Jam BAB III PERHITUNGAN BAGIAN-BAGIAN UTAMA CONVEYOR

Perancangan Belt Conveyor Pengangkut Bubuk Detergent Dengan Kapasitas 25 Ton/Jam

BAB III PERHITUNGAN BAGIAN-BAGIAN UTAMA CONVEYOR

3.1

Data Perancangan

Spesifikasi perencanaan belt conveyor. 

Kapasitas belt conveyor yang diinginkan = 25 ton / jam



Lebar Belt = 800 mm



Area cross-section (A) = 0,02 m2

Lokasi dan temperature 

Lokasi

= indoor



Temperature

= 25 - 370



Panjang conveyor = 80 meter

Spesifikasi material angkut 

Nama



Density Material (γ) = 240 – 400 kg/m3



Inklinasi

3.2

= Detergent bubuk

= 00

Perhitungan Belt 3.2.1

Perhitungan Kecepatan Belt

Kecepatan belt dihitung dengan persamaan : Q = 60 . A . v . γ

61

UNIVERSITAS MERCUBUANA http://digilib.mercubuana.ac.id/


v=

𝑄 𝐴.𝛾.60

=

25 0,02 . 0,4 .60

= 52 m/min = 0,86 m/sec

Tabel 3.1. Kecepatan belt yang direkomendasikan.

(Referensi, 10, hal 150)

Dibandingkan dengan tabel 3.1 hasil perhitungan diatas diketahui kecepatan belt = 0,86 m/sec, maka desain aman karena kecepatan belt yang direconmendasikan 0,8 sampai dengan 1 m/sec.

3.2.2

Perhitungan Berat Belt (qb)

Dipilih belt dengan lebar standard dengan data sebagai berikut :

62



lebar standard

= 800 mm



dengan jumlah lapisan i

= 4 lapis UNIVERSITAS MERCUBUANA

http://digilib.mercubuana.ac.id/




tebal tiap lapis

= 1,25 mm



tebal cover pada sisi beban δ1 = 3 mm



pada sisi roll pembawa δ2

= 1,5 mm

Berat belt dapat dihitung dengan persamaan : qb = 1,1 . B . ( 1,25 . i + δ1 + δ2 ) qb = 1,1 . 800 . ( 1,25 . 4 + 3 + 1,5 ) qb = 8,3 kg/m

3.2.3

Perhitungan Tegangan Belt Beban-beban yang diterima oleh sabuk terdiri dari beban yang

diangkut, berat sabut sendiri dan tahanan-tahanan yang terjadi disepanjang system belt conveyor.tahanan-tahanan yang terjadi pada system belt conveyor terdapat pada bagian sisi tegang, bagian lengkung sabuk dan sisi kendor. 

Tegangan S1 terletak pada titik 1, dimana belt meninggalkan pulli penggerak = S1



Tegangan S2 pada titik 2 :

Gambar 3.1. Diagram Belt Conveyor

63



S2 = S1 + W1,2 = S1 + (qb + q”p ) L . w’ = S1 + (8,3 + 4,23) 80 .0,022 = S1 + 22,05 N/mm2



Tegangan S3 pada titik 3 : Tahanan gesek pada pulli (sprocket atau drum) antara 5 – 7 % sehingga : S3 = 1,07 . S2 = 1,07 . (S1 + 22,05) = 1,07 . S1 + 22,05 N/mm2



Tegangan pada titik 4, dihitung untuk material langsung dijatuhkan pada ujung tail pulley (S4), sehingga : S4 = S3 + W3,4 = S3 + [0,5(qb + q) + q’p] L.w’+ 0,5(qb + q)L.µ1. = S3 + [0,5(8,3 + 8) + 8,46] 80. 0,022 + 0,5(8,3 + 8)80.0,3 = 1,07 S1 + 225 N/mm2..........(*)



Tegangan belt teoretis (St) St ≤ Ssl . eµα St = S4 . Ssl . eµα = Ssl . 2,7180,2. 3,7

64



= Ssl . 2,08 = 2,08. S1 ..........(**)



Dari dua rumusan diatas yaitu (*) dan (**) sehingga : 2,08. S1 ≥ 1,07 S1 + 225 S1 ≥ 224 N/mm2 S2 ≥ 224 + 22,05 = 246,05 N/mm2 S3 ≥ 1,07 x 224 + 22,05 = 261 N/mm2 S4 ≥ 1,07 x 224 + 225 = 464,68 N/mm2

3.2.4

Pemeriksaan Kekuatan Belt Untuk mengetahui kemampuan belt dalam mengangkut beban,

kekuatan belt perlu diperiksa dengan cara menghitung besarnya factor keamanan, menurut persamaan adalah : Sf = Sf =

𝐾𝑡.𝐵 𝑇𝑚𝑎𝑥 80 𝑥 80 464,68

Sf = 13,7 Keterangan : Kt = Kekuatan tarik belt persatuan lebar, (N/mm) Tmax = Tegangan tarik maksimum yang diterima sabuk, (N/mm). B = Lebar sabuk, (mm) Sf = factor keamanan

65



Dari perhitungan diatas diketahui bahwa factor keamanan belt cukup besar. Hal ini menyatakan bahwa belt yang dipilih aman untuk dipergunakan.

3.2.5

Perhitungan Jumlah Lapisan Belt Jumlah lapisan belt minimum dapat dicari dengan menggunakan

persamaan Li≥

𝐾.𝑇𝑚𝑎𝑥 𝐵.𝐾𝑡

Dimana K merupakan factor keamana yang besarnya tergantung dari jumlah lapisan sabuk, besarnya K = 9 Sehingga Jumlah lapisan belt minimum adalah : Li =

9 x 464,68 80 𝑥 80

Li = 0,65 Diketahui bahwa jumlah lapisan belt yang dipilih telah memenuhi persyaratan.

3.2.6

Perhitungan kekuatan Tarik Sambungan Belt Menurut buku Manual Technical Dunlop menerangkan bahwa besarnya

gaya tarik yang dialami oleh sambungan perekat pada belt dapat dihitung dengan rumus : Tm =

66

3.2 𝑥 𝑃 𝑉𝑥𝐵



Tm =

3.2 𝑥 5.2 0,86 𝑥 800

= 0,02 N/mm

Tegangan pada sambungan Ts = Tm x

5.4

Ts = 0,02 x

𝜂 5.4 0,80

= 0,135 N/mm

Keterangan : Tm = Tegangan belt saat star, (N/mm) Ts= Tegangan sambungan, (N/mm) η . = Splice efficiency P = Power motor, (kW) V= Kecepatan belt, (m/s) B = Lebar belt, (mm)

3.2.7

Perhitungan Tegangan Efektif akibat tarikan (Wo)

Besarnya tegangan efektif dapat dihitung dengan menggunakan rumus : Wo = S4 – S1 + Wdr Wo = 464,68 – 224 + 20,66 Wo = 261,34 N/mm2

67



3.3 Pemilihan Roller Idler Belt conveyor yang direncanakan untuk mengangkut detergen bubuk merupakan jenis belt conveyor dengan penyangga flat idler. Sehingga hanya 1 jenis idler yang dipergunakan yaitu seperti ditunjukkan gambar di bawah ini :

Gambar 3.2. Roller idler.

Menurut referensi pemilihan idler tergantung lebar belt yang digunakan, dalam perancangan ini dianjurkan untuk lebar belt 400 sampai dengan 800 mm, dalam perancangan ini mengunakan belt dengan lebar 800 mm dan dianjurkan memakai roller diameter 108 dengan panjang 950 sesuai tabel dibawah ini.

68



Tabel 3.2. Standard panjang dan diameter roller idler.

Penempatan roller idler seperti pada gambar berikut :

Gambar 3.3 Penempatan roller idler.

69



Tabel 3.3 Jarak idler maksimum pada belt conveyor.

Jarak spasi tiap roller pada sisi tegang sabuk, L1 adalah 1300 sedangkan untuk return idler, L2 = L1 . 2 L2 = 1300 mm x 2 L2 = 2600 mm

3.3.1

Perhitungan Poros Idler Gaya yang bekerja pada poros roller kita ambil dari beban dan

muatan, disamping beban puntir diperkirakan pula akan dikenakan beban lentur. 1. Gaya yang bekerja pada poros = 16 N/m 2. Momen puntir rencana : T = Fp x r T = 16 N/m x 8 mm T = 1280 N.mm 3. Bahan poros Bahan poros S45C, σB = 58 N/mm2 , Sf1 = 2

70



Tegangan geser yang diizinkan : 𝜏𝑏

τa = 𝑠𝑓

1

τa =

58 2

τa = 29 N/mm2 4. Tegangan geser τ (N/mm2) yang terjadi : τ=

16 𝑇

τ=

16 𝑥 1280

τ=

16 𝑥 1280

𝜋𝑑 𝑠3

3,14 𝑥 193

3,14 𝑥 193

τ = 0,95 N/mm2

3.4 Perhitungan Berat Roller Idler (Gp) 

Perhitungan berat Idler roller atas (G’p) dapat menggunakan persamaan : G’p = 10 . B + 3 kg G’p = 10 . 0,8 + 3 kg G’p = 11 kg



Perhitungan Berat Idler bawah (G’’p) dapat menggunakan persamaan : G”p = 10 . B + 3 kg G”p = 10 . 0.8 + 3 kg G”p = 11 kg

71



Gambar 3.4. Diagram Belt Conveyor

Jika jarak l1 = 1,3 m, l2 = 2,6 m, maka : Sehingga berat idler rotating parts atas permeter adalah : q’p =

𝐺´𝑝

q’p =

11 𝑘𝑔

𝑙1

, kg/m

1,3 𝑚

q’p = 8,46 kg/m

Sehingga berat idler rotating parts bawah permeter adalah : q”p =

𝐺"𝑝

q”p =

11 𝑘𝑔

𝑙2

, kg/m

2,6 𝑚

q”p = 4,23 kg/m

72



3.4 Pemilihan Pulley Pulley idler direncanakan dibuat dari bahan yang dama dengan pulley penggerak. Tetapi pada permukaan pulley penggerak dilapisi dengan karet. Hal ini dimaksud agar harga koefisiensi gesek sama besarnya. Kedua jenis pulley baik untuk idler maupun penggerak, direncanakan memiliki konstruksi yang sama, yaitu terdiri dari silinder tipis yang ditumpu oleh poros dan dilengkapi dengan bantalan. Konstruksi pulley beserta bantalan dan rumah bantalan dapat dilihat gambar berikut :

Gambar 3.5 Konstruksi Pulley

a. Lebar Pulley Untuk menjaga agar belt tidak terlepas dari pulley, maka lebar pulley dianjurkan berkisar antara 100 sampai 200 mm lebih besar dari lebar belt ( Tabel ) Lebar pulley yang direncanakan : Bp = B + 200

73



= 1000 mm b. Diameter Pulley Diameter pulley dapat dicari dengan persamaan sebagai berikut : Dp ≥ K . i Dimana K merupakan factor yang besarnya tergantung dari jumlah lapisan belt yang dipergunakan. Untuk i = 2 sampai 6 harga K = 125 sampai 150 ( Tabel ) dipilih K = 125 Sehingga diameter minimum pulley : Dp = 125 x 4 = 500 mm

74



Tabel 3.4 Catalogue produk pulley drive “Rulmeca”

75



Tabel 3.5 Catalogue produk pulley non drive “Rulmeca”

76



3.4.1

Perhitungan Poros Pulley Poros (As) untuk meneruskan daya 4 kW pada 1400 rpm, disamping

beban puntir diperkirakan pula akan dikenakan beban lentur. 1. Daya yang ditransmisikan = 4 kW, putaran poros n1 = 1400 rpm. 2. Faktor koreksi = 1,3 dipeoleh dari table 1.6 (Sularso dan Kiyokatsu Suga 1978) 3. Daya yang direncanakan : Pd = fc x P Pd = 1,3 x 4 Pd = 5,2 kW 4. Momen puntir rencana : T = 9,74 x 105 x T = 9,74 x 105 x

𝑃𝑑 𝑛1 5,2 1400

T = 3617,71 N.mm 5. Bahan poros Bahan poros S45C, σB = 58 N/mm2 , Sf1 = 6, Sf2 = 2 Tegangan geser yang diizinkan :

τa = 𝑠𝑓

𝜏𝑏

1

𝑠𝑓2

58

τa = 6 𝑥 2 τa = 4,83 N/mm2

77



6. Faktor koreksi untuk momen puntir Kt = 1,5 (jika terjadi sedikit kejutan), Faktor lenturan Cb = 2 (karena diperkirakan akan terjadi beban lentur) 7. Tegangan geser τ (N/mm2) yang terjadi : τ=

5,1 𝑇

τ=

5,1 𝑥 3617,71

𝑑 𝑠3

50 3

τ = 0,147 N/mm2

3.4.2

Perhitungan Tegangan Pulley (Wdr) Jika pulli berfungsi sebagai roda gigi pengencang dan penggerak

conveyor, maka besar tahanan 3 – 5 % dari jumlah tegangan sehingga : Wdr = 0,03 (S4 + S1) Wdr = 0,03 (464,68 + 224) Wdr = 20,66 N/mm2

3.5 Perhitungan Berat Muatan Curah (q) Luas penampang : A = 0,16 . B2 . C1 tan (0,35.υ) A = 0,16. 0,82 . 1 tan (0,35.35) A = 0,02 m2

78



Gambar 3.6. Potongan luas muatan

Berat beban muatan curah (q) : q=A.γ q = 0,02 m2 . 400 kg/m3 q = 8 kg/m

3.6 Perhitungan Daya Motor (N) Besarnya daya yang diperlukan untuk menggerakkan belt conveyor dapat dihitung dengan menggunakan rumus : N=

𝑊𝑜 𝑉 102 𝜂 𝑔

Keterangan : v. = Kecepatan belt conveyor, ηg = Efisiensi transmisi roda gigi reduksi, diasumsikan 0,70 Wo = Tegangan efektif

79



N= N=

𝑊𝑜 𝑉 102 𝜂 𝑔 261,34 ( 1 ) 102 (0,8)

N = 3,6 ≈ 4 kW 3.7 Perhitungan Transmisi roda gigi Diketahui data-data sebagai berikut : 

Kecepatan konveyor yang diminta 52 m/mnt.



Drum pulley diameter 500 mm



Ratio gear motor 1: 30 = 1450 rpm : 30 = 48,33 rpm

Keliling drum pulley : K = π. Dp K = 3,14 x 0,5 m K = 1,57 m Kecepatan conveyor (ratio gear motor x keliling drum pulley) : V = 48,33 rpm x 1,57 m V = 75,87 m/menit Kecepatan yang diminta 52 m/menit sehingga perbandingan roda gigi : i = V1 : V i = 75,87 m/mnt : 52 m/mnt = 1,45 (perbandingan roda gigi) Diasumsikan digearbox memakai sprocket dengan jumlah gigi (z1) = 20, Maka jumlah gigi sprocket pada drum pulley (z2):

80



i=

𝑍2 𝑍1

z2 = z1 x i z2 = 20 x 1,45 z2 = 29 Dengan referensi table pemilihan sprocket maka digunakan sprocket RS



80 type B

3.8 Perhitungan Pasak Diketahui data poros sebagai berikut : T = 3617,71 N.mm ds = 60 mm 1. Gaya Tangensial Ft = T/(ds/2) Ft = 3617,71 N.mm /(60 mm/2) Ft = 120.59 ≈ 1205,9 N 2. Tegangan geser τa = σB/(Sfk1 x Sfk2) τa = 58 N/mm2/(6 x 2) τa = 4,8 N/mm2 Tekanan Permukaan yang diizinkan = 4,8 N/mm2 3. Lebar, tebal dan panjang pasak Lebar (b)

81

= d/4 UNIVERSITAS MERCUBUANA http://digilib.mercubuana.ac.id/


= 60 mm / 4 = 15 mm Lebar (h)

=

2

=

2

3

3

xb x 60 mm

= 10 mm Panjang (l) = 0,75 x 60 mm = 45 mm

Tabel 3.6. Dimensi standar pasak

82


Jam BAB III PERHITUNGAN BAGIAN-BAGIAN UTAMA CONVEYOR

Recommend Documents