PERHITUNGAN DAYA DAN PENGUJIAN MESIN PENGEPRESS SANDAL
Oleh : FIDYA GHANI PUTRA 2108 030 062 DOSEN PEMBIMBING: Ir. Suhariyanto, MT. PROGRAM STUDI D3 TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOVEMBER
1
LATAR BELAKANG
persaingan pasar global yang ada saat ini, industri sandal tingkat kecil dan menengah perlu didukung dengan mesin-mesin produksi yang handal supaya dapat menghasilkan sandal yang berkualitas baik
pemotong sandal sistem hidrolik mempunyai harga yang mahal sehingga sulit untuk dijangkau oleh kalangan industri kecil. Perubahan yang dilakukan meliputi penggunaan sistem pulley dan v-belt dengan sumber motor AC yang dari segi operasional lebih mudah dan harganya murah
2
PERMASALAHAN
Bagaimana membuat mesin press pemotong sandal yang dapat bekerja dengan baik Perhitungan daya dan pengujian mesin pengepress sandal Bagaimana menentukan dimensi dan bahan poros dan pasak. Berapa kapasitas mesin yang akan dihasilkan 3
BATASAN MASALAH
Alat ini dibuat hanya untuk pengepress sandal dengan bahan spon EVA
Untuk proses pengeleman antara sandal dengan sol karet tidak dibahas
Rangka mesin dianggap kuat
4
TUJUAN
Membuat mesin press pemotong sandal yang dapat bekerja dengan baik. Untuk mengetahui daya yang dibutuhkan untuk memotong spon EVA. Menentukan dimensi dan bahan poros dan pasak. Menguji kapasitas mesin pengepress sandal 5
MANFAAT
Harapan dari proses pembaharuan konstruksi mesin. Perubahan yang dilakukan meliputi penggunaan sistem pulley dan v-belt dengan sumber motor AC yang dari segi operasional lebih mudah dan harganya murah
6
DASAR TEORI
Sandal Jepit Sandal jepit adalah sandal berwarna-warni berbahan dasar Spon EVA dan sol( alas kaki).Kemudian bagian dihubungkan dengan tali penjepit berbentuk huruf “V” yang menghubungkan bagian depan dan belakang sandal. Spon EVA Spon EVA merupakan bahan baku utama pada pembuatan sandal, spon ini mempuyai sifat elastis dan tahan air, sehingga sangat cocok bila digunakan untuk alas kaki. Sol (alas sandal) Sol atau alas sandal berguna untuk mengurangi selip saat pemakaian sandal sehingga sandal jepit tidak licin jika diguanakan.
Gambar :macam-macam sol (alas sandal) : (a) mercy (b) simlek (c) star (d) rupe
7
DASAR TEORI
Perhitungan Daya Daya yang dibutuhkan oleh mesin pengepress sandal ini meliputi daya untuk pengepressan, daya untuk mengatasi momen inersia dan pengujian kapasitas.
nme sin =
n1 d 2 = n2 d1
Daya untuk pengepressan Besaran daya untuk untuk pengepresan (P1) kecepatan mesin pada saat pengepressan dapat dihitung dengan rumus dapat dinyatakan dengan rumus :
P1 = F ⋅ v
v =ω⋅r
Besaran gaya untuk pengepressan dapat diperoleh dengan rumus :
F =τs ⋅ A 8
DASAR TEORI
Daya untuk mengatasi Momen Inersia Daya untuk mengatasi momen inersia dapat dihitung setelah mengetahui besarnya momen inersia, kecepatan dan percepatan sudut, serta torsi Momen Inersia silinder pejal dan berongga Momen Inersia bentuk silinder pejal dan berongga dapat dirumuskan :
I=
1 m⋅r2 2
I = m ⋅ r2 − m ⋅ r1 2
2
Kecepatan dan Percepatan Sudut Pada benda yang berputar, misalnya pulley, maka akan ada kecepatan dan percepatan sudut, yang secara matematis dapat dirumuskan : dθ dω ω= α= dt dt Torsi (T) esarnya torsi dapat dinyatakan dengan rumus :
Daya karena Momen Inersia Setelah torsi dan putaran (rpm) diketahui, maka daya karena momen inersia dapat dihitung dengan rumus :
P = T ⋅ω
T = I ⋅α 9
DASAR TEORI
Poros dan Pasak Poros merupakan salah satu bagian elemen mesin yang sangat penting, hampir setiap mesin mempunyai poros. Karena untuk menerima mentransmisikan daya, disertai dengan putaran. Poros dengan Beban Puntir dan Bending berulang Persamaan teori energi distorsi pada teori kegagalan untuk dua dimensi adalah :. S yp N
2
= σ 1 2 − σ 1 ⋅ σ 2 + σ 2 2
S yp N
(
≥ σ x + 3τ xy 2
)
2 0,5
2
S yp S yps σ r + 3τ sm + τ sr ≥ σ m + N Se S es
S yp
2
Tinjauan terhadap geser
F=
T 0,5 ⋅ D
Peninjauan terhadap kompresi
σc =
F 2 ⋅T 4 ⋅T = = A D ⋅ 0,5W ⋅ L D ⋅ W ⋅ L
Gambar: kedudukan pasak dalam poros
10
METODE PENELITIAN Diagram Alir Studi Literatur
Setelah melakukan penelitian dan mengetahui permasalahan yang ada, selanjutnya mempelajari dengan mengacu pada referensi, buku, jurnal ilmiah dan pencarian di internet.
Observasi
Sebelum merencanakan suatu alat, maka harus dilakukan pengamatan kerja di lapangan karena dari pengamatan tersebut dapat diketahui peralatan apa saja yang dibutuhkan dan peralatan apa saja yang perlu direncanakan untuk dirancang ulang agar pemakaiannya lebih efisien dan nantinya alat yang direncanakan dapat bekerja sesuai dengan yang diinginkan
Mula i
Studi Literatur
Observasi
Sketsa &Perencanaan Alat Perhitungan Pengadaan & Perakitan Alat Uji Coba Alat Hasil baik Ya Pengujian kapasitas dan Penulisan Laporan
Selesai
11
METODE PENELITIAN
Mekanisme Kerja Mesin Cara kerja mesin pengepress sandal ini sangat sederhana. Karena itu untuk mengoperasikan alat ini tidak perlu memiliki keahlian khusus. Kita hanya menyusun alas mika dibagian paling bawah, kemudian bahan sandal (spon EVA), dan pisau potong dibagian paling atasnya Hasil Percobaan
12
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sistem Transmisi Belt dan Pulley
Besarnya t dapat diketahui dari besarnya putaran pulley ke-4 (n4), yaitu 85,3 rpm = 1,4 rps
D3
0,5 .n4 0,5 t= 1,4rps t=
Belt II
Motor D2 D1
D4 v
pulley I, 75 mm pulley II, 280 mm pulley III, 75 mm pulley IV, 330 mm
Perhitungan Kecepatan Potong Besarnya kecepatan potong (v), diperoleh melalui langkah-langkah berikut ini n D i= 1 = 2 n2 D1 1400 280 = n2 75
n 2 = 375,3rpm
Daya untuk mengepress Daya yang dibutuhkan untuk pengepressan P1 dapat dihitung sebagai berikut
Belt I
D1 = Diameter D2 = Diameter D3 = Diameter D4 = Diameter
t = 0,36 s
n D i= 3 = 4 n4 D3 375,3 330 = n4 75
n 4 = 85,3rpm
P1 = F ⋅ v
= 41,9kgf × 0,083 m s = 41,9kg × 9,81 m s 2 × 0,083 m s = 34,12 watt
Besarnya momen Inersia Momen inersia Pulley Pulley I, II dan III I1 = IpI + IpII + IpIII
I1 = (m1 ⋅ r2 − m1 ⋅ r1 ) + (m2 ⋅ r2 − m2 ⋅ r1 ) + 2
2
2
2
(m3 ⋅ r2 − m3⋅ r1 ) 2
2
= (0,5 ⋅ 0,0375 2 − 0,5 ⋅ 0,02 2 ) + (5,3 ⋅ 0,14 2 − 5,3 ⋅ 0,12 2 ) + (0,5 ⋅ 0,0375 2 − 0,5 ⋅ 0,02 2 ) = 0,0286kg ⋅ m 2
13
HASIL DAN PEMBAHASAN daya untuk mengatasi momen inersia
Besarnya momen Inersia Momen inersia Pulley
P2 = I ⋅ α ⋅ ω
Momen Inersia Poros
1 = ⋅ 31,5kg ⋅ 0,165 2 = 2,5988kg ⋅ m 2
1 ⋅m⋅r2 2 1 1 2 2 = ⋅ m1 ⋅ r1 + ⋅ m 2 ⋅ r2 2 2 1 1 = ⋅ 7,4 ⋅ 0,02 + ⋅ 7,4 ⋅ 0,02 2 2 = 0,074 + 0,074
total momen inersia pulley
= 0,148kg ⋅ m 2
Pulley IV I p IV =
I2 =
1 2 ⋅ m4 ⋅ r4 2
I 1 = 0,0286 + 2,5988 = 2,6274kg ⋅ m 2
I = I1 + I 2 = 2,6274 + 0,148 = 2,7754kg ⋅ m
daya yang dibutuhkan oleh mesin adalah P = P1 + P2 = 34,12watt + 221,32watt = 255,44watt
Poros
Tegangan puntir yang terjadi pada poros dapat dirumuskan N n 0,5 M t = 71.620 85,3 M t = 419,81kg ⋅ cm
kecepatan dan percepatan sudut dapat dicari dengan rumus α=
ω1 − ω 0
∆t 8,93 rad s − 0 α= 1 α = 8,93 rad s 2
diameter poros dapat dinyatakan dengan rumus
(5,1 ⋅ Mt )1 3 (τ s ) 1 3 ( 5,1 ⋅ Mt ) d≥
d≥
σ yp
2
Besarnya kecepatan, percepatan sudut dan daya 2π ⋅n 60 2 ⋅ 3,14 = ⋅ 85,3 60 = 8,93 rad s
2
M t = 71.620
momen Inersia total adalah
ω=
= 2,7754kg ⋅ m 2 ⋅ 8,93 rad s ⋅ 8,93 rad s = 221,32 watt
d≥
N (5,1 ⋅ Mt )1 3 ⋅ N
σ yp
13 ( 5,1 ⋅ 419,81) ⋅ 3 d≥
60,35 d ≥ 0,64cm
14
HASIL DAN PEMBAHASAN Prototipe Mesin Pengepress Sandal Pasak
Tinjauan terhadap tegangan geser ks ⋅ σ yp 2T ≤ d ⋅W ⋅ L N 2T ⋅ N L≥ d ⋅ W ⋅ ks ⋅ σ yp 2 ⋅ 419,51 ⋅ 3 L≥ 4 ⋅ 0,7 ⋅ 0,7 ⋅ 28 L ≥ 0,458cm
Tinjauan terhadap kompresi kc ⋅ σ yp 4T ≤ W ⋅L⋅d N 4T ⋅ N L≥ W ⋅ d ⋅ kc ⋅ σ yp
6
8
5 4 9 Keterangan : •Motor Listrik •Pulley I •Belt I •Pulley II •Pulley III •Belt II •Pulley IV •Engkol •Pasak •Pengepress •Pedal
3 10 2 1
11
4 ⋅ 419,51 ⋅ 3 0,7 ⋅ 4 ⋅ 1,1 ⋅ 28 L ≥ 0,72cm L≥
Dalam aplikasi mesin ini maka L = 3,5cm.
15
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil dari Pengujian Mesin Pengepress Sandal
Alat Mesin Pengepress Sandal
Pengujian Kapasitas
Tabel 4.1. Hasil pengujian kapasitas Pengujian
1 2 3 Rata - rata
Waktu
Hasil Potongan
(menit)
(buah)
5 5 5
6 7 6 6
5
Tabel 4.2. Jumlah penekanan dalam pemotongan satu buah sandal Pengujian
Jumlah penekanan (kali)
1
14
2
15
3
15
Rata – rata
15
16
KESIMPULAN
1. 2. 3. 4.
Mesin kurang dapat bekerja dengan baik. Penekan pisau direncanakan dapat memotong dalam sekali tekan, namun ternyata diperlukan beberapa kali penekanan pisau Daya yang dibutuhkan oleh mesin sebesar 255 watt, sedangkan yang digunakan ½ HP (372 watt) Poros berdiameter 4cm dan pasak berukuran W = H = 0,7cm dan L = 3,5cm dengan bahan ST40. Hasil pengujian selama 5 menit menghasilkan potongan sebanyak 6 buah. Sehingga kapasitas mesin pengepress sandal ini adalah 72 buah/jam.
17
