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 12 412 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 0,5770 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 232312 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
