BAB IV ANALISA DAN PERHITUNGAN
Pada rancangan uncoiler mesin fin ini ada beberapa komponen yang perlu dilakukan perhitungan , yaitu organ penggerak yang digunakan rancangan ini terdiri dari , motor penggerak , puli , sabuk – v, kesemuanya akan dihitung secara mendasar saja . Komponen – komponen yang akan dilakukan perhitungan , antara lain : 1. Daya Motor 2. Puli 3. Sabuk - v 4. Poros 5. Bantalan
4. 1 Perencanaan Daya Motor Listrik 4.1.1 Perencanaan Daya Motor Sebelum jenis motor yang digunakan ditentukan , terlebih dahulu harus diperhitungkan daya / kerugian daya yang terjadi . Dengan diperhitungkannya pendistribusian 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 ( output ) dari motor dapat menggerakkan komponen – komponen uncoiler mesin fin ini .
Bab IV-1
1. Hambatan yang terjadi pada sistem : M = masa puli bawah + masa belt + masa puli atas + masa roll penggerak M = 2kg + 0.1kg + 3.5kg + 1.2kg = 6.8 kg Mtotal = 6.8 kg Fm (gaya berat dari masa tersebut) = mtotal x g = 68 N
2.
Kecepatan putaran roll penarik coil material fin, v ( m/s ) v
= 1.13m/s
3. Gaya yang dibutuhkan untuk menggerakkan coil material fin adalah: F = 600 N 4. Gaya gesekan (Fg) pada sistem dianggap 0 5. Daya yang terjadi pada sistem , P ( Watt ) P =
( Fm + F + Fg ) x v
= (68 N + 600 N + 0 N ) x 1.13 m/s = 754.84 N. m/s = 754.84 Watt 4. PE yang dibutuhkan PE = P x fc
fc = Faktor koreksi = 1.4
= 1211.36 x 1.4 = 1056.77 Watt
Bab IV-2
Dengan demikian dapat ditentukan daya motor yang dibutuhkan adalah 1056.77 Watt . Kemudian dilihat dari katalog motor yang terdapat dipasaran yang sesuai dengan yang dibutuhkan adalah 1500 Watt. Maka diambil motor penggerak yang ada dipasaran yaitu motor listrik satu phase 1500 watt atau paling besar P = 2 HP
4.1.2 Perhitungan Motor Penggerak Motor penggerak yang digunakan adalah motor arus AC , dengan spesifikasi : Daya motor
:
P
= 1500 Watt
Putaran poros motor
: n1 = 1250 rpm
Tegangan motor
: V
=
220 V - 1 phase
1. Daya motor listrik adalah 1500 watt 2. Arus yang terpakai pada motor listrik , I ( Ampere ) I = P/V I = 1500 Watt / 220 Volt = 6.8 7 Ampere 3.
Momen puntir motor Mp = =
60 P 2 . 3,14 . n1
.
60 x 1500 2 . 3,14 . 1250
.
= 11.465 N.m = 11465 Nmm
Bab IV-3
4.
Dengan adanya daya yang masuk dan daya yang keluar maka dapat di tentukan efisiensi kerja mesin ( ) :
= Daya yang keluar x 100 % = Pout x 100 % Daya yang masuk Dimana :
Pin
Pout = 1056.77 Watt Pin
= 1500 Watt
= Pout x 100 % Pin =
1056.77 1500
=
70.45 %
x 100 %
Jadi efisiensi kerja mesin dengan daya motor 1500 watt adalah sebesar 70.45 % .
4.2 Perhitungan Puli Data – data yang digunakan dalam perhitungan ini adalah sebagai berikut : Kecepatan puli 1
n1
= 1250 rpm
Kecepatan puli 2
n2
= 271 rpm
Diameter puli 1
dp 1
= 71 mm (tabel ukuran puli)
Diameter puli 2
dp 2
=
?
Bab IV-4
Tabel 4.1. Ukuran Puli Penampang Diameter lingkaran sabuk-V A
B
C
D E
α (o)
W
Lo
K
Ko
71 - 100
34
11.95
101 - 125
36
12.12
9.2
4.5
8.0
15.0 10.0
126 atau lebih
38
12.30
125 - 160
34
15.86
161 - 200
36
16.07 12.5
5.5
9.5
19.0 12.5
201 atau lebih
38
16.29
200 - 250
34
21.18
251 - 315
36
21.45 16.9
7.0
12.0 25.5 17.0
316 atau lebih
38
21.72
355 - 450
36
30.77
451 atau lebih
38
31.14
9.5
15.5 37.0 24.0
500 - 630
36
36.95
631 atau lebih
38
37.45
jarak bagi (dp)
24.6
e
f
28.7 12.7 19.3 44.5 29.0
Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, 1997, Ir. Sularso, MSME, Hal 166
Gambar 4.1 sketsa puli Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, 1997, Ir. Sularso, MSME, Hal 165
Bab IV-5
Dari data – data diatas , dilakukan perhitungan untuk mencari dimensi ukuran puli 1. Perbandingan reduksi i =
n1 n2
= 1250 = 271
4.6
Direncanakan diameter puli penggerakkan , dp1 = 71 mm , maka : dp2 = dp1 x i
= 71 x 4.6= 326.6 mm ≈ 327mm
2. Diameter luar puli dk1
= 71 mm + 4.5 mm + 4.5 mm = 80 mm
dk2
= 327 mm + 4.5 mm + 4.5 mm =
336 mm
4.3 Perhitungan Sabuk – v dan Poros Puli Data – data yang digunakan dalam perhitungan ini diantaranya : Daya
P
= 1500 W
Faktor koreksi sabuk-V(16 – 24 jam)
fc
= 1,4
Faktor koreksi untuk beban tumbukan
kt
= 1.5
Bahan poros VCN
b
= 85 kg/mm2 = 850N/mm2
Faktor keamanan
Sf1
= 6
Sf2
= 1,3
Cb
= 2
Beban lentur
Bab IV-6
Dari data – data di atas tersebut , maka dilakukan perhitungan sebagai berikut : 1. Daya yang ditransmisikan , Pr (W) Pr =
fc x P
= 1,4 x 1500 = 2100 Watt = 2.1 KW 2. Perbandingan reduksi i =
n1 n2
i =
1250 271
= 4.6
3. Momen puntir rencana , T (N.mm) T1 = 9.74 x 105( P / n1 ) = 9.74 x 105( 2.1 / 1250 ) = 1636.32 kg.mm = 16363.2 N.mm T2 = 9.74 x 105( P / n1 ) = 9.74 x 105( 2.1 / 271 ) = 7547.6 kg.mm = 75476 N.mm Tegangan geser yang diijinkan , a ( N/mm2 ) a = b . Sf 1 x Sf2 =
6 x 1,3
.
= 10.89 kg/mm2 = 108.9 N/mm2
Bab IV-7
4. Diameter poros puli 2 , ds2 (mm) 1/3 ds 2 =
5,1 x kt x Cb x T2
(mm)
1/3 =
5,1 x 1,5 x 2 x 7547.6 10.89
= 21.96 mm ≈ 25 mm Jadi diameter poros pada puli 2 adalah 25mm 5. Kecepatan linier sabuk – v , v (m/s) V = V = =
dp x n1 60 x 1000 x C / 2 x n1 60 x 1000
(m/s)
C = Jarak sumbu poros
= 500 mm (m/s)
3,14 x 250 x 1250 (m/s) 60 x 1000
= 16.35 m/s 6. Panjang keliling sabuk – v , L (m) L =
2 x C + ( dp1 + dp2 ) + 1 ( dp2 - dp1 ) 2 2 4C
L =
2 x 500 + ( 71 + 327 ) +
(m)
1 ( 327 - 71 ) 2 4 x 500
= 1657,63 mm Untuk nomor nominal sabuk – v di dapat sabuk type A , dengan nomor 66 , panjang , L = 1676mm
Bab IV-8
4.3 Perhitungan Poros Uncoiler Diasumsikan poros menerima beban statis sebesar 600 N dengan area kritis pada ujung poros, sebagai ilustrasi terjadinya pembebanan pada poros dapat dilihat dari gambar berikut :
Gambar 4.2. Skema gaya yang diterima poros penyangga
Perhitungan untuk menentukan diameter poros ΣMB = 0 (RA x 200) + (600 x 175) = 0 RA = - (600 x 175) / 200 RA = - 525 N ΣMA = 0 (600x 375) - (RB x 200) = 0 RB = (600 x 375) / 200 RB = 1125 N MA = (RB x 200) – (F x 375) = (1125 x 200) – (600 x 375) = 0 Nmm
Bab IV-9
MB = (RA x 200) + (F x 175) = (525 x 200) + (600 x 175) = 210000 Nmm MC = (RA x 375) + (RB x 150) = (525 x 375) + (1125 x 175) = 393750 Nmm Momen yang dipakai untuk mencari diameter adalah momen yang terbesar (MC) Diketahui : n = kecepatan putaran coil = 36 rpm Tegangan tarik VCN = 850 N/mm2 Angka keamanan = 3 Tegangan tarik yang diijinkan (fa)= 850/3= 283.3 P = 1500 watt = 1500 Watt = 2.01 HP 2 HP 746 Watt 1.
(1 HP = 746 Watt)
Torsi pada poros / momen puntir : T =
P x 4500 2 n
=
2 x 4500 2 36
=
39.8 kg.m
= 39800 kg.mm = 398000 N.mm
Bab IV-10
2. Momen puntir ekivalen , Te M2 + T2
Te =
3937502 + 3980002
= =
559859.8 N.mm
3. Diameter poros berdasarkan momen puntir ekivalen , d (mm) d1 =
3
16 x Te x fa
=
3
16 x 559859.8 3,14 x 283.3
=
21.59 mm ≈ 25 mm
4. 5 Perhitungan Bantalan Data – data yang digunakan dalam perhitungan ini adalah sebagai berikut : Diameter poros
ds = 35 mm
Putaran poros pada putaran roda puli 2
n1 = 271 rpm
Beban bantalan
Wb = 393750 / 425=926.47N
Faktor koreksi
fc = 1,4
Koefisien gesek bantalan
b = 0,05
Dari data – data diatas maka dilakukan perhitungan sebagai berikut : 1. Beban rencana , Wr (N) Wr = fc x Wb = 1,4 x 926.47 = 1297.1 N
Bab IV-11
2. Penentuan bahan bantalan serta faktor tekanan maksimum yang diperbolehkan , Pa ( kg/mm2 ) . Bahan bantalan menggunakan besi cor dipakai sebagai bantalan utama pada uncoiler ini , yang mempunyai
nilai , Pa = 0,3 -
0,6 kg/mm2 Bahan poros menggunakan VCN , dengan kekuatan tarik = 850 N/mm2 . 3. Pemilihan rasio Untuk panjang bantalan pada perencanaannya sebesar 17 mm dan untuk diameter poros 25 mm . jadi rasio d/l didapat : d/l = 25/17
= 1.47 mm
Harga sebesar 1.47 terletak didalam perbandingan d/l standar pada bantalan utama mesin ini , yaitu 0,5 – 2,0 4. Tekanan beban rata – rata pada permukan bantalan , P ( N/mm2 ) P = =
Wr L x d
( N/mm2 )
1297.1 17 x 25
.
= 3.1 N/mm2 5. Kecepatan keliling , v ( m/s ) v
= x d x n2 60
v
=
3,14 x 0,025 x 271 60
=
0,35 m/s
Bab IV-12
6. Harga bantalan , P v ( N/mm2 . m/s ) Pv
=
3.1 x 0.35
=
1.1
N . m mm2 . s
7. Daya yang diserap bantalan , H ( Watt ) H
= b . Wr . v =
0,05 x 1297.1 x 0,35
=
22.699 ( N . m /s ) = 22.699 watt
=
H 102
Untuk , PH
PH =
(Kw)
22.699 102
= 0,22 Kw
Jadi : Bantalan yang dipakai adalah 6305 dengan panjang bantalan , L = 17 mm , diameter poros , d = 25 mm , dan daya yang di serap bantalan , PH = 0,22 Kw .
Bab IV-13
4. 6 Perbandingan Proses Perbedaan antara proses yang lama (uncoiler dengan 1 tempat coil) dan proses yang baru (uncoiler dengan 2 tempat coil + penampung bahan) dalam pembuatan cooling fin radiator dapat dilihat dari tabel perbandingan desain dibawah ini Tabel : 4.2. Perbandingan desain No Item 1 Proses
Desain Lama
Desain baru
1coil
2coil + accumulator
accumulator uncoiler
1) coil bahan hanya dipasang 1 coil 2) saat bahan habis otomatis mesin akan berhenti 3) operator akan mengambil coil bahan baru dan mengganti coil yang kosong tersebut dengan yang baru 4) setelah coil bahan yang baru sudah dipasang maka akan dilakukan penyambungan antara bahan baru dengan bahan lama 5) Mesin fin dapat dijalankan lagi
1) 2 coil bahan dipasang pada 2 uncoiler yang dapat diputar 180o 2) accumulator digunakan untuk menampung coil bahan yang ditarik dari uncoiler 3) Mesin fin menggunakan bahan yang ada di accumulator untuk produksi 4) saat coil pada uncoiler depan habis maka uncoiler diputar 180o sehingga uncoiler belakang pindah ke depan. 5) bahan baru disambung dengan bahan lama yang ada pada accumulator 6) uncoiler yang kosong diisi lagi dengan coil bahan baru 7) proses penggantian bahan ini dilakukan tanpa menghentikan kerja mesin fin.
Bab IV-14
No Item 2 perhitungan
hasil produksi
Desain Lama
Desain Baru
Mesin fin bekerja selama 20 jam Mesin fin bekerja selama 20 jam sehari (1200menit), sehari (1200menit), waktu untuk menghabiskan 1 coil waktu untuk menghabiskan 1 coil bahan = 40 menit bahan = 40 menit waktu untuk proses ganti bahan 8 menit
= waktu untuk proses ganti bahan = 0 menit
waktu total produksi percoil adalah waktu total produksi =40+8 =48 menit adalah =40+0 =40 menit
percoil
jumlah pergantian bahan dalam 1 jumlah pergantian bahan dalam 1 hari kerja = 1200/48 = 25 kali hari kerja = 1200/40 = 30 kali 1 coil dapat menghasilkan 18 radiator 1 coil dapat menghasilkan 18 (untuk P/N 2576) radiator (untuk P/N 2576) jumlah produksi =18x25 =450 pcs
radiator
1
hari jumlah produksi radiator 1 hari =18x30 =540 pcs
harga radiator (berdasarkan harga radiator (berdasarkan PCC+MCC) per pce = Rp 315 000,- PCC+MCC) per pce = Rp 315 000,pendapatan perhari = Rp 315 000 x pendapatan perhari = Rp 315 000 450 = 141 750 000,x 540 = 170 100 000,-
Bab IV-15
