ANALISIS KEAUSAN SPROKET PADA MESIN PEMERAS SARI SINGKONG DI PT. SEMANGAT JAYA PESAWARAN LAMPUNG (Laporan Kerja Praktik)
Oleh Jati Wahyu Nugraha
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG BANDAR LAMPUNG 2016
1
I. PENDAHULUAN
1.1 LatarBelakang PT. Semangat Jaya merupakan produsen tepung tapioka yang terletak di Desa Bangunsari, Kecamatan Negeri Katon, Kabupaten Pesawaran, Provinsi Lampung. Perusahaan ini merupakan perusahaan perseorangan yang dimiliki oleh Hi. Supar. PT. Semangat Jaya memiliki 4 pabrik singkong yang di pimpin oleh Hi. Supar. Dua Pabrik terletak di Negeri Katon, satu di Adiluwih dan satu di Indo Lampung.
Perusahaan ini mengawali kegiatannya dalam pembuatan gaplèk, kemudian pada tahun 2001 berkembang menjadi perusahaan yang memproduksi tepung tapioka. Tepung tapioka yang sudah kering dan dikemas akan dibeli konsumen yang berasal dari dalam dan luar Lampung seperti Masgar, Metro, Bogor, Cianjur, Cirebon, Tangerang, Tasikmalaya dan Tegal. Tepung yang sudah dibeli konsumen akan diantarkan dengan kendaraan perusahaan, kecuali konsumen yang membeli secara langsung ke pabrik dan membawa kendaraan sendiri. PT. Semangat Jaya memperoleh bahan baku dari petani sekitar dan petani luar daerah yang datang ke pabrik.
2
Proses utama dalam produksi tepung tapioka di PT. Semangat Jaya yaitu pencucian, pemarutan, ekstraksi, pengendapan, penggilingan, pengeringan, dan pengemasan.
Untuk memaksimalkan produksi tepung tapioka maka mesin-mesin yang digunakan harus selalu dijaga performanya, salah satu mesin yang menjadi ikut andil dalam menentukan kualitas tepung tapioka adalah mesin pemeras sari singkong, setelah singkong diparut lalu di campur air langsung masuk ke dalam pengayak, lalu ampas dari singkong tersebut diperas kembali untuk diambil saripati singkong agar efisiensi dari pembuatan tepung tapioka tinggi, kemudian sari pati singkong (onggok) dibuang ke tempat pembuangan.
Proses pembuangan sisa-sisa saripati singkong (onggok) dari mesin pemeras sari singkong mengunakan transmsisi tidak langsung jenis sproket rantai rol. Sproket adalah roda bergerigi yang berpasangan dengan rantai, track, atau benda panjang yang bergerigi. Sproket berfungsi untuk mentransmisikan gaya putar antara dua poros dimana roda gigi tidak mampu untuk menjangkaunya.
Namun, dalam aktualnya sproket pada mesin pemeras saripati singkong sering mengalami kerusakan, seperti keausan pada sproket. Sehingga mengurangi kinerja dari mesin tersebut. Untuk itu maka dalam laporan kerja praktik ini akan dibahas tentang penyebab terjadinya kerusakan pada sproket dan
mengetahui
mempengaruhinya.
laju
keausan
sproket
serta
faktor-faktor
yang
3
1.2 Tujuan Kerja Praktik Tujuan dari kerja praktik yang dilaksanakan di PT. Semangat Jaya adalah sebagai berikut. 1. Mengetahui penyebab terjadinya keausan pada sproket. 2. Mengetahui laju keausan pada sproket.
2.3 Batasan Masalah Pada penulisan laporan kerja praktik ini, penulis membatasi masalah tentang perhitungan laju keausan sprocket rantai rol pada mesin pemeras sari pati singkong pada bulan Agustus-September 2015 di PT Semangat Jaya.
2.4 Sistematika Penulisan Laporan Sistematika laporan kerja praktik ini adalah diawali dengan bab pertama yaitu pendahuluan yang berisikan latar belakang masalah, menentukan tujuan, dan batasan masalah yang sesuai dengan kerja praktik dan membuat sistematika penulisan laporan. Tahap selanjutnya yaitu bab dua yang berisikan teori-teori yang berhubungan dan mendukung tentang masalah yang diambil dalam laporan kerja praktik ini. Teori digunakan sebagai pendukung dan bahan rujukan dalam membuat isi laporan. Bab tiga berisikan metode yang digunakan, lalu mengumpulkan informasi, tempat dan waktu kerja praktik yang menerangkan alur kerja praktik serta bagaimana proses pengambilan data. Selanjutnya pada bab empat berisikan data pengamatan yang diperoleh dari hasil perhitungan dan pembahasan yang diakhiri dengan memberikan simpulan dan saran untuk perusahaan pada bab lima.
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Keausan
Definisi paling umum dari keausan yang telah dikenal sekitar 50 tahun lebih yaitu hilangnya bahan dari suatu permukaan atau perpindahan bahan dari permukaannya ke bagian yang lain atau bergeraknya bahan pada suatu permukaan. (Almen, 1950). Menurut M.B. Peterson dan W.O. Winer definisi lain tentang keausan yaitu sebagai hilangnya bagian dari permukaan yang saling berinteraksi yang terjadi sebagai hasil gerak relatif pada permukaan. Keausan yang terjadi pada suatu material disebabkan oleh adanya beberapa mekanisme yang berbeda dan terbentuk oleh beberapa parameter yang bervariasi meliputi bahan, lingkungan, kondisi operasi, dan geometri permukaan benda yang terjadi keausan.
2.2 Jenis-Jenis Keausan
Mekanisme keausan dikelompokkan menjadi dua kelompok, yaitu keausan yang penyebabnya didominasi oleh perilaku mekanis dari bahan dan keausan yang penyebabnya didominasi oleh perilaku kimia dari bahan. (Zum Gahr, 1987). Sedangkan menurut Koji Kato, tipe keausan terdiri dari tiga macam, yaitu mechanical, chemical and thermal wear
5
a. Keausan yang disebabkan perilaku mekanis (mechanical). Keausan yang disebabkan oleh perilaku mekanis digolongkan menjadi abrasive, adhesive, flow dan fatigue wear. 1. Abrasive wear Keausan ini terjadi jika partikel keras atau permukaan keras yang kasar menggerus dan memotong permukaan sehingga mengakibatkan hilangnya material yang ada di permukaan tersebut (earth moving equipment) Contoh : micro-cutting, wedge forming, dan ploughing.
Gambar 2.1 Abrasive wear oleh microcutting ( Zum Gahr, 1987)
Gambar 2.2 a. cutting b. fracture c.fatigue d grain pull-out ( Zum Gahr, 1987)
6
2.
Adhesive wear. Keausan ini terjadi jika partikel permukaan yang lebih lunak menempel atau melekat pada lawan kontak yang lebih keras.
Gambar 2.3 Adhesive wear karena adhesive shear dan transfer (Stachowiak, 2005)
Gambar 2.4 Proses perpindahan logam karena adhesive wear (Zum Gahr, 1987)
3. Flow wear Keausan ini terjadi jika partikel permukaan yang lebih lunak mengalir seperti meleleh dan tergeser plastis akibat kontak dengan lain, seperti Gambar 2.5
Gambar 2.5 Flow wear oleh penumpukan alias geseran plastis (Stachowiak, 2005)
7
3. Fatigue wear Fenomena keausan ini didominasi akibat kondisi beban yang berulang (cyclic loading). Ciri-cirinya perambatan retak lelah biasanya tegak lurus pada permukaan tanpa deformasi plastis yang besar, seperti: ball bearings, roller bearings dan lain sebagainya seperti pada Gambar 2.6.
Gambar 2.6 Fatigue wear karena retak di bagian dalam dan merambat (Stachowiak, 2005)
b. Keausan yang disebabkan Perilaku Kimia 1. Oxidative wear Pada peningkatan kecepatan sliding dan beban rendah, lapisan oksida tipis, tidak lengkap, dan rapuh terbentuk. Pada percepatan yang jauh lebih tinggi, lapisan oksida menjadi berkelanjutan dan lebih tebal, mencakup seluruh permukaan. Contoh: Permukaan luncur di dalam lingkungan yang oksidatif. 2. Corrosive wear Mekanisme ini ditandai oleh batas butir yang korosif dan pembentukan lubang. Misalnya, permukaan sliding di dalam lingkungan yang korosif.
8
Gambar 2.7 Corrosive wear karena pengelupasan yang terjadi pada lapisan yang rapuh (Stachowiak, 2005)
c. Keausan yang disebabkan perilaku panas (Thermal Wear). 1. Melt wear Keausan yang terjadi karena panas yang muncul akibat gesekan benda sehingga permukaan aus meleleh. 2. Diffusive wear Terjadi ketika ada pancaran (diffusion) elemen yang melintasi bidang kontak misalnya pada perkakas baja kecepatan tinggi. Dalam banyak situasi keausan, ada banyak mekanisme yang beroperasi secara serempak, akan tetapi biasanya akan ada satu mekanisme penentu tingkat keausan yang harus diteliti dalam hal ini berhubungan dengan masalah keausan. Hubungan antara 12 koefisien gesek dan laju keausan belum ada penjelasan yang tepat, karena hubungan keduanya akan selalu berubah terhadap waktu.
Saat ini yang paling banyak digunakan dan paling sederhana dalam memodelkan keausan adalah model keausan Archard, beberapa yang lain mencoba mengembangkan model keausan dengan memasukkan efek
9
gesekan dalam menawarkan model yang lebih akurat yang dibandingkan dengan penelitian percobaan yang telah dibuat.
2.3 Teori Sliding, Rolling Dan Rolling-Sliding Contact Keausan pada suatu benda dapat terjadi ketika benda tersebut mengalami kontak diantara dua permukaan, diantaranya dapat karena benda tersebut mengalami peristiwa sliding, rolling atau mengalami dua peristiwa yang bersamaan yaitu rolling sliding. a. Teori sliding contact Gesekan biasanya terjadi di antara dua permukaan benda yang bersentuhan, baik terhadap udara, air atau benda padat. Ketika sebuah benda bergerak di udara, permukaan benda tersebut akan bersentuhan dengan udara sehingga terjadi gesekan antara benda tersebut dengan udara. Demikian juga ketika bergerak di dalam air. Gaya gesekan juga selalu terjadi antara permukaan benda padat yang bersentuhan, sekalipun benda tersebut sangat licin. Permukaan benda yang sangat licin pun sebenarnya sangat kasar dalam skala mikroskopis (asperity). Jika permukaan suatu benda bergeseran dengan permukaan benda lain, masing-masing benda tersebut melakukan gaya gesekan antara satu dengan yang lain. Gaya gesekan pada benda yang bergerak selalu berlawanan arah dengan arah gerakan benda tersebut. Selain menghambat gerak benda, gesekan dapat menimbulkan aus dan kerusakan.
10
Gambar 2.8 Sliding contact (Liu, 2001)
b. Teori rolling contact Rolling adalah perbedaan kecepatan sudut (angular) relatif antara dua benda terhadap suatu axis yang berada dalam suatu bidang tangensial. Yaitu fenomena terjadinya perpindahan (displacement) secara rotasi pada suatu titik, yang diakibatkan adanya perbedaan w. Pada problem 2-D untuk dua buah silinder, kontak yang terjadi berjenis line contact. Rolling contact sesungguhnya hanya dapat terjadi jika terdapat gesekan, sehingga gaya tangensial yang dipindahkan akan selalu lebih kecil dari gaya normal. Jika gesekan dihilangkan, maka hanya terjadi perubahan sudut tanpa diikuti perpindahan.
Gambar 2.9 Rolling contact (Stolarski, 2000)
11
c. Teori rolling-sliding contact Rolling contact dapat diartikan adanya kontak antara dua buah benda dimana benda mengalami rotasi dan adanya pembebanan untuk benda tersebut sehingga terjadinya kontak. ketika dua buah benda tersebut mengalami rotasi yang sama dapat dikatakan bahwa benda tersebut mengalami rolling sempurna. Namun dalam kenyataannya kondisi rolling sempurna sangat sulit ditemui.
Gambar 2.10 Rolling sliding contact (Andersson,2005)
Ketika benda tersebut berputar, sedemikian sehingga titik kontak bergerak ke permukaan benda, kemudian ada dua berbagai kemungkinan dimana kecepatan V1 dari titik-kontak pada permukaan benda satu sama dengan kecepatan V2 dari titik-kontak di atas permukaan benda dua, atau tidak. Dalam kasus ini (kecepatan yang sama) orang menyebutnya rolling, kemudian kasus tentang dorongan dinamakan sliding, atau rolling dengan sliding. (Blau,2001)
2.4 Pegertian Transmisi
Transmisi pada umumnya dimaksudkan adalah sebagai suatu mekanisme yang dipergunakan untuk memindahkan gerakan elemen mesin yang satu ke
12
gerakan elemen mesin yang kedua. Dalam kebanyakan hal poros akan sejajar satu sama lain. Tetapi garis sumbunya dapat juga saling memotong atau saling menyilang. Secara garis besar transmisi putar dapat di bagi atas dua yaitu: a. Transmisi langsung, dimana sebuah piringan atau roda pada poros yang satu dapat menggerakkan roda yang serupa pada poros kedua melalui kontak langsung. Dalam kategori ini termasuk roda gesek dan roda gigi, seperti terlihat pada gambar 2.11
Gambar 2.11 : Perpindahan oleh dua buah roda (Sularso, 1983)
b. Transmisi tidak langsung, perpindahan di mana suatu elemen sebagai penghubung antara sabuk atau rantai menggerakkan poros kedua. Transmisi jenis ini digunakan bilamana jarak antara kedua poros cukup besar, sebab kalau di terapkan perpindahan langsung, roda akan menjadi tidak praktis besarnya, seperti yang terlihat pada gambar 2.12
Gambar 2.12 Perpindahan oleh sabuk atau rantai (Sularso, 1983)
13
Pada roda gesek dan sabuk, yang memindahkan gerakan poros yang satu ke poros yang lain ialah gaya gesek. Keuntungannya ialah jika ada beban lebih akan terjadi slip, jadi gaya tersebut agak bekerja seperti kopling slip, karena sabuk bersifat elastis maka dapat meredam tumbukan dan getaran. Kerugiannya ialah jumlah putaran poros yang digerakkan tidak seluruhnya dapat di tentukan karena slip.
Pada roda gigi, rantai dan sabuk bergigi mempunyai sistem gigi sehingga gerakan menjadi dipaksakan atau tanpa terjadi slip. Dalam suatu sistem transmisi, roda gigi merupakan elemen yang paling banyak diterapkan karena cocok untuk memindahkan daya yang sangat besar pada kecepatan putaran tingi. Namun roda gigi memerlukan ketelitian yang lebih besar dalam pembuatan, pemasangan dan pemeliharaan. (Sularso, 1983)
2.5 Sistem Transmisi Rantai Rantai transmisi daya biasanya dipergunakan dimana jarak poros lebih besar dari pada transmisi roda gigi tetapi lebih pendek dari pada dalam transmisi sabuk. Sistem transmisi rantai adalah sebuah system yang berfungsi menyalurkan daya dari sebuah sumber daya. Sumber daya transmisi adalah sebagai berikut : mesin, motor, dan listrik. Daya yang ditransferkan adalah berupa putaran dari sebuah poros ke poros lainnya, dimana kecepatan putaran tersebut dapat diubah dari kecepatan tinggi ke kecepatan rendah, atau sebaliknya. Beberapa jenis transmisi sebagai berikut: (Blau,2011)
14
a.
Transmisi Belt Dapat digunakan untuk poros sejajar dan poros bersilangan. Keuntungan dari transmisi ini adalah konstruksi sederhana, operasi yang tenang (tidak berisik), dapat menyerap beban kejut. harga murah. Jenis-jenis Belt antara lain seperti sabuk rata, sabuk v, sabuk gigi
b. Transmisi Rantai Digunakan untuk poros sejajar. Keuntungan dari transmisi rantai adadlah jarak antara poros yang cukup besar, ratio kecepatan sampai 6 ( 10 untuk kasus extrim), efficiency 97 s/d 98 %, daya sampai 5.000 hp, gaya tangensial sampai 28.000 kgf dengan lebar 1, 2 m putaran sampai 5.000 rpm. c.
Transmisi Roda Gigi Paling umum digunakan dari seluruh sistem transmisi digunakan untuk mentransmisikan daya untuk poros yang sejajar, berpotongan dan besilanga. Dapat digunakan untuk daya terbesar sampai dengan yang terkecil. Keuntungan dari transmisi roda gigi adalah digunakan untuk seluruh ratio kecepatan tidak ada slip/kecepatan konstan, beban independent reablity tinggi, dapat menahan beban lebih, perawata mudah, tranmisi dengan kecepatan tinggi lebih dari 1000 (m/min), bunyi kecil dan daya besar, dapat dipakai rantai gigi. rantai ini lebih mahal dari pada rantai rol. Ada 2 macam rantai gigi : 1. Rantai Reynold dimana plat mata rantai rangkap banyak dengan profil khusus dihubungkan dengan pena selindris dengan bush yang terbelah.
15
2. Rantai HY-VO dimana 2 buah pena, disebut pena sambungan kunci yang mempunyai permukaan cembung dan cekung, dipasang sebagai pengganti pena selindris. Pena yang permukaan cekung dipakai pada plat mata rantai. Yang permukaan cembung dipakai saling bersinggungan sambil menggilinding, satu pada yang lain. Ciri-ciri rantai gigi ialah bahwa setelah mengait secara meluncur dengan gigi sprocket yang berprofil involute(evolven), mata rantai yang berputar sebagai satu benda dengan sprocket. Hal ini berbeda dengan rantai rol dimana bush mata rantai mengait pada dasar kaki gigi. Karakteristik transmisi rantai : digunakan untuk poros sejajar, jarak antar poros yang cukup besar, rasio kecepatan sampai 6 (10 untuk ekstrim), efisiensi 97% – 98 %, daya sampai 5000 hp, dan putaran sampai 5000 rpm. Kelebihan dan kekurangan dari transmisi rantai adalah : keuntungan-keuntungan sebagai berikut : 1. Mampu meneruskan daya yang besar karena kekuatanya yang besar 2. Tidak memerlukan tegangan awal 3. Keausan kecil pada bantalan 4. Mudah untuk memasang nya Kekurangan – kekurangan adalah sebagai berikut : 1. Variasi kecepatan yang tidak dapat dihindari karena lintasan busur pada sproket yang mengait mata rantai
16
2. Suara dan getaran karena tumbukan antara rantai dan dasar kaki gigi sproket dan perpanjangan rantai karena keausan pena dan bus yang diakibatkan oleh gesekan dengan sprocket. 3. Tidak cocok untuk putaran tinggi
2.6 Sproket
Sproket adalah roda bergerigi yang berpasangan dengan rantai, track, atau benda panjang yang bergerigi lainnya. Sproket berbeda dengan roda gigi; sproket tidak pernah bersinggungan dengan sproket lainnya dan tidak pernah cocok. Sproket juga berbeda dengan puli di mana sproket memiliki gigi sedangkan puli pada umumnya tidak memiliki gigi. Sproket yang digunakan pada sepeda, sepeda motor mobil, kendaraan roda rantai, serta mesin lainnya. Sproket digunakan untuk mentransmisikan gaya putar antara dua poros di mana roda gigi tidak mampu menjangkaunya. Pada sepeda, pengubahan rasio kecepatan putar secara keseluruhan dilakukan dengan memvariasikan diameter dari sproket. Perubahan diameter sproket akan mengubah jumlah gigi dari sproket. Misalnya, sepeda dengan 10 speed bisa didapatkan dengan menggunakan dua sproket pada poros penggerak dan 5 sproket pada poros roda. Rasio kecepatan yang rendah menguntungkan pengguna sepeda di jalan yang menanjak, sedangkan rasio kecepatan yang tinggi memudahkan untuk bergerak cepat di jalan yang datar.Pada sepeda motor, tidak ada pengubahan diameter sproket ketika bergerak. Namun perubahan diameter sproket secara manual mampu mengubah tingkat
17
akselerasi dan kecepatan tertinggi dari sepeda motor. Sproket juga digunakan pada kendaraan roda rantai.
Pada kendaraan jenis ini, jumlah sproket yang terlibat banyak, namun sproket yang menggerakan hanya satu, dua, atau tiga. Sproket yang menggerakan, jika jumlahnya satu, biasanya berada di depan atau belakang kendaraan. Dengan dua sproket penggerak, posisi sproket ada di depan dan belakang. Sproket penggerak ketiga bisa terletak dimana saja dan biasanya posisinya lebih tinggi dari sproket penggerak yang lain (www.wikipedia.com).
2.7 Jenis – Jenis Sproket
Penggunaan sproket banyak digunakan sebagai komponen mesin maupun komponen konstruksi. Beberapa jenis sproket di antaranya adalah seperti pada gambar berikut : (Ehbota, 2014)
Gambar 2.13 Jenis-jenis sproket (Ehbota,2014)
18
2.8 Rantai Rantai transmisi daya bisanya dipergunakan untuk jarak poros yang lebih besar dari pada transmisi roda gigi tetapi lebih pendek dari pada transmisi sabuk. Rantai merupakan satu komponen yang memungkinkan sebuah sepeda motor (yang menggunakan rantai) dapat berjalan. Rantai adalah untai material yang fleksibel, biasanya metal dibuat dari jenis elemen yang keras, biasanya disebut lingkaran, saling dikuncu atau dihubungkan satu sama lain tetapi bebas untuk bergerak pada satu atau banyak bidang. Jenis- jenis rantai adalah sebagai berikut (Sularso, 1983): 1. Rantai Rol Dipakai, jika diperlukan transmisi posistif (tanpa slip) dengan kecepatan 600 m/min, tanpa pembatas bunyi dan harga yang murah. Terdiri dari pena, rol dan plat mata rantai.
Gambar 2.14 Rantai Rol (Sularso, 1983) Keterangan : Pena (Pins) adalah bagian yang dihubungkan satu lingkaran ke lingkaran berikutnya. Bushing atau Thimble adalah Peralatan ini pada dasarnya pipa dengan pengikatan cocok untuk megunci sidebar bersama-sama.
19
Rol/Canai ( Rollers ) digabung , karena untuk menurunkan friksi/gesekan dan untuk pembebanan rantai . Side plate Jenis sidebar ini membentuk porsi dalam dan luar lingkaran.
2. Rantai Gigi (Silent Chain) Jika diinginkan transmisi dengan kecepatan tinggi lebih dari 1.000 m/min. Bunyi yang kecil, daya yang besar dan lebih mahal. Disebut silent chain karena suara dan getaran yang ditimbulkan bila dibandingkan dengan tipetipe rantai lainnya lebih kecil, tergantung dari kecepatan, beban, pelumasan, besar sproket dan perangkat tambahan. Hal ini disebabkan dari keunggulan dalam desain sambungan dan jalur dari silent chain itu sendiri. Desain jalurnya menyebabkan gigi sproket menderita lebih sedikit impact dan desain sambungannya yang menyebabkan rantai bekerja dengan gesekan yang minimum serta keausan yang sama saat pemakaian. Silent chain bertujuan untuk meneruskan daya dari sambungan sebelumnya yang didesain untuk mengangkut bahan-bahan material dan dioperasikan dengan getaran yang minimum. Keuntungan rantai gigi adalah tidak berisik, getaran kecil, tumbukan impact saat akan berputar kecil, tahan lama, tenaga yang diteruskan lebih besar, sedangkan keuntungan silent chain dibandingkan dengan roller chain adalah bisa beroperasi dalam kecepatan yang lebih tinggi dan kapasitas tenaga yang lebih besar, suara yang dihasilkan silent chain lebih halus, getaran yang dihasilkan lebih kecil, dan umur sprocket lebih tahan lama.
20
2.9 Perawatan Rantai Agar gesekan antara sproket dan rantai tidak terjadi slip dan menyebabkan berkurangnya umur pakai dari sproket maka rantai perlu dilakukan perawatan sebagai berikut: 1. Pengawasan Pengawasan dan pengaturan secara periodik sebaiknya dilakukan untuk meningkatkan umur dan mengurangi biaya perawatan. 2. Pensejajaran Kelurusan sproket harus selalu dipelihara untuk performa putaran dan umur yang lebih optimum. Sproket juga harus diperhatikan apakah sudah terpasang/ terkunci dengan aman, jika posisi sproket bergeser selama pemasangan, maka kita harus kembali ke prosedur pensejajaran untuk penyesuaian lagi. 3. Pengencangan dan Pemanjangan Setelah beroperasi untuk waktu tertentu, pitch pada sproket akan mengalami peregangan/ pertambahan panjang yang akan berakibat dengan bertambah besarnya lingkaran pitch pada rantai. Solusi untuk permasalahan
ini
adalah
dengan
mengencangkan
rantainya
jika
peregangan tidak terlalu besar untuk pereganga yang berlebihan dapat mengakibatkan rusaknya sproket atau pun slip antara sproket dan rantai. Untuk itu, rantainya harus diganti untuk menghindari kerusakan yang lebih fatal.
21
2.10 Pelumasan Pada Transmisi Roda Gigi Pada kendaraan banyak terdapat bagian – bagian yang bergerak relatif terhadap yang lain termasuk transmisi roda gigi. Oleh karena itu antara kedua permukaan roda gigi yang bersinggungan harus terdapat lapisan pelumas sehingga mempermudah proses kerja dari transmisi roda gigi tersebut. Apabila jumlah pelumas tidak mencukupi atau pemakaiannya sudah lama sehingga kehilangan sifat – sifat pelumasannya maka pelumas harus di ganti dengan yang baru. Hal ini untuk mencegah terjadinya gesekan antara permukaan kontak roda gigi yang bekerja sehingga laju keausannya dapat dikurangi dan umur elemen mesin lebih lama yang berdampak terhindarnya hal – hal yang tidak diinginkan sewaktu kendaraan di gunakan. Jadi pelumas merupakan salah satu faktor yang penting untuk diperhatikan karena dapat melindungi dan menjamin kelangsungan proses kerja setiap komponen permesinan termasuk transmisi roda gigi yang sangat vital. Fungsi minyak pelumas secara umum antara lain : a.
Mengurangi gesekan yang terjadi ketika terjadi kontak permukaan elemen mesin yang bekerja.
b.
Membuang panas yang dihasilkan ketika elemen mesin bekerja.
c.
Mencegah terjadinya karat dengan membentuk lapisan pelindung terhadap proses oksidasi.
d.
Mengeluarkan kotoran dan serpihan keausan yang timbul sewaktu mesin bekerja.
e.
Melindungi permukaan bahan logam dan membentuk lapisan yang tipis.
22
Hal – hal yang perlu diperhatikan dalam memilih pelumas yang baik adalah : a.
Viskositas/ tingkat kekentalan harus sesuai dengan jenis operasi mesin yang digunakan.
b.
Mempunyai daya lekat yang baik dengan komponen mesin sehingga dapat mengurangi gesekan yang terjadi.
c.
Memiliki titik nyala yang tinggi dan tidak mudah menguap
d.
Dapat membuang panas yang di hasilkan oleh mesin.
2.11 Perhitungan Keausan Sproket
1. Berdasarkan hukum keausan archard tentang hukum keausan bahwa persamaan volume keausan teoritik dapat di peroleh dari rumus berikut: (stachowiak, 2005)
𝑉𝑡 =
𝐾𝑥𝑙𝑥𝑊 𝐻
(1)
Dimana : Vt = Volume yang hilang (mm3) K = Koefisien keausan (0,007) l = jarak luncur pada sproket (mm) W = beban kerja (Kg) H = Kekerasan rata-rata (HB)
2. Perhitungan jarak luncur pada sproket adalah sebagai berikut:
𝑙=
1 2
𝑥𝜋𝑥𝐷
Dimana : l = jarak luncur (mm) D = Diameter
(2)
23
3. Perhitungan beban kerja (W) dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut : (Sularso, 1983) W=F
𝐹=
102 𝑥 𝑝𝑑 𝑣
(3)
Dimana : pd = daya pada sproket v = kecepatan keliling (m/s)
Daya pada sproket dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut: (Sularso,1983) pd = P x Fc
(4)
dimana: P = Daya (Kw) Fc = Faktor koreksi Kecepatan keliling pada sproket dapat dihitug dengan menggunakan rumus sebagai berikut : (Sularso, 1983)
𝑣=
𝜋𝑥𝐷𝑥𝑛 60 𝑥 1000
(5)
Dimana : D = Diameter sproket (mm) n = kecepatan putaran (rpm) 4. Laju keausan teori pada sproket dapat di hitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut : (stachowiak, 2005)
𝛹𝑡 =
𝑉𝑡
(6)
𝑡
Dimana : Ψt = Laju keausan teoritik Vt = Volume Keausan Teoritik t
= Waktu keausan
24
5. Kekerasan rata-rata pada sproket diketahui dari tabel bahan roda gigi Tabel 2.1 Kekerasan rata-rata pada sproket (sularso, 1983) Kekuatan tarik Bahan
Lambang σB (kg/ mm2)
Besi cor
Baja cor
Baja karbon utk
Kekerasan
Tegangan lentur
(Brinell)
yang di izinkan
HB
σA (kg/ mm2)
FC 15
15
140 – 160
7
FC 20
20
160 – 180
9
FC 25
25
180 – 240
11
FC 30
30
190 – 240
13
SC 42
42
140
12
SC 46
46
160
19
SC 49
49
190
20
S 25 C
45
123 – 183
21
S 35 C
52
149 – 207
26
S 45 C
58
167 – 229
30
S 15 K
50
400
30
konstruksi mesin
(di celup Baja
dingin dlm
paduan minyak) dgn pengerasan
SNC 21
80
kulit
SNC 22
100
600 (di celup dingin dlm minyak)
34 – 40 40 - 55
III. METODOLOGI KERJA PRAKTIK
3.1 Metode Kerja Praktik Metode yang dilakukan dalam menyelesaikan kerja praktik ini adalah: 1. Observasi (pengamatan), dilakukan dengan mengamati proses operasi secara umum dan mengamati sistem kerja bantalan pada pengayak dan nantinya diperoleh data-data pengamatan yang akan digunakan dalam analisis.
2. Wawancara dan diskusi, dilakukan dengan pembimbing kerja praktik serta staf-staf bengkel, staf fasilitas keteknikan mengenai sistem kerja pada pengayak khususnya pada bagian perawatan mesin.
3. Studi literatur, dilakukan dengan mengumpulkan data-data perusahaan dan buku-buku diperpustakaan Universitas Lampungyang mendukung dalam pembuatan laporan.
26
3.2 Waktu dan Tempat 1. Waktu Waktu pelaksanaan kerja praktik dimulai dari tanggal 18 Agustus 2015 s.d. 18 September 2015.
2. Tempat Kerja praktik dilaksanakan di PT. Semangat Jaya, Desa Bangun Sari Kecamatan Negeri Katon, Kabupaten Pesawaran-Lampung
27
2.3 Alur Kerja Praktik Kerja praktik yang dilakukan melewati alur kerja praktik sesuai pada gambar 3.1 berikut ini.
Mulai
1. Pengenalan lingkungan perusahaan 2. Pengamatan proses produksi 3. Pengamatan proses kerja sproket rantai rol pada mesin pemeras 4. Menentukan permasalahan
1.Studi literatur 2. Pengumpulan data
Tidak lengkap
Data Lengkap Melakukan analisa dan kesimpulan
Selesai
Gambar 3.1 Alur Kerja Praktik
IV.DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Hasil Pengamatan Adapun data pengamatan yang diperoleh pada mesin pemeras sari pati singkong adalah sebagai berikut: 1.
Mesin Pemeras Kapasitas
: 1 ton/jam
Panjang
:8m
Lebar
: 6,75 m
Tinggi
: 4,29 m
Gambar 4.1 Mesin Pemeras Sari Singkong
29
2. Data-data sproket Tipe
: JIS 4510 fc 50
Diameter luar
: 8 cm
Tebal sproket
: 5,2 mm
Berat bantalan
: 2 kg
Kekerasan rata-rata
: 210 HB
Jumlah Gigi
: 17 Buah
3. Data-data penggerak Merek
: Yuema
Putaran
: 1440 rpm
Daya motor
: 3 HP
Gambar 4.2 Sproket Rantai Rol
Data pengamatan di lapangan, waktu yang dibutuhkan sisa saripati singkong (onggok) yang ada pada mesin pemeras untuk dibuang ke tempat pembuangan adalah
30
Tabel 4.1 Waktu yang dibutuhkan untuk satu siklus No 1 2 3 4 5 Rata-rata
Waktu (s) 85 87 92 95 91 90
Berikut ini adalah data pengamatan di lapangan tentang perbadingan ukuran dimensi pada sproket baru dan sproket aus:
Gambar 4.3 Rantai Rol dan sproket (Sularso, 1983)
Tabel perbandingan hasil pengukuran sproket baru dan aus adalah sebagai berikut: Tabel 4.2 Perbandingan ukuran rata-rata sproket baru dan aus
Jenis Sproket Sproket Aus Sproket Baru
3 mm
21,1 mm
8,6 mm
15,2 mm
5,2 mm
18,7 mm
10,2 mm
13,5 mm
31
4.2 Perhitungan 4.2.1 Volume Keausan Teoritik Pada Sproket (Vt)
Untuk menghitung volume keausan teoritik pada sproket di gunakan rumus persamaan (1): 𝑉𝑡 =
𝐾. 𝑙. 𝑊 𝐻
Dimana nilai dari l dihitung dengan menggunakan persamaan (2): l = 1/2π.D l = 0,5π.13,5 mm = 21,20575 mm sehingga beban kerja (W) dihitung dengan menggunakan persamaan (3): W= F 𝐹=
102 𝑥 𝑝𝑑 𝑣
Daya pada sproket dihitung dengan persamaan (4) Pd= P x fc P = 3 HP = 2,238 Kw Fc = 1 Jadi Pd = 2,238 Kw x 1 = 2,238 Kw Kecepatan keliling dari sproket (v) dihitung dengan menggunakan persamaan(5): 𝑣=
π. D. n 60 𝑥 1000
𝑣=
π. 80mm. 1430 60000
𝑣 = 5,99 𝑚/𝑠
32
Maka beban kerja adalah 𝐹=
102 𝑥 2,238 = 38,11 𝐾𝑔 5,99
Dari tabel roda gigi jenis fc 30 memiliki kekerasan rata-rata (H) sebesar 210 kg/mm2 dan koefisien keausan dari sprocket adalah 0,007, Sehingga volume keausan teoritik pada sproket untuk satu siklus adalah 𝑉𝑡 =
𝐾. 𝑙. 𝑊 𝐻
𝑉𝑡 =
0,007 𝑥 21,20575 𝑚𝑚 𝑥 38,11 𝑘𝑔 210 kg/mm2
𝑉𝑡 = 0,02693837108 𝑚𝑚3
4.2.2 Laju Keausan Teoritik (Ψt) Mesin beroperasi selama 8 jam/hari maka laju keausan teoritik pada sproket dapat di hitung dengan mengunakan persamaan (6) : Ψt = Vt/t Ψt = (0,02693837108 )/(8 jam) Ψt = 0,00336729638 mm3/jam
4.2.3 Laju Keausan Teoritik (Ψt) Mesin beroperasi selama 8 jam/hari, dan hari kerja di PT. Semangat Jaya selama seminggu adalah 5 hari, dan diketahui dari tekniksi pergantian sproket di lakukan setiap 12 bulan. Maka titik kritis dari sproket dapat di hitung sebagai berikut : Total waktu mesin beroperasi adalah (8 x 5) x 4 x 12 = 1920 jam
33
Maka perbandingan titik kritis adalah 0,00336729638 mm3 = 1 jam X
= 1920 jam
Titik kritis sproket
= 6,465 𝑚𝑚3
Total jumlah gigi pada sproket adalah 17 buah, maka besar volume keausan untuk 1 gigi sproket adalah 6,465 mm3 17
= 0,33802941176 mm3
4.2 Pembahasan Keausan adalah hilangnya bahan dari suatu permukaan atau perpindahan bahan dari permukaannya ke bagian yang lain atau bergeraknya bahan pada suatu permukaan. Keausan yang terjadi pada suatu material disebabkan oleh adanya beberapa mekanisme yang berbeda dan terbentuk oleh beberapa parameter yang bervariasi meliputi bahan, lingkungan, kondisi operasi, dan geometri permukaan benda yang terjadi keausan. Keausan terdiri dari tiga macam, yaitu mechanical, chemical and thermal wear.
Berdasarkan hasil pengamatan dan observasi pada mesin permeras sari pati singkong yang digunakan untuk memeras sari pati singkong hingga menuju ke tempat pembuangan selama setahun telah mengalami satu kali kerusakan dan penggantian sproket. Setelah dihitung secara teoritis, didapat beban kerja dari sproket itu sebesar 38,11 kg dengan jarak luncur sproket sebesar 21,20575 mm dan kecepatan keliling sproket sebesar 5,99 m/s. Dari perhitungan yang telah dilakukan diketahui bahwa volume keausan teoritik
34
pada sproket dalam satu kali siklus sebesar 0,02693837108 𝑚𝑚3dengan laju keausan pada sproket sebesar 0,00336729638 mm3/jam. Total keausan pada sproket secara teoritik adalah sebesar 6,465 mm3 sedangkan nilai keausan pada 1 gigi sproket adalah sebesar 0,33802941176 mm3.
Sproket adalah roda bergerigi yang berpasangan dengan rantai, track, atau benda panjang yang bergerigi lainnya. Sproket berbeda dengan roda gigi; sproket tidak pernah bersinggungan dengan sproket lainnya dan tidak pernah cocok. Sproket juga berbeda dengan puli di mana sproket memiliki gigi sedangkan puli pada umumnya tidak memiliki gigi. Jenis sproket yang digunakan dalam pengayak ini adalah bantalan tipe JIS G 4501 dengan lambang fc 30 atau sproket yang termasuk kategori fabricated steel split sprocket.
Dari hasil pengamatan kerja praktik dan perhitungan laju keausan terdapat beberapa hal yang menyebabkan keausan pada sproket yaitu keausan yang diakibatkan oleh mekanik, kimia dan panas. Pada sproket yang diamati keausan disebabkan oleh prilaku mekanik gesekan antara sproket dan rantai rol dan menyebabkan keausan dan proses kimia juga menyebakan korosi pada sproket. Selain itu kerusakan sproket juga dapat terjadi karena kurang pelumasan pada sproket dan rantai yang kurang baik, sehingga gesekan yang terjadi besar dan menyebabkan keausan, kekecangan dari rantai yang kurang pas juga akan mengakibatkan slip sehingga merusak sproket dan mengganggu proses produksi dan mengurangi umur pakai pada sproket
35
tersebut. Selain itu keausan pada sproket dapat mengakibatkan mulurnya rantai dan dapat menyebabkan rantai menjadi putus.
Dalam studi literatur didapat kan bahwa pelumasan adalah salah satu cara untuk membuat umur sproket semakin lama untuk itu sproket dan rantai harus diberikan pelumas. Fungsi dari pelumasan antara lain mengurangi gesekan yang terjadi ketika terjadi kontak permukaan elemen mesin yang bekerja, membuang panas yang dihasilkan ketika elemen mesin bekerja, mencegah terjadinya karat dengan membentuk lapisan pelindung terhadap proses oksidasi dan mengeluarkan kotoran dan serpihan keausan yang timbul sewaktu mesin bekerja. Dari beberapa faktor yang telah dijelaskan tersebut, membawa pengaruh yang cukup besar terhadap keausan pada sproket rantai rol.
Pergantian dari sproket biasanya dilakukan dengan cara visual yaitu dengan melihat bentuk dari sproket yang aus. Bentuk sproket yang sudah aus biasanya adalah berbentuk lancip.
Gambar 4.3 Sproket Aus
V. PENUTUP
5.1 Simpulan Dari hasil perhitungan dan pembahasan yang telah dilakukan pada sproket rantai rol pada mesin pemeras sari pati singkong maka didapat beberapa simpulan : 1. Dalam perhitungan secara teoritis, laju keausan pada sproket adalah 0,00336729638 mm3/jam. 2. Dalam satu siklus, volume keausan teoritis pada sproket adalah 0,02693837108 𝑚𝑚3. 3. Besar volume keausan pada 1 gigi sproket secara teoritik adalah 0,33802941176 mm3. 4. Faktor yang mempercepat laju keausan adalah kurangnya pelumasan, dan perawatan yang kurang dilakukan. Selain itu pengawasan, pensejajaran dan pengencangan rantai juga mempengaruhi keausan sproket.
5.2 Saran Saran yang dapat diberikan dari hasil analisa dan pembahasan yang telah dilakukan adalah: 1. Mesin pemeras sari singkong dan sproket harus dilakukan perawatan secara rutin untuk meningkatkan umur pakai.
38
2. Pada sproket dilakukan pelumasan dengan cara dan jenis pelumas yang tepat agar gesekan antara sproket dan rantai bisa lebih kecil. 3. Sebelum melakukan aktivitas produksi harus dilakukan pengecekan terhadap rantai rol.
DAFTAR PUSTAKA
Almen, J.O. (1950). in Mechanical Wear (ed J.T. Burwell), American Society for Metals, pp. 229–288.
Blau, P. J. (2001). The significance and the use of friction coefficient. Tribology International
Glossary of terms and definitions in the field of friction, wear and lubrication,Research Group on Wear of Engineering Materials, Organisation for EconomicCo-operation and Development, (1969). Reprinted in Wear Control Handbook (eds M.B. Peterson and W.O. Winer), American Society of Mechanical Engineers, 1980, pp. 1143–1303.
Hokkirigawa, K. and Kato, K. (1989). Theoretical Estimation of Abrasive Wear Resistance Based on Microscopic Wear Mechanism, Wear of Materials (ed K.C. Ludema), ASME, New York, Liu, R. & Li, D. Y. (2001). Modification of Archard's equation by taking account of elastic/pseudoelastic properties of materials. Sularso, dan Kiyokatsu Suga., 1983,Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. PT. Pradnya Paramita: Jakarta. tachowiak, Gwidon W. (2005). Wear–Materials, Mechanisms and Practice.John Wiley & Sons, Ltd., West Sussex, England. Zum Gahr, K.H. (1987). Microstructure and Wear of Materials, Tribology Series, Elsevier, Amsterdam. www.wikipedia.com diakses pada 30 september 2015 pukul 08.00
