PERENCANAAN GEAR BOX DAN ANALISIS STATIK RANGKA CONVEYOR MENGGUNAKAN SOFWARE CATIA V5

PERENCANAAN GEAR BOX DAN ANALISIS STATIK RANGKA CONVEYOR MENGGUNAKAN SOFWARE CATIA V5

*)

Dr.-Ing. Mohamad Yamin , Widyo Purwoko

**)

E-mail : [email protected] *)

Dosen Teknik Mesin Universitas Gunadarma

**)

Alumni Teknik Mesin Universitas Gunadarma

Abtraksi Conveyor merupakan alat untuk mengangkut bahan-bahan industri. Sedangkan Motor listrik, Gearbox, pulley belt, rangka dan sabuk karet (belt conveyor) ini adalah komponen dari conveyor, dimana komponen dari sabuk karet ini berfungsi untuk membawa sampah ke dalam mesin chuser atau mesin penghancur sampah. Dengan peranan dari motor listrik, gearbox, pulley, rangka, sabuk karet (belt conveyor) yang sangat penting, di perlukan perancangan yang baik, salah satu-nya yang perlu diperhatikan adalah segi kekuatan, dimana rangka menerima beban dari sampah maupun menerima beban dari motor listrik yang bekerja untuk memutar pulley. Dalam penulisan tugas akhir ini dibahas mengenai perencanaan gear box dan analisa statik struktur rangka melalui simulasi dengan menggunakan software CATIA V5. Analisa statik telah dilakukan pada rangka conveyor . Material dari rangka diambil dari baja kontruksi jenis AISI 4140. Adapun beban yang diberikan pada rangka conveyor pada bagian bawah adalah sebesar 200 N, tengah sebesar 400 N , dan atas sebesar 600 N. Untuk menentukan besar nya tegangan maksimum dan peralihan maksimum yang dihasilkan pada rangka bagian bawah sebesar 7 2 2,95 x 10 N/m dan peralihan maksimum sebesar 0,0000536 mm, dan pada rangka 7 2 bagian tengah sebesar 6,13 x 10 N/m dan peralihan maksimum sebesar 0,000052 mm 7 2 dan pada rangka bagian atas sebesar 2,52 x10 N/m dan peralihan maksimum sebesar 0,0000651 mm Kata kunci

1.1

: Conveyor, Tegangan, CATIA, Beban Statis

Pendahuluan Di dalam industri, bahan -bahan

yang

digunakan

kadangkala

merupakan

bahan yang berat maupun berbahaya bagi manusia.

Untuk

itu

diperlukan

alat

transportasi untuk mengangkut bahan-bahan tersebutmengingat keterbatasan kemampuan tenaga manusia baik itu berupa kapasitas bahan yang akan

diangkut maupun keselamatan kerja dari karyawan. pengangkut

Salah yang

satu sering

jenis

alat

digunakan

adalah Conveyor yang berfungsi untuk mengangkut bahan-bahan industri yang berbentuk padat

II

Landasan Teori

akan diangkut. Untuk mengangkut bahan-

2.1

Fungsi conveyor

bahan

Conveyor mengangkut

yang

berfungsi

bahan-bahan

industri

yang

panas,

sabuk

yang

untuk digunakan terbuat dari logam yang tahan yang terhadap panas.

berbentuk padat. Pemilihan alat transportasi

Karakteristik

dan

performance

(conveying equipment) material padat antara dari belt conveyor yaitu : lain tergantung

- Dapat beroperasi secara mendatar °

pada :

maksimum sampai dengan 18 .

- Kapasitas material yang ditangani

- Sabuk disanggah oleh plat roller

- Jarak perpindahan material

Kapasitas tinggi.

- Kondisi pengangkutan : horizontal, vertikal atau inklinasi

- Dapat beroperasi secara continue.

- Ukuran (size), bentuk (shape) dan

- Kapasitas dapat diatur.

sifat material (properties)

- Kecepatannya sampai dengan 600

- Harga peralatan tersebut. 2.1.1

- Serba guna.

ft/m.

Klasifikasi Conveyor

- Dapat naik turun.

Secara umum jenis/type Conveyor

- Perawatan mudah.

yang sering digunakan dapat diklasifikasikan sebagai berikut : 1.

Belt Conveyor

2.

Chain Conveyor :

Kelemahan-kelemahan dari belt conveyor:

- Scraper Conveyor

-

Jaraknya telah tertentu.

-

Biaya relatif mahal.

-

Sudut inklinasi terbatas.

- Apron Conveyor - Bucket Conveyor - Bucket Elevator 3.

Screw Conveyor

4.

Pneumatic Conveyor

2.1.2

Belt Conveyor Belt

Conveyor

pada

dasarnya

merupakan peralatan yang cukup sederhana.

Gambar 2.1 Belt Conveyor Driver

[1]

Alat tersebut terdiri dari sabuk yang tahan terhadap pengangkutan benda padat. Sabuk yang digunakan pada belt conveyor ini dapat dibuat dari berbagai jenis bahan misalnya dari karet, plastik, kulit ataupun logam yang tergantung dari jenis dan sifat bahan yang

2.2

Nama-Nama Bagian Roda Gigi Nama-nama bagian utama roda

gigi diberikan dalam gambar. Adapun ukurannya dinyatakan dengan diameter lingkaran

jarak

bagi,

yaitu

lingkaran

khayal yang mengglinding tanpa slip.

Ukur an gi gidi ny at akan dengan “ j ar ak bagi menjadi masalah. Besarnya perubahan l i ngkar an” ,y ai t uj ar ak sepanj ang l i ngkar an transmisi ditentukan oleh perbandingan jarak bagi antara profil dua gigi yang putaran serta jumlah roda gigi dari masing-masing roda gigi (pinion dan

berdekatan.

Profil atau bentuk involut gigi sangat gear) penting agar pemindahan daya dari satu gigi 2.2.2

Faktor

Penunjang

yang

ke gigi yang lain berjalan secara teratur. Hal diperlukan dalam perencanaan roda ini berguna untuk menjaga agar gigi kedua gigi. roda gigi yang berada dalam pasangan tidak 1. Jumlah daya yang dipindahkan. cepat aus atau rusak. Pada saat satu gigi 2. Jumlah putaran per menit. yang

berpasangan

hubungannya, berikutnya

maka

harus

akan

terlepas 3. Jumlah gigi.

pasangan

mulai

gigi 4. Jenis roda gigi yang direncanakan.

berhubungan. 5. Dan lain-lain.

Sehingga daya yang dipindahkan dibaca 2.3

Perencanaan Angka Transmisi

oleh satu pasang gigi saja. Hal ini dapat mengurangi keausan pada permukaan gigi

dari persamaan

sehingga umur dari roda gigi dapat lebih

n i 1 n2

...(2.1)

dimana :

panjang.

i = angka transmisi n1 = putaran poros 1 n2 = putaran poros 2 2.3.1.

Perencanaan Pasangan Roda Gigi Dari hasil perencanaan angka

transmisi (i) dapat ditentukan putaran roda gigi pinion, bila putaran kurang dari 3600 Rpm, maka berlaku persamaan : Gambar 2.2 Nama-nama Bagian Roda Gigi[2] 2.2.1

 n Nt d rv  2  2  1  1 1 n1 Nt 2 d 2

...(2.2)

Roda Gigi Lurus (Spur Gear)

dimana : Roda gigi lurus digunakan bila letak r = perbandingan kecepatan v kedua poros-poros penggerak dan poros  = kecepatan sudut (rad/sec) yang digerakkan-berada dalam posisi sejajar. Daya yang akan ditransmisikan tidak terlalu besar dan putaran poros tidak melebihi 3600 rpm. Spur gear secara umum dipakai untuk putaran-putaran rendah dan pada system dimana

pengontrolan

kebisingan

tidak

[3]

n

= kecepatan keliling (rpm)

Nt

= jumlah gigi

d

= diameter pitch circle (in)

2.3.2.

Penentuan Sudut Tekan (θ) Sudut

tekan

(θ )

yang o

digunakan adalah sebesar 20

Vp = kecepatan pitch line umum o

atau 25 .

d

= diameter pitch line

n

= putaran poros

Setelah ditentukan jumlah gigi dan sudut 2.3.6.

Perhitungan Torsi

tekan (θ). Dapat ditentukan faktor lewis ( Yp

Besarnya torsi dapat dihitung

dan Yg) yang dapat dilihat pada tabel (Values dengan persamaan : for Lewis Form Factor). 2.3.3.

T Fn

Pemilihan Bahan Roda Gigi

d d cos Ft 2 2

...(2.5)

Bahan roda gigi dapat dipilih dari dimana : berbagai macam bahan tergantung dari kegunaan roda gigi tersebut.

Fn

= gaya normal

Ft

= gaya tangensial

d

= diameter pitch line

θ

= sudut tekan

Setelah dipilih bahan yang akan digunakan untuk perencanaan roda gigi, maka nilai So (psi) dan BHN dan bahan tersebut

dapat

ditentukan.

Lihat

tabel

pemilihan bahan. 2.3.4.

Penentuan Diameter Pitch Line Dengan

mengasumsikan

nilai

P,

diameter pitch line dapat ditentukan dari Sehingga dari harga-harga tersebut bila persamaan :

Nt P d

...(2.3)

disubstitusikan ke dalam persamaan

T .n hp  63000

dimana :

dimana :

...(2.6)

d = diameter pitch circle (in) Nt = jumlah gigi

hp

= daya input

P

n

= putaran

T

= torsi dalam in-pound

= diameter pitch

Klasifikasi Berdasarkan Kekasaran Gigi Gigi kasar

½ < P < 10

Gigi agak kasar 12

Perhitungan Gaya-gaya Yang bekerja

20< P < 128

Gigi sangat halus 150 2.3.5.

2.3.7.

< 18

Gaya Tangensial Dapat dihitung

Perhitungan Kecepatan Pitch Line

dengan :

hp.33000 Ft  Vp pitch line, kecepatan pitch line dapat dihitung Setelah mendapatkan nilai diameter

dari persamaan :

.d .n Vp  12 dimana :

...(2.7)

dari persamaan gaya dinamik : ...(2.4)

600 V p Fd  Ft untuk 0
1200 V p Fd  Ft untuk 2000
dibandingkan nilai gaya bending dengan

ft/min

dianggap aman adalah :

nilai gaya dinamik, dimana kondisi yang

Fb Fd

78 V p Fd  Ft untuk Vp > 4000 ft/min 78

Bila

memenuhi

persyaratan,

dengan melihat konsentrasi tegangan,

maka perencanaan roda gigi dianggap

diperoleh persamaan gaya bending :

aman.

Fb S .b. y. p S .b.

Y P

Pengujian

selanjutnya

pengujian dengan menggunakan metode ...(2.8)

dimana :

AGMA. 2.3.8

Fb

= gaya bending

S

= safe static stresses

b

= tebal roda gigi (in)

Y

= faktor lewis

P

= diameter pitch

Pengujian Dengan Metode AGMA

S .K S ad  at L dimana : ...(2.11) K T .K R Sad

= teg ijin max perencanaan (Psi)

Sat

= tegangan ijin material (Psi)

Sedangkan beban keausan ijin dapat dicari KL

= faktor umur

dari persamaan :

KT

= faktor temperatur

KR

= fackor keamanan

Fw d p .b.Q.K dimana :

adalah

...(2.9)

Sedangkan nilai KT dapat dihitung dp

= diameter pinion

b

= tebal roda gigi

Q

= dapat dicari dari persamaan :

2 .d g 2. Nt g Q  ...(2.10) d g d p Nt p Nt g dg = diameter gear Ntp = jumlah gigi pinion Ntg = jumlah gigi gear K = factor keausan Kemudian tebal roda gigi harus diuji dengan persyaratan :

9 13 b  P P Bila tebal roda gigi telah memenuhi persyaratan, gaya bending dapat dicari dari persamaan-persamaan diatas dan kemudian

dengan persamaan :

460 T F KT  620

dimana : ...(2.12)

TF = temperatur tertinggi minyak o

o

pelumas ( F)  160

Dan dari persamaan :

Kt.Ko.P.Ksd.Km dimana: ...(2.13) t  Kv.b.J t = tegangan yang terjadi pada kaki gigi Ft

= beban yang ditransmisikan

Ko = faktor koreksi beban lebih P

= diameter pitch

Ks = factor koreksi ukuran = 1 ( untuk roda gigi lurus) Km = koreksi distribusi beban

460 TF CT  dimana : 620

Kv = faktor dinamis b

= lebar gigi

J

= faktor bentuk geometri

F

Dan apabila

o

2.3.9. Pengujian Keausan Dengan Metode AGMA

Ft .C o .C m .C f

o

C v .d .b.l

Dan apabila ;

 C .C  perencanaan aman ...(2.17) c Sac  L H  C . C T R  2.4

dimana : ...(2.14)

c = tegangan tekan yang terjadi CP

= temperatur tertinggi dari minyak Pelumas ( F)  160 F

S ad t  perencanaan aman

c C P

...(2.16)

Teori Kekuatan Material Dalam merancang suatu struktur,

ditetapkan

prosedur

pemilihan

suatu

material yang sesuai dengan kondisi

= koefisien yang tergantung dari sifat aplikasinya.

Kekuatan

bahan

bukan

yang

harus

elastisifas bahan

kriteria

Ft = gaya tangensial

dipertimbangkan

Co = factor beban lebih

struktur. Kekakuan suatu bahan sama

Cv = faktor dinamis

dengan pentingnya dengan derajat lebih

d = diameter pinion

kecil,sifat seperti kekerasan, ketangguhan

b = lebar gigi

merupakan penetapan pemilihan bahan.

Cs = faktor ukuran

Suatu percobaan uji tarik pada specimen

satu-satunya dalam

perancangan

= 1-1.25

tersebut dari tegangan akibat gaya tarik

= bila tak ada masalah/pengaruh efek

yang dikenakannya.

Cm= faktor distribusi beban

2.4.1

1 = faktor geometri

Beberapa Sifat Bahan Keuletan

adalah

sifat

suatu

Ct = faktor kondisi permukaan

bahan yang memungkinkan menyerap

= 1 (pengerjaan akhir sangat baik)

energi pada tegangan yang tinggi tanpa

= 1.25 ( pengerjaan tidak terlalu baik)

patah, yang biasanya diatas batas elastis.

= 1.5 (pengerjaan akhir kurang baik)

 C .C  c S ac  L H dimana : C T .C R 

adalah

sifat

kemampuan bahan untuk kembali ke ...(2.15)

Sac = teg. Kontak yang diijinkan bahan CL = faktor umur CH = faktor perbandingan kekerasan CT = faktor temperatur CR = faktor keamanan Sedangkan nilai CT dapat dihitung dengan persamaan :

Elastisitas

ukuran

dan

bentuk

asalnya

setelah gaya luar dilepas. Sifat ini penting pada semua struktur yang mengalami beban yang berubah-ubah. Kekakuan

adalah

sifat

yang

didasarkan pada sejauh mana bahan mampu

menahan

perubahan

bentuk.

Ukuran kekakuan suatu bahan adalah modulus elastisitasnya, yang diperoleh

dengan membagi tegangan satuan dengan memperhitungkan perubahan

bentuk

satuan-satuan

yang pembebanan

yang

melampui

batas

(overloading), dari struktur, jenis-jenis

disebabkan oleh tegangan tersebut. Kemamputempaan

kemungkinan

adalah

sifat pembebanan

(statik,

dinamik

atau

suatu bahan yang bentuknya bias diubah berulang), kemungkinan keruntuhan lelah dengan

tegangan-tegangan (fatique failure) dan lain-lain.

memberikan

tekan tanpa kerusakan.

Apabila faktor keaman sangat

Kekuatan merupakan kemampuan rendah, maka kemungkinan kegagalan bahan

untuk

menahan

tegangan

tanpa akan menjadi tinggi dan karena itu disain

kerusakan beberapa bahan seperti baja strukturnya tidak diterima. Sebaliknya bila struktur,

besi

tempa,

alumunium,

dan faktor keamanan sangat besar, maka

tembaga, mempunyai kekuatan tarik dan strukturnya akan memboros bahan dan tekan

yang

hampir

sama,

sementara mungkin tidak

cocok

bagi fungsinya

kekuatan gesernya adalah kira-kira dua (misalnya menjadi sangat berat). 2.4.3

pertiga kekuatan tariknya. 2.4.2

Faktor Keamanan

HubunganTegangan Regangan Jika seseorang ingin merancang

Kekuatan sebenarnya dari suatu struktur sebuah

mesin,

haruslah melebihi kekuatan yang dibutuhkan. diperhatikan

maka adalah

yang

harus

mengetahui

Perbandingan dari kekuatan sebenarnya bagaimana keadaan material pada waktu terhadap kekuatan yang dibutuhkan disebut sebuah komponen mesin bekerja. Untuk faktor keamanan.

mengetahui hal tersebut, karakteristik

(factor of safety) n :

[6]

tertentu atau properti dari material yang hendak diaplikasikan haruslah diketahui

Kekuatan sebenarnya

Faktor keamanan n = Kekuatan yang dibutuhkan

terlebih

dahulu.

Biasanya

untuk

mengetahui karakteristik material dapat Faktor

keamanan

haruslah

lebih

besar daripada 1,0 jika harus dihindari

diketahui dengan melakukan uji tarik (Tensile Test).

kegagalan. Tergantung pada keadaan, maka faktor keamanan yang harganya sedikit di atas 1,0 hingga 10 yang dipergunakan.

ke dalam disain bukanlah suatu hal yang karena

baik

kekuatan

dan

keruntuhan memiliki berbagai macam arti. Keruntuhan runtuhnya

dapat sama

berarti sekali

patah

suatu

secara

terus–menerus

menambahkan

beban pada suatu material yang akan

Mengikut sertakan faktor keamanan

sederhana,

Uji tarik ini adalah suatu test

atau

struktur.

Penentuan suatu faktor keamanan harus

diteliti dan mencatat berapa besar beban dan elongasi yang terjadi pada material sampai

material

tersebut

patah.

Tegangan yang terjadi dihitung dengan membagi dengan

besar

beban

yang

terjadi

cross-sectional

area

(luas

penampang) dari material yang hendak di

test. Besarnya elongasi atau regangan dapat Pada luluh diketahui

dengan

membagi

perubahan

12 12 412 6k 2

panjang yang terjadi akibat penambahan

1 k

beban dengan panjang mula-mula material. 2.4.4

Sehingga k menggambarkan tegangan

Teori Von Mises Von

Mises

...(2.23)

(1913)

menyatakan

bahwa akan terjadi luluh bilamana tegangan normal itu tidak tergantung dari orientasi atau sudutθ( i nv ar i an)keduadev i at ort eganganJ2

Karena

itu,

kriteria

von

mises

meramalkan bahwa tegangan luluh pada puntiran akan lebih kecil dari pada dalam penegangan uniaksial, sesuai dengan:

melampaui harga kritis tertentu.

j 2 k 2

luluh dalam keadaan geser murni (puntir).

..(2.19)

k

Dimana :



1 3



0 0,5770 Kriteria

...(2.24)

luluh

1 2 2 2 j2   1 2  2 3  3 1 mengisyaratkan 6

von

bahwa

luluh

mises tidak

tergantung pada tegangan normal atau tegangan

...(2.20)

geser

tertentu,

melainkan

Untuk mengevaluasi tetapan k dan tergantung dari fungsi ketiga harga menghubungkannya dengan luluh dalam uji tegangan geser utama. Karena kriteria t ar i kuni aksi al t er j adibi l aσ1 =σ0,σ2 =σ3 = 0

nor mal ,σ1 – σ2, dan sebagainya, maka

02 02 6k 2

0  3 k

kriteria tersebut tidak tergantung pada ...(2.21)

Substitusi

persamaan

persamaan

(2.20)

(2.21)

menghasilkan

dari tanda tegangan individual.



Semula Von Mises mengusulkan

1/2 1 2    232312 0  1 2 2

...(2.22)

Dari persamaan (2.22) dapat diduga bahwa luluh akan terjadi bilamana selisih tegangan pada sisi kanan persamaan melampaui t eganganl ul uhdal am uj i t ar i kuni aksi al σ0. Untuk mengidentifikasi tetapan k dalam

persamaan

keadaan

tegangan

(2.19), dalam

perhatikan

geser

murni,

kriteria

ini

sederhana.

karena Setelah

matematikanya itu,

ahli

lainnya

berusaha untuk memberikan arti fisik. Hencky

(1924)

persamaan

menunjukkan

(2.22)

setara

bahwa dengan

perumpamaan bahwa luluh itu terjadi bilamana energi distorsi mencapai suatu harga kritis. Energi distorsi ialah bagian energi regangan total per volume satuan

seperti dalam uji puntir.

1 3 

komponen tegangan hiodrostatik. Karena

dalam kriteria luluh von mises melibatkan suku bentuk pangkat dua, hasilnya tidak tergantung

kriteria luluh Von Mises



luluh didasarkan atas selisih tegangan

2 0

yang diperlukan untuk perubahan bentuk

yang berlainan dengan energi perubahan Prosedur analisa dengan menggunakan volume. 2.5

metode elemen hingga adalah:  Membagi

Teori Metode Elemen Hingga Metode Elemen Hingga atau Finite

bagian-bagian

Element Method (FEM) atau analisa Elemen Hingga atau Finite Element Analysis (FEA),

sederhana

atau

membagi

objek

 Menghubungkan atau merangkai

yang

elemen-elemen

teratur.

persamaan Metode

(elemen

tiap elemen

untuk

Penggunaan

kecil

 Menjelaskan sifat fisik dari tiap-

kompleks kedalam bagian-bagian kecil yang

2.5.1

kedalam

dengan nodes)

adalah dasar pemikiran dari suatu bangunan bentuk-bentuk kompleks dengan blok-blok

struktur

Elemen

pada

membentuk

nodes rekaan

sistem

dari

keseluruhan struktur

Hingga (Finite Element Method) Penggunaan metode elemen hingga terdiri dari beberapa analisa :  Analisa

Perancangan

perhitungan

 Menyelesaikan

[9]

sistem

persamaan

dengan

melibatkan

adalah

kuantitas yang tidak diketahui

serta

pada nodal, misalnya pergeseran

sederhana,

 Menghitung

simulasi komputer  Finite element method atau Finite

diinginkan

kuantitas

yang

(regangan

dan

element Analysis adalah metode

tekanan)

simulasi

paling

yang dipilih

dalam 2.5.2

Analysis Statik Linear

komputer

banyak

yang

diaplikasikan

engineering

Aplikasi dari metode elemen hingga dalam engineering sebagai berikut:

 Structure analysis (static / dynamic,

diperlakukan

sebagai

masalah

static linear, didasarkan pada asumsi dibawah ini : 1. Small Deformation ( perubahan

 Mechanical /Aerospace / Civil / Automobile Engineering

elemen-elemen

Masalah analisis sebagian besar

 Penggunaan dari aplikasi CAD atau dapat CAM

pada

yang terjadi sangat kecil) 2. Elastic Material 3. Static Loads

linear / nonlinear)

Analisa linier dapat menyediakan

 Thermal / fluid flows

kebanyakan

 Electromagnetics

perilaku suatu struktur, dan merupakan

 Geomechanics

suatu perkiraan baik untuk beberapa

 Biomemechanics

analisa.

dari

informasi

Mempertimbangkan

elemen penuh pada prismatik

tentang

suatu

Tabel 2.1 Bar element dalam 2-D

Gambar 2.3 Elemen Penuh Pada

Local

Global

x,y

X,Y

u’ ’ i,v i

ui , vi

1 node

2 node

[9]

[9]

Prismatic Dimana :

b.

L

= Panjang elemen (mm)

A

= Luas elemen (mm)

E

= Modulus elastis (N/mm )]

u = u (x)

= Displacement (peralihan )

ε= ε(x)

= Strain (ketegangan)

σ= σ(x)

= Stress (tekanan)

Bar elemen pada 3–D

2

Hubungan peralihan tegangan ditunjukkan Tabel 2.2 Bar element dalam 3-D

pada rumus dibawah ini :

du  dx Hubungan

tekanan

…. ( 2. 25)

dan

tegangan

Local

Global

x,y,z

X , Y, Z

ui’ ,v ’ w’ i , I

ui , vi , wi

1 node

3 node

[9]

ditunjukkan pada rumus dibawah ini

E

Elemen …. ( 2. 26)

a. Bar elements dalam 2-D

matriks

kekakuan

dihitung di dalam system koordinat lokal dan kemudian menstransformasi dengan mengkoordinir sistem ( x,y,z ). 2.5.3

Analisa

Komputer

Menggunakan

CATIA V5

Kemajuan

dibidang

komputer

saat ini sangat membantu dalam proses penyelesaian analisa, khususnya analisa Peralihan pada cabang samping tidak kekuatan

struktur.

Saat

ini

banyak

berperan untuk peregangan dari bar/palang, tersedia berbagai jenis perangkat lunak di dalam teori yang linier.

(software) yang digunakan untuk analisa struktur, salah satunya adalah CATIA yang merupakan produk keluaran dari Dassault System. Untuk versi terdahulu

mungkin penggunaan CATIA selain sulit juga sampah yang masuk dari belt conveyor banyak keterbatasan baik data maupun hasil menuju mesin pencacah juga harus diatur yang

diinginkan.

CATIA

dapat

Penggunaan dipakai

software agar

untuk

tidak

berlebihan

karena

dapat

analisa menyebabkan tumpukan sampah yang

komponen baik itu kekuatan struktur dalam terlalu banyak. beban statis, analisis frekuensi bebas sampai 3.1.3 simulasi perancangan dapat dilakukan. Kini bergerak industri

banyak dibidang

otomotif

Perancangan

perusahaan industri,

yang Berikut adalah data perancangan

khususnya

menggunakan

Data dan Spesifikasi

software

CATIA. Versi baru yang kini telah dipasaran

yang dibuat dalam conveyor sampah ini: 1.

Conveyor Sampah Komponen ini merupakan awal

adalah CATIA V5R16. Tetapi pada tugas

masuknya sampah menuju mesin

akhir kali ini saya menggunakan CATIA

pencacah. Conveyor ini dibuat

V5R14.

sedemikian rupa agar mampu III. DATA PERANCANGAN CONVEYOR 3.1

menahan beban dan meneruskan sampah yang akan diolah di

Identifikasi Data

mesin pencacah. Sampah yang Dalam

suatu

perancangan

diletakkan diatas conveyor yang

hendaknya terlebih dahulu mengetahui dan

akan meluncur menuju mesin

membuat data-data perancangan yang akan

pencacah, dimana conveyor ini

dikerjakan. Sehingga proses perancangan

dibuat berputar dengan putaran

dapat berlangsung dengan baik. 3.1.1

yang

Data Perancangan Alternatif Data

perancangan

dihasilkan

oleh

elektromotor.

alternatif

ini Berikut

ini

adalah

spesifikasi

dari

adalah sebagai pertimbangan awal untuk perancangan conveyor sampah : Tabel 3.1 Spesifikasi Conveyor

membantu proses perancangan. 3.1.2

Proses Kerja Conveyor Sampah Proses

pengolahan

sampah

berlangsung setelah sampah-sampah yang dikumpulkan pengumpul

MBC-2000 Input Baja kontruksi jenis AISI 4140

Utama

50x50x5 mm

Material Rangka

Baja kontruksi jenis AISI 4140

dari

gerobak

Pendukung

50x50x5 mm

Sampah

tersebut

Belt Type

Black Cotton Rubber Belt 2Ply

dibongkar sampah.

Type Material Rangka

6mm

kemudian dipilah-pilah untuk memisahkan sampah yang basah, kering, kertas, plastik, logam,

maupun

material-material

yang

lainnya. Setelah proses memilahan barulah

Roller Penarik Belt

Pi pa51/ 2˝+as s11/ 2˝

Bearing Penyangga

UCP 208-24

Roller Penggerak

Elektromotor 1,5 HP + Gear Reducer WPA 100 ratio 1:30

sampah dimasukan ke conveyor. Volume Dimensi ( L x W x H)

3000 x 1000 x 2000 m

2.

Motor Penggerak

Dengan

Motor penggerak dalam conveyor sampah

ini

menggunakan

Elektromotor

1,5

HP

membutuhkan

daya

yang

besar

untuk

material

sebagai berikut: Tabel 3.2 Komposisi elemen untuk material Baja Kontruksi AISI 4140

karena cukup

menggerakkan

conveyor. 3.

komposisi

Gear Box

Element

Weight %

C

0.38-0.43

Mn

0.75-1.00

P

0.035 (max)

S

0.04 (max)

diantara

Si

0.15-0.30

sumbunya. Gear box juga dapat

Cr

0.80-1.10

Mo

0.15-0.25

Gear

box

merupakan

mekanikal daya

yang

dan

mengubah

komponen

menstranmisikan

gerakan

arah

putaran

dan

mengubah gerakan rotasi menjadi gerakan linier. Fungsi gear box untuk merenduksi

kecepatan

pada

Material baja kontruksi AISI 4140

karakteristik seperti yang conveyor sehingga putaran conveyor memiliki tetap stabil dan tidak terlalu cepat ditunjukkan pada tabel di bawah ini: agar sampah berjalan menuju mesin pencacah tidak bertumpuk-tumpuk

3.2

Pemilihan Material

Table 3.3 Karakteristik material kontruksi AISI 4140

MATERIAL

secara umum yaitu baja konstruksi

STEEL PLATE HOT COIL

Pemilihan material yang digunakan pada rangka conveyor sampah ini

baja

Modulus Young

11

2 x 10

N/m

2

Poisson Ratio

0.27 –0.30

Density

7700 - 8030

jenis AISI 4140. Material ini dipilih karena material tersebut merupakan

kg/m

baja dengan kadar karbon sedang. Penggunaan baja karbon sedang

Thermal

dikarenakan lebih kuat dan keras

Expansion

dibanding

baja

penggunaannya

karbon hampir

rendah, sama

dengan baja karbon rendah, untuk perancangankonstruksi pembebanan yang lebih berat dan memerlukan kekuatan, kekerasan tinggi, maka baja karbon sedang lebih tepat.

Yield Strenght

3

-5

1,23 x10 K/deg

10

4,171 x 10

N/m

2

3.3 Analisis beban statis pada rangka

A

conveyor

B

Perhitungan Komputer

Start

(Compute)

Bentuk Geometri Tidak

 Pembuatan model CAD

Menampilkan Hasil Simulasi

chassis

Analisis dan Simulasi

Finish

Finish

Meshing

Gambar 3.1 Diagram alir proses analisis dan simulasi rangka conveyor menggunakan software CATIA V5

Pemberian Restraint

3.4

Prosedur Analisa Statik Setelah

Pemberian Beban

conveyor

(Force)

proses

telah

permodelan

selesai,langkah

selanjutnya adalah analisis. Modul A

B

yang digunakan untuk proses analisis adalah Analysis dan simulation setelah itu

pilih

Generative

Structural

Analysis karena analisis yang akan dihitung komponen.

adalah

struktur

dari

3.4.2

Melakukan Meshing Proses mesh ini sebagai proses

diskritisasi conveyor

gambar sehingga

model model

rangka tersebut

dibagi–bagi menjadi beberapa elemen.

Gambar 3.2 Tool Option untuk masuk ke modul Generative Structural Analysis Setelah masuk ke modul Generative Structural

Analysis,

maka

akan

Gambar 3.4 Proses Meshing 3.4.3

dan Load

muncul

pilihan untuk jenis pengujian analisis yang akan digunakan, kemudian dipilih Static Analysis. Langkah–langkah dalam melakukan Static Analysis adalah:

Langkah Pemberian Restraint

Suatu

analisis

statis

selalu

terdapat bagian yang dianggap kaku (fix), bagian

tersebut

menjadi

pemegang

(clamp) dari struktur rangka. Bagian yang

a. Langkah Static Analysis

dianggap fix dapat berupa permukaan

b. Langkah Meshing

yang rata atau terikat dengan komponen

c.

Langkah pemberian Restraint dan lain. Penempatan posisi clamp sangat Load menentukan hasil analisa. Apabila salah

d. Langkah analisa komputer

dalam menetukan posisi clamp, dapat

e. Menampilkan simulasi

berakibat

3.4.1

Langkah Analisa Statik

komponen

fatal yang

bagi

keamanan

digunakan

dari

setelah

proses analisa. Untuk itu penentuan Start

Analysis

&

Simulation posisi clamp perlu diperhatikan lebih baik.

Generative Structural Analysis. Maka akan

Posisi clamp pada rangka conveyor seperti terlihat pada Gambar 3.5.

muncul New Case Analysis.

Gambar 3.3 Tool Option New Analysis Case

a. setelah proses pemberian beban langkah selanjutnya perhitungan compute box Kemudian pilih OK, maka komputer akan melakukan analisa

perhitungan

secara

otomatis. Gambar 3.5 Penentuan posisi Clamp Pemberian

beban

yang

b. Dan apabila tidak ada problem maka akan muncul Computation

dikenai

resources estimation pilih Yes

terhadap rangka conveyor dengan beban statik

(terpusat).

Beban

yang

maka komputer akan melanjutkan

diberikan

analisa perhitungan kembali.

adalah sebesar 20 kg atau 200 N untuk 3.4.5

kapasitas sampah.

Menampilkan Simulasi Proses

deformation,

Von

displacement. ditampilkan

simulasi

terdiri

dari

stress

dan

Mises

Proses setelah

tersebut

dapat

langkah-langkah

sebelumnya selesai.

3.4.5.1 Menampilkan Deformation Deformasi

Gambar 3.6 Distributed force pada rangka conveyor

yang

akan

terjadi

pembebanan pada rangka pilih bagian akibat permukaan yang diberi beban dan masukkan conveyor, ditampilkan sebagai berikut: Pada distributed force

beban pada force vector X 0 N dan Y 0 N serta masukkan besarnya pada force vector Z -200 N. 3.4.4

Langkah Analisa Komputer Pada langkah-langkah yang telah

dilakukan sebelumnya, maka selanjutnya dilakukan langkah analisa komputer.

Gambar 3.8 Deformation pada rangka conveyor

3.4.5.2 Menampilkan Von Mises Stress Tegangan Von Mises yang terjadi akibat beban yang terdapat sampah, (a)

(b)

Gambar 3.7 (a) Compute box. (b) Computation

seperti terlihat pada gambar 3.9 yang berupa

warna

biru

dari

tegangan

minimum sampai tegangan maksimum resources estimation

sesuai warna yang diberikan.

Gambar 3.11 Deformation yang terjadi setelah diberi beban

Gambar 3.9 Tampilan tegangan von mises

3.4.5.3 Menampilkan Displacement

 Tegangan Von Mises yang terjadi

Peralihan akibat pembebanan yang diberikan

dari

nilai

minimum

akibat

beban

yang

diberikan

sampai

sampah pada rangka conveyor

maksimum dan ditandai dengan warna pada

seperti terlihat pada gambar 3.12

nilai peralihan tersebut.

berikut ini :

Displacement Maximum

Gambar 3.10 Displacement yang terjadi pada rangka conveyor setelah diberi beban

3.5

Hasil

Simulasi

Rangka

Conveyor

Analisis Pada

Statik Bagian

Bawah Hasil yang diperoleh dari analisis statik rangka conveyor pada beban terpusat

Gambar 3.12 Tegangan Von Mises yang terjadi

yang diberikan adalah sebesar 200 N adalah setelah diberi beban pada rangka conveyor pada bagian bawah

sebagai berikut:  Deformation Deformasi

Hasil yang

terjadi

tegangan

(Von

Mises

akibat Stress) maksimum ditunjukkan dengan

pembebanan yang diberikan pada rangka warna merah sebesar 2,95 x 107 N/m2 conveyor ditunjukkan pada gambar dibawah dan ini:

tegangan

(Von

Mises

Stress)

minimum ditunjukkan dengan warna biru 6

2

sebesar 2,95 x 10 N/m dengan beban

terpusat

yang

bagian

diberikan

bawah.

pada

Maka

conveyor yang diberikan adalah

berdasarkan adalah sebagai berikut:

perbandingan tegangan luluh dari material baja kontruksi jenis AISI 4140 sebesar 2,95 x 8

10 N/m

2

tersebut

sebesar 400 N

 Deformation Deformasi yang terjadi akibat

dapat dipastikan struktur rangka pembebanan yang diberikan pada rangka mampu

menahan

beban

yang conveyor

diberikan.

ditunjukkan

pada

gambar

dibawah ini:

 Peralihan yang terjadi akibat beban pada

rangka

bagian

bawah

ditunjukkan pada gambar dibawah ini:

Gambar 3.14 Deformation yang terjadi setelah diberi beban

 Tegangan Von Mises yang terjadi Displacement Maximum

akibat

beban

yang

diberikan sampah pada rangka conveyor seperti terlihat pada

Gambar 3.13 Peralihan yang terjadi setelah

gambar 3.15 berikut ini :

diberi beban terpusat

Dengan pembebanan yang diberikan, maka

hasil

peralihan

(displacement)

maksimum sebesar 0,0000536 mm dan peralihan (displacement) minimum sebesar 0 mm. Dari hasil peralihan tersebut, maka tidak menimbulkan

perubahan

pada

struktur

sehingga dipastikan mampu menahan beban yang diberikan. 3.6

Hasil Rangka

Simulasi Conveyor

Analisis Pada

Statik Bagian

Tengah Hasil yang diperoleh dari analisis

Gambar 3.15 Tegangan Von Mises yang terjadi setelah diberi beban pada rangka conveyor pada

statik rangka conveyor pada beban terpusat bagian tengah

Pada gambar 3.15 menunjukan hasil 3.7

Hasil

tegangan (Von Mises Stress) maksimum yang

ditunjukkan

dengan

7

warna

Atas

2

2

Hasil yang diperoleh dari analisis

warna biru sebesar 6,13 x 10 N/m dengan statik terpusat

yang

Statik

Rangka Conveyor Pada Bagian

Mises Stress) minimum ditunjukkan dengan

beban

Analisis

merah

sebesar 6,13 x 10 N/m dan tegangan (Von 6

Simulasi

diberikan

rangka

conveyor

pada

beban

pada terpusat yang diberikan adalah sebesar

conveyor bagian tengah. Maka berdasarkan 600 N adalah sebagai berikut: perbandingan tegangan luluh dari material baja kontruksi jenis AISI 4140 sebesar 2,95 x 8

10 N/m

2

tersebut

 Deformation Deformasi yang terjadi akibat

dapat dipastikan struktur rangka pembebanan yang diberikan pada rangka mampu

menahan

beban

yang conveyor

diberikan.

ditunjukkan

pada

gambar

dibawah ini:

 Peralihan yang terjadi akibat beban pada

rangka

bagian

tengah

ditunjukkan pada gambar dibawah ini: Gambar 3.17 Deformation yang terjadi setelah diberi beban

 Tegangan Von Mises yang terjadi akibat

beban

yang

diberikan

sampah pada rangka conveyor seperti terlihat pada gambar 3.18

Displacement Maximum

berikut ini :

Gambar 3.16 Peralihan yang terjadi setelah diberi beban terpusat

Dengan pembebanan yang diberikan, maka

hasil

maksimum

peralihan

sebesar

(displacement)

0,000052

peralihan (displacement) minimum

mm

dan

sebesar

0 mm. Dari hasil peralihan tersebut, maka tidak menimbulkan perubahan pada struktur sehingga dipastikan mampu menahan beban yang diberikan.

Gambar 3.18 Tegangan Von Mises yang terjadi setelah diberi beban pada rangka conveyor pada bagian atas

Hasil tegangan (Von Mises Stress) 3.8

Rangka Conveyor Pada Bagian

maksimum ditunjukkan dengan warna merah 7

Pembahasan Analisis Statik Pada

2

sebesar 2,52 x10 N/m dan tegangan (Von

Bawah, Tengah, Dan Atas.

Mises Stress) minimum ditunjukkan dengan 6

Dari analisis statik yang telah

2

warna biru sebesar 2,52 x 10 N/m dengan dilakukan terhadap rangka conveyor pada beban

terpusat

yang

diberikan

pada bagian bawah, tengah, dan atas dengan

conveyor bagian bawah. Maka berdasarkan memberikan beban yang terpusat. Hasil perbandingan tegangan luluh dari material analisis

statik

tersebut

menunjukkan

baja kontruksi jenis AISI 4140 sebesar 2,95 x tegangan (Von Mises Stress) maksimum, 8

10 N/m

2

tersebut

dapat dipastikan struktur rangka minimum dan peralihan (displacement) mampu

menahan

beban

yang maksimum serta minimum dengan beban

diberikan.

yang berbeda pada tiap posisi yang

 Peralihan yang terjadi akibat beban dikenai. Pada tabel 3.4 merupakan hasil pada

rangka

bagian

tengah dari analisis statik pada rangka conveyor

ditunjukkan pada gambar dibawah pada bagian bawah, tengah, dan atas dengan memberi beban yang berbeda

ini:

pada tiap posisi yang dikenai. Tabel 3.4 Beban yang diberikan pada komponen rangka pada bagian bawah, tengah, dan atas N Beban yang o

diberikan

1

bagian bawah sebesar 200 N

pembebanan

(displacement)

hasil

maksimum

yang

2

peralihan

bagian tengah

minimum sebesar 0 mm. Dari hasil peralihan

sebesar 400 N

3

tidak

n

Maksim

minim

Maksim

minimu

menimbulkan

um

um

m

(N/m2)

(mm)

(mm)

2,95 x 7

2,95 x

0,00005

0

6

10

10

36

6,13 x

6,13 x

0,00005

7

10

6

10

36

2,52 x

0,00006

Pada rangka

sebesar 600 N

2,52 7

x10

6

10

51

perubahan pada struktur sehingga dipastikan mampu menahan beban yang diberikan.

0

Beban sampah

bagian atas

maka

Peraliha

Beban sampah Pada rangka

sebesar

0,0000651 mm dan peralihan (displacement)

tersebut,

n

Beban sampah Pada rangka

beban terpusat

maka

Peraliha

gan

(N/m2)

Gambar 3.19 Peralihan yang terjadi setelah diberi

diberikan,

Tegan

an

um

Displacement Maximum

Dengan

Tegang

Analisis statik yang dihasilkan dari rangka pada bagian bawah, tengah, dan atas dengan beban yang diberikan maka menghasilkan tegangan von mises

0

7

maksimum sebesar 6,13 x 10 N/m

2

dan σe = Tegangan Von Mises maksimum sebesar

peralihan (displacement) maksimum sebesar 6,13 x 107 N/m2 0,0000651mm. Sedangkan ditinjau dari Factor of safety: spesifikasi material yang digunakan pada struktur

tersebut

dan

membandingkan

dengan

data-data

yang

dihasilkan

dari

simulasi pada rangka pada bagian bawah,

2,95 x 108 N/m2 η=

= 4,8 7

6,13 x 10 N/m

2

tengah, dan atas maka dapat dipastikan mampu menahan beban yang diberikan pada dimana: 8

struktur tersebut.

Sy = Tegangan luluh sebesar 2,95 x 10 N/m

2

Ditinjau dari faktor keamanan pada σe = Tegangan Von Mises maksimum sebesar material yang digunakan struktur rangka 7 2 2,52 x10 N/m

conveyor haruslah lebih besar daripada 1,0 jika harus dihindari kegagalan. Bergantung

Factor of safety:

2,95 x 108 N/m2

pada keadaan, maka faktor keamanan yang harganya sedikit diatas 1,0 hingga 10 yang dipergunakan.

Faktor

keamanan

η=

yang

digunakan pada rangka conveyor dihitung

= 1,1 2,52 x107 N/m2

BAB IV PERENCANAAN GEAR BOX

berdasarkan perbandingan tegangan luluh material baja kontruksi jenis AISI 4140 dengan tegangan von mises maksimum

4.1

Data Spesifikasi Gear box Tabel 4.1 Spesifikasi Gearbox

seperti dibawah ini: Material Pinion dan Gear

Factor of Safety (

η) =

Sy

Baja Kontruksi jenis AISI 4140

Gearbox memiliki 1 tingkat reduksi (Pinion dan gear)

σe Umur gearbox diestimasikan beroperasi selama 10 tahun

dimana:

Material Flat Belt

Polyamide dengan lebar 1.1 inch

8

Sy = Tegangan luluh sebesar 2,95 x 10 N/m

2

σe = Tegangan Von Mises maksimum sebesar 7

2,95 x 10 N/m

2

Koefisien gesek flat-belt

0.8

Kecepatan angular pada

40 rpm

pulley output Daya yang ditransmisikan

1,5 HP

Material Poros input dan

Baja Kontruksi jenis AISI

poros output

4140

Factor of safety:

2,95 x 108 N/m2 η=

dimana:

=1 2,95 x 107N/m2 8

Sy = Tegangan luluh sebesar 2,95 x 10 N/m

2

4.2

Pemilihan Material Pemilihan

material

yang

MULAI

digunakan pada mesin gear box conveyor sampah ini secara umum yaitu baja konstruksi jenis AISI 4140. Material ini

dipilih karena material

tersebut merupakan baja dengan kadar karbon sedang. Penggunaan

RENCANAKAN :  Angka transmisi i  Pasangan roda gigi

 Sudut tekan  Bahan roda gigi

baja karbon sedang dikarenakan lebih kuat dan keras dibanding baja karbon

rendah,

penggunaannya

hampir sama dengan baja karbon rendah,

untuk

ASUMSIKAN : Nilai diametral pitch  P TENTUKAN : Nilai diametral pitch circle

perancangan

konstruksi pembebanan yang lebih berat dan memerlukan kekuatan, kekerasan tinggi, maka baja karbon sedang lebih tepat.

HITUNG :  Kecpatan pitch line  Vp  Torsi T  Gaya tangensial  Ft  Gaya dinamik  Fd  Tebal roda gigi b

Elektromotor

9
P

Tidak

13 P

HITUNG : Gaya bending  Fb Gambar 4.1. Rancangan Conveyor Tidak

Fb > Fd

SELESAI 4.2 Diagram Alir Perencanaan [3]

Roda Gigi

4.3

6. Penentuan Kecepatan Picth Line ( Vp )

Perancangan Gearbox Dik

: P = 1,5 HP

Vp

=

W2 = 2 rpm W2

n2 =

= n2

n1

W1

2 rpm

Vpgear=

n1 = 4 rpm

1. Perencanaan Angka Tranmisi i

Vppinion=

= n1 =

4 2 2

n 2 Ntp = n1 Ntg 30 1 = →30 = 60 2

=

T .n 63000

T =

hp.63000 n 1,5.63000 47250 lb.in 2

= 5339.25 N.m

3. Penentukan Sudut Tekan (θ) Faktor lewis : Pinion 30 →

Yp = 0, 425

60 →

Yg = 0, 491

8. Menghitung Gaya-gaya Yang bekerja  Gaya Tangensial θ= 25° Ft =

4. Menentukan Bahan Roda Gigi Alloy Steel SAE AISI 4140 So = 65000 Psi

5. Penentuan Diameter Picth Line Dengan mengasumsikan nilai P = 5 gigi kasar

P =

Nt d

1 < P < 10 2 d=

=

hp.33000 Vp

1,5.33000 7882,17 lb 6,28

= 35059.89 N

Bhn = 475

Gigi kasar

3,14.6.4 6,28ft/min=0.03 m/det 12

hp =

=

pinion, 60 = gear

Gear

3,14.12.2 6,28ft/min=0.03m/dt 12

7. Menghitung Torsi ( T )

2. Perencanaan Pasang Roda Gigi rv =

.d .n 12

Nt P

 Gaya Dinamik Fd =

600 Vp . Ft 600

untuk ≤Vp≤2000f t / mi n =

600 6,28 .7882,17 600

= 7964,67 lb = 35426.85 N  Dari Persamaan Beban Keausan

dg =

Ntgear 60  12 P 5

dp=

Ntpinion 30  6 inch=0.30 m P 5

inch= 0.30 m

Ijin Dapat Di Hitung Fw = dp . b . Q . k Asumsi Fw = Fd θ=25°

k = 453

Q

DimanaFd : b= Sad dp = Teg .Q.k. ijin Max Perencanaan (Psi)

2.dg dg dp

=

Sat

2.12 12 6

=

= Teg . ijin Material AISI 4140 42000

KL

7964,67 = 6.1,33.453

= Faktor Umur = 1.7 untuk umur 86400 jam atau 10 thn

24 = 1,33 18

KT

= Faktor Temperatur

T ° F= Temperatur Tertinggi dari minyak

= 2,2 Inch = 0.05 m

pelumas 160 ° F

 Ketebalan roda gigi haus memenuhi KT =

persyaratan

9 13 < b < p p 9 < b < 5

460 T  F 460 160  1 160 160

KR = Faktor Keamanan = 1.00 dengan golongan I cocok dari

13 5

100 buah Dari nilai-nilai diatas dapat dimasukan

1,8 < 2,2 < 2,6

Aman

Sad

9. Perhitungan Gaya Bending ( Fb ) Fb =

KT . KR

S .b. p

= 42000 . 1,7 1x1 = 71400 Psi

Fb pinion =

65000.2,2.0,425 12155 lb 5 =

= 62461.48 N Fb pinion ≥ Fd ≥7964, 67

lb = 35059.89 N Ko = Faktor koreksi beban lebih =1,25 Untuk kekuatan yang tetap dengan beban yang

Fb ≥ Fd Fb gear

≥ Fd

14042,6

≥ 7964, 67

Kekuatan Gigi Dengan

Metode AGMA Dari Pers :

δt = Tegangan Yang Terjadi Pada Kaki

Ft = Beban Yang Ditransmisikan 7882,17

65000 .2,2.0,491 14042,6 lb 5

10. Pengujian

Dari pers :

Gigi

54065.44 N

Fb gear=

12155

= Sat . KL

Sat.KL Sad = KT .KR

berubah-ubah

P = Diameter picth line 5 Ks = Faktor koreksi ukuran = 1 Untuk perencanaan roda gigi lurus Km = Koreksi distribusi beban =1.3 Untuk lebar Roda gigi kurang dari 2 dengan kondisi ketepatan bearing Ky = Faktor dinamis

=1 Untuk perencanaan roda gigi lurus Dimana : dengan kecepatan picth line Vp = 6,28 Cp = 2300 untuk material pinion dan gear ft/min = 0.03 m/det

adalah steel

b

= Lebar roda gigi 2,2 inch = 0.05 m

Ft = beban yang ditransmisikan 7882,17

J

= Faktor bentuk untuk geometri

lb = 35059.89 N

= 0.47 dari jumlah gigi pinion 30 dengan

Co = 1.25 untuk daya yang sedang tidak

sudut θ25°

berubah dengan beban yang

Di dapat :

berubah-ubah

δt =

=

Cv = 1 karena roda gigi lurus dengan Vp

Ft.Ko.P.Km.Ks Kv.b.J

= 6,28 ft/min = 0.03 m/det

7882,17.1,25.5.1,3.1 1.2,2.0,47

64042,63 = 1,034

= 1 pengujian akhir sangat baik

=

Syarat : Sad > δt

Perencanaan Aman

71400 > 61936,78

Aman

= 0.47 dari jumlah gigi pinion 30 dengan

b memilih 1 tingkat reduksi 0,45b 20 2,2 0,45.2,2.20

= 0,11 dp = 6 inch = 0.1 b = 2,2 inch = 0.05 m L = 0.08 faktor bentuk

sudut θ25° Di dapat : =

Cf

Cm =

= 61936,78 Psi

δt

Cs = 1 faktor ukuran tanpa ada masalah

Ft.Ko.P.Km.Ks Kv.b.J

7882,17.1,25.5.1,3.1 = 1.2,2.0,47

δt = CP

Ft.Co.Cs.Cm.Cf Cv.dp.b.L

= 2300

7882,17.1,25.1.0,11.1 1.6.2,2.0,08

= 73683,53 Psi

64042,63 = 1,034 = 61936,78 Psi Syarat : Sad > δt 71400 > 61936,78

CL.CH    CT .CR 

Dari persamaan : δc ≤Sac 

Perencanaan Aman Aman

11. Pengujian Keausan Dengan Metode AGMA

Dimana : Sad = 150000 Psi CT =

460 T  F 460 160  620 620

=1 T ° F = 160 temperatur tertinggi untuk

Ft.Co.Cs.Cm.Cf δt=CP Cv.dp.b.L

minyak pelumas CH = 1 untuk kekerasan pinion dan gear

=1

K maka CH = 1 karena K < Rangka Conveyor pada bagian atas :

1,2 CL = 1,4 umur gear 86400 jam atau 10 tahun

 Tegangan maksimum Von Mises: 7

CR = 1,25 δc ≤Sac

2,52 x10 N/m  Translasi

CL.CH   CT .CR   

2

vektor

peralihan

maksimum : 0,0000651 mm Dari

1,4.1  δc ≤150000  1.1,25   

disimpulkan

hasil

analisis

dapat

bahwa

pada

rangka

conveyor pada bagian bawah lebih aman

δc ≤168000Psi

dibandingkan pada bagian tengah dan

73683,53 ≤168000Aman

bagian atas jika dilihat dari tegangan

Syarat δc ≤Sac( Per encanaanAman)

maksimumnya,

V.

PENUTUP

5.1.

Kesimpulan

bawah yang

pada

memiliki lebih

kecil

rangka

tegangan

bagian

maksimum

dibandingkan

pada

rangka bagian tengah dan bagian atas. Berdasarkan hasil analisis komputer

Dan dari hasil perencanaan dan menggunakan perangkat lunak CATIA V5 perhitungan dari perencanaan gear box pada setiap rangka conveyor pada bagian yang telah dilakukan maka dapat diambil bawah, tengah, dan atas dengan beban yang kesimpulan : berbeda maka diperoleh kesimpulan sebagai 1. Penggunaan bahan untuk roda gigi berikut:

adalah : Alloy Steel (AISI 4140, So =

1. Dari hasil analisis beban statis pada 650000, BHN = 475). rangka conveyor dengan memberikan 2. Perhitungan gaya bending dapat pembebanan sebesar 20 kg, 40 kg, diterima yaitu : 60 kg diperoleh data sebagai berikut : Pada gearbox : Rangka Conveyor pada bagian bawah:  Tegangan

maksimum 7

Mises : 2,95 x 10 N/m  Translasi

vektor

Fbgear ≥ Fd

12155 ≥7964, 67 14042, 6≥ 7964, 67

Von

2

3. Hasil pengujian keausan dengan

peralihan menggunakan metode AGMA dapat

maksimum : 0,0000536 mm Rangka Conveyor pada bagian tengah :  Tegangan maksimum Von 7

Fbpinion ≥ Fd

Mises : 6,13 x 10 N/m

2

diterima : Pada gearbox : δc≤Sac 73683,53 ≤168000(Perencanaan Aman)

peralihan 4. Hasil pengujian kekuatan dengan menggunakan metode AGMA maksimum : 0,000052 mm

 Translasi

vektor

dapat diterima :

9. C.S. Desai Sri Jatno Wirjosoedirjo., Sad > δc

Pada gearbox :

Dasar-dasar Metode Elemen Hingga,

71400 > 61936,78 Erlangga, Jakarta, 1996.

(Perencanaan Aman)

10.Situs internet :http://www.efunda.com DAFTAR PUSTAKA 1. Situsinternet :http://www.beltconveyor.com 2.

Kalpakjian,

Schmid.,

Manufacturing

Engineering and Technology, Prentice Hall 3. Sularso, Kiyokatsu Suga. Elemen Mesin Jilid 3.PT. Pradya Paramitha , Jakarta.1997. 4. Popov, E.P., Mechanics of Materials, Berkeley, California, 1984 5. Jensen, Alfred dan Chenoweth, Harry H., Kekuatan Bahan Terapan, Edisi Keempat, Erlangga, Jakarta, 1991. 6. James M. Gere, Stephen P. Timoshenko., Mekanika Bahan, edisi kedua versi SI., Alih bahasa Hans J. Wospakrik Institut Teknologi Bandung 1996 Penerbit Erlangga. 7. Ferdinand L. Singer, Andrew Pytel., Ilmu Kekuatan Bahan, edisi ketiga, Ahli bahasa, Darwin

Sebayang

(LAPAN),

Jakarta,

Penerbit Erlangga, 1985. 8. Jensen, A. And Chenoweth, harry H., Applied

Strenghth

of

Material,

edition., McGraw-Hill inc., 1983.

fourth