31
BAB IV
ANALISA PERBANDINGAN DAN PERHITUNGAN DAYA
4.1
MENGHITUNG PUTARAN POROS PISAU
Dengan mengetahui putaran pada motor maka dapat ditentukan putaran pada pisau yang dapat diketahui dengan persamaan berikut :
Gambar 4.1 Transmisi Belt dan Pulley Diketahui : dp = 4,5 cm Dp = 25,4 cm n1 = 3600 Sehingga : (4.1)
http://digilib.mercubuana.ac.id/
32
Dimana : = rotasi pulley motor penggerak (rpm) = rotasi pulley poros pisau (rpm) dp = diameter pulley motor penggerak (cm) Dp = diameter pulley poros pisau (cm) 4.2
ANALISA GAYA DAN TORSI
Sebelum pembuatan mesin dilakukan percobaan awal mengetahui besarnya gaya potong pada peralon. Percobaan dilakukan dengan metode seperti pada gambar berikut: F 1
2 3 Gambar 4.2 Uji potong sampah plastik Dimana : 1.
Pisau pemotong
2.
Sampah Peralon
3.
Timbangan
Metode percobaan : Pemotongan sampah plastik pada perencanaan mesin akan dilakukan secara acak, untuk mengetahui gaya potong yang paling besar, dilakukan percobaan pada sampah pipa peralon yang memiliki luas bidang paling besar, spesifikasinya yaitu dimeter 50 mm dan panjang mm. Percobaan dilakukan dengan metode seperti pada gambar berikut:
http://digilib.mercubuana.ac.id/
33
Tabel 4.1. Tabel uji potong peralon Gaya potong Bahan yang diuji
(Kgf)
Pipa peralon
2,5
Pipa peralon
2,4
Pipa peralon
2,45
Pipa peralon
2.6
Pipa peralon
2,55
rata-rata
2,5
Dari data diatas, diambil gaya potong rata-rata sebesar 2,5kgf untuk luasan (
50),
sehingga terhitung : Diketahui : Massa potong = 2,5 kg Grafitasi = 9,81 m/s2 Maka : W = m.g
(4.2)
W = 2,5 . 9,81 m/s2 W = 24,52 N Dimana : W = berat potong (N) g = percepatan gaya gravitasi (m/s2) m = massa potong (kg) Sehingga gaya geser (Ft) pada pisau adalah : +
M pisau = 0
W . Lp – Fk . W. 26 cm - Fk
=0 cm = 0
24,52 . 26 cm - Fk . 13 cm = 0 637,52 - Fk 13 = 0 = Fk Fk = 49,04 N
http://digilib.mercubuana.ac.id/
(4.3)
34
Dimana : Lp = Panjang pisau (cm) Fk = Gaya geser (N) Pisau yang digunakan untuk memotong sampah plastik dalam perencanaan mesin sebanyak 5 pisau untuk dua kali potong, sehingga dapat dihitung besarnya gaya potong untuk 5 pisau menggunakan rumus : Fpotong = Fk . z
(4.4)
Fpotong = 49,04 . 5 Fpotong = 245,2 N Fpotong = Fpotong = 24,9 kg Dimana : Fpotong = gaya potong pisau (N) z = jumlah pisau 4.3
ANALISA DAYA
Daya yang dibutuhkan mesin pencacah sampah plastik dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu :
4.3.1
1.
Daya pemotongan sampah plastik
2.
Daya momen inersia
Daya Pemotongan Sampah Plastik
Setelah didapatkan gaya potong dan kecepatan keliling pisau, daya pemotongan dapat dihitung dengan cara sebagai berikut : Diketahui : Fp = 245,2 N vp = 5,04 m/s Sehingga : Ppot = Fp . vp
(4.6)
Ppot = 245,2 N . 5,04 m/s Ppot = 1235,80 watt = 1,235 Kw Di mana : ot
= Daya pemotongan (watt)
http://digilib.mercubuana.ac.id/
35
4.3.2
Daya Momen Inersia 4.3.2.1 Momen Inersia Pisau Menentukan momen inersia pada pisau dihitung dengan cara sebagai berikut :
Diketahui :
Massa pisau (
i) = 1,5 g
Panjang pisau (Lp) = 26 cm = 0,26 m Sehingga, (4.7)
Keterangan : Ipi
= Momen Inersia Pisau (kg.m2)
Mpi
= Massa Pisau (kg)
Lp
= Panjang Pisau
4.3.2.2 Momen Inersia Poros Menentukan momen inersia pada poros dihitung dengan cara sebagai berikut : Diketahui
:
Massa Poros (Mpo)
: 3 kg
Diameter Poros (Dpo)
: 3,83 cm
Radius Poros (rpo)
: 3,83 cm : 2 = 1,91
Sehingga, (4.8)
http://digilib.mercubuana.ac.id/
36
Keterangan : Mpo
: Masa Poros (kg)
Dpo
: Diameter Poros (cm)
Rpo
: Radius
Ipo
: Momen
4.4
Poros (cm) inersia poros (kg.m2)
MENENTUKAN KECEPATAN PISAU
Menentukan kecepatan keliling,pisau dapat dihitung dengan cara sebagai berikut: Lp
R (dpp)
P
Gambar 4.3 Skema poros pisau Diketahui : Panjang Pisau (Lp) = 26 cm Diameter poros pisau (dpp) = 3,83 cm (4.5)
Di mana : = Kecepatan pisau (m/s) dpp = Diameter poros pisau(cm)
http://digilib.mercubuana.ac.id/
37
4.5
KECEPATAN SUDUT
Setelah memperoleh momen inersia pada poros dan pisau maka kecepatan sudut yang dihasilkan dapat ditentukan sebagai berikut : Diketahui
:
n2 = 637 rpm Sehingga
: (4.9)
21,23 Di mana: = kecepatan sudut (rad/s) n2 = putaran poros (rpm) 4.6
PERCEPATAN SUDUT
Setelah memperoleh kecepatan sudut maka percepatan sudut yang dihasilkan dapat ditentukan sebagai berikut : (4.10) Dimana
: (4.11)
Jadi
:
(4.12)
http://digilib.mercubuana.ac.id/
38
Dimana : = Percepatan Sudut (rad/s2) t = waktu (s) 4.7
TORSI
Setelah memperoleh percepatan sudut maka torsi masing-masing momen dapat ditentukan sebagai berikut : 4.7.1
Torsi Pisau (4.13)
4.7.2
Torsi Poros (4.14)
Dimana : i = Torsi inersia pisau (kgm) o = Torsi inersia pisau (kgm) g = Percepatan gravitasi (m/s2) 4.8
DAYA INERSIA POROS DAN PISAU
Setelah diketahui torsi pada pisau dan poros maka daya inersia dapat ditentukan dengan cara sebagai berikut : 4.8.1
Daya Inersia Pisau (4.15)
http://digilib.mercubuana.ac.id/
39
4.8.2
Daya Inersia Pisau (4.16)
Di mana :
4.9
Ipi
=Daya inersia pisau (kW)
Ipo
=Daya inersia pisau (kW)
MENGHITUNG DAYA TOTAL YANG DIBUTUHKAN
Daya inersia total yang dibutuhkan adalah :
Plt = PIpi + PIpo + Ppot
(4.17)
Hasil dari perhitungan daya didapatkan adalah 4,122 kW. dan jika dikonversi ke Horse power menjadi 5,5 Hp. Jadi, motor penggerak yang akan digunakan di mesin pencacah sampah plastik ini berkapasitas 5,5 Hp.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
40
Dari perhitungan diatas maka didapatkan spesifikasi untuk mesin pencacah sampah plastik sebagai berikut : Tabel 4.2 Spesifikasi Motor Penggerak
4.10
ANALISA PERBANDINGAN
4.10.1 Rincian Gambar Mesin Pada rincian detail gambar mesin ini akan dibuat gambar desain mesin yang akan difabrikasi. Sehingga dalam pembuatan struktur dan pemilihan komponen sudah ada acuannya. 1.
Gambar Secara Umum Berikut ini adalah gambar secara umum dari mesin pencacah sampah plastik.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
41
2.
Detail Komponen
Berikut ini adalah keterangan komponen mesin pencacah sampah plastik.
Gambar 4.4 Detail Gambar Mesin Pencacah Sampah Plastik 4.10.2 Perbandingan Signifinkan Dengan Mesin Sebelumnya Pisau Pisau pencacah plastik adalah komponen penting dari mesin ini, karena tujuan mesin ini digunakan untuk memotong kecil – kecil limbah plastik yang semula bentuknya yang tidak beraturan dan berbagai ukuran ukuran dipotong menjadi kecil – kecil. Untuk itu pisau penghancur plastik harus dari bahan yang benar – benar bagus, tajam dan tidak mudah tumpul. Sebab jika bahan mudah tumpul maka akibatnya akan mengurangi jumlah produksi. Contoh : Tabel 4.3 Tipe – Tipe Pisau
Spesifikasi
Tipe 1
Tipe 2
Tipe 3
Pisau
Tipe pisau yang digunakan pada mesin sebelumnya menggunakan tipe pisau no.3 sehingga sampah plastik tidak dapat dipotong, melainkan hanya menyobek. Dan tipe pisau ya ng penulis gunakan ialah tipe 2 dan berhasil mencacah sampah plastik, dan hasil cacahan plastik sesuai dengan spesifikasi yang telah ditentukan.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
42
Motor Penggerak Motor dalam sehari – hari dikenal sebagai alat penggerak utama atau pembangkit tenaga. Tenaga yang dikeluarkan motor dipergunakan untuk menggerakan mesin – mesin yang lain. Suatu motor dapat menghasilkan tenaga apabila pada motor tersebut diberikan bahan bakar yang sesuai. Selanjutnya bahan bakar yang diterima oleh motor tersebut diolah sehingga motor menghasilkan tenaga. Motor secara garis besar dibagi dalam 2 golongan, yaitu : a. b.
Motor statis : adalah motor yang menghasilkan tenaga tetapi diam ditempat. Motor dinamis : adalah motor yang menghasilkan tenaga sambil berpindah tempat. Tabel 4.4 Tipe – Tipe Motor Penggerak Spesifikasi
Tipe 1
Tipe 2
Tipe 3
Motor Penggerak
Tipe motor penggerak yang digunakan pada mesin sebelumnya ialah menggunakan tipe 2 yang mempunyai putaran tinggi. Sedangkan motor penggerak yang digunakan pada mesin pencacah sampah plastik yang penulis buat menggunakan tipe 1 yang mempunyai putaran rendah. Alasan kenapa penulis menggunakan motor penggerak tipe 1 karena pada mesin pencacah sampah plastik yang dibuat penulis menggunakan flywheel, karena flywheel mempunyai gaya centripetal yakni juga berfungsi sebagai penambah putaran, sedangkan mesin sebelumnya tidak menggunakan flywheel. Tabel 4.5 Tipe – Tipe Fly Wheel Spesifikasi
Tipe 1
Tipe 2
Fly Wheel
http://digilib.mercubuana.ac.id/
Tipe 3
