Perencanaan Mesin Pengangkut Limbah Minyak (Tarball) Nofri Kurniawan / 20406526 Fakultas Teknologi Industri, Jurusan Teknik Mesin Universitas Gunadarma Jl. Margonda Raya No.100, Depok 16424 E-mail :
[email protected]
ABSTRAKSI Tarrball merupakan tumpahan minyak mentah yang telah mengalami proses pelapukan karena sudah terlalu lama berada di permukaan air laut. Mesin pengangkut limbah minyak (tarrball) dirancang dengan komponenkomponen yang terdiri dari base, tiang tegak, tiang miring, puli, katrol, gear box, pasak, tali baja dan jaring. Mesin di putar sebanyak 150°, dengan menurunkan jaring bagian kiri yang telah di beri pemberat. Kemudian setelah jaring bagian kkiri masuk kedalam air dan mesin telah berputar sebanyak ± 150°, katrol bagian kiri diputar sehingga jaring akan terangkat ke atas permukaan air dengan membawa tarbali untuk dibuang ke bak penampung di belakang kapal. Diperoleh diameter luar puli 1 (Dp) dan puli 2 (dp) dengan hasil yang didapat ± 441 mm dan 141 mm. Roda gigi menggunakan jenis roda gigi kasar, jumlah gigi untuk gear dan pinion sebanyak 40 dan 20. Dengan menggunakan pengujian AGMA diperoleh ketebalan roda gigi untuk gear 0,12 inci = 0,0003 m dan pinion 0,78 inci = 0,20 m.
Kata Kunci
: Tarrball, Gear Box, Base, Gear, Pinion
negeri yang masih menimbulkan masalah yang sangat besar dan berdampak sangat bahaya bagi dunia kelautan dan terhadap kehidupan manusia. Minyak yang berceceran dalam jumlah yang besar sudah bersifat padat cair sehingga
BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang Masalah Banyaknya industri pertambangan minyak di seluruh
1
kebocoran tersebut menyebabkan pencemaran yang mengakibatkan rusaknya ekosistem di laut dan juga berdampak terhadap mata pencaharian para nelayan. Pengusaha membayar para penduduk sekitar dan nelayan untuk mengeruk minyak-minyak yang berceceran di lautan. Langkah ini masih kurang efektif karena jala atau jaring yang digunakan masih berukuran kecil dan membutuhkan waktu yang lama dan pihak perusahaan pun harus mengeluarkan biaya yang besar untuk membayar upah yang membersihkan tumpahan limbah tersebut. Untuk itu dibutuhkan metode yang lebih efektif dan efisien dari metode tradisional tersebut untuk lebih menghemat waktu, biaya dan proses pembersihan limbah minyak di laut.
hal perencanaan mesin pengangkut limbah minyak di laut, antara lain yaitu: 1. Membahas mengenai perancangan gear box (spur gear) sebagai penggerak. 2. Membahas mengenai perancangan puli yang akan digunakan. 3. Tidak membahas mengenai struktur rangka. 4. Tidak membahas mengenai analisa kekuatan rangka. 5. Tidak membahas mengenai analisa kekuatan dan umur tali baja. 1.4
Tujuan Tujuan dari penulisan akhir ini antara lain yaitu: 1. Membuat perencanaan alat yang bisa dipakai untuk mengangkut minyak mentah (limbah), cara kerja gear box dengan menggunakan standar AGMA dan puli sebagai penggerak utamanya. 2. Menghitung tebal dan jumlah dari roda gigi. 3. Menghitung besar diameter luar dan diameter dalam dari puli.
1.2
Permasalahan Belum ada alat dipasaran yang menjual peralatan yang lebih efisien dan efektif dalam proses pembersihan limbah minyak di laut akibat dari kebocoran kapal pengangkut. di ambil dari tugas akhir ini yaitu tentang perencanaan dan perhitungan dari gear box dan puli sehingga bisa menunjang alat ini berkerja untuk mengangkat beban sebesar 1 ton. 1.3
1.5
Sistematika Penulisan Untuk lebih mudah dalam penyusunan tugas akhir ini berdasarkan isi setiap bab yang ada didalam penulisan tugas akhir ini, penulis membagi ke dalam 4 (empat) bab yaitu sebagai berikut : Bab I Pendahuluan
Pembata
san Masalah Pada tugas akhir ini, akan dibatasi dengan permasalahan dalam
2
Bab ini berisi tentang latar belakang masalah, permasalahan, pembatasan masalah, tujuan penulisan dan sistematika penulisan. Bab II Landasan Teori Bab ini berisi mengenai dampak kebocoran kapal tangker dan senyawasenyawa dan sifat dari minyak bumi yang menyebabkan limbah di lautan. Bab ini juga membahas mengenai sifat bahan, faktor keamanan untuk pembuatan Mesin Pengangkut Limbah Minyak (Tarball), dan membahas mengenai perencanaan pembuatan puli dan roga gigi sebagai salah satu komponen dari Mesin Pengangkut Limbah Minyak (Tarball). Bab III Perencanaan Puli dan Gear Box Bab ini menyebutkan komponen-komponen dari Mesin Pengangkut Limbah Minyak (Tarball). Dalam bab ini juga di sebutkan hasil dari perencanaan pembuatan puli dan gear box. Bab IV Kesimpulan Bab ini merupakan kesimpulan yang diperoleh dari pembahasan tugas akhir ini.
BAB II LANDASAN TEORI 2.1
Dampak Kebocoran Kapal Tangker Sebab terjadinya tumpahan minyak dari kapal yaitu kerusakan mekanis dan kesalahan manusia. 1. Kerusakan Mekanis Kerusakan dari sistem peralatan kapal. Kebocoran badan kapal. Kerusakan katup-katup hisab atau katup pembuangan kelaut. Kerusakan selang-selang muatan. 2. Kesalahan Manusia Kurang pengetahuan / pengalaman. Kurang perhatian dari personil. Kurang ditaatinya ketentuanketentuan yang telah ditetapkan. Kurang pengawasan. Dampak yang ditimbulkan dari terjadinya pencemaran minyak bumi di laut adalah : 1. Rusaknya estetika pantai akibat bau dari material minyak. 2. Kerusakan biologis. 3. Pertumbuhan fitoplankton laut akan terhambat akibat keberadaan senyawa beracun dalam komponen minyak bumi, juga senyawa beracun yang terbentuk dari proses biodegradasi.
3
4.
Penurunan populasi alga dan protozoa akibat kontak dengan racun slick (lapisan minyak di permukaan air). Selain itu, terjadi kematian burung-burung laut. [2]
5.
2.2
Senyawa dan Sifat Minyak Bumi a. Sifat Kimia Minyak Bumi Senyawa Hidrocarbon (HC) dapat digolongkan menjadi tiga: 1. HC padat adalah senyawa HC yang bersifat padat. 2. HC cair adalah senyawa HC yang berbentuk cair. 3. HC yang bersifat gas, ini selalu berasosiasi dengan minyak bumi dan dapat berwujud gas bebas. b. Sifat Fisika Minyak Bumi Sifat fisika minyak bumi yaitu : 1. Semakin dalam terdapatnya minyak bumi serta semakin tua umurnya maka berat jenis minyak bumi semakin kecil. Berat jenis minyak bumi berkisar antara 0,84 sampai 0,89. 2. Semakin kecil berat jenis minyak, semakin besar temperatur dan tekanan semakin kecil viskositasnya. 3. Semakin besar berat jenis, titik didih semakin tinggi. Titik nyala adalah kemampuan materi untuk bisa terbakar. Semakin ringan berat jenis, titik nyala semakin tinggi. 4. Untuk minyak berberat jenis besar maka berwarna hijau kehitaman, sedang yang berat
jenis ringan berwarna coklat kehitaman. Nilai kalori minyak bumi cukup tinggi antara 11.700- 11.750 kal/ gram untuk minyak BJ= 0,75 dan antara 10000- 10.500 kal/ gram untuk minyak BJ= 0,90,95. [3]
2.3
Sifat Bahan Keuletan adalah suatu sifat bahan yang memungkinkan menyerap energi pada tegangan yang tinggi tanpa patah. Elastisitas adalah kemampuan bahan untuk kembali dan bentuk asalnya setelah gaya dari luar dilepas. Kekakuan adalah sifat yang didasarkan pada sejauh mana beban mampu menahan perubahan bentuk, yang diperoleh dengan membagi tegangan satuan dengan perubahan bentuk satuan-satuan yang disebabkan oleh tegangan tersebut. Kemampu-tempaan adalah sifat suatu bahan yang bentuknya bisa diubah dengan memberikan tegangan-tegangan tekan tanpa kerusakan. Kekuatan merupakan kemampuan bahan untuk menahan tegangan tanpa kerusakan. [4] 2.4
Faktor Keamanan Kekuatan sebenarnya dari suatu struktur haruslah melebihi kekuatan yang dibutuhkan. (factor of safety) Faktor Keamanan n .........(2 .1)
4
Faktor keamana haruslah lebih besar dari 1,0 jika harus dihindari kegagalan. Apabila faktor keamanan itu rendah maka kemungkinan kegagalan menjadi sangat tinggi dan karena itu desain strukturnya tidak bisa diterima.
Dan berlaku persamaan: ...............(2.5)
Sinγ=
............................(2.6)
Dimana: θ = sudut kontak (rad) Γ = jarak sumbu poros dengan sudut kontak 4. Gaya tangensial yang bekerja pada puli
2.5 Puli 1. Perhitungan perbandingan reduksi Perbandingan yang umum dipakai adalah perbandingan reduksi (i > 1), dimana:
Fe= .........................................(2.7) Dimana: Fe = gaya tangensial efektif (kg) 5. Safety factor Untuk faktor keamanan dalam perencanaan puli, berlaku persamaan:
...................(2.2)
....................................(2.8) Dimana : i = perbandingan reduksi n1 = putaran motor (rpm) n2 = putaran poros (rpm) Dp =diameter puli yang digerakan (mm) dp =diameter puli penggerak (mm)
Dimana: Fizin = daerah beban sesuai dengan jenis penampang yang [7] dipakai 2.6
Roda Gigi Roda gigi merupakan elemen mesin yang berfungsi untuk mentransmisikan daya dan putaran dari suatu poros ke poros yang lain dengan rasio kecepatan yang konstan dan memiliki efisiensi yang tinggi. Roda gigi dibagi atas roda gigi lurus, roda gigi miring, roda gigi kerucut dan roda gigi cacing.
2.
Jarak sumbu poros Jarak sumbu poros dapat dinyatakan sebagai berikut: ..............(2.3) Dan juga berlaku persamaan: ..................................(2.4) Dimana: C = jarak sumbu poros (mm) b = tebal alur puli (mm) Dimana: b = 2L-3,14 (Dp + dp) 3. Sudut kontak
2.6.1 Roda Gigi Lurus Roda gigi lurus atau spur gear berfungsi untuk mentransmisikan gerakan putar
5
rv
antara poros-poros yang sejajar dengan roda gigi lurus dan sejajar dengan sumbu-sumbu putaran poros. Secara umum roda gigi lurus atau spur gear ini digunakan untuk putaran-putaran rendah dan pada sistem dimana pengontrolan kebisingan tidak dipermaslahkan. Besarnya perubahan transmisi ditentukan oleh perbandingan putaran serta jumlah roda gigi dari masing-masing roda gigi (pinion dan gear). [5]
= =
= .................(2.9)
Dimana: rv = perbandingan kecepatan ω = kecepatan sudut ( rad/sec) n = keliling kecepatan (rpm) Nt = jumlah gigi d = diameter pitch circle (in) [5] 2. Penentuan Sudut Tekan (ɵ) Sudut tekan yang umum digunakan adalah sebesar 20° atau 25°. Setelah ditentukan sudut tekan dan jumlah gigi kemudian dapat ditentukan faktor lewis (Yp dan Yg). 3. Pemilihan Bahan Roda Gigi Bahan roda gigi dapat dipilih dari berbagai macam bahan tergantung dari kegunaan roda gigi tersebut. Maka nilai So (psi) dan BHN dari bahan dapat dilihat pada tabel pemilihan bahan. 4. Penentuan Diameter Pitch Line Diameter pitch line dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan :
Gambar 2.1 Roda Gigi Lurus (spur gear) Dalam perencanaa roda gigi terdapat beberapa faktor penunjang yang diperlukan, antara lain: 1. Jumlah daya yang dipindahkan. 2. Jumlah putaran per menit. 3. Jumlah roda gigi. 4. Jenis roda gigi yang direncanakan. 5. Material dari roda gigi. 6. Dan lain-lain.
P=
......................................(2.10)
Dimana : P = diameter pitch (in) Nt = jumlah gigi d = diameter pitch circle (in) Tabel 2.1 Klasifikasi berdasarkan kekasaran roda gigi
2.6.2 Perhitungan Perencanaan Roda Gigi 1. Perencanaan Pasangan Roda Gigi Untuk putaran kurang dari 3600 rpm, maka berlaku persamaan:
Jenis Roda Gigi Roda Gigi Kasar Roda Gigi Agak Kasar Roda Gigi Halus
6
Nilai P ½ < P < 10 12 < P < 18 20 < P < 128
Roda Gigi Sangat Halus
150 < P < 200
Fd =
5.
Perhitungan Kecepatan Pitch Line Kecepatan Pitch Line dapat dihitung dari persamaan : Vp=
untuk 2000 < Vp ≤ 4000 ft/min Fd =
cos θ = Ft
Fb = S.b.y.p = S.b
=
................(2.12)
Q=
..........(2.13)
Fd =
Bila tebal roda gigi telah memenuhi syarat, gaya bending dapat dicari dari persamaanpersamaan diatas dan kemudian dibandingkan nilai gaya bending dengan nilai dinamik, dimana kondisi dianggap aman adalah :
............................(2.14)
Dari persamaan dinamik, didapat :
.........(2.17)
Dengan : K = faktor keamanan dg = diameter gear (in) Ntp= jumlah gear pinion Ntg= jumlah gigi gear Kemudian tebal roda gigi harus diuji dengan persyaratan :
Dimana : hp = daya input (hp) n = putaran (rpm) T = torsi (in-pound) Dengan demikian akan menjadi : Ft =
.................(2.15)
Dimana : Fb = gaya bending (lb) S = safe static stresses (Psi) b = tebal roda gigi (in) Y = faktor Lewis P = diameter pitch (in) Sedangkan beban keausan ijin dapat dicari dari persamaan : Fw = dp.b.Q.K...........................(2.16) Dimana : dp = diameter pinion (in) b = tebal roda gigi (in) Q = dapat dicari dengan menggunakan persamaan :
Dimana : Fn = gaya normal (lb) Ft = gaya tangensial (lb) d = diameter pitch line (in) θ = sudut tekan (°) 7. Perhitungan Gaya-gaya Yang Bekerja Bila disubtitusikan kedalam persamaan sebelumnya maka :
hp =
Ft
untuk Vp ≥ 4000 ft/min Dengan melihat konsentrasi tegangan, diperoleh gaya bending yaitu :
.................................(2.11)
Dimana : Vp = kecepatan pitch line (ft/min) d = diameter pitch line (in) n = putaran poros (rpm) 6. Perhitungan Torsi Besarnya torsi dapat dihitung dengan persamaan T = Fn
Ft
gaya
Ft
untuk 0 ˂ Vp ≤ 2000 ft/min
7
Fb ≤ Fd Bila memenuhi persyaratan, maka perencanaan roda gigi di anggap aman. Pengujian selanjutnya adalah pengujian dengan menggunakan metode AGMA.
Km = koreksi distribusi beban Kv = faktor dinamis b = lebar gigi (in) J = faktor bentuk geometri Dan apabila Sad > σt → perencanaan aman.
2.6.3 Pengujian Dengan Metode AGMA Sad =
2.6.4 Pengujian Keausan Dengan Metode Agma
........................(2.18)
Dimana : Sad = tegangan ijin maksimal perencanaan (Psi) Sat = tegangan ijin material (Psi) Kl = faktor umur (sebesar 1,7 untuk umur 86400 jam kerja atau 10 tahun) Kt = faktor temperatur Kr = faktor keamanan Sehingga nilai Kt dapat dihitung dengan persamaan : Kt =
σc = Cp
Dimana : σc = tegangan tekan yang terjadi (psi) Cp = koefisien yang tergantung dari sifat elastisitas bahan Ft = gaya tangensial (lb) Co = faktor beban lebih Cs = faktor ukuran (11,25) = bila tidak ada masalah/pengaruh efek ukuran =1 d = diameter pinion (in) Cm= faktor distribusi beban Cf = faktor kondisi permukaan = 1 (pengerjaan akhir sangat baik) = 1,25 (pengerjaan tidak terlalu baik) = 1,5 (pengerjaan akhir kurang baik) l = faktor geometri Sehingga berlaku persamaan :
.............................(2.19)
Dimana : Tf = temperatur tertinggi minyak pelumas (°F) → 160 °F Dan dari persamaan : σt =
......(2.21) [5]
...................(2.20)
Dimana : σt = tegangan yang terjadi pada kaki gigi (psi) Ft = beban yang ditransmisikan (lb) Ko = faktor koreksi beban lebih P = diameter pitch (in) Ks = faktor koreksi ukuran = 1 untuk roda gigi lurus
σc ≤ Sac
8
........................(2.22)
Dimana : Sac = tegangan kontak yang di ijinkan bahan (psi) Cl = faktor umur Ch = faktor perbandingan kekerasan Ct = faktor temperatur Cr = faktor keamanan Sehingga nilai Ct dapat dihitung dengan persamaan : Ct =
terjaring dengan membawa limbah yang sudah terjaring untuk di simpan di kotak penampung yang terletak pada
bagian
Komponen-komponen
dari
lihat pada gambar 3.1
6
Dimana : Tf = temperatur tertinggi minyak pelumas (°F) → 160 °F Dan apabila :
4
5 2 1 7
→ perencanaan aman
3
BAB III PERENCANAAN PULI DAN GEAR BOX Mesin minyak
pengangkut
terdiri
komponen,
dari
diantaranya
perahu. mesin
pengangkut limbah minyak dapat di
.............................(2.23)
σc ≤ Sac
belakang
9
limbah beberapa base
(landasan), tiang tegak, tiang miring, puli, gear box, tali baja, jaring dan pasak. Mesin di putar sebanyak 135° untuk menjaring tarrball. Kemudian setelah jaring bagian kiri masuk kedalam air dan mesin telah berputar sebanyak ± 135°, setelah tarrball
9
8
1. Base (landasan) 2. Tiang tegak 3. Tiang miring 4. Puli 5. Puli 2 6. Tali baja 7. Gear box 8. Jaring 9. Bandul (Pemberat) Gambar 3.1 Komponen-komponen mesin pengangkut limbah minyak 3.1. Komponen-komponen mesin pengangkut limbah minyak
Gambar 3.2 Diagram alir Proses Perencanaan Mesin Pengangkut Limbah Minyak Untuk simulasi proses kerja dari
mesin
pengangkut
limbah
minyak tarball dapat dilihat pada gambar.
Gambar 3.3 Mesin Pengangkut Limbah Minyak Sebelum bekerja 10
menengah (medium carbon steel). Ukuran Base ini yaitu 1000 mm x 1000 mm x 50 mm. Dengan ukuran lubang pada bagian tengah nya 100 mm x 100 mm. Di atas base operetor akan bekerja mengoperasikan Mesin Pengeruk Limbah Minyak. Gambar 3.4 Mesin Pengangkut Limbah Setelah Menjaring Tarball
Gambar 3.7 Base (landasan)
2.1.2 Tiang Tegak Tiang tegak menggunakan Gambar 3.5 Proses Pembuangan
jenis baja karbon menengah (medium
Tarball kedalam Bak Penampung
carbon steel).
Gambar 3.8 Tiang Tegak Gambar 3.6 Tarball Dalam Bak 3.1.3 Tiang miring
Penampung
Material untuk tiang miring ini menggunakan baja jenis Stainless
3.1.1 Base (landasan) Material menggunakan
Base jenis
Steel (SS) karena menahan beban
(landasan) baja
yang
karbon
besar
yang
di
asumsikan
sebesar 1000 kg, sedangkan baja 11
jenis Stainless Steel ini memiliki
3.1.5 Tali Baja
tegangan maksimal sebesar 5000 kg.
Tali baja yang digunakan yaitu tipe 6x 19-1f,
sesuai untuk
mengangkat beban yang diasumsikan sebesar 1000 kg.
Gambar 3.9 Tiank Miring
Gambar 3.12 Tali baja
3.1.4 Poros (pasak) Terdapat empat buah poros dalam
mesin
pengeruk
limbah
3.1.6
Jaring
minyak ini yang memliki bentuk dan
Jaring yang digunakan untuk
ukuran yang berbeda. poros yang
mengangkut tar ball terbuat dari
pertama memiliki ukuran Ø 20 mm x
bahan nilon dan mampu menahan
140 mm dan dua buah lagi terdapat
beban ± 1500 kg. Jaring ini di
pada katrol dengan ukuran Ø 20 mm
rancang dengan ukuran 10 m x 5 m.
x 180 mm dengan satu buah pasak.
Gambar 3.13 Jaring
Gambar 3.10 Poros 1
3.2. Data Spesifikasi Puli Tabel 3.1 Spesifikasi Puli Material puli
Baja
konstruksi
jenis AISI 1035 Puli :
Gambar 3.11 poros 2
Puli 1
Puli2 (katrol)
12
Ø 150 x 40
Ø 100 x
Adapun perencanaan puli
180 Daya
yang 1,5 HP
tersebut,
ditransmisikan Kecepatan angular
dapat
dilihat
pada
perhitungan dibawah ini : 360 rpm
Diketahui : P = 1,5 HP = 1,1 kW
motor
(dikonversikan dengan 0,735)
penggerak
n1 = 360 rpm i =3 C = 500 mm fc = 1,2 (untuk arus bolak-balik Gambar 3.14 puli 1
dengan
momen
normal
dan
jumlah jam kerja 3-5 jam per hari). Gambar 3.15 puli 2 (katrol)
Perhitungan daya rencana Pd = fc x P = 1,2 x 1,1 kW
3.2.1 Perencanaan Puli
= 1,32 kW
Perhitungan angka transmisi i
=
n2 = =
Perhitungan momen rencana T1 = 9,74 x 105 =
9,74
T2 = 9,74 x 105
Gambar 3.16 Diagram alir perencanaan puli 13
x
105
=
9,74
105
x
Dimana : diameter luar puli penggerak yang dipakai, dk = 150
mm
Perhitungan diameter poros Dimana : material
poros
Dk
baja
= 150 x 3
AISI 1035
= 450 mm
σb = 485 MPa = 49,5 dp
kg/mm2 → (dikonversikan dengan
2
(untuk
= 141 mm
beban Dp
tumbukan 1,5 – 3) Cb =
= 441 mm
beban
Dimana K = 4,5 (dari tabel 2.2
lentur 1,2 – 2,3) Sf1 =
6, Sf2
ukuran puli, untung penampang jenis
= 1,3 – 3
(diambil
nilai
A)
2
Perhitungan diameter naf
untuk perencanaan) τa
dB
=
= =
= =
= Dk – (2 x K) = 450 – (2 x 4,5)
2 (untuk pemakaian dengan
= dk – (2 x K) = 150 – (2 x 4,5)
0,102)(2) Kt =
= dk x i
= 40 mm
4,125 kg / mm2
ds1 =
DB
1/3
= =
1/3
= 50 mm
= 16,6 mm → 18 mm ds2 =
Perhitungan sudut kontak
1/3
Sinγ = 1/3
=
= 23,8 mm → 24 mm Perhitungan
= 0,3
diameter θ
lingkaran jarak bagi puli 14
= 180° -
(ds2)
= 180° = 145,8° = 2,55 rad
Diameter
Faktor koreksi (Kθ) = 0.94 (dari tabel faktor koreksi
lingkaran jarak 441 mm
Kθ(2))
Dp
sebenarnya
dp = 2L – 3,14 (Dp – dp)
Diameter
= (2 x 1473) – 3,14
(DB)
40 mm
Diameter
50 mm
( 441 – 141) = 2946 - 942
naf
1(dB)
= 2004 mm C
141 mm
bagi puli
Menentukan jarak sumbu poros
b
→ 24 mm
Diameter 2 (DB)
=
Sudut
kontak 145,8° =
=
(Sinγ)
2,55 rad
= 477,43 mm
Jarak
sumbu 477,43 mm
poros
Tabel 3.2 Data hasil perencanaan
sebenarnya (C)
puli Daya rencana 1,32 kW
3.3
(Pd)
Data Spesifikasi Gear Box (Spur Gear)
Momen rencana
2755 kg.mm
Tabel 3.3 Spesifikasi Gear Box (Spur
T1
10714 kg.mm
Gear)
T2
Material
Diameter
pinion
poros (ds)
gear
Poros (ds1) Poros
1
dan umum jenis S 15 CK (AISI 1017) box Pinion = 20
Gear
16,6 mm
Baja konstruksi
memiliki → 18 mm
tingkat reduksi sama
2 23,8 mm 15
(pinion
Gear
= 40
dan gear) Diestimasikan Umur gear box
untuk beroperasi Gambar 3.17 Gear (pinion dan gear)
selama 10 tahun (86400 jam)
Gaya
yang 1,5 HP
ditransmisikan Kecepatan angular box
gear dengan 360 rpm
Gambar 3.18 Posisi Pemasangan
tingkat reduksi
Gear Dan Pinion
=3
3.5
Tipe Gear box
Cone gear jenis
Perencanaan
Gear
Box
(Spur Gear)
SPB 17
3.4 Pemilihan Material Untuk gear box yaitu dipilih baja konstruksi umum yaitu S 15 CK (AISI 1017). Material ini dipilih karena material tersebut mempunyai kadar karbon sedang, dan pengunaan baja karbon sedang dikarenakan lebih kuat dari baja yang kadar karbonnya
rendah
namun
penggunaan atau fungsinya hampir sama.
Gambar 3.19 Diagram Alir Perencanaan Gear Box (Spur Gear) 16
Bahan roda gigi adalah S 15 CK Adapun
perencanaan
gear
(AISI 1017)
box (spur gear), dapat dilihat pada
So = 49310 Psi
perhitungan dibawah ini :
BHN = 394
Diketahui : hp = 1,5 HP
Menentukan diameter pitch line
n1 = 180 rpm i
Asumsi P = 12 → untuk gigi agak
=
kasar (12 < P < 18)
= n2 = 180 rpm x 2 = 360 rpm
P
=
d
=
dp =
Rancanakan pasangan roda =
gigi Dari perencanaan jumlah gigi
= 2,5 inchi
sesuai dengan tabel jumlah roda
= 0,042 mm
gigi yang dianjurkan adalah : Nt1
dg =
= 30
= rv
= = 5 inchi =
= 0,083 mm Menentukan kecepatan pitch line
Jadi pasangan roda gigi adalah pinion =30 , gear = 60
Vp =
Penentuan sudut tekan
Vp pinion =
Dari perencanaan gambar, sudut =
tekan adalah (θ) = 20° Dari tabel bentuk gigi(6), maka
= 235,5 ft/min
faktor Lewis :
= 1,19 m/s
Pinion = 30 → 0,358
Vp gear
=
Gear = 60 → 0,421 =
Bahan roda gigi
= 471 ft/min 17
= 2,39 m Menghitung torsi
persamaan
beban
keausan dapat dihitung : Asumsi Fw = Fd
Hp = T
Dari
Fw = dp.b.Q.k
=
θ = 20° → k = 453
=
Q
= 525 lb.in
= =
= 29,66 N.m Menghitung
gaya-gaya
= 1,33m
yang
bg =
bekerja
Gaya tangensial
=
Ft g = = 0,12 inci =
= 0,003 m Q
= 105,1 lb = 11,87 N
= =
Ft p = =
bp =
= 210,2 lb =
= 23,75 N
= 0,78 inci
Gaya dinamik
= 0,20 m
Fd p = Ketebalan
roda
gigi
harus
memenuhi syarat = 292,7 lb = 33,07 N Fd g = 0,08 < 0,12 inci < 0,83 → aman = 187,6 lb = 21,20 N 18
umur 86400 jam kerja
0,08 < 0,78 inci < 0,83 → aman
atau
10
tahun)
Perhitungan gaya bending
TF = temperatur
Dimana untuk material baja
tertinggi minyak
S15 CK (AISI 1017),
pelumas (°F) →
S = 49310 Psi
160 °F Fb = =
Kt = 49310
Psi
x =
1,072 inchi x
= 1
= 1713,55 lb = 7621,87 N Maka
dengan
KR = faktor
memasukan
keamamanan
persamaan:
= 1,0
Fb ≥ Fd
golongan
1713,55 lb ≥ 810,7 lb → aman
1,
dengan Nt < 100
Pengujian kekuatan roda gigi
buah)
menurut standar AGMA
Maka :
Dari persamaan tegangan ijin
Sad =
maksimal roda gigi, yaitu: Sad = Dimana : Sad =
(untuk
= tegangan
= 83827 Psi
ijin Dan
maksimal perencanaan (Psi) Sat = tegangan CK
untuk
pada kaki-kaki gigi, yaitu: σt =
(AISI
1017)
dimana : FT = beban
= 49310 Psi KL = faktor
persamaan
menghitung tegangan yang terjadi
ijin
material baja S 15
dari
yang
ditransmisikan
umur,
yaitu 728,2 lb
yaitu 1,7 (untuk 19
KO = 1,25 kekuatan dengan
(untuk tetap
keausan
dengan
metode AGMA
beban
Dari persamaan tegangan tekan
berubah-ubah) P
Pengujian
yang terjadi pada roda gigi, yaitu:
= 12 σc = Cp
KS = 1 (untuk roda gigi lurus)
dimana : Cp =
Km = 1,3 (untuk b < 2
steel)
ketetapan
Co = 1,25 (untuk daya
bearing)
yang sedang dan
Kv = 1 (untuk roda gigi
lurus
dengan Vp < 10) = 1,072 inci
J
= 0,352 jumlah
tidak
berubah-
ubah
dengan
beban berubahubah)
(untuk
CS = 1 (bila ukuran
pinion
tidak
20, θ = 20°,
ada
masalah)
dengan ratio =
Cv = 1 (untuk roda
1)
gigi
Maka :
lurus
dengan Vp < 10)
σt =
Cf = 1 akhir
=
persamaan
untuk
(pengerjaan sangat
baik)
= 37631, 2 Psi Dari
(untuk
material pinion dan gear yaitu
dengan kondisi
b
2300
Cm =
syarat
kelayakan tegangan ijin maksimal
→ untuk tingkat
roda gigi yaitu:
reduksi = 1
Sad > σt 83827 Psi > 37631, 2 Psi
= 0,05 20
1
= 0,02
= 84902,4 Psi
inchi
95090,7 Psi
→perencanaan aman
(untuk b = 1,072 inchi, dan dp =
Tabel 3.4 Data hasil perencanaan
1,67 inchi)
gear box (spur gear)
Maka : = 2300
Diameter pitch
3,33
line
0,083 m
Tebal roda gigi
0,78
Pinion
31,014 mm
= 84902,4 Psi
inchi
=
inci
=
0,20 m
Dengan syarat kelayakan:
Gear
0,12
σc ≤ Sad
inci
=
4.77 mm 0,003 m
Dimana : CL = 1,4 (untuk umur Kecepatan
gear 86400 jam atau 10 tahun) CH =
≤
1
pitch line
(kekerasan
Pinion
pinion dan gear jika K = 1,2)
235,5 ft/min = 1,19
CT =
m/s Gear
=
Maka :
471 ft/min =
=1
2,39
CR = 1,25
m/s Torsi (T)
σc ≤ Sad
607,5 lb.in = 68,6 N.m
Tegangan ijin 83827 Psi
Sac = σc
maksimal (Sad)
= 5,78 x 108 N/m2
= 84902,4 Psi
Tegangan ijin 95090,7 Psi
= 95090,7 Psi
kontak (Sac)
= 6,56 x 108 N/m2
BAB IV
Sehingga, σc ≤ Sad
KESIMPULAN 21
1.
Komponen
dari
Mesin
Pengangkut
Limbah
4.
Minyak
diperoleh data untuk puli:
(Tarball) terdiri dari base, tiang
Diameter
tegak, tiang miring, puli, katrol,
poros (ds)
gear box, tali baja, jaring dan
Poros
pemberat. 2.
kiri
yang
mm Diameter lingkaran jarak
tarball, setelah tarball terjaring
bagi puli
katrol bagian kiri di naikkan, gear box berputar kembali ± 30° tarball
penampung
kapal.
Setelah
441 mm
dp
141 mm naf
(DB)
dibelakang tarball
Dp
Diameter
yang sudang terjaring kedalam bak
mm 23,8 mm → 24
diberi
berputar ± 150° untuk menjaring
memindahkan
2
(ds2)
pemberat. Kemudian gear box
untuk
16,6 mm → 18
Poros
diputar untuk menurunkan jaring sebelah
1
(ds1)
Sistem kerja dari mesin ini, mula-mula katrol bagian kiri
Diameter
di
40 mm
1(dB)
pindahkan kemudian gear box
Diameter 2 50 mm
memutar base kembali ke posisi
(DB)
semula. 3.
Berdasarkan hasil perancangan
Motor yang digunakan untuk Untuk hasil perancangan roda
mengoperasikan mesin pengeruk
gigi diperoleh:
limbah minyak menggunakan motor dengan P = 1,5 HP dengan rpm = 360 untuk dapat memutar
base
sebesar
Diameter pitch
3,33 inchi
line
= 0,083 m
Tebal roda gigi
180°
Pinion
selama ± 30 s, dengan asumsi
0,78 inci = 0,20 m
beban yang diterima 1000 Kg. Gear 22
0,12 inci
6.
= 0,003 m
Arie Yuwono, I Made Londen Batan, Elemen Mesin (Roda
jumlah Pinion
30
Gigi), Jurusan Teknik Mesin,
Gear
60
ITS, Surabaya, 1986. 7.
Indra
Gunawan,
Perencanaan
Skripsi
Mesin
dan
Analisa Statik Rangka Mesin Pencacah
Rumput
Dengan
Gajah
Menggunakan
Software catia
V5,
Jakarta,
Kiyokatsu
Suga.,
2009. 8.
Sularso,
Elemen Mesin Jilid 3, PT. Pradaya
DAFTAR PUSTAKA
Paramitha,
Jakarta,
1997. 1.
Divisi
9.
Bioteknologi
Lingkungan-Pusat
Institut Pertanian Bogor.
3.
4.
2003. Dita Satyadarma., Daya Penerbit
Dengan
Transmisi
Roda
Gunadarma,
Analisa
Dalam
Formulasi
Matriks,
Aksara
Hutasada,
Bandung,
1997.
http://id.wikipedia.org/wiki/Lim bah_minyak, diakses pada tanggal 28 April 2011. http://www.indomsrine.or.id/, diakses pada tanggal 28 April 2011. Anonim, Struktur dan sifat mekanis material logam. ISTN.
5.
Hariandja.,
Struktur Berbentuk Rangka
Kajian
Sumberdaya Pesisir dan Lautan-
2.
Binsar
Gigi, Depok,
2005. 23
24
