PERENCANAAN TRANSMISI SABUK DAN PULI PADA MESIN SLITTER CAPSTRIP PEMBUAT BAN MOBIL DI PT. ELANG PERDANA TYRE INDUSTRY

PERENCANAAN TRANSMISI SABUK DAN PULI PADA MESIN SLITTER CAPSTRIP PEMBUAT BAN MOBIL DI PT. ELANG PERDANA TYRE INDUSTRY Nama NPM Jurusan Pembimbing

: : : :

Sandya Gilang Samudra 2A413509 Teknik Mesin Dr. Rr. Sri Poernomo Sari, ST., MT.

LATAR BELAKANG DAN PERMASALAHAN • PT. Elang Perdana Tyre Industry memiliki 4 buah mesin

slitter untuk memproduksi capstrip (textile yang dilapisi compound karet). Satu dari empat mesin yang ada di PT. Elang Perdana Tyre Industry dibeli dari Taiwan dengan merk SAMSON dan tiga mesin slitter lainnya adalah mesin slitter yang dibuat dan dirakit sendiri oleh mekanik dan engineer di PT. Elang Perdana Tyre Industry dan tidak pernah di buku kan. Fungsi dari mesin slitter capstrip ini yaitu memotong mother capstrip menjadi beberapa bagian dengan ukuran lebar yang sama secara horizontal memanjang dan continue sehingga menghasilkan material capstrip.

TUJUAN PENULISAN Tujuan melakukan kerja praktek dan penulisan ilmiah di PT. Elang Perdana Tyre Industry adalah sebagai berikut : 1. Perencanaan transmisi sabuk dan puli untuk sabuk gilir (timing belt) pada mesin slitter capstrip. 2. Perencanaan transmisi sabuk dan puli untuk sabuk-V (V-belt) pada mesin slitter capstrip

Perencanaan V-Belt dan Timing Belt Mesin Slitter Capstrip V-Belt dan Timing Belt digunakan pada mesin slitter capstrip, yaitu pada bagian wind up. V-Belt digunakan untuk mentransmisikan putaran dari motor dan memutar poros transvers pada bagian wind up mesin slitter capstrip. Timing Belt digunakan untuk mentransmisikan putaran dari motor untuk memutar poros box roll pada bagian wind up mesin slitter capstrip. Pada perencanaan V-Belt dan Timing Belt akan digunakan motor reducer listrik dengan daya 1 HP dan dengan perbandingan 1:10. Kecepatan putaran motor 2200 Rpm. Kecepatan putaran puli yang digerakan direncanakan 100 Rpm. Direncanakan diameter poros 25 mm untuk puli penggerak dan 30 mm untuk puli yang digerakan. Mesin slitter capstrip bekerja 24 jam.

Flowchart Untuk Pemilihan Sabuk-V (V-Belt) .

.

.

Perhitungan Perencanaan Sabuk –V (V- Belt) 1. Dari kegiatan penulis selama melakukan kerja praktek di PT. Elang Perdana Tyre Industry didapat data sebagai berikut : a. Daya yang ditransmisikan b. Putaran puli penggerak P = 1 HP atau 0,74 kW c. Perbandingan transmisi 𝑖=

220 100

= 2,2

1

n1= 2200 Rpm ×10 = 220 Rpm d. Jarak sumbu poros yang direncanakan C = 350 mm

2. Faktor koreksi Faktor koreksi dapat dilihat pada Tabel 2.1 (Hal 25). Untuk V-Belt diambil nilai faktor koreksi : fc = 1,4 3. Daya rencana Untuk mendapatkan daya rencana pada perencanaan V-Belt di gunakan rumus : 𝑃𝑑 = 𝑓𝑐 × 𝑃, maka : 𝑃𝑑 = 1,4 × 0,74 kW = 1,04 kW 4. Momen rencana Untuk mendapatkan harga momen rencana digunakan rumus : 𝑇 = 9,74 × 105 × (𝑃𝑑)/𝑛), maka : 𝑇1 = 9,74 × 105 × (1,04)/220) = 4.604,36 (kg. mm) dan 𝑇2 = 9,74 × 105 × (1,04)/100) = 10.129,6 (kg. mm) 5. Bahan poros Bahan poros yang digunakan adalah S30.C-D, maka : a. σB = 58 (kg/mm2) Sf1 = 6 (untuk bahan S-C) Sf2 = 2 (dengan alur pasak) (Sf2 = 1,3 s/d 3,0)

b.Tegangan geser yang diizinkan

c. Faktor koreksi bahan poros

𝜏𝑎 =

𝜎𝐵 𝑆𝑓1×𝑆𝑓2

Kt = 1,5 ( untuk sedikit kejutan/tumbukan) (Kt =1,0 ÷ 3,0)

𝜏𝑎 =

58 6×2

Cb = 1,5 (beban lenturan)

= 4,83 (kg/mm2)

(Cb = 1,2÷2,3)

dan (Cb= 1,0 jika tidak terjadi beban lenturan) 6. Diameter poros Untuk mendapatkan ukuran diameter poros pada puli penggerak maupun poros puli yang digerakan digunakan rumus: 𝑑𝑠 = 𝑑𝑠 2 =

5,1 5,1 1/3, maka : 𝑑 1 = 𝐾 × 𝐶 × 𝑇 𝑡 𝑏 𝑠 𝜏𝑎 4.83 5,1 1,5 × 1,5 × 10.129,6 1/3 = 28,7 mm 4.83

1,5 × 1,5 × 4.604,36

1/3

= 22,1 mm

25 mm (baik)

30 mm (baik)

7. Pemilihan penampang sabuk-V Karena putaran n1 diketahui 220 Rpm dan Daya rencana Pd = 1,04 kW maka pada Gambar 2.24 pada diagram pemilihan sabuk-V (Hal : 24) penampang sabuk yang cocok untuk digunakan adalah tipe B 8. Diameter minimum puli Untuk menentukan diameter minimum puli penggerak yang cocok untuk penampang tipe B dapat dilihat pada Tabel 2.4 (Hal : 33) adalah dengan ukuran 145 mm 9. Diameter lingkaran puli a. Diameter lingkar jarak bagi puli dp = 145 mm, didapat dari diameter minimum puli yang dianjurkan. Dan untuk mencari diameter lingkar jarak bagi puli besar digunakan rumus : 𝐷𝑝 = 𝑑𝑝 × 𝑖, maka : 𝐷𝑝 = 145 × 2,2 = 319,3 mm

b. Diameter luar puli didapat dengan rumus : 𝑑𝑘 = 𝑑𝑝 + (2 × 𝐾), nilai K didapat dari Tabel 2.2 (Hal : 27) maka: 𝑑𝑘 = 145 + (2 × 5,5) = 156 mm dan 𝐷𝑘 = 319,3 + (2 × 5,5) = 330,3 mm 5

c. Diameter naf puli dapat dicari dengan rumus : 𝑑𝐵 = 3 𝑑𝑠 + 10, maka : 5

𝑑𝐵 = 3 22,1 + 10 = 46,8 dan 𝐷𝐵 =

5 3

60 (mm)

28,7 + 10 = 57,8

70 (mm)

10. Kecepatan sabuk Kecepatan sabuk didapat dengan rumus : 𝑣 =

𝜋 𝑑𝑝 𝑛1 60×1000

, maka : 𝑣 =

3,14 ×145×220 60×1000

= 1,6 (m/s)

11. 1,6 (m/s) < 30 (m/s) (baik) 12. Jarak antara puli penggerak dan puli yang digerakan Untuk menetukan jarak antara kedua puli digunakan rumus : 𝐶 − 350 −

156:330,3 2

𝑑𝑘 :𝐷𝑘 , 2

maka :

= 106,8 (mm)

13. Pemilihan sabuk-V Dipakai tipe standar, Selanjutnya kapasitas daya transmisi dari sutau sabuk dapat dicari dengan rumus : 𝑃0 = 𝑃0 1 + 𝑃0 2 − 𝑃0 1

50 200

𝑃0 = 0,67 + 1,18 − 0,67 𝑃0 = 0,88 (kW)

+ 𝑃0 3 + 𝑃0 4 − 𝑃0 3 50 200

50 200

+ 0,07 + 0,13 − 0,07

. data 𝑃0 diapat dari Tabel 2.5 (Hal : 34) maka : 50 200

14. Panjang keliling sabuk untuk menentukan panjang keliling sabuk digunakan rumus : 𝐿 = 2𝐶 + 𝐿 = 2 × 350 +

3,14 2

330,3 + 145

1 4×350

𝜋

𝑑𝑝 + 𝐷𝑝

2

1 4𝐶

(𝐷𝑝 − 𝑑𝑝 )2 , maka :

(330,3 − 145)2 = 1470,7 (mm)

15. Nomor nominal sabuk-V didapat dari Tabel 2.3 (Hal : 30), maka didapat sabuk-V standar dengan No = 58 dan L =1473 mm 16. Jarak antara sumbu poros Untuk menentukan jarak sumbu poros, dicari nilai b terlebih dulu, nilai b didapat dengan rumus : 𝑏 = 2𝐿 − 3,14 (𝐷𝑝 + 𝑑𝑝 ) , maka : 𝑏 = 2 × 1473 − 3,14 (330,3 + 1447,6) = 1453,6 (mm) C=

𝑏: 𝑏2 ;8 𝐷𝑝 ;𝑑𝑝 8

2

, maka : C=

1453,6: 1453,62 ;8 330,3;145 2 8

= 351,1 (mm)

17. Sudut kontak Untuk menentukan sudut kontak digunakan rumus: 𝜃 = 180° − 𝜃 = 180° −

57 330,3;145 351

= 149,9°

57 𝐷𝑝 ;𝑑𝑝 𝐶

, Maka :

150° K𝜃 = 0,93 (Tabel 2.6 Hal : 35)

18. Jumlah sabuk 𝑃𝑑

Untuk mencari banyaknya sabuk yang digunakan didapat dengan rumus: 𝑁 = 𝑃

0 𝐾𝜃

1,04

, maka: 𝑁 = 0,88×0,93 =1,26

19. Daerah penyetelan jarak poros Daerah penyetelan jarak poros didapat dari Tabel 2.7 (Hal : 36) ,maka didapat ∆Ci = 25 mmdan ∆Ct = 40 mm

2 buah

Flowchart Untuk Pemilihan Sabuk Gilir (Timing Belt) .

.

.

Perhitungan Perencanaan Sabuk-Gilir (Timing Belt) 1. Dari kegiatan penulis selama melakukan kerja praktek di PT. Elang Perdana Tyre Industry didapat data sebagai berikut : a. Daya yang ditransmisikan b. Putaran puli penggerak P = 1 HP atau 0,74 kW c. Perbandingan transmisi 𝑖=

220 100

= 2,2

1

n1= 2200 Rpm × = 220 Rpm 10 d. Jarak sumbu poros yang direncanakan C = 350 mm

2. Faktor koreksi Faktor koreksi dapat dilihat pada Tabel 2.1 (Hal 25). Untuk V-Belt diambil nilai faktor koreksi : fc = 1,2

3. Daya rencana Untuk mendapatkan daya rencana pada perencanaan V-Belt di gunakan rumus : 𝑃𝑑 = 𝑓𝑐 × 𝑃, maka : 𝑃𝑑 = 1,2 × 0,74 kW = 0,89 kW 4. Momen rencana Untuk mendapatkan harga momen rencana digunakan rumus : 𝑇 = 9,74 × 105 × (𝑃𝑑)/𝑛), maka : 𝑇1 = 9,74 × 105 × (0,89)/220) = 3.940,3 (kg. mm) dan 𝑇2 = 9,74 × 105 × (0,89)/100) = 8.668,6 (kg. mm) 5. Bahan poros Bahan poros yang digunakan adalah S30.C-D, maka : a. σB = 58 (kg/mm2) Sf1 = 6 (untuk bahan S-C) Sf2 = 2 (dengan alur pasak) (Sf2 = 1,3 s/d 3,0)

b.Tegangan geser yang diizinkan 𝜎𝐵 𝜏𝑎 =

c. Faktor koreksi bahan poros Kt = 1,5 ( untuk sedikit kejutan/tumbukan) (Kt =1,0 ÷ 3,0)

𝑆𝑓1𝑥𝑆𝑓2

𝜏𝑎 =

58 6×2

= 4,83 (kg/mm2)

Cb = 1,5 (beban lenturan) (Cb = 1,2÷2,3) dan (Cb= 1,0 jika tidak terjadi beban lenturan)

6. Diameter poros Untuk mendapatkan ukuran diameter poros pada puli penggerak maupun poros puli yang digerakan digunakan rumus 𝑑𝑠 = 𝑑𝑠 1 = dan

5,1 𝐾𝑡 × 𝐶𝑏 𝜏𝑎 5,1 1,5 × 4.83 5,1 4.83

𝑑𝑠 2 =

×𝑇

1/3,

maka :

1,5 × 3940,3

1/3

= 21,01 mm

25 mm (baik)

1,5 × 1,5 × 8668,6

1/3

= 27,32 mm

30 mm (baik)

7. Pemilihan penampang sabuk gilir Karena putaran n1 diketahui 220 Rpm dan Daya rencana Pd = 0,89 kW maka pada Gambar 2.27 (Hal : 37) pada diagram pemilihan sabuk gilir penampang sabuk yang cocok untuk digunakan adalah tipe H dan didapat jarak bagi penampang H sebesar p = 12,7 (mm) 8. Jumlah gigi Untuk menentukan jumlah gigi pada puli penggerak dapat dilihat pada Tabel 2.9 (Hal : 39) dan untuk menentukan jumlah 𝑛 gigi pada puli yang digerakan ditentukan dengan rumus : 𝑍2 = 𝑍1 × 𝑛1, maka : 𝑍1 = 26

2

220

𝑍2 = 26 × 100 = 57,2

57

9. Diameter lingkaran puli a. Diameter lingkar jarak bagi puli penggerak didapat menggunakan rumus : 𝑑𝑝 =

𝑃 × 𝑍1 𝜋

dan untuk mencari diameter jarak bagi puli yang digerakan didapat mengunakan rumus : 𝐷𝑝 = 𝑑𝑝 =

12,7×26 3,14

= 105,11 (mm)

12,7×57 3,14

= 230,54 (mm)

p

× 𝑍2 𝜋

maka:

Dan 𝐷𝑝 =

b. Daerah diameter diameter poros penggerak ditentukan dengan range 15÷38 (mm), maka diameter poros yang direncanakan 25 mm (baik). Daerah diameter diameter poros yang digerakan ditentukan dengan range 20÷40 mm maka diameter poros yang direncanakan 30 mm (baik) 5

c. Diameter naf puli dapat dicari dengan rumus :𝑑𝐵 = 3 𝑑𝑠 + 10, maka : 5

𝑑𝐵 = 3 21,01 + 10 = 45

50 (mm)

Dan 5

𝐷𝐵 = 3 27,32 + 10 = 56

60 (mm)

10. Panjang keliling (dalam jumlah jarak bagi) untuk menentukan panjang keliling sabuk digunakan rumus : 𝐿𝑝 = 𝐿𝑝 =

26:57 + 2

350

2 12,7 +

𝑍1 :𝑍2 2

𝐶

+2𝑝 +

(𝑍2 ;𝑍1 /6,28]2 𝐶/𝑝

maka :

(57;26 /6,28]2 350/12,7

Lp = 41,5 + 55,1 + 0,89 = 97,5 (mm) 11. Nomor nominal timing belt didapat dari Tabel 2.9 (Hal : 39), maka didapat hasil dengan : No = 490H dan jumlah gigi sabuk adalah L = 98

12. Jarak antara sumbu poros Untuk menentukan jarak sumbu poros, dicari nilai Cp terlebih dulu, nilai Cp didapat dengan rumus : 𝐶𝑝 =

1 4

𝐿−

𝑍1 :𝑍2 2

𝐶𝑝 =

1 4

98 −

26:57 2

+ +

𝐿−

𝑍1 :𝑍2 2 2

98 −

−

2 9,86

26:57 2 2

−

𝑍1 − 𝑍2

2 9,86

2

, maka :

57 − 26

2

= 27,8

dan 𝐶 = 𝐶𝑝 . 𝑝 𝐶 = 27,8 × 12,7 = 353.18 (mm) 13. Daerah penyetelan jarak poros Daerah penyetelan jarak poros didapat dari Tabel 2.14 (Hal : 46), maka didapat data ∆Ci = 7 mm dan ∆Ct = 6 mm 14. Daya yang ditransmisikan 50

Daya yang ditransmisikan persatuan lebar dapat ditentukan menggunakan rumus : 𝑃𝑜 = 𝑃𝑜 1 + 𝑃𝑜 2 − 𝑃𝑜 1 × 200 . Dari Tabel 2.11(Hal : 41), sabuk gilir tipe H didapat data : Z1 = 26, Po1 = 0,67 (kW) untuk 200 rpm Po2 = 1,35 (kW) untuk 400 rpm Maka : 50

𝑃𝑜 = 0,67 + 135 − 0,67 × 200 = 0,84 (kW) 15. Sudut kontak Untuk menentukan sudut kontak digunakan rumus: 𝜃 = 180° −

57 𝐷𝑝 ;𝑑𝑝 𝐶

maka : 𝜃 = 180° −

57 230,54;105,15 353,18

= 159,76°

16. Faktor koreksi Jumlah Gigi Terkait Untuk menentukan faktor koreksi perlu diketahui nilai JGT terlebih dahulu, untuk menentukan JGT digunakan rumus : 𝜃 , maka : 360 159,76 × 360 = 11,53

𝐽𝐺𝑇 = 𝑍1 ×

𝐽𝐺𝑇 = 26 11,53 > 6 jadi ft = 1,00 (diambil dari Tabel 2.13 (Hal : 44) 17. Faktor lebar gigi 𝑃𝑑 𝑜 ×𝑓𝑡

Untuk menentukan faktor lebar gigi digunakan rumus : 𝑓𝑤 = 𝑃

0,89

, maka: 𝑓𝑤 = 0,84×1 = 1,05

1 inch

18. Lebar gigi sabuk dipasaran Untuk menentukan lebar gigi sabuk gilir di pasaran dapat dilihat pada Tabel 2.9 (Hal : 39), maka : Wb = 1 × 25,4 = 25,4 (mm) 19. Lebar gigi puli Untuk menentukan lebar gigi puli digunakan rumus : 𝑊𝑤 = 𝑊𝑏 × 1,3 , maka 𝑊𝑤 = 25,4 × 1,3 = 33,0 mm 20. Batas lebar gigi puli Batas lebar gig puli adalah Wwlim = 35 (mm) 21. 33,0 (mm) < 35 (mm), perancangan sabuk gilir dapat diterima

Kesimpulan Untuk Perencanaan Sabuk-V (V-Belt) 1. Perancanaan V-belt untuk menggerakan poros transvers meja wind up menggunakan motor reducer listrik dengan daya 1 HP dan dengan perbandingan 1:10. 2. Kecepatan putaran motor 2200 Rpm dan kecepatan putaran puli yang digerakan dapat mencapai 100 Rpm. 3. Kerja mesin slitter capstrip dapat mencapai 24 jam. 4. Sabuk-V (V-Belt) : Tipe sabuk-V = B standar, No: 58 dengan panjang L = 1473 (mm), jumlah sabuk = 2 buah dengan perbandingan transimisi i = 2,2 5. Puli : bahan poros yang digunakan adalah S30.C-D, diameter luar puli penggerak dk = 156 (mm), diameter luar puli yang digerakan Dk = 330,3 (mm), lubang poros puli penggerak ds1 = 25(mm), lubang poros puli yang digerakan ds2 = 30 (mm) dan jarak sumbu poros C = 351 (mm)

Kesimpulan Untuk Perencanaan Sabuk Gilir (Timing Belt) 1. Perencanaan penggunaan timing belt untuk memutar poros box roll pada bagian wind up mesin slitter capstrip. Pada perencanaan timing belt menggunakan motor reducer listrik dengan daya 1 HP dan dengan perbandingan 1:10. 2. Kecepatan putaran motor 2200 Rpm dan kecepatan putaran puli yang digerakan dapat mencapai 100 Rpm. 3. Kerja mesin slitter capstrip dapat mencapai 24 jam. 4. Sabuk gilir (timing Belt) : Tipe sabuk gilir = H, Nomor sabuk = 490 H dengan jumlah gigi L = 98 (mm) dengan perbandingan transmisi i = 2,2 5. Nomor puli = 26 H dan 57 H, bahan poros yang digunakan adalah S30.C-D, lebar gigi puli di pasaran Ww= 25,4 (mm), lubang poros puli penggerak ds1 = 25(mm), lubang poros puli yang digerakan ds2 = 30 (mm), jarak sumbu poros C = 353,18 (mm)