameter wire berdasarkan wahl’s factor Kx8 xWmin xC ? x? g
.d2 =
1,3 x8 x 60 x5 ? 0,016m ? 16 mm 3,14 x3,7 x10 6
.d =
D = 5x 18 = 80 mm .n =
? d 4G 8WD 3
.n =
0,01x7,8 x10 6 x 0,016 4 8 x60 x0,083
.n = 0,02 ? 20 mm .n’= 20+2 =22 mm Tegangan tarik maksimum ? max =
0,01 x100 ? 0,016m 60
Panjang bebas coil = n’dx+? max +(n’-1)0,1 = 22 x16+16+(22-1)0,1 = 56,1 mm Pitch pada coil =
,
Freelength 56,1 ? ? 2,6mm ' 22 ? 1 n ?1
III-14 Analisa Perhitungan / 4130412-051
3.8 Pillar Guide Pillar guide yang digunakan pada perancangan saat ini menggunakan 2 pillar guide yang dipasang secara simetri Spesifikasi : Beban (W)= 40 N Jarak terjauh tekanan terhadap pillar (X)= 65 mm Jarak pelat atas dengan pelat bawah (L) = 45 mm
Gambar. Ilustrasi Gaya pillar guide Beban per pillar guide Fh ?
W .X = L
20.0,065 0,045
Fh = 28,8 N d?
,
4
40 ? 20 N 2
64.Fh.L3 3.E.? Y .
III-15 Analisa Perhitungan / 4130412-051 d?
4
64.28,8.0,045 3 3.2,1.10 5.? .0,0254
d= 0,042m ? 42 mm
3.9
Screw ( Baut) Baut pada perancangan mesin kali ini untuk mengikat pelat landasan ke
kerangka. Spesifikasi yang diinginkan Jumlah baut (n) = 6 Tegangan geser yang diizinkan (? g izin )=3,6 x 106 N/m2 Beban yang bekerja (W) = 1500 N dc=
4W ? .? g izin .n
dc=
4.1500 3,14.3,6 x10 6 0.6
dc= 0,02m ? 20 mm Jadi dari hasil perhitungan diameter minor didapatkan dc=20 mm,maka ditetapkan ukuran baut berdasarkan tabel adalah M 22
,
