PERANCANGAN DAN PEMBUATAN MILL SHAFT ROLL SHELL UNTUK 4000 TCD (TON CANE PER DAY) PADA PABRIK GULA SEI SEMAYANG DENGAN PROSES PENGECORAN LOGAM

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN MILL SHAFT ROLL SHELL UNTUK 4000 TCD (TON CANE PER DAY) PADA PABRIK GULA SEI SEMAYANG DENGAN PROSES PENGECORAN LOGAM SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

NUR FADLIKA NIM. 040401004

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2008

Universitas Sumatera Utara

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN MILL SHAFT ROLL SHELL UNTUK 4000 TCD (TON CANE PER DAY) PADA PABRIK GULA SEI SEMAYANG DENGAN PROSES PENGECORAN LOGAM


Diketahui / Disyahkan : DepartemenTeknik Mesin Fakultas Teknik USU Ketua,

Disetujui oleh : Dosen Pembimbing,

Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri NIP. 132018668

Ir. Raskita S. Meliala NIP. 130353111


PERANCANGAN DAN PEMBUATAN MILL SHAFT ROLL SHELL UNTUK 4000 TCD (TON CANE PER DAY) PADA PABRIK GULA SEI SEMAYANG DENGAN PROSES PENGECORAN LOGAM


Telah Disetujui dari Hasil Seminar Skripsi Periode ke-522, pada Tanggal 20 September 2008

Pembanding I,

Pembanding II,

Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri NIP. 132018668

Ir. Alfian Hamsi, M.Sc. NIP. 131654258


DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK USU MEDAN =========================

AGENDA : 833/TS/2008 DITERIMA : / /2008 PARAF : ====================

TUGAS SARJANA

NAMA

: NUR FADLIKA

NIM

: 040401004

MATA PELAJARAN

: PENGECORAN LOGAM

SPESIFIKASI

: RANCANG DAN BUAT SHAFT MILL ROLL SHELL UNTUK 4000 TCD PADA PABRIK GULA. PERANCANGAN MELIPUTI : − PERHITUNGAN − UKURAN POLA − GAMBAR CETAKAN

DIBERIKAN TANGGAL

: 24 / 04 /2008

SELESAI TANGGAL

:

/

/2008

KETUA DEPARTEMEN TEKNIK MESIN,

MEDAN, SEPTEMBER 2008. DOSEN PEMBIMBING,

DR.ING.IR. IKHWANSYAH ISRANURI NIP. 132 018 668

IR. RASKITA S. MELIALA NIP. 130353111





KARTU BIMBINGAN TUGAS SARJANA MAHASISWA N0 : 833 / TS / 2008 Sub. Program Studi Bidang Tugas Judul Tugas

Diberikan Tanggal Dosen Pembimbing

: Teknik Produksi : Pengecoran Logam : Perancangan dan Pembuatan Mill Shaft Roll Shell Untuk 4000 TCD (Ton Cane Per Day) Pada Pabrik Gula Sei Semayang dengan Proses Pengecoran Logam : 24-04-2008 Selesai Tanggal : 02-09-2008 : Ir.Raskita S.Meliala Nama Mahasiswa : Nur Fadlika NIM : 040401004 KEGIATAN ASISTENSI BIMBINGAN

Tanda Tangan Dosen Pembimbing

NO

Tanggal

1

14-04-2008

2

24-04 -2008 Spesifikasi tugas

3

23-06-2008

Asistensi Bab I dan Bab II, lanjutkan

4

26-07-2008

Asistensi Bab III, perbaiki

5

12-08-2008

Lanjutkan

6

13-08-2008

Asistensi bab IV, perbaiki

7

19-08-2008

Asistensi Bab V, perbaiki

8

26-08-2008

Lanjutkan dan coba digambar

9

27-08-2008

Perbaiki gambar dan diskusikan dengan dosen menggambar

10

02-09-2008

Gambar selesai, siap diseminarkan

Survey lapangan

CATATAN : Diketahui Ketua Departemen Teknik Mesin FT. U.S.U

1. Kartu ini harus diperlihatkan kepada Dosen Pembimbing setiap asistensi. 2. Kartu ini dijaga bersih dan rapi. 3. Kartu ini harus dikembalikan ke Departemen, bila kegiatan asistensi telah selesai. (Dr.Ing.Ir. Ikhwansyah Isranuri) NIP. 132 018 668


KATA PENGANTAR Alhamdulillah Puji dan syukur Allah Swt atas berkat dan rahmatnya-Nya yang telah diberikan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Skripsi ini. Adapun Skripsi yang dipilih adalah dalam bidang Teknik Pengecoran Logam dengan judul : “Perancangan dan Pembuatan Mill Shaft Roll Shell Untuk 4000 TCD (Ton Cane Per Day) Pada Pabrik Gula Sei Semayang dengan Proses Pengecoran Logam”. Selama penulisan Skripsi ini penulis banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Ibu Ir. Raskita S.Meliala selaku dosen pembimbing saya yang telah memberikan waktu dan pikirannya dalam penyelesain skripsi ini. 2. Bapak Dr.Ing.Ir. Ikhwansyah Isranuri sebagai ketua Departemen Teknik Mesin dan Bapak Tulus Burhanudin Sitorus, ST.MT sebagai sekretaris Departemen Teknik Mesin. 3. Bapak Dr.Ing.Ir. Ikhwansyah Isranuri dan Ir. Alfian Hamsi, M.Sc. selaku Dosen Penguji I dan II. 4. Kedua Orang tua saya yang saya cintai yang telah memberikan segala sesuatunya dengan penuh ikhlas serta kedua abang dan adik saya yang telah memberikan semangat dan perhatiannya. 5. Seluruh Staff Pengajar di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah mengubah pola pikir saya ke hal yang positif serta ilmu yang sangat berharga. 6. Seluruh pegawai Departemen Teknik Mesin atas segala bantuannya kepada penulis dalam pengurusan administrasi. 7. Pimpinan dan karyawan PTPN2 Pabrik Gula Sei Semayang yang telah meluangkan waktunya untuk memberikan data dan masukan pada penulis selama survey. 8. Teman-teman Teknik Mesin USU terutama stambuk 2004. Terima kasih kepada semuanya yang telah memberikan banyak masukkan serta semangat kepada penulis serta teman-teman lainnya. Penulis telah mencoba melakukan yang terbaik untuk menyelesaikan skripsi ini, namun kritik dan saran tetap sangat diharapkan untuk lebih menyempurnakan skripsi ini. Penulis berharap skripsi ini dapat bermanfaat bagi siapapun yang membacanya.

Medan, Oktober 2008 Penulis,

Nur Fadlika NIM : 040401004


DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL LEMBARAN PENGESAHAN DARI PEMBIMBING LEMBARAN PERSETUJUAN DARI PEMBANDING SPESIFIKASI TUGAS LEMBARAN EVALUASI SEMINAR SKRIPSI KARTU BIMBINGAN TUGAS SARJANA KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR SIMBOL

halaman i ii iii iv v viii ix x xiii xiv xv

BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG 1.2 MAKSUD DAN TUJUAN 1.3 BATASAN MASALAH 1.4 METODE PENULISAN 1.5 SISTEMATIKA PENULISAN

1 1 2 2 2 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 TINJAUAN UMUM 2.2 PENGERTIAN DAN FUNGSI POROS 2.2.1 Jenis-jenis Poros 2.3 MEMBUAT CORAN 2.4 BAHAN-BAHAN PENGECORAN 2.4.1 Besi Cor 2.4.2 Baja Cor 2.4.3 Coran Paduan Tembaga 2.4.4 Coran Paduan Ringan 2.4.5 Coran Paduan Lainnya 2.5 PENGGUNAAN CORAN 2.6 POLA 2.6.1 Macam-Macam Pola 2.6.1.1 Pola Pejal 2.6.1.2 Pola Pelat Pasangan 2.6.1.3 Pola Pelat Kup dan Drag 2.6.2 Bahan-Bahan Pola 2.6.2.1 Kayu 2.6.2.2 Resin Sintetis 2.6.2.3 Bahan untuk Pola Logam 2.7 RENCANA PENGECORAN 2.7.1 Sistim Saluran 2.7.2 Bentuk dan Bagian-Bagian dari Sistim Saluran 2.7.2.1 Cawan Tuang

4 4 7 7 8 9 10 11 11 12 12 12 13 14 14 16 16 17 17 17 17 17 17 18 18


2.7.2.2 Saluran Turun 2.7.2.3 Pengalir 2.7.2.4 Saluran Masuk 2.7.3 Penambah 2.8 PASIR CETAK 2.8.1 Syarat-Syarat Pasir Cetak 2.8.2 Macam-Macam Pasir Cetak 2.8.3 Susunan Pasir Cetak 2.8.4 Sifat–Sifat Pasir Cetak 2.8.4.1 Sifat–sifat Pasir Cetak Basah 2.8.4.2 Sifat–Sifat Kering 2.8.4.3 Sifat–sifat Penguatan Oleh Udara 2.8.4.4 Sifat – Sifat Panas 2.9 PELEBURAN DAN PENUANGAN LOGAM 2.9.1 Peleburan Baja Cor 2.9.2 Penuangan Baja Cor 2.10 PENGERJAAN AKHIR 2.10.1 Menyingkirkan Pasir Cetak dari Rangka Cetak 2.10.2 Menyingkirkan Saluran Turun dan Penambah Coran

19 19 20 20 21 21 22 22 23 23 25 25 25 27 27 28 10 30 30

BAB III PERENCANAAN MILL SHAFT ROLL 3.1 PENENTUAN PERENCANAAN 3.2 PEMILIHAN BAHAN 3.3 PERENCAANAAN DIAMETER POROS 3.4 PENENTUAN PANJANG POROS 3.5 KONDISI PEMBEBANAN POROS 3.6 ANALISA GAYA PADA BANTALAN 3.6.1 Gaya Reaksi Pada Bantalan A dan B 3.6.2 Gaya – Gaya Dalam Yang Terjadi Pada Poros 3.6.3 Diagram Momen Yang Timbul Pada Poros 3.7 PEMERIKSAAN KEKUATAN POROS 3.8 UKURAN DIMENSI POROS

31 31 33 34 35 36 37 39 40 43 44 45

BAB IV PERENCANAAN PROSES PENCETAKAN 4.1 PEMBUATAN POLA 4.1.1 Bahan dan Jenis Pola 4.1.2 Penentuan Tambahan Penyusutan 4.1.3 Penentuan Penambahan Penyelesaian Mesin 4.1.4 Ukuran Pola 4.2 SISTEM SALURAN 4.2.1 Saluran Turun 4.2.2 Cawan Tuang 4.2.3 Saluran Pengalir 4.2.4 Saluran Masuk 4.2.5 Saluran Penambah 4.3 PEMBUATAN CETAKAN PASIR 4.3.1 Persiapan Pasir Cetak 4.3.2 Pembuatan Cetakan dengan Mesin Pelempar Pasir

46 46 46 46 47 47 49 50 54 55 56 56 58 58 59


BAB V PELEBURAN DAN PENUANGAN 5.1 PELEBURAN 5.1.1 Pemilihan Jenis Tanur 5.1.2 Kapasitas Peleburan 5.2 KOMPOSISI MATERIAL DALAM BAJA COR 5.2.1 Pengaruh Komposisi Material yang Ditambahkan 5.2.2 Komposisi Logam 5.2.3 Penambahan Beberapa Unsur Paduan 5.3 PENUANGAN 5.3.1 Pemilihan Jenis Ladel 5.3.2 Temperatur Penuangan

62 62 62 63 64 64 65 65 67 67 67

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 KESIMPULAN 6.2 SARAN

69 69 71

DAFTAR PUSTAKA

72

LAMPIRAN Lampiran – A : Tabel Diameter Poros Lampiran – B : Cacat-cacat Pada Coran

73 74


DAFTAR TABEL halaman Tabel 3.1 Jenis-jenis faktor koreksi berdasarkan daya yang ditransmisikan

32

Tabel 3.2 Baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang yang difinis dingin untuk poros. Tabel 4.1 Tambahan penyusutan yang disarankan Tabel 4.2 Ukuran dari saluran turun, pengalir, dan saluran masuk Tabel 5.1 Komposisi bahan untuk poros

33 46 50 64


DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Pengangkutan tebu dengan truk Gambar 2.2 Cane Cutter I Gambar 2.3 Cane Cutter II Gambar 2.4 Top Roll dan Shaft Roll Gambar 2.5 Skema proses penggilingan Gambar 2.6 Pola Tunggal Gambar 2.7 Pola Belahan Gambar 2.8 Pola Setengah Gambar 2.9 Pola Belahan Banyak Gambar 2.10 Pola Pelat Pasangan Gambar 2.11 Pola Pelat Kup dan Drag Gambar 2.12 Istilah-istilah sistim Pengisian Gambar 2.13 Ukuran cawan tuang Gambar 2.14 Perpanjangan pengalir Gambar 2.15 Saluran Masuk Gambar 2.16 Penambah samping dan penambah atas Gambar 2.17 Pengaruh kadar air dan kadar lempung terhadap pasir cetak yang diikat dengan lempung Gambar 2.18 Pengaruh kadar air dan bentonit pada pasir diikat bentonit Gambar 2.19 Pemuaian panas bermacam – macam pasir Gambar 2.20 Kekuatan tekan panas dari pasir cetak Gambar 2.21 Deformasi panas dari pasir cetak Gambar 2.22 Tanur listrik Heroult Gambar 2.23 Ladel jenis penyumbat Gambar 2.24 Temperatur penuangan yang disarankan Gambar 3.1 Spesifikasi daya dan putaran. Gambar 3.2 Kondisi pembebanan pada poros Gambar 3.3 Diagram momen poros Gambar 3.4 Ukuran dimensi untuk Mill Shaft Roll Shell Gambar 4.1 Tambahan penyelesaian mesin untuk coran baja Gambar 4.2 Bagian-bagian perhitungan pola Gambar 4.3 Ukuran pola Gambar 4.4 Sistem saluran Gambar 4.5 Cawan tuang dan ukurannya Gambar 4.6 Ukuran pengalir Gambar 4.8 Konstruksi kepala pelempar dan pembuatan cetakan. Gambar 4.9 Pelempar pasir jenis ban ganda Gambar 5.1 Tanur listrik Heroult Gambar 5.2 Ukuran standar dari tanur listrik basa Heroult. Gambar 5.3 Ladel jenis penyumbat Gambar 5.4 Temperatur penuangan yang disarankan

halaman 4 5 5 5 7 15 15 15 16 16 16 18 18 19 20 21 24 24 25 26 27 27 28 29 31 36 44 45 47 47 49 49 54 55 59 60 61 62 66 67


DAFTAR SIMBOL Simbol P n Pd fc T

τa

σb ds Kt Cb

θ l G W m g τp ρ V mtotal v C h Q a W T γ

Keterangan Daya yang ditransmisikan Putaran keluaran Daya rencana Faktor koreksi Momen puntir rencana Tegangan geser izin Kekuatan tarik bahan Diameter poros yang direncanakan Faktor koreksi untuk kemungkinan terjadinya tumbukan Faktor koreksi untuk kemungkinan terjadinya beban lentur Defleksi puntiran Panjang poros Modulus geser (baja diambil 8,3 x 103 kg/mm2) Berat massa benda Massa benda Kecepatan gravitasi bumi (9,81 m/s2) Tegangan geser akibat momen puntir Massa jenis logam (7,3 x 103 kg/m3) Volume benda coran Massa total poros Kecepatan rata-rata tuang dari logam cair Koefisien aliran (0,9-1,0 untuk saluran sederhana) Tinggi saluran turun Volume penuangan per satuan waktu Luas irisan saluran turun Berat coran tuang Waktu penuangan Berat jenis coran

Satuan HP Rpm kW kg.mm kg/mm2 kg/mm2 mm 0

(derajat) mm kg/mm2 N kg m/s2 kg/mm2 kg/m3 m3 kg m/s m m3/s m2 N s N/m3


ABSTRAK Keterbatasan ketersediaan suku cadang dari suatu mesin membuat perusahaan berpikir untuk memesannya dari industri lokal. Ini dikarenakan mesin yang digunakan sudah cukup tua dan membutuhkan waktu yang lama untuk memesannya kembali. Pada umumnya pemesanan dilakukan pada industri pengecoran logam yang mampu menyediakan suku cadang tersebut dengan cepat dan biaya yang cukup murah jika dibandingkan dengan membeli langsung dari produsen asalnya. Seperti halnya yang dilakukan Pabrik Gula Sei Semayang PTPN-II (PGSS) pada stasiun gilingan yang memiliki 5 unit gilingan (5 Set Three Roller Mill) yang disusun seri dengan memakai tekanan hidrolik yang berbeda-beda dan masing-masing unit gilingan terdiri dari 3 roll yaitu roll atas (Top Roll), roll belakang (Bagasse Roll), dan roll depan (Feed Roll). Masing-masing roll tersebut ditopang sebuah poros (Shaft) yaitu mill shaft roll shell yang dimasukkan ke dalam top roll-nya. Dimana suku-suku cadang tersebut dipesan oleh PGSS ke PT. Asia Raya Foundry. Poros yang memiliki diameter yang cukup besar diputar dengan kecepatan maksimum 6,5 Rpm dan daya sebesar 650 HP. Poros tersebut selain menopang Top Roll, juga menopang roda gigi lurus serta kopling persegi (Square Coupling) dan poros ditumpu oleh dua bantalan luncur dengan sistem pelumasan berupa oli. Dari komponem-komponen yang membebani poros tersebut maka dihitung analisa gaya terhadap bantalan serta momen gaya yang terjadi sehingga dapat ditentukan jenis bahan logam yang digunakan untuk pembuatan poros tersebut dengan cara pengecoran cetakan pasir. Oleh sebab itu penulis mencoba untuk melakukan perencanaan pengecoran yang meliputi perhitungan untuk pembuatan mill shaft roll shell pada Pabrik Gula Sei Semayang sebagai Skripsi.


PERANCANGAN DAN PEMBUATAN MILL SHAFT ROLL SHELL UNTUK 4000 TCD (TON CANE PER DAY) PADA PABRIK GULA SEI SEMAYANG DENGAN PROSES PENGECORAN LOGAM

Recommend Documents