LAPORAN PROYEK AKHIR RE-KALKULASI TRANSMISI MESIN PEMERAS BATANG SORGHUM. Re-calculation of Sorghum Squeezer Machine s Transmission System

LAPORAN PROYEK AKHIR RE-KALKULASI TRANSMISI MESIN PEMERAS BATANG SORGHUM Re-calculation of Sorghum Squeezer Machine’s Transmission System

Diajukan untuk memenuhi persyaratan guna memperoleh gelar Ahli Madya (A.Md) Program Studi DIII Teknik Mesin Disusun oleh:

TAUFIK LIESTYANTO NUGROHO I 8108048

PROGRAM DIPLOMA III TEKNIK MESIN PRODUKSI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2011

1

2

3

4

HALAMAN MOTTO 

Manusia sepantasnya berusaha dan berdoa, tetapi Tuhan yang menentukan.



Rasa percaya diri adalah setengah dari kesuksesan kita.



Melakukan apa yang orang lain tidak akan pernah mau melakukannya adalah bentuk usaha membuat perubahan yang nyata.



Bukan kita yang sepantasnya memikirkan diri kita terus. Namun tugas kita adalah memikirkan Tuhan(Allah) dan Tuhan yang akan memikirkan diri kita



Unsur keberhasilan ada pada energy tuhan,dan tuhan yang membuat kita semua beruntung dan berhasil, melupakaNYA adalah cara untuk menutup harapan(keberuntungan dan keberhasilan) secara perlahan.

5

HALAMAN PERSEMBAHAN

Sebuah hasil karya yang kami buat demi mengukir sebuah cita-cita, yang ingin kupersembahkan kepada:

1.

Allah SWT, karena dengan Rahmad serta Hidayah-Nya saya dapat melaksanakan `Tugas Akhir’ ini dengan baik serta dapat menyelesaikan laporan ini dengan lancar.

2.

Kedua Orang Tua yang saya sayangi dan cintai Ayahanda Sri listyo dan Ibunda Siti Mutmainah serta kedua saudara Elly Kurnia dan Hafis Saputra yang telah memberi dorongan moril maupun materil serta semangat yang tinggi sehingga saya dapat menyelesikan tugas akhir ini.

3.

Teman-teman D III Produksi dan Otomotif terimakasih karna kalian ada disampingku saya setegar batu karang dan sedingin es di kutup utara.

4.

Sahabat-sahabtaku yang selalu menerangi langkahku dengan cinta kalian hingga semua halang rintangan itu semudah saya menyayangi kalian.

5.

Bapak-bapak Dosen yang dengan senang hati senantiasa memberikan bimbingan disetiap pijakan kaki saya melangkah.

6.

Orang-orang disekitar saya yang telah berbaik hati berikan saya motivasi disaat saya lengah dan senantiasa berikan saya kehangatan cinta kasih kalian selama kuliah.

7.

Masa lalu ku yang memberikan dorongan Motifasi meskipun impian yang belum tercapai, Yanti wanita yang menginspirasi makna hidup dan keindahan islam dan grup band Vennous yang memberikan makna persahabatan kalian akan menjadi semangat untuk menggapai impianku

6

ABSTRAKSI Taufik Liestyanto N, 2011, RE-KALKULASI TRANSMISI MESIN

PEMERAS BATANG SORGHUM. Program Studi Diploma III Teknik Mesin Produksi, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Sorghum (Sorghum bicolor L.) merupakan salah satu jenis tanaman serelia yang mempunyai potensi besar untuk dikembangkan di Indonesia karena mempunyai daerah adaptasi yang luas. Tanaman sorghum toleran terhadap kekeringan dan genangan air serta relatif tahan terhadap gangguan hama atau penyakit. Batang sorghum apabila diperas akan menghasilkan nira yang rasanya manis. Nira inilah yang akan dimanfaatkan sebagai bio etanol dengan proses fermentasi. Untuk meningkatkan efektivitas dan produktivitasnya maka sistem transmisi roda gigi dikombinasikan dengan sistem lain seperti sistem Roller sebanyak tiga buah, sehingga akan didapat unjuk kerja dari mesin pemeras batang sorghum yang lebih optimal. Cara kerja mesin ini adalah tenaga dari motor diesel akan dipindahkan melalui belt menuju puli besar setelah itu putaran ditransmisikan melalui roda gigi transportir pertama ke roda gigi sedang kemudian putaran itu ditransmisikan lagi oleh roda gigi transportir kedua ke roda gigi besar. Putaran roda gigi besar ini dihubungkan dengan roda gigi pada rol depan sehingga poros rol berputar. Selanjutnya putaran poros rol depan ini ditransmisikan ke poros rol atas dan belakang melalui tiga buah roda gigi, sehingga poros rol atas dan belakang dapat berputar. Penggilasan rol pertama masih tersisa nira dalam ampas yang kemudian digilas kembali oleh rol belakang sehingga tidak ada lagi nira yang tersisa dalam ampas. Nira tersebut akan jatuh ke penadah yang telah disediakan. Putaran ketiga

7

buah rol tersebut dibuat searah agar saat sorghum yang dimasukkan dapat terbawa oleh rol.

8

Secara garis besar proses mesin pemeras sorgum adalah mula-mula sorgum dimasukkan antara rol atas dan rol depan kemudian rol menggilas sorgum. Penggilasan rol pertama masih tersisa nira dalam ampas yang kemudian digilas kembali oleh rol belakang sehingga tidak ada lagi nira yang tersisa dalam ampas. Nira tersebut akan jatuh ke penadah yang telah disediakan. Nira yang telah terkumpul dalam penadah tersebut dapat langsung digunakan untuk proses pembuatan bio etanol selanjutnya.

9

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat, karunia dan hidayah-Nya. Sehingga laporan Proyek Akhir dengan judul Re-Kalkulasi Transmisi Mesin Pemeras Batang Sorghum ini dapat terselesaikan dengan baik tanpa halangan suatu apapun. Laporan Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam mata kuliah Tugas Akhir dan merupakan syarat kelulusan bagi mahasiswa DIII Teknik Mesin Produksi Universitas Sebelas Maret Surakarta dalam memperoleh gelar Ahli Madya (A.Md) Dalam penulisan laporan ini penulis menyampaikan banyak terima kasih atas bantuan semua pihak, sehingga laporan ini dapat disusun. Dengan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada : 1. Bapak Rendy Adhi Rachmanto, ST, MT, selaku pembimbing I. 2. Bapak Ir. Agustinus Sujono, MT,selaku pembimbing II. 3. Bapak Heru Sukanto, ST, MT, selaku Ketua Program D-III Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta. 4. Laboran Proses Produksi dan Motor Bakar Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penulis menyadari dalam penulisan laporan ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu kritik, pendapat dan saran yang membangun dari pembaca sangat dinantikan. Semoga laporan ini dapat bermafaat bagi penulis pada khususnya dan bagi pembaca bagi pada umumnya.

Surakarta,

Juli 2011

Penulis

10

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ....................................................................................

i

HALAMAN PERSETUJUAN .....................................................................

ii

HALAMAN PENGESAHAN ......................................................................

iii

HALAMAN MOTTO ..................................................................................

iv

HALAMAN PERSEMBAHAN ..................................................................

v

ABSTRAKSI ...............................................................................................

vi

KATA PENGANTAR .................................................................................

vii

DAFTAR ISI ................................................................................................

viii

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................

xi

DAFTAR TABEL ........................................................................................

xii

DAFTAR NOTASI ......................................................................................

xiii

BAB I

PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang .....................................................................

1

1.2. Perumusan masalah ..............................................................

4

1.3. Batasan Masalah ..................................................................

4

1.4. Tujuan Proyek Akhir ............................................................

4

1.5. Manfaat Proyek Akhir ..........................................................

4

1.6. Metode Pemecahan Masalah ................................................

5

1.7. Sistematika Penulisan ..........................................................

5

BAB II DASAR TEORI 2.1. Pengertian Tanaman Sorghum .............................................

6

2.2.

Pengertian Sistem Transmisi ............................................

7

2.3.

Teori Roda Gigi.................................................................

7

2.4.

2.3.1

Roda Gigi Lurus........................................................

8

2.3.2

Nama-Nama Bagian Roda Gigi ...............................

8

Komponen-Komponen Mesin Pemeras Batang Sorghum .

12

2.4.1.............................................................................. Roda Gigi ...........................................................................

12

11

2.4.2.............................................................................. Poros ................................................................................... 12 2.4.3.............................................................................. Rol ................................................................................... 14 2.4.4.............................................................................. Puli ................................................................................... 14 2.4.5.............................................................................. Sabuk ................................................................................... 14 2.5.

Pasak .................................................................................

2.6........................................................................................ ika ............................................................................................

17 Stat 18

2.6.1.............................................................................. Gaya Luar ................................................................................

19

2.6.2.............................................................................. Gaya Dalam .............................................................................

19

2.6.3.............................................................................. Tumpu an ....................................................................................

19

2.6.4.............................................................................. Diagra 2.7.

m Gaya Dalam ................................................................

20

Mesin Bubut .......................................................................

20

2.8........................................................................................ Pengec oran Atau Penuangan ( Casting) ........................................... BAB III

22

PERENCANAAN DAN PERHITUNGAN 3.1. Cara Kerja Sistem Transmisi pada Mesin Pemeras Batang Sorghum....................................................................

23

3.2. Perencanaan Puli dan Sabuk .................................................

23

3.3. Perhitungan Roda Gigi .........................................................

31

3.3.1 Menghitung Kekuatan Roda Gigi ................................

35

3.4. Desain Poros Roda Gigi ........................................................

36

3.5. Menentukan Dimensi Pasak .................................................

43

3.5.1 Lubang Pasak ..............................................................

44

12

3.6. Desain rumah bearing ..........................................................

45

3.7. Perhitungan Sambungan Las.................................................

46

3.8. Menentukan Kapasitas Penggilingan Mesin Batang Sorghum ...............................................................................

47

BAB IV ANALISA SISTEM TRANSMISI RODA GIGI LURUS 4.1. Pembuatan Mesin .................................................................

48

4.1.1 ............................................................................. Bahan Yang Digunakan ......................................................

48

4.1.2 ............................................................................. Alat Yang Dibutuhkan .....................................................

48

4.1.3 ............................................................................. Peta Operasi Kerja ...........................................................

49

4.2. Perawatan Alat ......................................................................

56

4.3. Analisa Biaya Komponen Mesin ..........................................

58

BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan ..........................................................................

60

5.2. Saran......................................................................................

60

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................

61

LAMPIRAN

13

DAFTAR GAMBAR Gambar1.1 MesinPemerasBatang Sorghum .................................................

2

Gambar 2.1 Roda Gigi LurusLuar (Yefri Chan, ST. MT., 2011) ................

8

Gambar 2.2 Bagian-bagian dari Roda Gigi Lurus ( Khurmi dan Gupta, 2002 ) ......................................................

11

Gambar 2.3 Sebuah Rol Pemeras Batang Sorghum ( Yefri Chan, ST. MT., 2011 ) .................................................

14

Gambar 2.4 Panjang Sabuk dan Sudut Kontak Pada Sabuk Terbuka ( Kurmi, R.S., 2002 ) ................................................................

15

Gambar 2.5 Sketsa Prinsip Statika Kesetimbangan ( Popov, E.P., 1996 )....

18

Gambar 2.6 Sketsa Reaksi Tumpuan Rol ( Popov, E.P., 1996 ) ..................

20

Gambar 2.7 Sketsa Reaksi Tumpuan Sendi ( Popov, E.P., 1996 )................

20

Gambar 3.1 Sabuk dan Puli ( Kurmi, R.S., 2002 ) .......................................

24

Gambar 3.2 Desain Poros Puli dan Roda Gigi Pinion ..................................

38

Gambar 3.3Desain Poros Roda Gigi Pinion dengan Roda Gigi ...................

42

Gambar 4.1 Roda Gigi Lurus ........................................................................

53

Gambar 4.2 Proses Penuangan ( Hardi Sujana, 2008 ) .................................

54

14

DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Daftar Harga Komponen Mesin....................................................

58

15

DAFTAR NOTASI D1

= Diameter puli penggerak (mm)

D2

= Diameter puli pengikut (mm)

N1

= Kecepatan puli penggerak (Rpm)

N2

= Kecepatan puli pengikut (Rpm)

d


N

= Putaran puli pengikut (Rpm)

L

= Panjang total sabuk (mm)

x

= Jarak titik pusat puli penggerak dengan puli pengikut (mm)

r1

= Jari-jari puli kecil (mm)

r2

= Jari-jari puli besar (mm)

T1

= Tegangan tight side sabuk (N)

T2

= Tegangan slack side sabuk (N)

μ

= Koefisien gesek

θ

= Sudut kontak (rad)

β

= Sudut alur puli (o)

v

= Kecepatan sabuk (m/s)

P

= Daya yang dipindahkan oleh sabuk (W)

M

= Momen (N.mm)

s

= Jarak (mm)



= Tegangangeser (N/mm2)

F

= Gaya (N)

A

= Luaspenampang (mm2)

Y

= Jarak sumbu netral ke titik tempat tegangan yang ditinjau

Tm

= Waktu permesinan memanjang (menit)

L

= Panjang pemakanan (mm)

S

= Pemakanan (mm/put)

n

= Putaran mesin (rpm)

16

v

= Kecepatan pemakanan (m/mnt)

r

= Jari-jari bahan (mm)

d

= Diameter pelubangan (mm)

max

= Tegangan geser maksimum (N/mm2)

F

= Beban yang diterima (N)

dc

= Diameter baut (mm)

17

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Sorghum (Sorghum bicolor L.) merupakan salah satu jenis tanaman serelia yang mempunyai potensi besar untuk dikembangkan di Indonesia karena mempunyai daerah adaptasi yang luas. Tanaman sorghum toleran terhadap kekeringan dan genangan air serta relatif tahan terhadap gangguan hama atau penyakit. Batang sorghum apabila diperas akan menghasilkan nira yang rasanya manis. Kadar air dalam batang sorghum kurang lebih 70 persen yang artinya kandungan niranya kurang lebih sebesar itu. Nira inilah yang akan dimanfaatkan sebagai bio etanol dengan proses fermentasi. Pada saat ini sudah banyak mesin yang telah dibuat sebagai pemeras sorghum namun masih sangat sederhana dan kurang menghasilkan pemerasan yang bagus. Untuk meningkatkan efektivitas dan produktivitasnya maka sistem transmisi roda gigi dikombinasikan dengan sistem lain seperti sistem roller sebanyak tiga buah, sehingga akan didapat unjuk kerja dari mesin pemeras batang sorghum yang lebih optimal. Alasan pemilihan roda gigi lurus karena mampu mentransmisikan daya yang sangat besar dan optimal, sedangkan menggunakan tiga buah roller karena pada saat pemerasan pertama masih ada sisa nira yang cukup banyak pada ampas dan perlu diperas kembali. Penggunaan kombinasi roda gigi lurus dengan tiga buah roller ini akan menghasilkan kinerja mesin pemeras batang sorghum yang optimal. Cara kerja mesin ini adalah tenaga dari motor diesel akan dipindahkan melalui belt menuju puli besar setelah itu putaran ditransmisikan melalui roda gigi

18

transportir pertama ke roda gigi sedang kemudian putaran itu ditransmisikan lagi oleh roda gigi transportir kedua ke roda gigi besar. Putaran roda gigi besar ini dihubungkan dengan roda gigi pada rol depan sehingga poros rol berputar. Selanjutnya putaran poros rol depan ini ditransmisikan ke poros rol atas dan belakang melalui tiga buah roda gigi, sehingga poros rol atas dan belakang dapat berputar. Putaran ketiga buah rol dibuat searah agar saat sorghum dimasukkan, sorghum dapat terbawa rol. Secara garis besar proses mesin pemeras sorghum adalah mula-mula sorghum dimasukkan antara rol atas dan rol depan kemudian rol menggilas sorghum. Penggilasan rol pertama masih tersisa nira dalam ampas yang kemudian digilas kembali oleh rol belakang sehingga tidak ada lagi nira yang tersisa dalam ampas. Nira tersebut akan jatuh ke penadah yang telah disediakan. Nira yang telah terkumpul dalam penadah tersebut dapat langsung digunakan untuk proses pembuatan bio etanol selanjutnya. Tugas Akhir ini dimaksudkan untuk memberikan suatu fasilitas penunjang yang dapat dimanfaatkan oleh mahasiswa dalam mempraktekkan dan mengamati secara langsung tentang pemerasan Mesin Pemeras Batang Sorghum. Dalam sistem transmisi, harus dapat diketahui bagaimana mekanisme kerja suatu alat. Pada Tugas Akhir ini penulis tertarik untuk mengamati cara kerja transmisi pada Mesin Pemeras Batang Sorghum.

19

Gambar 1.1 Mesin Pemeras Batang Sorghum.

20

Flow chat Rancang Bangun Transmisi Mesin Pemeras Batang Sorghum. Design problems (Define Problem)

Pengumpulan informasi dan data (Gathering Information) Conceptual Design Lihat alternatif solusi (Concept Genrt)

Pilih solusi yang diinginkan (Concept Evaluation)

Sintesis dan analisis rancangan, meliputi: geometri, kinematika, dinamika, kekuatan material, proses produksi, estimasi biaya, dll.

Tidak Rancangan memuaskan

Embodiment Design

Ya Detail rancangan

Produksi, pengujian dan pembuatan Prototipe

Modifikasi untuk produksi hasil rancangan.

Detail Design

21

1.2 Perumusan Masalah Perumusan masalah dalam proyek akhir ini adalah bagaimana merancang, membuat, dan menguji sistem transmisi mesin pemeras batang sorghum yang sederhana dan efektif. Masalah yang akan diteliti meliputi: 1. Cara kerja mesin. 2. Analisis perhitungan mesin. 3. Perkiraan perhitungan biaya. 4. Pembuatan mesin. 1.3 Batasan Masalah Berdasarkan rumusan masalah di atas, maka batasan-batasan masalah pada proyek akhir ini adalah: 1. Perhitungan dibatasi hanya pada komponen mesin yang meliputi putaran roda gigi dan kekuatan poros. 2. Cara kerja sistem transmisi pada mesin pemeras sorghum beserta kapasitas pemerasan mesin pemeras batang sorghum.

1.4 Tujuan Proyek Akhir Tujuan dalam penulisan Tugas Akhir ini sebagai berikut : 1. Melakukan perhitungan dan menganalisa dimensi dalam perancangan transmisi mesin pemeras batang sorghum. 1.5 Manfaat Proyek Akhir Manfaat yang diperoleh dari penyusunan laporan Tugas Akhir ini sebagai berikut : 1. Memberikan informasi tentang bagaimana cara kerja sistem transmisi pada mesin pemeras batang sorghum. 2. Menerapkan ilmu perkuliahan elemen mesin dan mata kuliah lainnya yang berhubungan dengan sistem transmisi mesin pemeras batang sorghum yang diperoleh dari bangku perkuliahan.

22

1.6 Metode Pemecahan Masalah Dalam penyusunan laporan ini penulis mengunakan beberapa metode antara lain : 1. Observasi Penulis melakukan pengamatan langsung terhadap kegiatan-kegiatan khususnya pada obyek-obyek yang berkaitan langsung dengan penggunaan mesin pemeras batang sorghum. 2. Interview Penulis melakukan tanya jawab dengan operator serta para tenaga ahli. 3. Konsultasi Penulis melakukan konsultasi untuk memperoleh bimbingan serta petunjuk dari pembimbing lapangan dan sumber-sumber. 4. Literatur Literatur berupa : petunjuk kerja operator kuliah, internet, serta buku-buku referensi dari perpustakaan Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

1.7 Sistematika Penulisan. Dalam penyusunan laporan ini, penulisan melakukan pengumpulan data dengan berbagai cara antara lain : 1. Studi Lapangan (Observasi) Data yang penulis peroleh dari studi lapangan berasal dari : a) Pengamatan selama berada di Kudus. b) Bimbingan dari pemilik bengkel. 2. Studi Pustaka (Library Research) Studi pustaka yang dilakukan untuk memperoleh data-data pendukung diperoleh dari : a) Manual book yang terdapat di perpustakaan Universitas Sebelas Maret Surakarta. b) Internet.

23

3. Bertanya langsung kepada karyawan dan pemilik Bengkel Bubut & Las “Agung Barokah” Dawe-Kudus.

24

BAB II DASAR TEORI

2.1 Pengertian Tanaman Sorghum Sorghum termasuk dalam genus Poaceae, yang merupakan kelompok tanaman berbunga seperti gandum, beras, jagung, dan tebu. tanaman ini biasanya memiliki batang berongga dengan daun yang tumbuh pada batang secara menyirip. Sorghum (Sorghum bicolor L.) adalah tanaman serealia yang potensial untuk dibudidayakan dan dikembangkan, khususnya pada daerah-daerah marginal dan kering di Indonesia. Keuntungan tanaman sorgum terletak pada daya adaptasi agroekologi yang luas, tahan terhadap kekeringan, produksi tinggi, perlu input lebih sedikit serta lebih tahan terhadap hama dan penyakit dibading tanaman pangan lain. Selain itu, tanaman sorghum memiliki kandungan nutrisi yang tinggi, sehingga sangat baik digunakan sebagai sumber bahan pangan maupun pakan ternak alternatif. Tanaman sorghum telah lama dan banyak dikenal oleh petani Indonesia khususnya di daerah Jawa, NTB dan NTT. Di Jawa sorghum dikenal dengan nama Cantel, dan biasanya petani menanamnya secara tumpang sari dengan tanaman pangan lainnya. Produksi sorghum Indonesia masih sangat rendah, bahkan secara umum produk sorghum belum tersedia di pasar-pasar. Beberapa keuntungan tanaman sorghum dibanding tebu sebagai berikut: 1.

Adaptasi tanaman sorghum jauh lebih luas dibanding tebu sehingga sorghum dapat ditanam di hampir semua jenis lahan, baik lahan subur maupun lahan kering.

2.

Tanaman sorghum memerlukan pupuk relatif lebih sedikit dan pemeliharaannya lebih mudah daripada tanaman tebu.

3.

Laju fotosintesis dan pertumbuhan tanaman sorghum jauh lebih tinggi dan lebih cepat dibanding tanaman tebu.

4.

Umur panen tanaman sorghum lebih cepat hanya 3-4 bulan, dibandingkan pada

tebu

yang

sampai

7

bulan.

25

26

2.2 Sistem Transmisi Sistem Transmisi adalah sistem yang berfungsi untuk konversi torsi dan kecepatan (putaran) dari mesin menjadi torsi dan kecepatan yang berbeda-beda untuk diteruskan ke penggerak akhir. Konversi ini mengubah kecepatan putar yang tinggi menjadi lebih rendah tetapi lebih bertenaga, atau sebaliknya. Transmisi daya dengan roda gigi mempunya keuntungan, diantaranya tidak terjadi slip yang menyebabkan speed ratio tetap, tetapi sering adanya slip juga menguntungkan, misalnya pada ban mesin (belt), karena slip merupakan pengaman agar motor penggerak tidak rusak. Apabila putaran keluaran (output) lebih rendah dari masukan (input) maka transmisi disebut : reduksi (reduction gear), tetapi apabila keluaran lebih cepat dari pada masukan maka disebut : inkrisi (increaser gear). Transmisi daya (Power transmission) adalah upaya untuk menyalurkan / memindahkan daya dari sumber daya (motor diesel, bensin, turbin gas, motor listrik, dll) ke mesin yang membutuhkan daya (mesin bubut, pompa, kompresor, mesin produksi, dll).

2.3 Teori Roda Gigi. Roda gigi digunakan untuk mentransmisikan daya besar dan putaran yang tepat. Roda gigi memiliki gigi di sekelilingnya, sehingga penerusan daya dilakukan oleh gigi-gigi kedua roda yang saling berkaitan. Roda gigi sering digunakan karena dapat meneruskan putaran dan daya yang lebih bervariasi dan lebih kompak, selain itu roda gigi juga memiliki beberapa kelebihan jika dibandingkan dengan alat transmisi lainnya, yaitu :  Sistem transmisinya lebih ringkas, putaran lebih tinggi dan daya yang besar.  Sistem yang kompak sehingga konstruksinya sederhana.  Kemampuan menerima beban lebih tinggi.  Efisiensi pemindahan dayanya tinggi karena faktor terjadinya slip sangat kecil.

27

 Kecepatan transmisi roda gigi dapat ditentukan sehingga dapat digunakan dengan pengukuran yang kecil dan daya yang besar. Roda gigi harus mempunyai perbandingan kecepatan sudut tetap antara dua poros. Di samping itu terdapat pula roda gigi yang perbandingan kecepatan sudutnya dapat bervariasi.

2.3.1

Roda gigi Lurus

Roda gigi lurus digunakan untuk poros yang sejajar atau paralel. Dibandingkan dengan jenis roda gigi yang lain roda gigi lurus ini paling mudah dalam proses pengerjaannya (machining) sehingga harganya lebih murah. Ciri-ciri roda gigi lurus adalah : 1.

Daya yang ditransmisikan < 25.000 Hp.

2.

Putaran yang ditransmisikan < 100.000 Rpm.

Jenis-jenis roda gigi lurus antara lain : 1. Roda gigi lurus (External Gearing). Roda gigi lurus (External Gearing) pasangan roda gigi lurus ini digunakan untuk menaikkan atau menurunkan putaran dalam arah yang berlawanan.

Gambar 2.1 Roda Gigi Lurus Luar. ( Yefri Chan, ST. MT., 2011)

2.3.2 Nama-nama Bagian Roda gigi Berikut beberapa buah istilah yang perlu diketahui dalam perancangan roda gigi yang perlu diketahui yaitu :

28

1. Lingkaran pitch (pitch circle) Lingkaran khayal yang menggelinding tanpa terjadinya slip. Lingkaran ini merupakan dasar untuk memberikan ukuran-ukuran gigi seperti tebal gigi, jarak antara gigi dan lain-lain. 2. Pinion Roda gigi yang lebih kecil dalam suatu pasangan roda gigi. 3. Diameter lingkaran pitch (pitch circle diameter) Merupakan diameter dari lingkaran pitch. 4. Diametral Pitch Jumlah gigi persatuan pitch diameter 5. Jarak bagi lingkar (circular pitch) Jarak sepanjang lingkaran pitch antara profil dua gigi yang berdekatan atau keliling lingkaran pitch dibagi dengan jumlah gigi, secara formula dapat ditulis :

t

d b1 z

6. Modul (module) Modul adalah perbandingan antara diameter lingkaran pitch dengan jumlah gigi. m

d b1 z

7. Adendum (addendum) Jarak antara lingkaran kepala dengan lingkaran pitch dengan lingkaran

pitch diukur dalam arah radial. 8.

Dedendum (dedendum) Jarak antara lingkaran pitch dengan lingkaran kaki yang diukur dalam arah

radial. 9. Working Depth Jumlah jari-jari lingkaran kepala dari sepasang rodagigi yang berkontak dikurangi dengan jarak poros.

29

10. Clearance Circle Lingkaran yang bersinggungan dengan lingkaran addendum dari gigi yang berpasangan. 11. Pitch point Titik singgung dari lingkaran pitch dari sepasang roda gigi yang berkontak yang juga merupakan titik potong antara garis kerja dan garis pusat. 12. Operating pitch circle lingkaran-lingkaran singgung dari sepasang roda gigi yang berkontak dan jarak porosnya menyimpang dari jarak poros yang secara teoritis benar. 13. Addendum circle Lingkaran kepala gigi yaitu lingkaran yang membatasi gigi. 14. Dedendum circle Lingkaran kaki gigi yaitu lingkaran yang membatasi kaki gigi. 15. Width of space Tebal ruang antara rodagigi diukur sepanjang lingkaran pitch. 16. Sudut tekan (pressure angle) Sudut yang dibentuk dari garis normal dengan kemiringan dari sisi kepala gigi. 17. Kedalaman total (total depth) Jumlah dari adendum dan dedendum. 18. Tebal gigi (tooth thickness) Lebar gigi diukur sepanjang lingkaran pitch. 19. Lebar ruang (tooth space) Ukuran ruang antara dua gigi sepanjang lingkaran pitch 20. Backlash Selisih antara tebal gigi dengan lebar ruang. 21. Sisi kepala (face of tooth) Permukaan gigi diatas lingkaran pitch. 22. Sisi kaki (flank of tooth) Permukaan gigi dibawah lingkaran pitch.

30

23. Puncak kepala (top land) Permukaan di puncak gigi 24. Lebar gigi (face width) Kedalaman gigi diukur sejajar sumbunya.

Gambar 2.2 Bagian-bagian dari Roda Gigi Lurus. ( Khurmi dan Gupta, 2002)

31

2.4

Komponen-Komponen Mesin Pemeras Batang Sorghum. 2.4.1

Gear

Gear merupakan sebuah alat yang yang digunakan untuk meneruskan daya dari poros ke poros lain. (Kurmi, 2002) Rumus- rumus perhitungan roda gigi :

a.

-

Modul (m)

-

Jumlah gigi (Z)

-

Kelonggaran ( clearance = C ) Menghitung pitch (P)

P =πxm b. Tinggi gigi (h) h =2xm+C c.

Menghitung diameter tusuk d =mxZ

d.

Menghitung diameter dalam df = d – 2 (m + C)

e.

Menghitung diameter luar da = (m x Z) + 2h

f.

Adendum

:1

m

g. Dedendum

: 1,25 m

h. Working depth

:2

m

i.

Total depth

: 2,25 m

j.

Filled radius at root

: 0,4

2.4.2

m

Poros

Dalam pembuatan mesin pemeras batang sorghum, rol diperlukan untuk memeras batang sorghum. Poros sendiri adalah batang logam berpenampang lingkaran yang berfungsi untuk memindahkan putaran atau mendukung suatu beban.

32

Jika poros meneruskan daya, maka poros mengalami momen puntir akibat daya yang diteruskan sehingga pada penampang normal sepanjang poros terjadi tegangan puntir. Poros transmisi berfungsi meneruskan daya, pada poros terjadi gaya puntir dan pada penampang poros terjadi tegangan puntir. Bahan poros yang digunakan harus sesuai dengan fungsi poros tersebut. Untuk mendapatkan dimensi poros yang sesuai, dibutuhkan gaya-gaya yang bekerja pada poros tersebut. Dengan gaya tersebut dapat ditentukan momen yang bekerja. Dengan mengetahui kekuatan material poros dan momen yang terjadi maka didapatkan diameter poros yang diperlukan. Bahan dan diameter yang digunakan pada poros rol adalah sama. Untuk mengetahui beban reaksi yang terjadi pada poros dirumuskan sebagai berikut : 1. Tinjauan terhadap momen puntir ekuivalen (Kurmi, 2002;462)

Te =

………………………………………………….(2.1)

atau dengan persamaan :

Te =

τs D3

( Poros padat )

Te =

C Do3 (1 - K4)

( Poros berongga )

2. Tinjauan terhadap momen lengkung ekuivalen (Kurmi, 2002;463)

Me =

(M+

)……………………………………….(2.2)

atau :

Me =

D3

( Poros padat )

Me =

Do3(1 - K4)

( Poros berongga )

Dimana :

Te = momen puntir ekuivalen ( Kgm) Me = momen bending ekuivalen ( Kgmm ) Do = diameter luar poros ( mm ) K = Di / Do ( ditentukan = 0,4 ) τs =tegangan geser ( Kg/mm2 ) σt = tegangan tarik ( Kg/mm2 ) M = momen lentur yang terjadi ( Kg/mm )

33

T = torsi yang terjadi (Kg/mm) 2.4.3

Rol

Sebuah rol pemeras terdiri dari mantel (selubung) yang biasanya terbuat dari besi cor dan di pasang dengan cara disusutkan pada sebuah poros yang terbuat dari baja tempa. Berikut ini adalah gambar dari seperangkat rol pemeras batang sorghum.

( Yefri Chan, ST. MT., 2011) Gambar 2.3 Sebuah Rol Pemeras Batang Sorghum. Biasanya, menurut standar dari Amerika ukuran diameter leher poros seperti gambar diatas adalah separuh dari diameter rol gilingan. Mantel rol sendiri terbuat dari besi cor dengan campuran dari beberapa logam lain seperti karbon, mangan, silisium, fosfor, dan belerang dengan maksud untuk memperoleh hasil pengecoran yang baik sebagai rol pemeras, yaitu permukaannya keras dan berbutir kasar.

2.4.4

Puli

Puli merupakan salah satu elemen dalam mesin yang berfungsi sebagai alat yang meneruskan daya dari satu poros ke poros yang lain dengan menggunakan sabuk. Puli besi cor (Cast Iron Pulley). Puli secara umum terbuat dari cast iron, karena harganya yang lebih murah. Puli yang digunakan pada motor dan kompresor ini adalah terbuat dari cast iron.

2.4.5 Sabuk Sabuk berfungsi sebagai alat yang meneruskan daya dari satu poros ke poros yang lain melalui dua puli dengan kecepatan rotasi sama maupun berbeda.

34

2.4.5.1 Perencanaan Puli dan Sabuk 1. Perbandingan kecepatan. Perbandingan antara kecepatan puli penggerak dengan puli pengikut ditulis dengan persamaan sebagai berikut :

..................................................................... (2.3) Dimana:

D1 = Diameter puli penggerak (mm) D2 = Diameter puli pengikut (mm) N1 = Kecepatan puli penggerak (Rpm) N2 = Kecepatan puli pengikut (Rpm) 2. Kecepatan linier sabuk. Kecepatan linier sabuk dapat ditulis dengan matematis sebagai berikut :

v=

 .d .N 60

.................................................................. (2.4)

Dimana: v

= Kecepatan linier sabuk (m/s)

d


N

= Putaran puli pengikut (Rpm)

3. Panjang Sabuk. Panjang sabuk adalah panjang total dari sabuk yang digunakan untuk menghubungkan puli penggerak dengan puli pengikut. Dalam perancangan ini digunakan sabuk terbuka.

(Khurmi, R.S., 2002)

35

Gambar 2.4 Panjang Sabuk dan Sudut Kontak Pada Sabuk Terbuka. Persamaan panjang total sabuk terbuka dapat ditulis sebagai berikut (Khurmi, R.S., 2002):

 (r  r ) 2  L   (r1  r2 )  2 x   1 2  ................................. (2.5) x   Dimana : L

= Panjang total sabuk (mm)

x

= Jarak titik pusat puli penggerak dengan puli pengikut (mm)

r1

= Jari-jari puli kecil (mm)

r2

= Jari-jari puli besar (mm)

4. Perbandingan tegangan pada sisi kencang dan sisi kendor Persamaan perbandingan tegangan antara sisi kencang dengan sisi kendor dapat ditulis sebagai berikut : (Khurmi, R.S., 2002) 2,3 log

T1   . . cosec  .......................................... (2.6) T2

Dimana : T1 = Tegangan tight side sabuk (N) T2 = Tegangan slack side sabuk (N) μ

= Koefisien gesek

θ

= Sudut kontak (rad)

β

= Sudut alur puli (o)

5. Sudut kerja puli (α) Persamaan sudut kerja puli dapat ditulis dengan persamaan sebagai berikut : (Khurmi, R.S., 2002) Sin α =

r2  r11 X

(untuk sabuk terbuka) ..................... (2.7)

Sudut kontak puli: θ = (180 – 2 α).

 180

rad (untuk sabuk tertutup) ....... (2.8)

6. Kecepatan sabuk (v) Besarnya kecepatan sabuk dapat dihitung dengan persamaan sebagai

36

berikut : (Khurmi, R.S., 2002)

v=

 .d .N 60

.................................................................. (2.9)

Dimana:

v


d

= Diameter sabuk (mm)

N

= Putaran sabuk (rpm)

7. Daya yang ditransmisikan oleh sabuk Persamaan daya yang dipindahkan oleh sabuk dapat ditulis dengan persamaan sebagai berikut : (Khurmi, R.S., 2002)

P = (T1 - T2) . v . n ................................................... (2.10) Dimana:

P

= Daya yang dipindahkan oleh sabuk (W)

T1 = Tegangan tight side sabuk (N) T2 = Tegangan slack side sabuk (N) v


n

= Banyak sabuk

2.5 Pasak

Pasak adalah salah satu penahan beban, dimana beban yang timbul atau beban yang terjadi adalah beban geser dan beban bending. Pada perancangan pasak dalam memilih besar pasak tergantung dari besar perhitungan antara perhitungan menurut tegangan geser dan tegangan bending. 1. Tegangan geser Tegangan geser adalah tegangan yang disebabkan oleh gaya yang bekerja sepanjang/sejajar dengan luas penampang gaya. Persamaan yang digunakan adalah :

 

F ........................................................................ (2.11) A

Dimana :



= Tegangan geser (N/mm2)

F

= Gaya (N)

37

= Luas penampang (mm2)

A

(Khurmi dan Gupta, 2002)

2. Tegangan bending Dimana rumus yang digunakan :



w

=

M .Y ................................................................. (2.12) Io

Z

Io ....................................................................... (2.13) Y



=

w

M .................................................................... (2.14) Z

Dimana : M

=

Momen lentur

Y

=

Jarak sumbu netral ke titik tempat tegangan yang ditinjau

=

Tegangan lentur

Io

=

Momen inersia

Z

=

Section modulus



2.6

w

Statika

Statika adalah ilmu yang mempelajari tentang statika dari suatu beban terhadap gaya-gaya dan juga beban yang mungkin ada pada bahan tersebut. Dalam ilmu statika keberadaan gaya-gaya yang mempengaruhi sistem menjadi suatu obyek tinjauan utama. Sedangkan dalam perhitungan kekuatan rangka, gaya-gaya yang diperhitungkan adalah gaya luar dan gaya dalam. Beban puli Beban roda gigi

Beban

Reaksi

Reaksi

Gambar 2.5 Sketsa Prinsip Statika Kesetimbangan.

( Popov, E.P., 1996 )

38

2.6.1

Gaya Luar

Adalah gaya yang diakibatkan oleh beban yang berasal dari luar sistem yang pada umumnya menciptakan kestabilan konstruksi. Gaya luar dapat berupa gaya vertikal, horisontal dan momen puntir. Pada persamaan statis tertentu untuk menghitung besarnya gaya yang bekerja harus memenuhi syarat dari kesetimbangan : ΣFx = 0 ..................................................................... (2.15) ΣFy = 0

.................................................................... (2.16)

ΣM = 0 .................................................................... (2.17)

2.6.2

Gaya Dalam

Gaya dalam dapat dibedakan menjadi : 1. Gaya normal (normal force) adalah gaya yang bekerja sejajar sumbu batang. 2. Gaya lintang geser (shearing force) adalah gaya yeng bekerja tegak lurus sumbu batang. 3. Momen lentur (bending momen). Persamaan kesetimbangannya adalah : (Popov, E.P., 1996)  ΣF =0

atau

Σ Fx = 0

Σ Fy = 0 (tidak ada gaya resultan yang bekerja pada suatu benda)  ΣM=0

atau

Σ Mx = 0

Σ My = 0 (tidak ada resultan momen yang bekerja pada suatu benda)

2.6.3

Tumpuan

Dalam ilmu statika, tumpuan dibagi atas : 1. Tumpuan rol/penghubung. Tumpuan ini dapat menahan gaya pada arah tegak lurus penumpu, biasanya penumpu ini disimbolkan dengan : Gambar 2.6 Sketsa Reaksi Tumpuan Rol. 2. Tumpuan sendi.

Reaksi

( Popov, E.P., 1996 )

39

Tumpuan ini dapat menahan gaya dalam segala arah.

Reaksi Reaksi

( Popov, E.P., 1996 )

Gambar 2.7 Sketsa Reaksi Tumpuan Sendi.

2.6.4

Diagram Gaya Dalam.

Diagram gaya dalam adalah diagram yang menggambarkan besarnya gaya dalam yang terjadi pada suatu konstruksi. Sedang macam-macam diagram gaya dalam itu sendiri sebagai berikut : 1. Diagram gaya normal (NFD). Yaitu diagram yang menggambarkan besarnya gaya normal yang terjadi pada suatu konstruksi. 2. Diagram gaya geser (SFD). Yaitu diagram yang menggambarkan besarnya gaya geser yang terjadi pada suatu konstruksi. 3. Diagram moment (BMD). Yaitu diagram yang menggambarkan besarnya momen lentur yang terjadi pada suatu konstruksi.

2.7 Mesin Bubut

Proses permesinan adalah waktu yang dibutuhkan untuk mengerjakan elemen-elemen mesin, yang meliputi proses kerja mesin dan waktu pemasangan. Pada umumnya mesin-mesin perkakas mempunyai bagian utama yaitu : a. Motor penggerak (sumber tenaga). b.

Kotak transmisi (roda-roda gigi pengatur putaran).

c.

Pemegang benda kerja.

d.

Pemegang pahat/alat potong. Prinsip kerja mesin mesin bubut adalah benda kerja yang berputar dan

pahat yang menyayat baik memanjang maupun melintang. Sedangkan macam-

40

macam pekerjaan yang dapat dikerjakan dengan mesin ini adalah antara lain : -

Pembubutan memanjang dan melintang

-

Pengeboran

-

Pembubutan dalam atau memperbesar lubang

-

Membubut ulir luar dan dalam

Perhitungan waktu kerja mesin bubut adalah: 1. Kecepatan pemotongan (v). V = π.D. ..................................................................... (2.18) Dimana : D

= diameter banda kerja (mm).

N

= kecepatan putaran (rpm).

2. Pemakanan memanjang Waktu permesinan pada pemakanan memanjang adalah : n=

v .1000 ................................................................. (2.19)  .d

Tm =

L ................................................................. (2.20) S r .n

Dimana : Tm = waktu permesinan memanjang (menit)

L

= panjang pemakanan (mm)

S

= pemakanan (mm/put)

n

= putaran mesin (Rpm)

d

= diameter benda kerja (mm)

v

= kecepatan pemakanan (m/mnt)

3. Pada pembubutan melintang Waktu permesinan yang dibutuhkan pada waktu pembubutan melitang adalah :

Tm =

r .................................................................. (2.21) Sr .n

Dimana :

r

= jari-jari bahan (mm)

41

2.8

Pengecoran atau penuangan (casting)

Pengecoran atau penuangan (casting) merupakan salah satu proses pembentukan bahan baku/bahan benda kerja yang relatif mahal dimana pengendalian kualitas benda kerja dimulai sejak bahan masih dalam keadaan mentah. Komposisi unsur serta kadarnya dianalisis agar diperoleh suatu sifat bahan sesuai dengan kebutuhan sifat produk yang direncanakan namun dengan komposisi yang homogen serta larut dalam keadaan padat. Proses penuangan juga merupakan seni pengolahan logam menjadi bentuk benda kerja yang paling tua dan mungkin sebelum pembentukan dengan panyayatan (chipping) dilakukan. Sebagai mana ditemukan dalam artifacts kuno menunjukkan bukti keterampilan yang luar biasa dalam pembentukan benda dari bahan logam dengan menuangkan logam yang telah dicairkan (molten metals) kedalam cetakan pasir khusus menjadi bentuk tertentu. Pengecoran dengan menggunakan cetakan pasir juga merupakan teknologi yang menuangkan larutan cair dari logam secara hati-hati kedalam cetakan pasir yang sudah dipersiapkan dengan hasil yang mendekati sempurna. Oleh karena itulah proses pembentukan melalui teknik penuangan ini juga digunakan pada level kebangsawanan seperti pembuatan benda-benda seni seperti ornament alam dan alat memasak dan lainlain.

42

BAB III PERENCANAAN DAN PERHITUNGAN

3.1 Cara KerjaSistemTransmisiPadaMesinPemerasBatangSorghum

Cara kerja mesin ini adalah tenaga dari motor diesel akan dipindahkan melalui belt menuju puli besar setelah itu putaran ditransmisikan melalui roda gigi transportir pertama ke roda gigi sedang kemudian putaran itu ditransmisikan lagi oleh roda gigi transportir kedua ke roda gigi besar. Putaran roda gigi besar ini dihubungkan dengan roda gigi pada rol depan sehingga poros rol berputar. Selanjutnya putaran poros rol depan ini ditransmisikan ke poros rol atas dan belakang melalui tiga buah roda gigi, sehingga poros rol atas dan belakang dapat berputar. Putaran ketiga buah rol dibuat searah agar saat batangsorghum dimasukkan, batangsorghum dapat terbawa oleh rol. Secara garis besar proses mesin pemeras batangsorghum adalah mulamula batangsorghum dimasukkan antara rol atas dan rol depan kemudian rol menggilas batangsorghum. Penggilasan rol pertama masih tersisa nira dalam ampas yang kemudian digilas kembali oleh rol belakang sehingga tidak ada lagi nira yang tersisa dalam ampas. Nira tersebut akan jatuh ke penadah yang telah disediakan. Nira yang telah terkumpul dalam penadah tersebut dapat langsung digunakan untuk proses pembuatan bio etanol selanjutnya.

3.2 PerencanaanPulidanSabuk

Diketahuispesifikasitransmisipadamesinpemerasbatangsorghumdandiesel sebagaiberikut : 2. Putarandiesel ( N 1 ) = 1420 Rpm 3. Diameter puli yang digerakan ( D2 ) = 795 mm 4. Panjangsumbupuli dieseldanpuli yang digerakkan( x ) = 4m

43

Analisa perhitungan : 1. Kecepatan sabuk. V

=

= = 29,72 m/s 2. Panjang sabuk yang digunakan. L

 (d  d 2 ) 2 ( d 1  d 2 )  2 x   1 2 4x 



  

=

=1,57(1,195)+8+ =1,876+8+0,01 =9,886 m

3. Sudut kontak (  ) yang terjadi pada sabuk antara puli diesel dan pulimesin pemeras batang sorghum.

A B

Puli diesel x=4m

Puli yang digerakkan

44

Gambar3.1Sabukdanpuli. Untuksabukterbuka, sudutsinggung yang terjadiantarasabukdanpuli Sin  

r2  r1 d 2  d 1  x 2x

=

= = 2,83° Sudut kontak puli pada motor :



θ = (180° – 2 .α)

180

= (180° – 2. 2,83°)

3,14 180

= (174,34°). 0,1744 = 3,04rad Sudut kontak puli pada roda gigi : θ = (180°+ 2 .α)

 180

= (180° + 2. 2,83°)

3,14 180

= (185,66°). 0,1744= 3,04 rad 4. Koefisien gesekan. μ = 0,54 – = 0,54 –

45

= 0,54 – = 0,54 - 0,233= 0,3 MenghitungBesarnyaKapasitasMesinPemerasBatangSorghum : Luassatubatangsorghum = 3,14 (12)2 = 452, 16 mm2 Luassepuluhbatangsorghum = 452, 16 mm2 x 10 batang = 4521, 6 mm2 Gaya pemerasanadalah: (Ft) =

= = 2,74kN Gaya perasdengansudut 70Ø Ft = 2740 N/ cos 70Ø = 8375 N Kemudianuntukmenentukandaya yang diperlukanpadamesinpemerastebuiniadalahsebagaiberikut : Torsi padarolatas : T

= Gaya x ½ diameter = 8375N x 0.105 m = 877,5Nm

Dayauntukmemutarrol : P

= = 3673,8 watt = = 4,92 HP

46

Perbandingantranmisi M

1. otor Puli A

= N2 = = 732,32 Rpm P

2. uli B - Pinion C Satuporos, maka NA = NC NA = 732,32 Rpm

P

3. inion C – Roda Gigi D ND = = = 150,35Rpm

R

4. oda Gigi D – Pinion E Satuporosmaka ND=NE ND = 150,35Rpm 5.

Pinion E – Roda Gigi F

NF =

47

= = 39,8 Rpm

40 Rpm

Torsi padarodagigiØ 875 mm :

T

=

= = 877,5N.m DayauntukmemutarporosrodagigiØ 875 mm: P

= = = 16734 watt

Torsipadaporospuli :

T

= = = 234N.m

Dayauntukmemutarporospuli : P

= = = 17904 watt = ≈ 24 HP

48

Olehkarenaitu, kitamengambil diesel dengandaya 24 HP. Daya yang ditransmisikan P = 24 HP )v=

17904 W =

) 29,72

= =

..........(i)

=

2,3 log

log  T1  = T   2

log  T1  = 0,397 T   2

 T1   T2

  = 2,49 

Dari persamaan (i) dan (ii)

602,42 +

= 2,49

602,42

= 1,49 = 404,38 N

= 1006,72 N

...........(ii)

49

5. Massa per meter panjang sabuk (m).

m = Area x Panjang x Densitas =

3

A x 9,886m x 1140kg/m =

9886 A kg/m2

6. Gaya tarik sentrifugal (Tc).

Tc = m x V2 = 9886 A kg/m2x (29,72m/s)2 = 9886 A x 883,2784 N AN

= 8,732. 7. Gaya tarik total.

T

= T1+ Tc = 1006,72N+8,732.

AN

............(iii)

8. Gaya tarik maksimum pada sabuk (T).

T = .A = 4.

A N

.............(iv)

Dari persamaan (iii) dan (iv) 1006,72N+8,732.

A N

4,732.

A N

= 4.

A N

= 1006,72 N

A

= 212,747.

A

= 212,747

9. Daya yang ditransmisikan sabuk pada kecepatan v = 29,35m/s.

P

= (T1  T2 ) v = (1006,72 N– 404,38N)29,35 m/s = 17678,679watt = 23,70 hP

50



Daya yang ditransmisikan hanya 23,70 hP hal ini dikarenakan pada

saat sabuk berputar terjadi selip antara sabuk dengan puli oleh karena itu daya yang ditransmisikan tidak 24 hP.

3.3 PerhitunganRoda Gigi

1.

Dalam menghitung roda gigi  124 mm maka diperlukan data-data sebagai berikut :

a.

-

Modul (m)

: 8 mm

-

Jumlah gigi (Z)

: 11

-

Kelonggaran ( clearance = C )

: 0,25 m

Menghitung pitch(P) P =πxm = π x 8 mm = 25,12 mm

b.

Tinggi gigi (h) h =2xm+C = 2 x 8 + 0,25 x 8 mm = 18 mm

c.

Menghitung diameter tusuk d =mxZ = 8 mm x 11 = 88 mm

d.


51

= 88 mm – 2 (8mm + 0,25 x 8mm) = 60 mm e.

Menghitung diameter luar da = (m x Z) + 2h = 88 mm + 36 mm= 124 mm

f.

Adendum

g.

Dedendum

h.

Working depth

i.

Total depth

j.


2.

Dalam menghitung roda gigi 875 mm maka diperlukan data-data sebagai

:1 :2 : 0,4

m

:8

mm

: 1,25 m

: 10

m

mm

: 16

: 2,25 m

: 18

m

mm

: 3,2

berikut : - Modul (m)

: 14 mm

- Jumlah gigi (Z)

: 58

- Kelonggaran ( clearance = C ) : 0,25 m

a.


b.

Tinggi gigi (h) h =2xm+C = 2 x 14 + 0,25 x 14 mm = 31,5 mm

c.


d.

Menghitung diameter dalam df = d – 2 (m + C) = 812 mm – 2 (14 mm + 0,25 x 14 mm) = 777 mm

mm mm

52

Menghitung diameter luar

e.

da = (m x Z) + 2h = 812 mm + 63 mm = 875 mm

Adendum

m

: 14

mm

g. Dedendum

: 1,25 m

: 17

mm

h. Working depth

:2

: 28

mm

f.

:1

m

i.

Total depth

: 2,25 m

: 31,5 mm

j.


: 0,4

: 5,6

3.

m

mm

Dalam menghitung roda gigi 215 mm maka diperlukan data-data sebagai berikut :

a.

-

Modul (m)

: 10 mm

-

Jumlah gigi (Z)

: 17

-


: 0,25 m


b.


c.


d.


e.


53

da = (m x Z) + 2h = 170 mm + 45 mm) = 215 mm f.

Adendum

:1

m

: 10

mm

g. Dedendum

: 1,25 m

: 12,5 mm

h. Working depth

:2

: 20

m

mm

i.

Total depth

: 2,25 m

: 22,5 mm

j.


: 0,4

:4

4.

m

mm


a.

-

Modul (m)

: 8 mm

-

Jumlah gigi (Z)

: 71

-


: 0,25 m


b.


c.


d.


e.


54

= 568 mm + 36 mm) = 604 mm f.

Adendum

:1

m

:8

mm

g. Dedendum

: 1,25 m

: 10

mm

h. Working depth

:2

m

: 16

mm

i.

Total depth

: 2,25 m

: 18

mm

j.


: 0,4

: 3,2

mm

3.3.1

m

Menghitung Kekuatan Roda Gigi

1. kekuatan roda gigi 124 yang berfungsi sebagai pinion a. menghitung kecepatan pinion Dalam menghitung kecepatan dari pinion dibutuhkan data-data sebagai berikut: -

Modul (m)

: 8 mm

-

Jumlah gigi dari pinion (Tp)

: 11

-

Jumlah putaran dari roda gigi pinion (

-

Jumlah gigi dari roda gigi (

-

Allowable Static Stress (fo) lampiran 4

: 10,5 kg/

-

Lebar muka gigi (b)

: 15,708 mm

-

Faktor keamanan (Cs) lampiran 5

:1,25

Kecepatan dari pinion adalah :

= 342,64 m/menit = 5,7 m/ detik

)

)

: 124 rpm : 71

55

3.4 Desain Poros Roda Gigi

DesainPorosPulidanRodaGigi Pinion Dengan Gear Diketahui : P

= 24 PK = 17904 watt

T1 = 1006,72 N

N

= 730 Rpm

T2 = 404,38 N

WGear

= 39,24 N

WPuli

= 1066,35 N

σ

= 40 Mpa = 40 Km

Kt

=2

=2

DGear = 124 mm =RGear = 63 mm DPuli

= 795 mm = RPully = 397,5 mm

Maka torsi yang di transmisikanoleh shaft:

= 234 Nm =234000Nmm

T= Bebankebawah vertical porospadapuli

= T1 + T2 + Wpuli =(1006,72 +404,38 + 1066,35) N = 2477,45 N Torsi pada gear samapadaporos ,makabeban vertical keatasporospada gear :

Ft =

= 3,9 x 103 N Total bebanvertikalkeataspadaporos Ft – Wgear = 3900 – 39,24 = 3860,76 N RC

3860,76 N

2477,45 N

RD

56

Dari momen di D RC x 270 = 3860,76 x 380 + 2477,45 x 110 RC = RC = 6443 N RD + 3860,76 = RC + 2477,45 N RD = 6443 + 2477,45- 3860,76 RD = 1104,79 N B.M di gear danpuli

=0

B.M di A

= 3860,76

110 = 424.683,6 Nmm

B.M di B

= 2477,45

110 = 271.519,5 Nmm

B.M maksimum di A, maka M = MA = 424,7 Moment punter equvivalen Te = = = = = 978,6

Te = 978,6

= = 124.662,42 d

= 49,95mm atau 50 mm

Diameter yang digunakan 50 mm

Nmm

Nmm

57

 Dari hasil perhitungan diatas dapat dinyatakan bahwa poros pada mesin

dengan diameter 60 mm aman karena melebihi diameter yang diperlukan yaitu 50 mm.

58



B

A

D

C

B (a) Space Diagram Puli

Pinion 110

270

110

234x103 Nmm A

B C

39,24 N C

D

(b) Torsi Diagram

1066,35 N

D

A 1128,95 N

A C

B

(c) SFD

B

(d) NFD

2771,05 N

D

304815,5Nmm 124184,5Nmm C A

D B

(e) B.M Diagram

Gambar 3.2DesainPorosPulidanRoda Gigi Pinion.

59

DesainPorosRoda Gigi Pinion Dengan Gear Diketahui

:T

= 234x103Nmm

N

= 150 Rpm

AC

= 85 mm

BD

= 85 mm

Dc

= 215 mm

= Rc

= 175 mm

Dd

= 604 mm

= Rd

= 302 mm

AB

=290 mm

σ

= 84 N/mm2

τ

= 40 Mpa

Θc

o = 80

Wd

= 810 N

Θc

o = 72

Wc

= 108 N

Km

=2

Kt

=2

= 40 N/mm2

Daya yang ditransmisikan : P x 60 = T.2π.N P

= = 3673,8 Kw

Karena Torsi kebawah di C dan di D sama. Maka, gayatangensialdigearC : FtC

=

=

= 1337 N Ftc’

=

=4327 N Gaya total kebawah di C = Ftc + Wc=4327 N + 108 N = 4435 N. Gaya tangensial gear D :

60

FtD

=

=

= 774,8 N

Ftd’ =

= 4612 N

=

Gaya total kebawah di C = FtD + WD=4612 N + 810 N = 5422 N. 4435 N

120

A

5422 N

B

290

C

D

RA

RB

Maka, RAdan RB RA + RB

= Reaksipada A dan B. = 5422 N + 4435 N = 9857 N

Momen di A RB x 290

= 5422 x 205 + 4435 x 85

RB

=

RB

= 5133 N

RA

= 9857 – 5133 = 4724 N

B.M di C MC

= RA x 85 = 4724 x 85 = 401540Nmm

B,M di D MD

= RB x 85 = 5133 x 85 = 436305Nmm

Maximum bending momen :

61

= MD = 436305Nmm

M

MomenPuntirEquivalent : Te

= = = = = 9,89 x

9,89 x

Nmm d³

d

Nmm

= = 112927,5

≈ 50 mm

untuk Equivalent bending momen ( Me)

Me

=

62

= 930805Nmm 930805 Nmm= d³ = 112927,5 d = 48 mm darikedua diameter tersebutdiambil yang paling besar: d = 50 mm  Dari hasil perhitungan diatas dapat dinyatakan bahwa poros pada mesin

dengan diameter 65 mm aman karena melebihi diameter yang diperlukan yaitu 50 mm. Namun sebaiknya diameter poros yang digunakan adalah 60 mm, tidak terlalu besar melebihi 50 mm.

63

D

C 3.A

B (a) Space Diagram

120 290

234x103 Nmm A C 4435N

(b) Torsi Diagram

B

(c) SFD

D 5422N

A C

B

D 4724 N

5113 N

A C

401540 Nmm

(d) NFD

B

(e) B.M Diagram

D

436305 Nmm

A C

B

D

Gambar 3.3DesainPorosRoda Gigi Pinion Dengan Gear.

64

3.5

Menentukan Dimensi pasak

Pasakdigunakanuntukmenahangaya geser antara poros dengan rol maupun

poros

dengan

gear.

Bahanpasakterbuatdari

kekuatanbahandiketahuikekuatangesersebesar

ST

42, τ=40

N/mm2dankekuatantariksebesar σ= 70 N/mm2. 1. Kekuatanijin pasak - Tegangantarikmaksimumpasak

σu

= 70 N/mm2

σmax =σy = 40 N/mm2 - Tegangangesermaksimumpasak

τ max = σ max =

40 N/

= 20 N/ 2. Diameter poros diketahui 50 mm, dari tabel didapat w = 16 mm t = 10mm dan bila diketahui T = l x w x τ x dan juga T =

xτx

=

= l x 16 x 42 x

x 42 x

= 1,03 x

= 16800 l N mm......(i) N

....................(ii)

maka dari persamaan (i) dan (ii) didapat l= dan bila diketahui T = l x

= 61, 31 mm xσx

=lx

maka dari persamaan (ii) dan (iii) didapat

x 70 x

= 87510 l N mm......(iii)

65

l=

= 117,7 mm

maka dimensi pasak adalah

w = 16 mm

3.5.1

t = 10 mm

l = 117,7 mm

Lubangpasak

Proses penggefrasisan untuk lubangpasakw = 16 mm, t = 10 mm, l = 117,7 mm dengan menggunakan 2 mata frais, diameter 5 mm dan 16 mm dua tahap. Bahan poros baja ST 34. Sebelum proses pengefraisan, terlebih dahulu pastikan matafrais tidak dalam keadaan rusak. 1. Waktu pengerjaan dengan mata frais 5 mm : Putaran (n)

= 150 rpm.

Sr

= 0,18

Kedalaman (l) = 10 mm. Waktu untuk sekali pengefraisan : Tm

=

0,3.d  l Sr .n

= = 0,167 menit Pengefraisan dilakukan di 4 titik, sehingga waktu pengefraisan : = 4 x 0,167 = 0.668 menit Waktu setting = 5 menit Waktu pengefraisan untuk mata frais 5 mm adalah 0.668 + 5 = 5.668menit. 2. Waktu pengefraisan 16 mm dengan mata frais28 mm : Putaran (n)

= 150 rpm.

Sr

= 0,18

Kedalaman(l) = 10 mm. Waktu untuk sekali pengefraisan : Tm

=

0,3.d  l Sr .n

66

=

= 0,38 menit

Pengefraisan dilakukan di 4 titik, sehingga waktu pengefraisan : = 4 x 0,38 = 1.52 menit Waktu setting = 5 menit Waktu pengerjaan untuk mata frais 5 mm adalah 1.52 + 5 = 6.52 menit. Waktu total pengerjaan untuk pengefraisan lubang pasak= 12,188 menit atau 13 menit

3.6 Desain untuk rumah bearing

Untuk diameter bearing 40 mm, diameter bor 17 mm, lebar bearing 12 mm. Dengan no bearing 203 hasil ini didapat dari tabel bearing maka tebal rumah bearing adalah : Diketahui = 60 mm ( jarak antar baut) w = 946,5 N σ ( tegangan bending cast iron) = 15 N/

t = 21,75 mm Untuk diameter bearing 50 mm, diameter bor 20 mm, lebar bearing 15 mm. Dengan nomor bearing 304 hasil ini didapat dari tabel bearing maka tebal rumah bearing adalah : Diketahui a =70 mm ( jarak antar baut) w = 1134 N σ ( tegangan bending cast iron) = 15 N/

67

t = 23 mm  Dari hasil perhitungan diatas dapat dinyatakan bahwa rumah bearing yang ada pada mesin adalah aman dengan tebal 25 mm.

3.7 Perhitungan Las

Pengelasan yang ada pada kontruksi alat ini terbagi menjadi 2 jenis, untuk bagian rangka adalah las sudut dan las V menggunakan las listrik. Perhitungan kekuatan las pada sambungan tepi padarangka dengan tebal plat 10 mm, panjang pengelasan 500 mm, sehingga untuk memperhitungkan kekuatan las ditentukan A dengan : A = 10mm .sin 45 . 500 mm = 10mm .0,707 .500 mm = 3535 mm2 Elektroda yang digunakan E 6013. E 60 = Kekuatan tarik terendah setelah dilaskan adalah 60.000 psi atau 420 N/mm2. 1

= Posisi pengelasan mendatar, vertical atas kepala dan horizontal

3

= Jenis listrik adalah DC poloaritas bolik (DC+) diameter elektroda 5 mm, arus 230 – 270 A, tegangan 27-29 V

Tegangan yang terjadi pada sambungan adalah : Fmax = = 1471,5 N

 

F max A

68

 

1471,5 N 3535

= 0,416 N/mm2 Tegangan tarik ijin las (t) t = 0,5 .  ijin = 0,5 . 420 N/mm2 = 210 N/mm2 Karena  pengelasan < ijin, maka pengelasan aman.

3.8

MenentukanKapasitasPenggilasanBatangSorghum.

Kapsitaspenggilasan = keliling roll x jumlahputaran = 2 π r x 40 Rpm = 2 π 0.105 x 40 Rpm = 26,376 m/menit Kapasitas

= kapasitaspenggilasan x beratsorghum x jumlahbatangsorghum = 26,3 x 0,125 kg/m x 10 = 65,94 Kg/menit x 60 = 3956 Kg/jam

Atau 4000 Kg/jam. Makakapasitasmesinpemerasbatangsorghuminiadalah 4000 Kg/jam.

69

BAB III PERENCANAAN DAN PERHITUNGAN

3.1 Cara KerjaSistemTransmisiPadaMesinPemerasBatangSorghum

Cara kerja mesin ini adalah tenaga dari motor diesel akan dipindahkan melalui belt menuju puli besar setelah itu putaran ditransmisikan melalui roda gigi transportir pertama ke roda gigi sedang kemudian putaran itu ditransmisikan lagi oleh roda gigi transportir kedua ke roda gigi besar. Putaran roda gigi besar ini dihubungkan dengan roda gigi pada rol depan sehingga poros rol berputar. Selanjutnya putaran poros rol depan ini ditransmisikan ke poros rol atas dan belakang melalui tiga buah roda gigi, sehingga poros rol atas dan belakang dapat berputar. Putaran ketiga buah rol dibuat searah agar saat batangsorghum dimasukkan, batangsorghum dapat terbawa oleh rol. Secara garis besar proses mesin pemeras batangsorghum adalah mulamula batangsorghum dimasukkan antara rol atas dan rol depan kemudian rol menggilas batangsorghum. Penggilasan rol pertama masih tersisa nira dalam ampas yang kemudian digilas kembali oleh rol belakang sehingga tidak ada lagi nira yang tersisa dalam ampas. Nira tersebut akan jatuh ke penadah yang telah disediakan. Nira yang telah terkumpul dalam penadah tersebut dapat langsung digunakan untuk proses pembuatan bio etanol selanjutnya.

3.2 PerencanaanPulidanSabuk

Diketahuispesifikasitransmisipadamesinpemerasbatangsorghumdandiesel sebagaiberikut : 1. Putarandiesel ( N 1 ) = 1420 Rpm 2. Diameter puli yang digerakan ( D2 ) = 795 mm 3. Panjangsumbupuli dieseldanpuli yang digerakkan( x ) = 4m

70

Analisa perhitungan : 1. Kecepatan sabuk. V

=

= = 29,72 m/s 2. Panjang sabuk yang digunakan. L

 (d  d 2 ) 2 ( d 1  d 2 )  2 x   1 2 4x 



  

=

=1,57(1,195)+8+ =1,876+8+0,01 =9,886 m

3. Sudut kontak (  ) yang terjadi pada sabuk antara puli diesel dan pulimesin pemeras batang sorghum.

A B

Puli diesel x=4m

Puli yang digerakkan

71

Gambar3.1Sabukdanpuli. Untuksabukterbuka, sudutsinggung yang terjadiantarasabukdanpuli Sin  

r2  r1 d 2  d 1  x 2x

=

= = 2,83° Sudut kontak puli pada motor :



θ = (180° – 2 .α)

180

= (180° – 2. 2,83°)

3,14 180

= (174,34°). 0,1744 = 3,04rad Sudut kontak puli pada roda gigi : θ = (180°+ 2 .α)

 180

= (180° + 2. 2,83°)

3,14 180

= (185,66°). 0,1744= 3,04 rad 4. Koefisien gesekan. μ = 0,54 – = 0,54 –

72

= 0,54 – = 0,54 - 0,233= 0,3 MenghitungBesarnyaKapasitasMesinPemerasBatangSorghum : Luassatubatangsorghum = 3,14 (12)2 = 452, 16 mm2 Luassepuluhbatangsorghum = 452, 16 mm2 x 10 batang = 4521, 6 mm2 Gaya pemerasanadalah: (Ft) =

= = 2,74kN Gaya perasdengansudut 70Ø Ft = 2740 N/ cos 70Ø = 8375 N Kemudianuntukmenentukandaya yang diperlukanpadamesinpemerastebuiniadalahsebagaiberikut : Torsi padarolatas : T

= Gaya x ½ diameter = 8375N x 0.105 m = 877,5Nm

Dayauntukmemutarrol : P

= = 3673,8 watt = = 4,92 HP

73

Perbandingantranmisi M

1. otor Puli A

= N2 = = 732,32 Rpm P

2. uli B - Pinion C Satuporos, maka NA = NC NA = 732,32 Rpm

P

3. inion C – Roda Gigi D ND = = = 150,35Rpm

R

4. oda Gigi D – Pinion E Satuporosmaka ND=NE ND = 150,35Rpm 5.

Pinion E – Roda Gigi F

NF =

74

= = 39,8 Rpm

40 Rpm

Torsi padarodagigiØ 875 mm :

T

=

= = 877,5N.m DayauntukmemutarporosrodagigiØ 875 mm: P

= = = 16734 watt

Torsipadaporospuli :

T

= = = 234N.m

Dayauntukmemutarporospuli : P

= = = 17904 watt = ≈ 24 HP

75

Olehkarenaitu, kitamengambil diesel dengandaya 24 HP. Daya yang ditransmisikan P = 24 HP )v=

17904 W =

) 29,72

= =

..........(i)

=

2,3 log

log  T1  =    T2 

log  T1  = 0,397 T   2

 T1   T2

  = 2,49 

Dari persamaan (i) dan (ii)

602,42 +

= 2,49

602,42

= 1,49 = 404,38 N

= 1006,72 N

...........(ii)

76

5. Massa per meter panjang sabuk (m).

m = Area x Panjang x Densitas =

3

A x 9,886m x 1140kg/m =

9886 A kg/m2

6. Gaya tarik sentrifugal (Tc).

Tc = m x V2 = 9886 A kg/m2x (29,72m/s)2 = 9886 A x 883,2784 N AN

= 8,732. 7. Gaya tarik total.

T

= T1+ Tc = 1006,72N+8,732.

AN

............(iii)

8. Gaya tarik maksimum pada sabuk (T).

T = .A = 4.

A N

.............(iv)

Dari persamaan (iii) dan (iv) 1006,72N+8,732.

A N

4,732.

A N

= 4.

A N

= 1006,72 N

A

= 212,747.

A

= 212,747

9. Daya yang ditransmisikan sabuk pada kecepatan v = 29,35m/s.

P

= (T1  T2 ) v = (1006,72 N– 404,38N)29,35 m/s = 17678,679watt = 23,70 hP

77



Daya yang ditransmisikan hanya 23,70 hP hal ini dikarenakan pada

saat sabuk berputar terjadi selip antara sabuk dengan puli oleh karena itu daya yang ditransmisikan tidak 24 hP.

3.3 PerhitunganRoda Gigi

1.

Dalam menghitung roda gigi  124 mm maka diperlukan data-data sebagai berikut :

a.

-

Modul (m)

: 8 mm

-

Jumlah gigi (Z)

: 11

-


: 0,25 m


b.


c.


d.


78

= 88 mm – 2 (8mm + 0,25 x 8mm) = 60 mm e.

Menghitung diameter luar da = (m x Z) + 2h = 88 mm + 36 mm= 124 mm

f.

Adendum

g.

Dedendum

h.

Working depth

i.

Total depth

j.


2.

Dalam menghitung roda gigi 875 mm maka diperlukan data-data sebagai

:1 :2 : 0,4

m

:8

mm

: 1,25 m

: 10

m

mm

: 16

: 2,25 m

: 18

m

mm

: 3,2

berikut : - Modul (m)

: 14 mm

- Jumlah gigi (Z)

: 58

- Kelonggaran ( clearance = C ) : 0,25 m

a.


b.


c.


d.


mm mm

79


e.

da = (m x Z) + 2h = 812 mm + 63 mm = 875 mm f.

Adendum

g. Dedendum

:1

m

: 14

mm

: 1,25 m

: 17

mm

m

: 28

h. Working depth

:2

i.

Total depth

j.


3.

: 2,25 m : 0,4

mm

: 31,5 mm m

: 5,6

mm


a.

-

Modul (m)

: 10 mm

-

Jumlah gigi (Z)

: 17

-


: 0,25 m


b.


c.


d.


e.


80

da = (m x Z) + 2h = 170 mm + 45 mm) = 215 mm f.

Adendum

g. Dedendum

:1

: 1,25 m

h. Working depth

:2

i.

Total depth

j.


4.

m

: 2,25 m : 0,4

: 10

mm

: 12,5 mm m

: 20

mm

: 22,5 mm m

:4

mm


a.

-

Modul (m)

: 8 mm

-

Jumlah gigi (Z)

: 71

-


: 0,25 m


b.


c.


d.


e.


81

= 568 mm + 36 mm) = 604 mm f.

Adendum

:1

g. Dedendum

: 1,25 m

h. Working depth

:2

i.

Total depth

j.

Filled radius at root 3.3.1

m

: 2,25 m : 0,4

:8

mm

: 10

mm

m

: 16

: 18

mm

m

: 3,2

mm mm

Menghitung Kekuatan Roda Gigi

1. kekuatan roda gigi 124 yang berfungsi sebagai pinion a. menghitung kecepatan pinion Dalam menghitung kecepatan dari pinion dibutuhkan data-data sebagai berikut: -

Modul (m)

: 8 mm

-

Jumlah gigi dari pinion (Tp)

: 11

-

Jumlah putaran dari roda gigi pinion (

-

Jumlah gigi dari roda gigi (

-

Allowable Static Stress (fo) lampiran 4

: 10,5 kg/

-

Lebar muka gigi (b)

: 15,708 mm

-

Faktor keamanan (Cs) lampiran 5

:1,25

Kecepatan dari pinion adalah :

= 342,64 m/menit = 5,7 m/ detik

)

)

: 124 rpm : 71

82

3.4 Desain Poros Roda Gigi

DesainPorosPulidanRodaGigi Pinion Dengan Gear Diketahui : P

= 24 PK = 17904 watt

T1 = 1006,72 N

N

= 730 Rpm

T2 = 404,38 N

WGear

= 39,24 N

WPuli

= 1066,35 N

σ

= 40 Mpa = 40 Km

Kt

=2

=2

DGear = 124 mm =RGear = 63 mm DPuli

= 795 mm = RPully = 397,5 mm

Maka torsi yang di transmisikanoleh shaft:

= 234 Nm =234000Nmm

T= Bebankebawah vertical porospadapuli

= T1 + T2 + Wpuli =(1006,72 +404,38 + 1066,35) N = 2477,45 N Torsi pada gear samapadaporos ,makabeban vertical keatasporospada gear :

Ft =

= 3,9 x 103 N Total bebanvertikalkeataspadaporos Ft – Wgear = 3900 – 39,24 = 3860,76 N RC

2477,45 N

RD 3860,76 N

83

Dari momen di D RC x 270 = 3860,76 x 380 + 2477,45 x 110 RC = RC = 6443 N RD + 3860,76 = RC + 2477,45 N RD = 6443 + 2477,45- 3860,76 RD = 1104,79 N B.M di gear danpuli

=0

B.M di A

= 3860,76

110 = 424.683,6 Nmm

B.M di B

= 2477,45

110 = 271.519,5 Nmm

B.M maksimum di A, maka M = MA = 424,7 Moment punter equvivalen Te = = = = = 978,6

Te = 978,6

= = 124.662,42 d

= 49,95mm atau 50 mm

Diameter yang digunakan 50 mm

Nmm

Nmm

84

 Dari hasil perhitungan diatas dapat dinyatakan bahwa poros pada mesin

dengan diameter 60 mm aman karena melebihi diameter yang diperlukan yaitu 50 mm.

85



B

A

D

C

B (a) Space Diagram Puli

Pinion 110

270

110

234x103 Nmm A

B C

39,24 N C

D

(b) Torsi Diagram

1066,35 N

D

A 1128,95 N

A C

B

(c) SFD

B

(d) NFD

2771,05 N

D

304815,5Nmm 124184,5Nmm C A

D B

(e) B.M Diagram

Gambar 3.2DesainPorosPulidanRoda Gigi Pinion.

86

DesainPorosRoda Gigi Pinion Dengan Gear Diketahui

:T

= 234x103Nmm

N

= 150 Rpm

AC

= 85 mm

BD

= 85 mm

Dc

= 215 mm

= Rc

= 175 mm

Dd

= 604 mm

= Rd

= 302 mm

AB

=290 mm

σ

= 84 N/mm2

τ

= 40 Mpa

Θc

o = 80

Wd

= 810 N

Θc

o = 72

Wc

= 108 N

Km

=2

Kt

=2

= 40 N/mm2

Daya yang ditransmisikan : P x 60 = T.2π.N P

= = 3673,8 Kw

Karena Torsi kebawah di C dan di D sama. Maka, gayatangensialdigearC : FtC

=

=

= 1337 N Ftc’

=

=4327 N Gaya total kebawah di C = Ftc + Wc=4327 N + 108 N = 4435 N. Gaya tangensial gear D :

87

FtD

=

=

= 774,8 N

Ftd’ =

= 4612 N

=

Gaya total kebawah di C = FtD + WD=4612 N + 810 N = 5422 N. 4435 N

120

A

5422 N

B

290

C

D

RA

RB

Maka, RAdan RB RA + RB

= Reaksipada A dan B. = 5422 N + 4435 N = 9857 N

Momen di A RB x 290

= 5422 x 205 + 4435 x 85

RB

=

RB

= 5133 N

RA

= 9857 – 5133 = 4724 N

B.M di C MC

= RA x 85 = 4724 x 85 = 401540Nmm

B,M di D MD

= RB x 85 = 5133 x 85 = 436305Nmm

Maximum bending momen :

88

= MD = 436305Nmm

M

MomenPuntirEquivalent : Te

= = = = = 9,89 x

9,89 x

Nmm d³

d

Nmm

= = 112927,5

≈ 50 mm

untuk Equivalent bending momen ( Me)

Me

=

89

= 930805Nmm 930805 Nmm= d³ = 112927,5 d = 48 mm darikedua diameter tersebutdiambil yang paling besar: d = 50 mm  Dari hasil perhitungan diatas dapat dinyatakan bahwa poros pada mesin

dengan diameter 65 mm aman karena melebihi diameter yang diperlukan yaitu 50 mm. Namun sebaiknya diameter poros yang digunakan adalah 60 mm, tidak terlalu besar melebihi 50 mm.

90

D

C 3.A

B (a) Space Diagram

120 290

234x103 Nmm A C 4435N

A C

B

(b) Torsi Diagram

B

(c) SFD

D 5422N

D 4724 N

5113 N

A C

401540 Nmm

(d) NFD

B

(e) B.M Diagram

D

436305 Nmm

A C

B

D

Gambar 3.3DesainPorosRoda Gigi Pinion Dengan Gear.

91

3.5

Menentukan Dimensi pasak

Pasakdigunakanuntukmenahangaya geser antara poros dengan rol maupun

poros

dengan

gear.

Bahanpasakterbuatdari

kekuatanbahandiketahuikekuatangesersebesar

ST

42, τ=40

N/mm2dankekuatantariksebesar σ= 70 N/mm2. 1. Kekuatanijin pasak - Tegangantarikmaksimumpasak

σu

= 70 N/mm2

σmax =σy = 40 N/mm2 - Tegangangesermaksimumpasak

τ max = σ max =

40 N/

= 20 N/ 2. Diameter poros diketahui 50 mm, dari tabel didapat w = 16 mm t = 10mm dan bila diketahui T = l x w x τ x dan juga T =

xτx

=

= l x 16 x 42 x

x 42 x

= 1,03 x

= 16800 l N mm......(i) N

....................(ii)

maka dari persamaan (i) dan (ii) didapat l= dan bila diketahui T = l x

= 61, 31 mm xσx

=lx

maka dari persamaan (ii) dan (iii) didapat

x 70 x

= 87510 l N mm......(iii)

92

l=

= 117,7 mm

maka dimensi pasak adalah

w = 16 mm

3.7.1

t = 10 mm

l = 117,7 mm

Lubangpasak

Proses penggefrasisan untuk lubangpasakw = 16 mm, t = 10 mm, l = 117,7 mm dengan menggunakan 2 mata frais, diameter 5 mm dan 16 mm dua tahap. Bahan poros baja ST 34. Sebelum proses pengefraisan, terlebih dahulu pastikan matafrais tidak dalam keadaan rusak. 1. Waktu pengerjaan dengan mata frais 5 mm : Putaran (n)

= 150 rpm.

Sr

= 0,18

Kedalaman (l) = 10 mm. Waktu untuk sekali pengefraisan : Tm

=

0,3.d  l Sr .n

= = 0,167 menit Pengefraisan dilakukan di 4 titik, sehingga waktu pengefraisan : = 4 x 0,167 = 0.668 menit Waktu setting = 5 menit Waktu pengefraisan untuk mata frais 5 mm adalah 0.668 + 5 = 5.668menit. 2. Waktu pengefraisan 16 mm dengan mata frais28 mm : Putaran (n)

= 150 rpm.

Sr

= 0,18

Kedalaman(l) = 10 mm. Waktu untuk sekali pengefraisan : Tm

=

0,3.d  l Sr .n

93

=

= 0,38 menit

Pengefraisan dilakukan di 4 titik, sehingga waktu pengefraisan : = 4 x 0,38 = 1.52 menit Waktu setting = 5 menit Waktu pengerjaan untuk mata frais 5 mm adalah 1.52 + 5 = 6.52 menit. Waktu total pengerjaan untuk pengefraisan lubang pasak= 12,188 menit atau 13 menit

3.8 Desain untuk rumah bearing

Untuk diameter bearing 40 mm, diameter bor 17 mm, lebar bearing 12 mm. Dengan no bearing 203 hasil ini didapat dari tabel bearing maka tebal rumah bearing adalah : Diketahui = 60 mm ( jarak antar baut) w = 946,5 N σ ( tegangan bending cast iron) = 15 N/

t = 21,75 mm Untuk diameter bearing 50 mm, diameter bor 20 mm, lebar bearing 15 mm. Dengan nomor bearing 304 hasil ini didapat dari tabel bearing maka tebal rumah bearing adalah : Diketahui a =70 mm ( jarak antar baut) w = 1134 N σ ( tegangan bending cast iron) = 15 N/

94

t = 23 mm  Dari hasil perhitungan diatas dapat dinyatakan bahwa rumah bearing yang ada pada mesin adalah aman dengan tebal 25 mm.

3.9 Perhitungan Las

Pengelasan yang ada pada kontruksi alat ini terbagi menjadi 2 jenis, untuk bagian rangka adalah las sudut dan las V menggunakan las listrik. Perhitungan kekuatan las pada sambungan tepi padarangka dengan tebal plat 10 mm, panjang pengelasan 500 mm, sehingga untuk memperhitungkan kekuatan las ditentukan A dengan : A = 10mm .sin 45 . 500 mm = 10mm .0,707 .500 mm = 3535 mm2 Elektroda yang digunakan E 6013. E 60 = Kekuatan tarik terendah setelah dilaskan adalah 60.000 psi atau 420 N/mm2. 1

= Posisi pengelasan mendatar, vertical atas kepala dan horizontal

3

= Jenis listrik adalah DC poloaritas bolik (DC+) diameter elektroda 5 mm, arus 230 – 270 A, tegangan 27-29 V

Tegangan yang terjadi pada sambungan adalah : Fmax = = 1471,5 N

 

F max A

95

 

1471,5 N 3535

= 0,416 N/mm2 Tegangan tarik ijin las (t) t = 0,5 .  ijin = 0,5 . 420 N/mm2 = 210 N/mm2 Karena  pengelasan < ijin, maka pengelasan aman.

3.8

MenentukanKapasitasPenggilasanBatangSorghum.

Kapsitaspenggilasan = keliling roll x jumlahputaran = 2 π r x 40 Rpm = 2 π 0.105 x 40 Rpm = 26,376 m/menit Kapasitas

= kapasitaspenggilasan x beratsorghum x jumlahbatangsorghum = 26,3 x 0,125 kg/m x 10 = 65,94 Kg/menit x 60 = 3956 Kg/jam

Atau 4000 Kg/jam. Makakapasitasmesinpemerasbatangsorghuminiadalah 4000 Kg/jam.

96

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan

Dari hasil Re-Kalkulasi Transmisi Mesin Pemeras Batang Sorghum ini dapat disimpulkan : 1. Mesin pemeras batang sorghum ini bekerja dengan menggunakan penggerak diesel dengan daya 24 hP dan putaran 1420 Rpm. 2. Mesin Pemeras Batang Sorghum ini memiliki kapasitas 4000 kg/jam. 3. Total biaya untuk membuat Mesin Pemeras Batang Sorghum sebesar Rp.22.180.000,4. Mesin Pemeras Batang Sorghum ini memiliki tiga buah roller dengan putaran 40 Rpm dan tiga tingkatan sistem transmisi dengan tiga buah poros penyangga.

5.2 Saran

Terkait dengan referensi dan data yang didapat masih kurang, maka perhitungan dilakukan dengan asumsi data sehingga bila dilakukan perhitungan ulang jawaban yangdiasumsikan masih kurang akurat dan kurang tepat.

LAPORAN PROYEK AKHIR RE-KALKULASI TRANSMISI MESIN PEMERAS BATANG SORGHUM. Re-calculation of Sorghum Squeezer Machine s Transmission System

Recommend Documents