TUGAS AKHIR “ ANALISA PERENCANAAN AYAKAN PASIR SILIKA “ (Kapasitas 7,5 ton/jam)
Ditulis oleh : Nama
: RICO OKTAVIA
NIM
: 4130412-020
Pembimbing
: Dr. Ir Abdul Hamid
Fakultas
: Teknologi industri
Jurusan
: Teknik Mesin
UNIVERSITAS MERCUBUANA JAKARTA 2008
SURAT PERNYATAAN Dengan ini menyatakan bahwa Tugas Akhir ini yang berjudul “ Analisa Perencanaan Ayakan Pasir Silika, (Kapasitas 7.5 Ton/jam) ” , yang ditulis oleh : Nama
: Rico Oktavia
NIM
: 4130412-020
Fakultas
: Teknologi Industri
Jurusan
: Teknik Mesin
Pembimbing : Dr. Ir. Abdul Hamid M.Eng adalah benar belum pernah dibuat atau ditulis sebelumnya. Demikianlah pernyataan ini dibuat semoga dapat dipergunakan dengan semestinya.
Jakarta, Maret 2008 Hormat kami,
( RICO OKTAVIA )
LEMBAR PENGESAHAN
ANALISA PERENCANAAN AYAKAN PASIR SILIKA (Kapasitas 7.5 Ton/ Jam)
Laporan Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi dan memenuhi syarat guna mencapai gelar Sarjana Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercubuana Jakarta.
Oleh :
Nama
: RICO OKTAVIA
NIM
: 4130412-020
Jurusan
: Teknik Mesin
Fakultas
: Teknologi Industri
Diperiksa dan Disetujui Ketua Jurusan
Dosen Pembimbing
Ir. Rully Nutranta M. Eng
Dr. Ir. Abdul Hamid M.Eng
Abstrak Melihat kemajuan tekhnologi saat ini yang semakin canggih menuntut kita harus bisa mengikuti perkembangannya, makanya dari itu penulis ingin mencoba mengaplikasikan ilmu yang penulis pelajari dalam pembuatan Skripsi ini yang didukung dengan penggunaan beberapa tekhnologi, dimana judul Skripsi yang penulis buat adalah Perencanaan Mesin Ayakan Pasir Silika (Kapasitas 7.5 ton/jam). Sistem kerja alat ini yaitu dengan memanfaatkan motor listrik (2200W) sebagai sumber tenaga yang diteruskan kepulley dengan transmisi sabuk, lalu diteruskan keputaran poros yang terpasang eksentrik pada kopling yang mengakibatkan ayakan akan bergerak berayun dan siap menerima pasir. Pasir silika ini merupakan bahan dasar dari kaca dan ayakan ini digunakan untuk mengantisipasi kemungkinan material yang tidak dikehendaki seperti kotoran berupa kayu dan bahan lain yang akan mengganggu proses pencampuran pasir silika dengan bahan/zat lain sampai menjadi kaca. Bahan yang banyak digunakan dalam pembuatan alat ini adalah ST 42 serta komponen standard seperti baut, bearing dan lain-lain, agar kondisi kerja alat lebih terjaga dalam waktu yang lama.
KATA PENGANTAR
Bismillahirrahmanirrahim Puji syukur alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis bisa menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul “ Analisa Perencanaan Ayakan Pasir Silika (Kapasitas 7,5 Ton/jam) “, yang merupakan salah satu syarat guna memperoleh gelar Sarjana (S1) Teknik Mesin di Universitas Mercubuana Jakarta. Dalam Menyelesaikan Tugas Akhir ini penulis banyak menemui hambatanhambatan, namun berkat bantuan semua pihak baik itu berupa moril ataupun materil, sehingga Alhamdulillah semua hambatan itu dapat penulis atasi. Untuk itu pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada yang terhormat : 1. Bapak, ibu, kakak, adik serta semua keluarga tercinta, atas semua dukungan moril maupun materil 2. Bapak Dr. Ir. Abdul Hamid M.Eng Selaku dosen pembimbing dalam penulisan Tugas Akhir ini. 3. Bapak Ir. Yenon Orsa MT Selaku Direktur PKSM 4. Bapak Ir. Rully Nutranta M.Eng Selaku ketua jurusan Teknik Mesin Universitas Mercubuana Jakarta
5. Bapak Ir. Yuriadi Kusuma M.Sc Selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercubuana Jakarta 6. Semua staff pengajar PKSM dijurusan Teknis Mesin 7. Semua rekan-rekan jurusan Teknik Mesin kelas karyawan (PKSM) khususnya angkatan Ke VI Universitas Mercubuana 8. Serta semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
Penulis Menyadari bahwa dalam penulisan Tugas Akhir ini masih banyak terdapat kekurangan-kekurangan sehingga penulisan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Hal ini disebabkan karena keterbatasan pada penulis, untuk itu saran dan kritik yang membangun dari semua pihak sangat penulis harapkan demi tersempurnanya Tugas Akhir ini. Semoga Tugas akhir ini bermanfaat bagi para pembaca sekalian. Terima kasih.
Jakarta, Maret 2008
RICO OKTAVIA
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI BAB I : PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang perencanaan 1.2 Alasan pemilihan judul 1.3 Tujuan penulisan 1.4 Cara kerja alat 1.5 Batasan perencanaan 1.6 Sistematika penulisan
BAB II : DASAR-DASAR PENDUKUNG PERENCANAAN 2.1. Dasar-dasar pemilihan bahan 2.2. Bahan yang digunakan 2.3. Komponen alat secara umum
BAB III : ANALISA KERJA ALAT 3.1. Analisa komponen alat 3.2. Analisa rancangan 3.3. Analisa kerja alat
BAB IV : PERENCANAN DAN PERHITUNGAN KOMPONEN 4.1. Dimensi bak penyaring 4.2. Kapasitas alat 4.3. Perhitungan daya dan pemilihan motor 4.4. Perhitungan pulley dan sabuk 4.5. Perhitungan poros 4.6. Perhitungan pasak 4.7. Perhitungan bak saringan 4.8. Perhitungan bantalan
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan 5.2. Saran
Simbol Dan Satuan
Simbol
Satuan
Arti
α
m/s
Kecepatan
Α
m²
Luas Penampang
d
m
Diameter
D
m
Diameter
E
J/k
Kandungan energi spesifik
F
N
Gaya
g
m/s²
9,81 m/s², gaya gravitasi bumi
h
M
ketinggian karena kecepatan
h
kJ/kg
H
M
Tinggi jatuh
L
m
Panjang sudu
m
kg
massa (berat)
ms
kg/s
Debit uap per detik
mt
Nm
Momen putar
n
min–¹
putaran/menit
nq
min–¹
putaran spesifik
P
Watt
Daya
P
N/m²
Tekanan
Enthalpi
Simbol Dan Satuan q
kJ
Jumlah panas spesifik
r
m
jari-jari
Ri
J/kg °K
Konstanta gas spesifik
s
kJ/kg °K
Entropic
s
mm
S
N
Gaya Tangensial
t
S
Waktu
t
°C
T
K
Temperature absolut
T
N
Gaya Tangensial
u
m/s
Kecepatan keliling
u
kJ/kg
Tenaga dalam
v
m³/kg
Volume spesifik
V
m³
V
m³/s
Debit (volume)
w
m/s
Kecepatan relatif
W
N/m
Kerja
x
kg/kg
Kandungan uap pada uap besar
Y
J/kg
Kerja bantu spesifik
z
m
Tebal sudu
Temperature
Volume
Perbedaan tinggi tempat
Simbol Dan Satuan
z
Kg/kg
α
°
Sudut-sudut sudu
β
°
Sudut sudu
δ
°
Sudut penyetelan
ε
–
Kecepatan pengisapan
ς
–
Daya angka dan tahanan
h
–
Efisiensi
х
–
Exponen isintropic
λ
–
Diameter/panjang sudu
µ
–
Harga pengurangan daya
ρ
–
Perbandingan tekanan
σ
–
Kerapatan
σ
N/mm²
Tegangan dalam material
t
–
Faktor penyempitan sudu
φ
°
Sudut
φ
–
Faktor kapasitas
ψ
–
Angka tekanan
ω
1/det
Jumlah uap
Kecepatan sudut
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar belakang perencanaan Melihat kemajuan teknologi yang semakin meningkat, yang dibuktikan dengan produk-produk yang semakin canggih disegala bidang terutama dibidang iptek khususnya, yang akan sangat mendukung pekerjaan kita baik dalam kehidupan seharihari maupun dalam lingkungan kerja, sehingga pekerjaan yang terasa berat dilakukan dengan tangan manusia atau yang dikenal dengan sistem manual akan terasa mudah bila menggunakan mesin yang serba otomatis. Disamping itu keuntungan lain yang dapat diperoleh adalah waktu yang digunakan relatif pendek dan hasil produksipun jauh lebih banyak dibandingkan yang menggunakan sistem manual. Dalam hal ini penulis merencanakan peralatan mekanik yang berjudul “ Analisa perencanaan ayakan pasir silika ” (kapasitas 7.5 Ton/jam), dimana pasir silika ini merupakan bahan dasar dari kaca dan ayakan ini digunakan untuk mengantisipasi kemungkinan material yang tidak dikehendaki seperti kotoran berupa kayu dan bahan lain yang akan mengganggu proses pencampuran pasir silika dengan bahan/zat lain sampai menjadi kaca. Ayakan ini sangant banyak gunanya, bukan saja untuk menyaring material pasir silika tapi juga berguna untuk menyaring material lain yang akan disesuaikan dengan ukura saringan, karena bak saringan bisa dibongkar pasang.
1.2. Alasan pemilihan judul Adapun alasan pemilihan judul tugas akhir ini tentang Ayakan pasir silika adalah sebagai berikut : 1. Karena alat ini sangat dibutuhkan dalam proses pembuatan kaca, terutama dalam menyaring material yang tidak diharapkan sebelum proses pembuatan kaca, atau alat ini dapat juga digunakan untuk menyaring material lain sesuai ukuran saringan, sehingga penulis tertarik untuk mengambil alat ini untuk dijadikan sebagai Tugas akhir. 2. Ingin mengetahui kapasitas maksimum yang bisa dihasilkan dalam satuan tertentu sesuai dengan ukuran yang diharapkan. 3. Ingin mengaplikasikan ilmu-ilmu yang pernah penulis dapatkan selama dibangku kuliah serta melatih penulis untuk memecahkan suatu permasalahan secara logika dan ilmiah dan dituangkan dalam bentuk laporan (Tugas Akhir).
1.3. Tujuan penulisan Adapun tujuan penulisan laporan tugas akhir ini adalah : a. Tujuan umum 1. Sebagai salah satu syarat untuk memenuhi dan dapat menyelesaikan pendidikan program sarjana Teknik Mesin diuniversitas Mercubuana Jakarta.
2
2. Untuk dapat menerapkan materi-materi ilmu yang diperoleh selama dibangku kuliah. 3. Dengan adanya perencanaan alat ini penulis akan lebih mengerti tentang bagimana cara mengatasi berbagai permasalahan yang timbul dalam perencanaan dengan bekal ilmu yang penulis miliki. b. Tujuan khusus 1. Dapat mengetahui cara yang benar dalam merencanakan suatu alat sehingga alat yang dibuat dapat bermanfaat sesuai dengan fungsinya dan mempunyai nilai produksi yang baik. 2. Untuk menambah wawasan mengenai proses dari suatu perencanaan ayakan pasir silika bagi penulis khususnya dan para pembaca pada umumnya.
1.4. Cara kerja alat Prinsip kerja dari ayakan pasir silika adalah dengan memanfaatkan motor listrik sebagai sumber tenaga yang diteruskan kepulley dengan transmisi sabuk, lalu diteruskan keputaran poros yang terpasang eksentrik pada kopling yang mengakibatkan ayakan akan bergerak berayun dan siap menerima pasir. Untuk mengatasi beban pada rangka ayakan, maka bagian landasan bawah ayakan diberi bantalan bebas yang berfungsi untuk menopang ayakan bagian belakang. Supaya
3
bak penyaring tidak lepas dari landasan pada saat bekerja maka bagian belakang diberi lengan pemegang. ( Lihat gambar dihalaman berikut)
1.5. batasan masalah Pada umumnya pembahasan ditujukan pada penentuan dimensi bak saringan, kapasitas dan perhitungan bahan. Adapun komponen yang dibahas adalah: 1. Unit pengayak • Kerangka ayakan • Bak saringan 2. Unit mekanisme penggerak • Poros dan pasak • Sabuk dan pulley • Bantalan
1.6. Sistematika Penulisan Adapun sistematika penulisan dari Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut : BAB I : PENDAHULUAN Berisikan tentang latar belakang penulisan, alasan pemilihan judul, tujuan penulisan, cara kerja alat, batasan masalah dan sistematika penulisan.
4
BAB II : DASAR-DASAR PENDUKUNG PERENCANAAN Berisikan tentang dasar-dasar pemilihan bahan, komponen alat secara umum dan bahan yang digunakan. BAB III : ANALISA KERJA ALAT Berisikan tentang analisa komponen alat, analisa rancangan dan analisa kerja alat. BAB IV : PERENCANAN DAN PERHITUNGAN KOMPONEN Berisikan tentang dimensi bak penyaring, kapasitas alat, perhitungan daya dan pemilihan motor, perhitungan pulley dan sabuk, perhitungan poros, perhitungan pasak, perhitungan bantalan dan perhitungan bak saringan. BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN Berisikan tentang kesimpulan dari penulisan tugas akhir tentang ayakan pasir silika dan saran-saran.
5
6
BAB II DASAR-DASAR PENDUKUNG PERENCANAAN
2.1. Dasar-dasar pemilihan bahan Pengetahuan dasar dalam pemilihan bahan yang akan digunakan merupakan suatu kebutuhan yang sangat penting sebelum merancang alat atau suatu mesin. Seorang perancang terlebih dahulu harus mengerti dan memahami langkah-langkah dalam proses pembuatan suatu alat atau mesin yang direncanakan untuk selanjutnya dapat menetukan dan memlih bahan yang sesuai untuk digunakan. Dari hal tersebut diatas maka dalam merencanakan ayakan pasir silika ini selain kekuatan bahan juga berdasarkan hal sebagai berikut : 1. Kondisi kerja alat Karena ayakan mengalami gaya berayun yang tinggi maka dalam pemilihan bahannya haruslah yang tahan terhadap ayunan dan ulet terhadap gaya-gaya yang bekerja, dan untuk perencanaan ini bahan yang dominan digunakan adalah baja. 2. Penggunaan komponen-komponen standar Untuk memudahkan dalam proses perawatan dan perbaikan maka bagian-bagian yang diperkirakan cepat rusak atau aus seperti baut dan bantalan, maka dapat menggunakan komponen standar. Penggunaan komponen standar ini berfungsi untuk efisiensi waktu karena komponen tersebut susah untuk dibuat.
7
3. Bahan mudah didapat Dalam perencanaan ini bahan yang digunakan diutamakan bahan yang banyak terdapat dipasaran, sehingga dalam proses pembuatan dapat berjalan lancar sesuai dengan yang direncanakan.
2.2. Bahan yang digunakan Berdasarkan hal yang dikemukan diatas, maka bahan yang dominan digunakan dalam perencanan ayakan pasir silika ini adalah : 1. Plat baja Plat baja digunakan untuk bak penyaring, bak penampung, dudukan motor, dimana untuk dudukan motor disesuaikan dengan bentuk dari alas motor yang ditempatkan atau disesuaikan dengan kebutuhan. 2. Kawat saringan Kawat saringan yang digunakan adalah stainless steel Type-304 nomor 9226W242 yang ukuran saringannya 25 x 25 lobang tiap inch (lampiran 1) dengan diameter kawat 0.018 inch (0,0004572 m). 3. Baja profil Baja profil digunakan untuk kerangka pengayak dan dudukan poros, penggunaan ini didasarkan pada : • Telah mempunyai standar ukuran sehingga mudah dalam pemilihan dan perhitungan alat.
8
• Mudah dalam proses pengerjaan • Mudah didapat dipasaran
4. Komponen-komponen standar Komponen ini antara lain adalah bantalan, baut, sabuk dan pulley. Pemilihan ini didasarkan pada : • Mudah dalam perawatan dan perbaikan • Efisiensi dalam waktu pembuatan • Kekuatan dan mutunya terjamin • Banyak terdapat dipasaran
2.3.Komponen-komponen alat secara umum Komponen ayakan secara umum dapat dibagi 2 unit bagian yaitu : A. Unit yang begerak Unit ini merupakan unit utama dimana seluruh kegiatan yang dilakukan oleh mesin penggerak tergantung pada kerja yang dilakukan oleh komponen ini. Komponen dari unit yang bergerak ini adalah : • Motor penggerak • Pulley dan sabuk • Poros • Pasak
9
• Kerangka ayakan • Lengan pemegang ayakan
B. Unit yang tidak bergerak komponen yang termasuk unit tidak bergerak adalah rangka mesin atau yang berfungsi sebagai penopang dari kerja bagian yang bergerak.
10
BAB III ANALISA PERFORMA ALAT
3.1. Analisa komponen alat Komponen
dari
mesin
ayakan
pasir
silika
ini
kebanyakan
menggunakan komponen standar diantaranya adalah bearing, motor, sabuk, pulley dan lain-lain. Langkah ini diambil agar dalam proses pengerjaan tidak memakan waktu yang lama dan juga dari hasil produksinya lebih terjamin dibandingkan dengan komponen yang dibuat manual. Karena sebagian komponen alat memang sangat susah untuk dibuat dengan manual. Dan seperti bearing, sabuk dan lain-lainnya itu gampang untuk menemukannya dipasaran. Dan kalau terjadi penggantian komponenpun karena kerusakan maka akan sangat mudah untuk menggantinya dan alatpun bisa langsung dipergunakan kembali seperti sediakala. Coba kita bayangkan kalau semua komponen dibuat secara manual, untuk membuat satu alat saja pasti akan memakan waktu yang cukup lama, hal ini akan sangat merugikan dari segi waktu dan nilai ekonomisnya. Bagaimana mungkin kita akan memproduksi barang atau produk secara masal kalau dalam mengerjakan satu alat saja menghabiskan waktu yang sangat lama. Makanya dalam merancang alat ayakan pasir silika ini kita lebih banyak menggunakan komponen yang sudah punya standar.
11
Dengan konsekuensi kerja alat akan bisa maksimal dan juga alat akan bisa digunakan dalam waktu yang relatif lebih panjang. Disamping itu juga cara perawatannya juga akan jauh lebih mudah, kalau seandainya terjadi kerusakan dan komponennya harus diganti, maka kita tinggal cari komponennya dipasaran, lalu dipasang dan alat akan dengan cepat bisa beroperasi kembali.
3.2. Analisa Rancangan Alat Sebelum kita memutuskan untuk membuat alat baru dan menetapkan rancangan atau disain dari alat yang akan dibuat, maka kita harus buat beberapa konsep disain, lalu diberikan penilaian setiap komponen dari rancangan tersebut dengan menggunakan skor angka lalu ditotal, dan rancangan yang mempunyai skor tertinggi maka itulah konsep disain yang harus dipilih untuk dibuat. Dalam pengerjaan disain alat ini penulis juga punya beberapa alternatif disain, lalu penulis memberikan penilaian terhadap seluruh aspek produksi dengan menggunakan skor angka, setelah penilaian dilakukan maka terpilihlah satu konsep disain yang akan kita buat sebagai disain produk utama. Dalam hal penilaian konsep disain itu banyak sekali faktor yang harus kita pertimbangkan diantaranya dari segi ekonomis, cara pengerjaan, biaya produksi, efisiensi kerja alat, dan lain-lain. Jadi apapun yang akan kita buat
12
apalagi itu hal terbaru yang sebelumnya belum pernah ada, maka kita harus mempertimbangkan disainnya terlebih dahulu dengan membuat beberapa konsep disain agar kita punya perbandingan mana konsep disain yang paling sempurna diantara konsep yang ada.
3.3. Analisa Kerja Alat Sistem kerja dari alat ayakan pasir silika ini sebetulnya cukup simpel, dimana sumber tenaga penggeraknya diambil dari motor listrik yang diteruskan kepulley dengan transmisi sabuk, lalu pulley meneruskan putaran keporos yang terpasang eksentrik pada kopling dan mengakibatkan ayakan bergerak berayun dan siap merima pasir silika untuk disaring dalam ayakan.
13
BAB IV PERENCANAAN DAN PERHITUNGAN
4.1. Dimensi Bak Penyaring
T
L
P
(Gbr.4.1) Kerangka bak penyaring Didalam pembuatan bak penyaringan ini dipengaruhi oleh kerja yang terus menerus, agar d alam menghitung gaya-gaya yang bekerja akan lebih mudah. Untuk mendapatkan kerja yang kontiniu maka pasir dikirim dari belt conveyor kebak penyaring. Disini dimensi belt conveyor harus lebih kecil dari lebar bak saringan yaitunya 600mm. Sedangkan bak saringan yang direncanakan adalah : - Panjang bak saringan
= 2000mm
- Lebar bak saringan
= 1000mm
- Tinggi bak saringan
= 90mm
14
Untuk tinggi pasir dibelt conveyor diperkirakan maksimal 30 mm. Dan untuk saringan atau lobang saringan direncanakan adalah 25 x 25 lobang tiap inch (lampiran 1) dengan nomor 9226W242, diketahui diameter kawatnya 0,00045m (0,018 inch) dan lebarnya 0,0008m (0,032 inch).
4.2. Kapasitas Dalam menentukan kapasitas material, ditentukan oleh bak saringan dan getaran dari kopling eksentrik, dimana putaran yang direncanakan adalah 250rpm = 4,166 putaran perdetik, dengan rencana kemiringan ayakan 6°, diperkirakan material bergerak turun 10mm tiap putaran atau 0,01m/putaran, maka dapat diasumsikan kecepatan material (V). V = 4,166 put/s x 0,01 m/put V = 0,04166 m/s Luas penampang aliran (A) -
Tinggi maksimum material
= 30 mm
-
Lebar bak penyaring
= 1000 mm = 1m
Maka luas penampang aliran material
= 0,03 m
= Lebar x tinggi = 1 m x 0,03 m A = 0,03m2
15
Dengan diketahuinya kecepatan turun material dan penampang aliran, maka kapasitasnya dapat ditentukan. (4.1)
Q = V.A
= 0,04166 m/s x 0,03 m2 x 3600 s/jam Q = 4,5 m3/jam Maka untuk mendapatkan kapasitas aliran dalam satuan kg/jam, kita harus tahu masa jenis dari pasir yaitu 1650kg/m3 (Lampiran 2) Q = Q x massa jenis pasir = 4,5 m3/jam x 1650 kg/m3 = 7425 kg/jam Q = 7,425 ton/jam
4.3. Perhitungan Daya Dalam perhitungan daya digunakan persamaan: (4.2)
P = 2.π.n.T 60 Dimana:
P = Daya yang dibutuhkan/diteruskan poros (Watt) n = Jumlah putaran poros (rpm) T = Torsi poros (N.m) Torsi yang diakibatkan oleh berat material dan bak saringan dapat ditentukan dengan persamaan : (Referensi 1 hal 108)
16
(4.3)
T = F.r (N.m) Dimana : F = Gaya Centripetal (N) r = Jejari eksentrik motor (m)
Besarnya gaya centripetal yang terjadi adalah : (ref.2 hal 135) F = m.v2/r
(4.4) r
(Gambar.4.2) Poros eksentrik) - r = jarak eksentrik = 25mm = 0,025 m - v = volume maksimum material pada bak saringan P = Panjang saringan (2 m) L = Lebar saringan (1 m) t = Tinggi material (0,03 m) v
= 2m . 1m . 0,03m = 0,06m3
- Jadi massa material pada bak saringan m = v.P = 0,06m3 . 1650kg/m3 m = 99kg
17
Untuk mencari massa kerangka bak saringan, dimana direncanakan adalah baja profil siku dengan ukuran 90 x 75 x 6 (mm) dengan massa 7,49 kg/m. (Lampiran-3) 6 P
90
L
75 (Gambar 4.3) Kerangka samping bak saringan
Panjang baja profil yang digunakan adalah Ptot = 2.p + 2.l = 2.2 + 2.1 Ptot = 6 m Jadi massa baja profil siku secara keseluruhan adalah : M = Ptot . mb = 6m . 7,49 kg/m = 44,94 kg
18
Untuk bagian yang tidak dapat dihitung massanya seperti berat mata saringan dan komponen-komponen lain yang ada dibak saringan maka berat bak saringan ditetapkan 50kg. Sehingga berat total bak saringan adalah : m = massa material + massa bak saringan = 99 +50 m = 149kg Jadi dengan demikian gaya yang diakibatkan oleh bak saringan dan material sewaktu bekerja adalah : F = m . v2/r Dimana : m = masa kerangka dan material v = Kec. Putar poros (m/s) = π.d.n/60 ( Dimana diameter poros = 0,05m) = π . 0,05m . 250rpm/60s v = 0,65 m/s r = Jari-jari eksentrik poros (0,025m) Jadi : F = 149kg . (0,65 m/s)2 / 0,025 m F = 2518,1 N
19
Sedangkan Torsi yang diakibatkan oleh berat material dan bak saringan terhadap kopling adalah : T1 = F . r = 2518,1 N . 0,025 m T1 = 62,95 N.m Dan torsi yang diakibatkan putaran komponen-komponen yang ikut berputar, nilainya ditentukan berdasarkan kelembaman massa komponen-komponen tersebut. Momen kelembaman massa dapat ditentukan dengan persamaan : (Ref,2 hal 227) I = ½ . m . r2
(4.5)
Dimana: m = massa komponen (kg) r = jari-jari penampang komponen (m) Sedangkan torsi yang terjadi dapat ditentukan dengan persamaan : (ref 2 hal 231) (4.6)
T2 = I . α Dimana : α = percepatan sudut (rad/s2) a. Torsi pada poros
Poros direncanakan dari bahan ST 42 dengan density 7800kg/m3 (lamp. 4) • Panjang poros
= 250 mm
= 0,25m
20
• Diameter maksimal = 60mm = 0,06m • Volume poros = π/4.d2.L = π/4 . (0,06m)2 . 0,25m = 0,000375 m3 • Massa poros = P . v = 7800 kg/m3 . 0,000375 m3 = 5,73 kg maka momen kelembaman massa dari poros adalah : I = ½ . m . r2 = ½ . 5,73 kg . (0,03 m)2 I = 0,00258 kg m2
b. Torsi pada Kopling Kopling yang direncanakan adalah ST 42 •
Diameter
= 175 mm
= 0,175 m
•
Tebal
= 80 mm
= 0,08 m
•
Volume
= π/4 . d2 . t = π/4 . (0,175 m)2 . 0.08 m = 0,0019 m3
21
•
Massa kopling = P .v = 7800 kg/m3 . 0.0019 m3 = 14,8 kg
Maka momen kelembaman massa dari kopling adalah : I = ½ . m . r2 = ½ . 14,8 kg . (0,0875m)2 I = 0,056 kg m2 Sehingga momen kelembaman massa total adalah : Itotal = I poros + I kopling = 0,00258 kg m2 + 0,056 kg m2 = 0,06 kg m2 Jadi Torsi yang diakibatkan oleh putaran komponen tersebut : T = Itotal . α dimana : (Ref 2 hal 215) α = ω/t rad /s2
(4.7)
ω = kecepatan sudut = 2 . π . n / 60 = 2 . π . 250 / 60 ω = 26,18 rad/s t = waktu untuk mencapai kecepatan konstan = 2 s
22
jadi : α = 26,18 rad/s 2s α = 13,09 rad/s2 maka : T2 = Itotal . α = 0,06 kg m2 . 13,09 rad/s2 = 0,7854.Nm Jadi besarnya torsi yang terjadi pada semua komponen yang bergerak adalah : Ttotal = T1 + T2 = 62,95 Nm + 0,785 Nm = 63,73 Nm Dengan diperolehnya torsi yang terjadi pada semua komponen yang bergerak, maka daya yang dibutuhkan dapat ditentukan : P=2.π.n.T 60 = 2 . π . 250 . 63,73 60 = 1668,5 Watt = 1,6685 kWatt
23
Dengan mengalihkan faktor koreksi daya (fc) = 1,2 (lampiran 5) Pd = P . fc = 1,6685 kWatt Pd = 2,002 kW
Dengan didapatnya daya rencana
yaitu 2,002kWatt maka motornya
direncanakan menggunakan type MT100 LC (lampiran 6), dimana daya motor yang dipakai adalah 2,2 kW dengan putaran 940 rpm.
4.4. Perhitungan Pulley dan Sabuk A. Pulley Umtuk meneruskan putaran dan daya dari poros penggerak keporos yang digerakkan, digunkan pulley dengan perantara sabuk, dimana pulley yang direncanakan adalah : •
Diameter pulley penggerak (dp)
= 56 mm
•
Putaran pulley penggerak (n1)
= 940 rpm
•
Putaran pulley yang digerakkan (n2) = 250 rpm
•
Slip pada driver (S1)
= 3%
•
Diperkirakan pada follower (S2)
= 2%
•
Dan µ
= 0,3
24
(Lamp. 7)
(Gambar 4.4) Pulley Dengan persamaan sebagai berikut : ( Ref 4 hal. 658 ) (4.8)
Dp = n1. [ 1 – ( S1 + S2 ) ] dp n2 100
Dp = n1.dp . 1 – ( 0,3 + 0,2 ) n2 100
= 940 . 65 250
0,95
Dp = 252 mm . 0,95 = 239,4 mm ∼ 240 mm
B. Sabuk 1. Panjang Sabuk Dalam penentuan panjang sabuk, terlebih dahulu diketahui jarak antara kedua poros, dimana jarak sumbu berkisar 1,5 sampai 2 kali diameter pulley besar ( Ref 3 hal 166 ). Jadi jarak kedua sumbu direncanakan 500 mm.
25
C ( Gambar 4.5 ) Jarak poros pada pulley
Untuk panjang sabuk dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan : (Ref 3 hal 170) L = 2 C + π/2 ( Dp + dp ) + 1 ( Dp – dp )2 4.C
(4.9)
Dimana : C = Jrak antara dua poros pulley L = Panjang sabuk Maka : L = 2 . 500 + π/2 ( 25 + 65 ) +
(252 – 65 )2 1 4. 500
= 1000 + 497,94 + 17,49 = 1515,42 mm
26
2. Sudut kontak dengan pulley
( Gambar 4.6 ) Sudut kontak sabuk Sudut kontak sabuk dapat ditentukan dengan persamaan : (Ref 3 hal 173) (4.10)
θ = 180 - 57 ( Dp –dp) C
= 180 - 57 ( 252 – 65 ) 500
= 158,6° = 158,6 . π/180 θ = 2,768 rad
3. koefisien gesek antara sabuk dan pulley (µ) Koefisien gesek sabuk dan pulley dapat ditentukan dengan persamaan (ref 4 hal 651) : µ : 0,54 -
(4.11)
42,6 152,6 + V
27
Dimana : V = kecepatan sabuk = π . d . n / 60 = π . (0,065) . 940 / 60 = 3,2 m/s Maka : Μ = 0,54 -
42,6 152,6 + 3,2
= 0,267
4. Type sabuk Berdasarkan Lampiran 8, untuk pemilihan sabuk dengan putaran 940 rpm dan daya 2,2 kW, maka type sabuk yang digunakan adalah type A
12,5 mm
9,0mm
40°
(Gambar. 4.7) Penampang Sabuk
28
5. Gaya Tegang sabuk Sewaktu sabuk berputar maka ada bagian sabuk yang mengalami sisi kendor (T2) dan sisi kencang (T1), untuk menentukan gaya tegang sabuk dapat ditentukan dengan persamaan : (Ref 1 hal 220)
T1
T2 (Gambar 4.8) Gaya tegang sabuk (4.12)
P = (T1 – T2) V Dimana : P = Daya motor
T1 = Gaya tarikan sisi kencang sabuk T2 = Gaya tarikan sisi kendor sabuk v = Kecepatan sabuk (3,2 m/s) P
= (T1 – T2) v
T1 = P + T2 v T1 = 2200 w + T2 3,2
29
T1 = 668,6 + T2
(pers.1)
T1 = e µφ cosecα T2 T1 = e µφ cosecα . T2 T1 = e 0,267 (2,768) cosec 20 . T2 T1 = 8,83 T2
(pers. 2)
Substitusikan pers (1) dan pers (2) 8,83 T2 = 668,9 + T2 7,83 T2 = 668,9 T2 = 85,4 N Maka : T1 = 668,9 + 85,4 T1 = 754,09 N
Jadi gaya tegang sabuk yang terjadi adalah : •
Gaya tegang sabuk untuk sisi kendor (T2) = 85,4 N = 8,7 kg
•
Gaya tegang sabuk untuk sisi kencang (T1) = 754,1 N = 76,87 kg
•
Gaya centrifugal untuk 1 sabuk (TC) (Ref 1 hal 223) (4.13)
TC = W . v2 q
30
Dimana : W = Berat sabuk permeter untuk type A = 0,106 kg/m (Lampiran 9) V = Kecepatan sabuk (3,2 m/s) Q = grafitasi (9,81 m/s2) TC = 0,106 kg/m . 3,2 m/s 9,81 m/s = 0,117 kg = 1,154 N
6. Penentuan jumlah sabuk (Ref 3 hal 173) : N =
(4.14)
Pd Po . Ko
Pd = Daya rencana (2,002 kW) Po = Daya yang ditransmisikan satu sabuk = (T1 – T2) . V/102 = (76,87 – 8,7) . 3,2 / 102 Ko = Faktor koreksi untuk sudut kontak pulley 0,94 ( Lamp.10) = 158,6° mendekati 157° Maka jumlah sabuk adalah : N =
2,002 (2,13) . (0,94)
N = 0,99 → 1 buah
31
4.5. Perhitungan Poros Bahan poros direncanakan ST 42 dengan tegangan tarik / tekan 420 N/mm2 dan modulus kekenyalan (E) = 2,1 . 105 (Lamp.11), dengan D = 60 mm dan d = 50 mm( poros penyangga )
RA
RB
T
F3
(Gambar 4.9) Gaya yang dialami poros
Dimana : RA
= Gaya reaksi pada penampang titik A (bantalan A)
RAV = Gaya reasi akibat berat poros (F2) dan komponen ayakan (F1) RB
= Gaya reaksi pada penampang titik B (bantalan B)
F2
= Gaya berat poros (56,2 N)
F1
= Gaya berat komponen ayakan (1461,69 N)
F3
= Gaya eksentrik kopling ( 2518,1 N)
W
= Gaya Berat pulley 5 kg (49 N)
TC
= Gaya centrifugal sabuk 2 x 0,117 = 0,234 kg ( 2,308 N)
32
T2
T1
α
W
(Gambar 4.10) Gaya centrifugal sabuk T = Gaya tegangan sabuk = T1 cos α + T2 cos α + Tc = 754,09 cos 10° + 85,4 cos 10º + 2,308 N = 828,5 N Dengan diperolehnya gaya tegang sabuk yang bekerja pada poros, maka besarnya reaksi adalah : •
ΣMA = 0 F3 . 0,23 m - RB . 0,16m + T . 0,08m = 0 2518,1 . 0,23 - RB . 0,16m + 828,5 . 0,08m = 0 RB = 579,16 + 66,28 0,16 RB = 4034,01 N
•
ΣFy = 0 ( + ) RA + RB – T – F3 = 0 RA + 4034,01 - 828,5 - 2518,1 = 0 RA = - 687,41 N
33
•
ΣFx = 0 (+
)
RAV - W - F2 - F1 = 0 RAV = 49 N + 56,2 N + 1461,7 N RAV = 1566,9 N •
Bidang Momen (M) MA = RA = 0 MC = RA . 0,08 = 687,41 . 0,08 = 54,99 N MB = F3 . 0,07 = 2518,1 . 0,07 = 176,26 N MD = 0
Selanjutnya adalah penentuan lenturan maksimum yang terjadi pada poros dapat kita gunakan persamaan ( ref 7 hal 107) : Ymax =
F . L3 48 . E . I
(4.15) F
A RA
A
F B
80
C
80
D 70
B
D yd
(Gambar 4.11) Lenturan maksimum yang terjadi
34
Dimana : F
= Gaya pada poros = 828,5 N
L
= Panjang kedua titik
E
= Modulus Elastisitas (2,1 . 105)
IAB = Inersia bahan = π/4 . D4 = π/4 . (50mm) 4 = 306.896 mm4 maka : Ymax =
828,5 N . 1603 48 . (2,1 . 105) . (306.896)
= 1,1 . 10-3 mm
Sedangkan nilai Yd dapat dicari dengan persamaan (ref 7 hal 10-5) :
Yd =
F . L3 3.E.I
(4.16)
F = 2518,1 N L = 70 mm
IAB = IBD = 306896 mm4
35
Maka : Yd =
2518,1 N . 703 3 . (2,1 . 105) . (306896)
= 4,47 . 10-3 mm
•
Momen puntir yang terjadi pada poros T =
P . 60 2 . π . 250
= 2200 . 60 2 . π . 250 = 84,0224 Nm
•
Besar momen lentur yang terjadi pada poros (ref 1 hal 115) : Mb = W . L
(4.17)
Dimana : W = Gaya tegangan sabuk L = Jarak pulley kebantalan (80 mm) Maka : Mb = 828,5 N . 80 mm = 66.280 Nmm
•
Tegangan geser izin bahan poros adalah :
Tg =
Tt . 60 Sf1 . Sf2
36
Dimana : Tt = Tegangan tarik bahan ST 42 ( 420 N/mm2) Sf1 = 6 untuk bahan S – C Sf2 = 1,3 – 3,0 (diambil 3), untuk beban kejut dan tumbukan besar. Maka : Tg = 420 N/mm2 . 60 6.3 = 1400 N/mm2
•
Diameter Poros minimum (ref 1 hal 114) 1/ 3
16 ( Km.mb) 2 + ( Kt.T ) 2 d= π .Tg max
(4.18)
Dimana : Mb = Momen lentur yang terjadi Km = Faktor koreksi kejut dan lelah untuk momen lentur = 10 (Lamp 10) Kt
= Faktor koreksi 1,5 untuk beban berangsur-angsur (Lamp. 11)
Maka :
1/ 3
16 (1.66280) 2 + (1,5.84022) 2 d = π .23,33 = 31,44mm
37
4.6. Perhitungan Pasak 1.
Pasak pada pulley
Bahan pasak direncanakan dari ST 37, dengan jenis pasak tirus, sedangkan diameter poros adalah 60 mm, maka ukuran pasak sesuai dengan Lampiran 13 adalah : t2 h
t1
(Gambar 4.12) Penampang pasak pada pulley •
Gaya tangensial yang terjadi pada pasak (ref. 3 hal 25) Tg = T d/2
(4.19)
Dimana : T = Torsi (84022,4 Nmm) = 8565,97 kg mm d = diameter poros (60mm) Maka : Tg =
8565,97 60/2
= 285,499 kg
•
Menentukan panjang pasak minimal Berdasarkan referensi 3 hal. 25 tegangan geser yang diizinkan adalah :
38
Tg =
Tt sfk1 . sfk2
(4.20)
Dimana : = Tegangan tarik bahan (37 kg/mm2)
Tt
sfk1 = Faktor keamanan 6 sfk2 = Faktor keamanan untuk tumbukan ringan 1,5 – 3,0 (diambil 3) Tg = 37 kg/mm2 6.3 = 2,05 kg/mm2
Dengan diperolehnya tegangan geser izin, maka panjang pasak minimal dapat ditentukan : Tg =
F b.l
l
F Tg . b
=
L =
294,9 kg 2,05 kg/mm2 . 18 mm
= 8 mm Untuk panjang pasak ditetapkan 60 mm berdasarkan pertimbangan sama dengan lebar pulley dan standar pasak serta diameter poros.
39
2. Pasak pada kopling
Bahan pasak juga direncanakan dari ST 37, diameter pada pasak adalah 45 mm, pasak yang digunakan adalah pasak benam. •
Gaya Tangensial pada pasak Tg =
T d/2
= 8564,97 45/2 = 380,66 kg •
Panjang pasak Panjang pasak ditetapkan sesuai dengan lebar dan standar pasak, namun ukuran pasak minimum dapat ditentukan dengan mencari tegangan geser yang diizinkan :
Tg =
Tt Sfk1 . sfk2
= 37 kg/mm2 6.3
= 2,05 kg/mm2 Maka ukuran panjang pasak minimal pada kopling : l
=
F Tg . b
=
380,66kg 15mm . 2,05kg/mm2
= 12,38 mm Jadi diameter pasak ditetapkam 45mm dengan pertimbangan sama dengan Diameter poros dan standar pasak.
40
4.7. Perhitungan bak saringan A. Bak saringan
Bak saringan sebagaimana rencana punya kemiringan 6° , dimana diketahui berat kerangka saringan adalah 50kg (490,5 N) dan berat material 99kg (971,2)
F2
W2 F1
W1
(Gambar 4.13) Gaya berat pada rangka Dimana : W1 = Berat kerangka ayakan W2 = Berat material Jadi : F1 = W1 cos α = 490,5 cos 6° = 487,81 N F2 = W2 cosα = 971,2 cos 6° = 965,8 N
41
Freebody diagram R RA
RB
2m
RA RB
MR MA
MB
R1 = F1 dan R2 = F2 R
= R1 + R2 = 487,61 + 965,8 = 1453,7 N
•
ΣMA = 0
RB . 2 + R . 1 = 0 RB . 2 + 1453,7 . 1 = 0 RB = 1453,7 / 2 = 726,85 N
ΣFy = 0 (+ )
RA + RB – R = 0 RA = R – RB = 1453,7 - 726,85 RA = 726,85 N
42
•
Bidang Momen MA = RA = 0 MR = RA . 1 = 726,85 . 1 = 726,85 N MB = 0
B. Pemeriksaan Kekuatan sambungan las pada kerangka ayakan
Pemeriksan kekuatan las dilakukan pada bagian yang banyak menerima beban yaitu pada kerangka bagian depan. F/2 F F/2 Fm (Gambar 4.14) Gaya pada kerangka Fm = Gaya yang diakibatkan kerangka ayakan dan material (726,85 N) F
= Gaya yang diakibatkan oleh bak saringan dan kerangka sewaktu bekerja (2518,1 N)
Maka gaya total akibat gaya geser adalah : Ftot =
F
=
Ftot Fm
F 2 + Fm
2518,12 + 726,85
= 2620,9 N
43
2
2
•
Tegangan geser yang terjadi pada lasan Tb =
Ftot (0,707 . t) l
Dimana : t = tebal plat l = panjang pengelasan maka : Tb =
2620,9 N (0,707 . 6) 150
= 1,029 N/mm2 Sedangkan tegangan tarik yang terjadi pada lasan dibagian sambungan dapat ditentukan dengan persamaan (Ref. 8 hal 54) :
Tt =
=
(4.21)
F a (l – 2t) 2518,1 2 . 6 (96 – 2.6)
= 2,38 N/mm2 Setelah diketahui tagangan yang bekerja pada lasan bingkai, maka tegangan normal yang bekerja pada saringan adalah (ref, 9 hal 144): Tn = Tb/2 +
(Tb / 2) 2 + (Tt ) 2
= 1,029 / 2 +
(4.22)
(1,029 / 2) 2 + (2,38) 2
= 2,9495 N/mm
44
Elektroda yang dipakai adalah JIS D4313 dengan tegangan tarik 43 kg/mm2 (Lampiran 14) dan faktor keamanan (v) = 1,67 (ref. 9 hal 126) •
Tegangan tarik izin Tt = 43 kg/mm2 1,67 = 25,75 kg/mm2 (252 N/mm2)
•
Tegangan bengkok izin Tb = 0,5 Tt = 0,5 . 252 N/mm2 = 126 N/mm2
maka tegangan normal yang diizinkan adalah : Tn = Tb/2 + (Tb / 2) 2 + (Tt ) 2 = 126/2 + (126 / 2) 2 + (252) 2 =
322,75 N/mm
Dari perhitungan didapat tegangan normal lebih kecil dari tegangan normal yang diizinkan, maka konstruksi ini aman untuk dipakai.
C. Perhitungan baut pengikat rumah bantalan pada kerangka bak saringan.
Baut direncanakan dari bahan ST 42, dengan faktor keamanan diambil 6 untuk beban dinamis.
45
•
Tegangan tarik izin Ťt = Tt ⁄v = 42 / 6
= 7 kg/mm2 •
Tegangan geser yang diizinkan Tg = 0,5 Tt = 0,5 . 7 kg/mm2 = 3,5 kg/mm2
•
Pemeriksaan baut terhadap tegangan geser
Fx F
Fm
(Gambar 4.15) Tegangan geser pada baut Dimana : Fx = Gaya eksentrik akibat bak saringan (2518,1 N) Fm = Gaya berat kerangka bak saringan (726,85 N) F = Gaya normal dari kedua gaya =
( Fx) 2 + ( Fm) 2
=
(2518,1) 2 + (726,85) 2
= 2620,83 N
46
Karena baut pengikat ada 2, berarti satu baut menerima gaya 1310,42 N. Atau 133.579 kg •
Diameter minimum untuk satu baut Tg = F / A A = F / Tg = 133,519kg / 3,5 kg/mm2 π/4 . d2 = 133,579 / 3,5
d =
38,18 x 4 / π
= 6,9 mm Sesuai dengan lampiran 15, maka baut yang digunakan adalah M 8.
D. Kekuatan baut pada kopling
Pada kopling bautnya direncanakan adalah dari ST 42 dengan faktor keamana 6 untuk beban dinamis. Gaya yang dialami oleh baut adalah : F = m . v2/r Dimana : m = massa pada ayakan (149 kg) r = jari-jari kopling terhadap baut (0,01 m)
47
v = Kecepatan putar kopling = π . d . n / 60 = π . 0,14 . 250 / 60 = 2,29 m/s maka : F = 149 . 2,292 / 0,07 = 11162,44 N Karena baut pengikat ada 6, maka gaya untuk satu baut adalah : F = 11162,44 /6 = 1860,4 N •
Tegangan tarik yang diizinkan Tt = Tmax / v Tt = 42 / 6 = 7 kg/mm2
•
Tegangan geser yang diizinkan Tg = 0,5 . Tt = 0,5 . 7 kg/mm2 = 3,5 kg/mm2
•
Diameter minimum untuk satu baut Tg = F / A A = F / Tg π/4. d2 = 189,64 / 3,5
48
d =
54,1.4 / π
d = 8,3 mm Jadi ukuran diameter baut berdasarkan lampiran 15 adalah M 10.
4.8. Perhitungan Bantalan
1. Bantalan pada poros utama Bantalan merupakan elemen mesin yang berfungsi untuk menopang poros dan memperhalus gesekan yang terjadi pada poros sewaktu berputar. Pada perencanaan ini bearing yang digunakan adalah Self Aligning ball bearing (light series) (Lamp. 16).
(Gambar 4.16) Bantalan Self aligning ball bearing •
d = 50mm
•
D = 110 mm
•
e = 0,28
•
Beban aksial (WT) WT = berat poros + berat pulley + gaya ayakan pd bantalan = 56,2 N + 49,05 N + 726,85 N = 832,1 N (84,82 kg)
49
•
Beban Radial (WR) Beban radial berasal dari tegangan sabuk pada pulley yaitu 828,5 N (84,45 kg). Maka besarnya beban yang dialami bantalan adalah (referensi 4 hal 969) : We = (XR . V . WR + YT . WT) Ks (4.23) Dimana : We = Beban ekuivalen XR = Faktor beban radial V
= Faktor putaran, 1 untuk bagian dalam yang berputar
WR = Beban Radial YT = Faktor untuk beban aksial WT = Beban aksial Ks
= Faktor kerja, 2 untuk beban kejut sedang
WT fe WR
84,82 f 0,28 84,45 1,004 > 0,28 sehingga : XR = 0,65 YT = 3,5
50
We = { (0,65) . (1) . (84,45) + (3,5) (84,82) } 2 = 703,52 kg L = ( C/We )k . 106 putaran
(4.24)
C = We ( L/106 )1/k Dimana : C = Beban nominal spesifik (kg) We = Beban ekivalen dinamis (kg) L = Umur rencana bantalan k = Faktor jenis bantaln 3 untuk ball bearing Untuk putaran kerja dari bantalan dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan : L = 60 . n . lh (putaran)
Dimana : n
= Putaran bantalan ( 250 rpm )
Lh = Umur bantalan rencana ( 20.000 jam ) (Lamp. 17) L = 60 . 250 . (20.000) = 3.108 maka : C
= 703,52 . ( 3.108 / 106 ) 1/3 = 4709,5 kg
51
Dengan diperolehnya harga nominal spesifik yaitu 4709,5 kg, maka nomor bantalan yang cocok digunakan adalah no.310 (Lamp 18).
2. Bantalan Pembawa Pada bantalan pembawa juga menggunakan bantalan Self aligning ball bearing (light series) •
D = 40 mm
•
D = 90 mm
•
E = 0,31
•
Beban aksial (WT) Berasal dari berat material dan kerangka pengayak 726,85N (74,09kg)
•
Beban Radial (WR) Berasal dari gaya yang dihasilkan oleh bak saringan dan kerangka waktu bekerja adalah 2518,1 N (256,68 kg) WT fe WR
74,09 f 0,31 256,68 0,288 > 0,31
52
maka harga XR = 1 YT = 2 V =1 Ks = 2 Sehingga : We = { 1 . 1 . (256,68) + 2 . 14,89 }2 = 809,72 kg
Untuk umur bantalan juga direncanakan sama dengan bantalan utama yaitu 20.000 jam atau 3.108 putaran. Maka nilai normal spesifik dapat ditentukan : C = 809,72 kg (3.108 / 106 ) 1/3 = 5420,5 kg Dengan didapatnya nilai normal spesifik 5420,5 kg maka nomor bantalan yang cocok digunakan adalah no.218 (Lamp. 18).
4.9. Efisiensi daya motor
PM P. Motor
PP P. Pulley
53
PE
η = PE x PP PP PM
= PE PM
PM = Daya motor 2200 Watt (katalog) PE = Daya Efisien motor
= Vs x Q 75
Dimana :
Vs = 2.π.r.n 60
= 2.π.(0,24).940 60
= 23,61 m/s
Jadi :
PE = 23,61 m/s x 7425 kg/jam 75 = 2337,69 HP atau = 2337,69 x 0,74 (Watt)
PE = 1729,88 Watt (1,7299 kW)
54
Sehingga Efisiensi daya motor dapat kita ketahui yaitu :
η = PE PM
η = 1729,88 Watt 2200 Watt
x 100%
η = 78.6 %
55
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan Dari hasil pembahasan dan perhitungan yang dilakukan maka dapat diambil beberapa kesimpulan yaitu : -
Kapasitas alat yang dibuat adalah 7,425 ton/jam
-
Alat ayakan pasir ini bisa bongkar pasang sehingga bisa digunakan untuk mengayak material lain sesuai kebutuhan pemakai.
-
Motor ynag digunakan adalah type MT 100LC dengan Daya motor 2,2kW
-
Bahan untuk poros utama adalah ST 42 dengan panjang 250 mm dan diameter D = 60mm, sedangkan diameter penyangga d = 45mm
-
Bantalan utama dan bantalan pembawa sama-sama menggunakan type Self aligning ball bearing (light series).
-
Untuk material kopling juga menggunakan bahan dari ST 42
-
Ukuran lobang saringan ayakan adalah 25 x 25 lobang/ inch dengan diameter kawat 0,00045m (0,018 inch).
-
Ukuran ayakan 2m x 1m x 0,01m
-
Kecepatan ayakan 23,61 m/s
56
5.2. Saran-saran 1. Apabila perencanaan alat ini dilanjutkan pada langkah pembuatan alat maka kepresisian dimensi-dimensinya sangatlah penting, supaya dalam merangkai komponen lebih mudah dan alatnya akan kelihatan indah, serta juga berguna untuk mengurangi kerusakan disaat mesin dioperasikan. 2. Untuk menjaga umur mesin, maka dianjurkan melakukan perawatan secara kontiniu dan rutin terutama bagian-bagian yang bergerak dan berumur pendek. 3. Setelah pengoperasian mesin atau pekerjaan telah selesai maka semua komponen mesin harus dibersihkan agar mesin akan tetap awet. 4. Dalam penulisan ini penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun, untuk mengetahui kekurangan-kekurangan dalam penulisan ini.
57
DAFTAR PUSTAKA
1. Suryanto, Elemen Mesin I, Bandung. Pusat Pengembangan Pendidikan Politeknik, 1995. 2. Seaz Zemansky, Fisika untuk Universitas I, Bandung, Bina Cipta, 1962. 3. Suga, Kiyokatsu dan Sularso, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, Pradnya Paramita, Jakarta, 1991. 4. Khurmi, RS dan Gupta J.K, A Text Book Machine Design, Eurasia Publishing House (PVT) Ltd, New Delhi, 1970. 5. Mohd. Taib Sutan Said, Buku Politeknik, Bandung, Sumur Bandung, 1991. 6. Surdia Tata, Pegetahuan Bahan Teknik, Pradnya Paramita, Jakarta, 1984. 7. PEDC Bandung, Mekanika Teknik, Semester III. 8. Spott MF, Design of Machine Element, New Delhi, Prentice Hall of India Private Limited, 1995. 9. Joseph E. Shingley, Larry D Mitchell, Perancangan Teknik Mesin Jilid I, Jakarta, Erlangga, 1996.
III
Jumlah II I
Nama bagian Perubahan
No. Bagian
Bahan
GAMBAR BAGIAN UNIVERSITAS MERCUBUANA
Ukuran
Skala 1:20
Digambar Diperiksa
Keterangan
Maret'08
S1 ME/A4/01
Rico O.
