BAB IV PERHITUNGAN DAN HASIL PEMBAHASAN
Pada proses perancangan terdapat tahap yang sangat penting dalam menentukan
keberhasilan
suatu
perancangan,
yaitu
tahap
perhitungan.
Perhitungan di lakukan untuk menentukan dimensi, kekuatan, dan besarnya gayagaya yang terjadi, serta kemampuan teknis lainnya, sehingga dapat di peroleh komponen-komponen yang sesuai dari syarat-syarat yang telah di tentukan. Pada bab ini dibahas perhitungan yang mengarah pada kontruksi komponen-komponen alat yang berhubungan dengan fabrikasi alat yaitu dimensi, kekuatan, dan gaya-gaya yang bekerja.
4.1. Perencanaan Tenaga Pengilasan Untuk menentukan tenaga rencana pada proses pengilasan, dan beberapa hal yang bisa di asumsikan antara lain : 1. Tekanan aksial untuk pengilasan (Ta)
: 0,0026 N/mm2
2. Diameter batu pengilasan (Dg)
: 200 mm
3. Kecepatan putaran poros pengilasan (N2) `: 804 rpm 4. Panjang kacan rata-rata (Pk)
: 8 mm
5. Lebar kacang rata-rata (Lk)
: 6mm
Dari data di atas maka dapat di tentukan :
= π ⋅Dg ⋅Pg
a) Luas daerah pengilasan (Ap)
= π ⋅200 ⋅230
= 144440 mm2
b) Jari-jari daerah pengilasan (Ra) =
Dg 2
dengan :
Dg = Diameter silinder pengilasan (mm)
maka
(Ra) =
200 2
= 100 mm
c) Beban (gaya) aksial pada daeras pengilasan (Wa)
Wa = Ta ⋅Ap = 0.0026 N/mm2 . 144440 mm2 = 375,54 N
d) Maka tenaga yang di perlukan untuk pengilasan (P) yaitu : Wa ⋅()Τϕ π ⋅Ra ⋅/Φ4 N2 15.824 Τφ 1 0 0 1 15 ⋅()Τϕ Lk + Pk /Φ4 15.824 Τφ 1 0 0 1 2
Pd =
375,54 × ()Τϕ 3,14 ×100/Φ4 × 80415.84 Τφ 1 = 15 × ()Τϕ 8+9 /Φ4 15.84 Τφ 2
= 114759525,9 Nmm2/min
= 11475,95 Nm/min
0 0 1 1 0 0
= 191,27 Nm/s
4.2. Perencanaan Kapasitas Penggilasan K
K K K
K
π ⋅do ⋅N 2 ⋅60 = ()Τϕ LK + PK /Φ4 ⋅H π × mm × 1 min = (mm + mm) × kg mm × 1 min = mm × kg 1 = min kg = kg / min
15.84 Τφ 1 0 0 1 253.68 612.69 Τ
Maka,
K
3,14 × 600 × 804 × 60 ()Τϕ /Φ4 15.898 6mm + 8mm × 4350
Τφ 1 0 0 1 258.72 408.45 Τ
K = 2,48 kg/min
4.3. Sabuk Dan Puli Perhitungan di lakukan untuk mendapat dimensi sabuk, dan puli, sehingga aman untuk di oprasikan dan memenuhi syarat batas keselamatan, juga kebutuhan yang di inginkan.
a) Menentukan daya penggerak Pengerak yang di gunakan adalah motor listrik dengan daya 0,75 Kw atau 735 W dengan putaran 1400 rpm. b) Menentukan momen punter rencana (T1,T2)
Dari data di atas, di dapat daya penggerak (Pd) sebesar 735 W, dengan putaran puli penggerak (N1) sebesar 1400 rpm sedangkan direncanakan putaran puli yang di gerakan (N2) sebesar : DP N 1 ÷ d p N2
N2 =
=
N2 =
195mm 1400rpm ÷ 56mm N2
1400rpm 3,482mm
= 402rpm Sehingga momen punter dapat di hitung dengan menggunakan rumus : T=
60 Pd ×1000 2 ⋅π ⋅n
Dengan P = 735 W, maka untuk T1 dapat sebesar :
T1 =
60 ⋅735W 2 ⋅π ⋅1400rpm
= 5015,93 Nmm Dan untuk T2 di dapat sebesar : T2 =
60 ⋅735W 2 ⋅π ⋅402
= 17468,39 Nmm Untuk motor listrik dengan daya 0,75 Kw atau 735 W, dan putaran puli pengerak 1400 rpm, maka di dapat T1 = 5015,93 Nmm, dan T2 = 17468,39 Nmm.
c) Menentukan sabuk – V untuk menentukan sabuk di gunakan table pemilih sabuk – V, untuk motor listrik dengan daya 0,75 Kw atau 735 W, dan putaran puli penggerak (N1) sebesar 1400 1/min, dengan putaran puli yang digerakkan (N2) sebesar 804 1/min. sesuai dengan tabel pemilihan sabuk – V maka di ambil ukuran sabuk – V tipe A dengan tebal sabuk (t) sebesar 9 mm, lebar 12,5 mm, dengan sudut V 400.
d) Menentukan diameter nominal luar puli penggerak (dp) Motor listrik dengan daya 0,75 Kw dengan putaran puli penggerak sebesar 1400 rpm (N1), dengan putaran puli penggerak (dp) sebesar 56 mm, seperti yang di tunjukkan pada table 4.1 berikut ini :
Penampang
A
B
C
D
E
Diameter min yang di ijinkan
65
115
175 300 450
Diameter min yang anjurkan
95
145
225 350 550
Tabel 4.1 Diameter Minimum Puli Yang Di ijinkan Dan Di anjurkan (mm)
e) Menentukan perbandingan putaran puli (i) Menentukan perbandingan puli penggerak (N2) dengan putaran puli yang di gerakkan (N2) di dapat cara :
i=
N1 N2
=
1400rpm 420rpm
= 3,33 f) Diameter luar puli yang di gerakkan (DP) Menghitung diameter luar puli yang di gerakkan (Dp), telah di tentukan bahwa dp sebesar 56 mm, dan perbandingan putaran puli (i) sebesar 3,33 sehingga dp dapat dihitung dengan rumus : d p ×i = Dp
Maka hasilnya adalah: 56 mm x 3,33= 187 mm Jadi jika diameter puli penggerak (dp) sebesar 56 mm, dan perbandingan puli (i) sebesar 3,33 maka dapat DP sebesar 187 mm.
g) Diameter luar puli penggerak (de) Menghitung (de) di tentukan dengan menggunakan sabuk – V tipe A yang memiliki tebal 9,0 mm, lebar 12,5 mm, dan sudut – V sebesar 400, dan di tentukan bahwa dp sebesar 56 mm maka de di hasilkan dari Rumus:
t dp+ 2 ⋅ = d e 2 maka :
9mm 56 mm + 2 ⋅ = 65 mm 2
Jadi jika diameter nominal puli pengerak (dp) sebesar 56 mm dan 1 sabuk sebesar 9 mm maka di dapat de sebesar 65 mm.
h) Menentukan diameter puli yang digerakkan (De) Dalam menghitung De dapat di tentukan berdasarkan penggunaan sabuk – V tipe A dan harga Dp yang di dapat sebesar 195 mm, maka De dapat di hitung dengan rumus :
t D p + 2 × = De 2 Maka
9mm 195 mm + 2 × = 204 mm 2 Jadi jika diameter nominal puli penggerak (Dp) sebesar 195 mm dan 1 sabuk sebesar 9 mm, di dapat Dp, De, dan de dapat di lihat pada gambar 4.2 berikut ini :
Gambar 4.1. Potongan dan Ukuran Puli
i) Menghitung jarak sumbu poros (C) Berdasarkan hasil perhitungan dengan (dp) sebesar 56 mm, dan (Dp) sebesar 195 mm. C=
b + b 2 − 8()Τϕ DP − d p
/Φ4 18.781 Τφ 1 0 0
8
Dengan b = 2 ⋅L − π ()Τϕ Dp − d p
/Φ4 18.781 Τφ 1 0 0
Maka b = 2 x 1143 mm – 3,14 (195 mm – 56 mm) b = 1849,54 mm setelah harga b di dapat sebesar 1849,54 mm maka dapat di masukkan ke dalam persamaan :
C=
b + b 2 − 8()Τϕ Dp − d p
/Φ4 18.781 Τφ 1 0 0
8
Sehingga di peroleh
1849.54mm + 1849,54 2 − 8()Τϕ 195mm −/Φ4 56mm C= 8 C = 323,39 mm ≈ 330 mm
15.84 Τφ 1
Jika bila (dp) = 56 mm, dan harga Dp = 195 mm, dan harga b sebesar 1849,54 mm, maka di dapat jarak sumbu poros (C) sebesar 330 mm seperti di tunjukkan pada gambar 4.3 berikut ini :
Gambar 4.2. Jarak Sumbu Poros
j) Menentukan sudut kontak ( θ ) Telah di ketahui dp = 56 mm, Dp = 195 mm, dan hasil dari perhitunggan jarak sumbu poros (C) di dapat 330 mm, maka sudut kontak dapat dihitung dengan rumus :
θ = 180 0 −
57()Τϕ Dp − d p
/Φ4 18.887 Τφ 1 0 0
C
Maka θ = 180 0 −
Τφ 57()Τϕ 195mm −/Φ4 56mm 15.824 = 155,18 0 ≈ 0,93 330mm
1 0 0 1 40
Dari perhitunggan di atas di dapat sudut kontak ( θ ) sebesar 158,180 dan sesuai dengan table factor koreksi (Ko) = 0,93. keterangan di berikan pada gambar 4.4 berikut ini :
Gambar 4.3. Sudut Kontak Puli
k) menentukan gaya sisi tegangan dan sisi kendor (F1 – F2) Pada perhitunggan sebelumnya telah di dapat harga Dp sebesar 195 mm, dan T2 di dapat sebesar 17468,39 Nmm, dengan menggunakan persamaan : Sehingga 17468,39 Nmm = (F1 – F2) F1 – F2 = 179,17 N
195mm 2
= 179 N Dari perhitunggan di atas di dapat gaya tarik efektif sabuk (F1 – F2) sebesar 179 N.
l) Menghitung kecepatan sabuk (V) Dalam perhitunggan kecepatan sabuk telah diketahui (dp) = 56 mm, dan (N1) = 1400 rpm, maka kecepatan sabuk dapat di tentukan dengan rumus :
V =
π ⋅d p ⋅N 1 60 ⋅1000
Maka V =
3,14 ⋅56mm ⋅1400rpm 60 ⋅1000
V = 4,11 m/s Dari perhitungan di atas di dapat kecepatan sabuk (V) sebesar 4,11 m/s.
m) Menghitung trasmisi daya 1 sabuk (Po) Dalam perhitunggan gaya tarik efektif sabuk (F1 – F2) sebesar 179 N dan kecepatan sabuk (V) di dapat 4,11 m/s, maka Po dapat di hitung dengan rumus : Po =
()Τϕ F1 − F2 / g/Φ4 15.809 Τφ 1 0 0 1 335.76 102
×1000
Sehingga : PO =
()Τϕ /Φ4 Τφ 1 0 0 1 340.8 179 N / 9,81 4,11m15.824 /s ×1000 102
PO = 735 W Dengan gaya tarik efektif sabuk (F1 – F2) sebesar 179 N dan kecepatan sabuk (V) di dapat 4,11 m/s, maka di dapat harga PO sebesar 735 W.
n) Menentukan jumlah sabuk (Ns) Dalam menentukan jumlah sabuk, telah di ketahui harga N1 = 735 W, serta harga Po = 735 W, dan harga Ko = 0,93, sehingga jumlah sabuk dapat di tentukan dengan rumus :
NS =
N1 PO ⋅K O
NS =
735W 735W × 0,93
Maka
NS = 1,07 ⇒ 1 buah
Dengan perhitungan di atas, maka di peroleh suatu ketetapan dalam menggunakan sabuk – V tipe A, no. 45, L = 1143 mm, sebanyak satu buah.
4.4. Pasak Perhitungan pasak di lakukan untuk memperoleh ukuran pasak yang sesuai dengan diameter poros, sehingga poros dapat bekerja dengan baik. a) menentukan gaya tangensial pada pasak (F) Pada perhitungan momen punter di dapat T2 sebesar 17468,39 Nmm, dan perhitungan diameter poros ds sebesar 25 mm, maka gaya tangensial dapat dicara dengan rumus :
F=
T ds 2
Maka
F=
17468,39 Nmm = 1397,48 N 25mm 2
Jadi gaya (F) yang terjadi sebesar 1397,48 N
b) Menentukan dimensi pasak dan bahan pasak Untuk menentukan pasak dari diameter poros ds =25 mm dapat di lihat pada table pasak (lampiran 3) yaitu : • Sebesar 7 x 7 dengan kedalaman alur pasak t1 = 4 mm, dan t2 = 3,5 mm • Untuk menetukan bahasa pasak sesuai dengan bahan poros S 30 C kekuatan tarik ()Τϕ τb sebesar /Φ4 550 15.84 N/ mm2 • Factor keamanan bahan SC (Sf1) sabesar 6
Τφ 1 0 0 1 314.88
• Faktor keamanan untuk pengaruh konsentrasi tegangan dan tumbukan ringan (Sf2) sebesar 2 seperti di tunjukan pada Gambar 4.4 berikut ini :
Gambar 4.4. pasak dan penempatannya
c) Menentukan tegangan geser yang di ijinkan ( τka ) pada pasak Setelah di tentukan bahan dari factor keamanan pada bahan poros dan kekuatan tarik ,sehingga tegangan geser yang di ijinkan :
τka =
σB fs1 ⋅fs 2
τka =
550 Nmm 2 = 45,82 N/mm2 6×2
Maka
Jika bahan pasak yang di gunakan S 30 C maka tegangan geser yang di ijinkan ( τka ) sebesar 45,82 N/mm2
d) mnentukan panjang pasak (I1) dari tegangan geser yang di ijinkan pada perhitungan gaya tangensial (F) yang terjadi sebesar 1397,48 N dan perhitungn tegangan yang di ijinkan ( τka ) sebesar 45,82 N/mm2 maka panjang pasak dapat di hitung dengan rumus :
τka ≥
F b ⋅I1
τka ≥
1397,48 7 × I1
Maka
I1 =
1397,48 7 × 45,82
I 1 ≥ 4,35 mm Maka panjang pasak di dapat sebesar 4,35 mm.
e) menentukan tegangan permukan yang di ijinkan (Pa) tegangan permukaan yang di ijinkan dapat di tentukan yaitu:
Pa =
F l1 ⋅t1
Pa =
1397,48 N = 80,32 N/mm2 4,35
Jadi tegangan permukaan yang di ijinkan di dapat sebesar 80,32 N/mm2
f) Menghitung panjang pasak (I2) dari tegangan permukaan pasak yang di ijinkan (Pa) Pada perhitungan gaya tangensial, dan pemilihan ukuran pasak, serta tegangan permukaan yang di ijinkan dapat di tentukan dengan cara :
Pa ≥
F l 2 ⋅3,5
80,32 ≥
1397,48 N l 2 ⋅3,5
l 2 = 4,98 mm Maka dari perhitunggan di dapat l2 sebesar 4,98 mm
