Perancangan Kopling
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Latar Be Belakan lakang g
Perkembangan mengenai teknologi mesin pemindah bahan sudah banyak di desain dengan dengan berbag berbagai ai macam macam tipe, tipe, salah salah satuny satunyaa adalah adalah belt belt convey conveyor. or. Belt conveyor sangat beragam type dan jenisnya. Belt conveyor biasanya digunakan pada berbagai macam industri, salah satunya sebagai alat transportasi berbagai material dalam lingkungan industri tersebut. Mate Materi rial al yang yang dian diangk gkut ut mula mulaii dari dari raw mate materia riall hing hingga ga hasi hasill prod produk uksi si,, term termas asuk uk memindahka memindahkan n material material antar work stasion Dengan an meng menggu guna naka kan n belt conveyor stasion. Deng conveyor dapat menghemat menghemat biaya produksi serta meningkatk meningkatkan an produktiv produktivitas. itas. Penggunaan Penggunaan belt conveyor conveyor sangat banyak dipakai karena penggunaannya yang mudah serta efisien terhadap waktu dan tenaga tenaga.. Untuk Untuk itu peranc perancang angan an koplin kopling g pada pada belt belt convey conveyor or sangat sangat diperh diperhati atikan kan guna guna meningkatkan efisiensi dan kinerja mesin pemindah bahan.
1.2 Tuj Tujuan uan
Merancang dan menghitung ukuran-ukuran utama dari belt conveyor dan roda gigi didasarkan pada perhitungan teoritis.
1.3 Manfaat
1. Dapat mengetahui variabel-variabel yang mempengaruhi kinerja belt conveyor 2. Dapat mengetahui cara kerja dari belt conveyor secara menyeluruh
1.4 Batasan masalah
Dalam perancangan ini ada beberapa acuan yang akan digunakan untuk perancangan ulang. ulang. Rancangan Rancangan yang akan dibuat adalah perancangan perancangan kopling dari belt conveyor conveyor dengan dengan spesifikasi :
Daya Motor
: 30,5 dk
Putaran Putaran
: 31,4 rpm
Material
: Batubara
1.5 Sistematika Penulisan
1
Perancangan Kopling
Penulisan laporan tugas akhir ini disusun menggunakan sistematika sebagai berikut :
Bab I Pendahuluan Menjelaskan pendahuluan tentang studi kasus dan pemecahan masalah yang berisi antara lain : Latar belakang permasalahan, permasalahan, Tujuan, Tujuan, Manfaat, Manfaat, Batasan Batasan Permasalahan Permasalahan,, dan Sistematika penulisan.
Bab II Tinjauan Pustaka Desk Deskri rips psii sing singka katt tent tentan ang g conv convey eyor or,, maca macam-m m-maca acam m conv convey eyor or,, pemi pemili liha han n alat alat pemindah bahan yang sesuai dengan pengunaan, jenis kopling secara umum dan pengunaanya.
Bab III Perancangan Belt Conveyor Perhitungan – perhitungan dimensi belt conveyor conveyor termasuk tebal belt, lebar belt dan sudut maximum belt conveyor.
Bab IV Perancangan Roda Gigi Gigi Perhitungan – Perhitungan poros, perbandingan putaran dengan roda gigi, perhitungan baut, sabuk serta kopling yang digunakan.
BAB V Kesimpulan
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2
Perancangan Kopling
Penulisan laporan tugas akhir ini disusun menggunakan sistematika sebagai berikut :
Bab I Pendahuluan Menjelaskan pendahuluan tentang studi kasus dan pemecahan masalah yang berisi antara lain : Latar belakang permasalahan, permasalahan, Tujuan, Tujuan, Manfaat, Manfaat, Batasan Batasan Permasalahan Permasalahan,, dan Sistematika penulisan.
Bab II Tinjauan Pustaka Desk Deskri rips psii sing singka katt tent tentan ang g conv convey eyor or,, maca macam-m m-maca acam m conv convey eyor or,, pemi pemili liha han n alat alat pemindah bahan yang sesuai dengan pengunaan, jenis kopling secara umum dan pengunaanya.
Bab III Perancangan Belt Conveyor Perhitungan – perhitungan dimensi belt conveyor conveyor termasuk tebal belt, lebar belt dan sudut maximum belt conveyor.
Bab IV Perancangan Roda Gigi Gigi Perhitungan – Perhitungan poros, perbandingan putaran dengan roda gigi, perhitungan baut, sabuk serta kopling yang digunakan.
BAB V Kesimpulan
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2
Perancangan Kopling
2.1.
Conveyor
Jenis mesin conveyor sangat banyak dan masing-masing berbeda menurut prinsip pengoperas pengoperasianny iannya, a, bentuk bentuk desain peralatan serta arah pemindahan pemindahan.. Untuk mempersempit mempersempit kajian menjadi lebih sederhana, mesin conveyor diklasifikasikan menurut prinsip operasinya, menurut jenis material yang ditangani, dan bentuknya. Menurut prinsip operasinya, mesin conveyor dibagi atas mesin dengan aksi terputus dan kontiniu. Mesin aksi terputus meliputi berbagai jenis transportasi darat yaitu kereta api, lori, traktor dan lain-lain. Sedangkan mesin aksi kontiniu meliputi berbagai jenis conveyor , instala instalasi si transp transport ort dan hidrou hidroulik lik pnuema pnuematik tik.. Siklus Siklus operasi operasi adalah adalah sifat sifat dari dari mesin mesin aksi aksi terputus. Secara umum mesin ini beroperasi berdasarkan prinsip timbal balik, yaitu membawa muatan pada satu arah kosong ke arah yang berlawanan. Kadang – kadang lintasan berbentuk sirkuit sirkuit tertutup tertutup dan memiliki sejumlah cabang. Sedangkan sifat spesifik spesifik mesin aksi kontinu adalah membawa material tanpa pemutusan. Menurut Menurut jenis material yang ditangani, ditangani, mesin conveyor dibedakan dibedakan atas mesin beban curah, beban satuan atau kombinasinya. Mesin kontinu bisa dibagi atas beberapa kelompok : 1. Menurut Menurut bagaimana bagaimana daya penggerak penggerak ditransmisi ditransmisikan kan terhadap terhadap beban : a) Menggu Menggunak nakan an peralat peralatan an mekani mekanik. k. b) b) Pera Perala lata tan n grav gravit itas asi. i. c) Menggu Menggunak nakan an pera peralata latan n pneum pneumati atik. k. d) Menggu Menggunak nakan an peralat peralatan an hidra hidrauli ulik. k.
1. Menurut tujuan dan prinsip aksi : a) Conveyor stasioner.
b) b) Pera Perala lata tan n pemi pemind ndah ah.. c) Pera Perala lata tan n pneu pneuma mati tik. k. d) Pera Perala lata tan n hid hidrau rauli lik. k. Conveyor dapat pula dibagi atas : 1. Dilengkapi dengan bagian penarik fleksibel. Seperti belt, bucket, dan lain-lainnya. 2. Tanpa bagian penarik.
3
Perancangan Kopling
Mesi Mesin n deng dengan an bagi bagian an pena penarik rik fleks fleksib ibel el memi memili liki ki sifat sifat yait yaitu, u, beba beban n berp berpin inda dah h bersamaan bersamaan dengan bagian bagian penarik. Bagian Bagian penarik fleksibel fleksibel mentransmisikan mentransmisikan gerakan gerakan ke pembawa pembawa beban. Pada rancangan rancangan tertentu muatan menggelindin menggelinding g sepanjang sepanjang alur stasioner. stasioner. Bagian pembawa beban bergerak horizontal atau miring dan didukung oleh roller atau idler . Sedangkan screw conveyor, conveyor getar, roller conveyor serta tabung pemindah yang berputar merupakan jenis conveyor tanpa bagian penarik. Jenis tertentu mesin conveyor memindahkan beban pada arah garis lurus (horizontal, sedikit miring, vertikal atau sedikit membentuk sudut dengan dengan bidang vertikal). Jenis lainnya mempunyai bentuk lintasan yang tidak teratur. Sebagai Sebagai contoh, contoh, roller kereta kereta dan bebera beberapa pa jenis jenis conveyor selalu disusun secara horizontal atau sedikit miring. Beban dipindahkan pada pada satu arah atau suatu sirkuit tertutup di biadang horizontal. Pada bucket elevator, arah gerakan adalah vertikal atau sedikit miring terhadap bidang vertikal. Sedangkan pada belt conveyor, conveyor, lintasannya adalah horizontal atau miring, miring, dimana dimana sudut sudut kemiringan kemiringannya nya dibatasi dibatasi oleh kecendrungan kecendrungan material material berguling berguling atau menggelinding secara spontan kearah sumbu longitudinal conveyor. Lintasan yang kompleks adalah lintasan yang membawa beban jauh melewati bidang horizo horizonta ntall dan vertik vertikal, al, yang yang merupa merupakan kan bentuk bentuk umum umum untuk untuk bucket bucket conveyor conveyor,, bucket bucket lintasan yang tidak teratur teratur bisa menggunakan menggunakan conveyor elevator, dan tray conveyor. Untuk lintasan Beberapaa jenis jenis conveyor deng dengan an arah arah terte tertent ntu u bisa bisa dimo dimodi difi fika kasi si untu untuk k pneumatic. Beberap memungkinkan pergerakan kearah lain. Contohnya srew conveyor, yang biasanya dirancang untuk untuk pengan pengangku gkutan tan secara secara mendat mendatar ar atau atau sediki sedikitt miring miring,, tapi tapi dapat dapat dimodi dimodifik fikasi asi untuk untuk mengangkat beban secara vertikal. Secara Secara umum umum pemili pemilihan han peralat peralatan an pemind pemindah ah ditent ditentuka ukan n oleh oleh faktor faktor-fak -faktor tor teknis teknis berikut : 1.
Sifat Sifat materi material al yang yang akan akan dipind dipindahk ahkan. an. Suatu Suatu analis analisis is sifat sifat fisik fisik dan dan mekan mekanik ik materi material al yang dipindahkan akan memperkecil batas dalam pemilihan jenis peralatan pemindah yang cocok untuk dipakai.
2.
Kapasitas Kapasitas peralatan. peralatan. Jika kapasitas kapasitas yang diinginkan diinginkan besar, besar, pertimb pertimbangan angan ekonomis ekonomis akan menentukan menentukan pemilihan pemilihan pada peralatan peralatan yang cocok dan murah. Peralatan Peralatan yang dipilih harus harus bisa memindah memindahkan kan material material secara secara kontinu kontinu dan cepat. cepat.
Harus Harus diingat diingat bahwa bahwa
peningkatan laju pemindahan akan menurunkan berat beban yang mampu diangkut dan meningkatk meningkatkan an kekompakan kekompakan peralatan. Truk yang memindahka memindahkan n muatan pada interval interval
4
Perancangan Kopling
yang teratur akan efisien bila kapasitas pemindah besar, kecepatan tinggi dan waktu pengisian serta pembongkaran cepat. 3.
Arah dan panjang lintasan pemindah merupakan faktor penting dalam pemilihan jenis peralatan. Hal lain yang juga sama pentingnya adalah lay out dari titik pengisian dan pembongkaran. Jenis mesin tertentu dapat dirubah arahnya dengan mudah dan berbagai jenis dapat membawa untuk jarak yang jauh.
4.
Tumpukan material di bagian ujung dan pangkal. Metode pengisian dan pembongkaran material memiliki peranan penting pada pemilihan jenis mesin pemindah. Beberapa jenis peralatan mampu mengisi sendiri sedangkan jenis lain membutuhkan pengisian khusus. Tumpukan material bisa dipindahkan ke masin conveyor dengan menggunakan bucket
scraper, pengumpan khusus atau disimpan pada kantong khusus yang akan menjatuhkannya ke mesin. Mesin mengambil material langsung dari onggokan tanpa perlu peralatan khusus. 5.
Tahap-tahap proses pemindahan beban. Jika penanganan mekanik dilakukan di dalam
workshop , aliran teknologi merupakan faktor penting dalam pemilihan mesin pemindah, pada umumnya mesin memindah dihubungkan dengan siklus terhadap produksi keseluruhan. 6.
Kondisi lokal spesifik seperti luas dan bentuk daerah pembuangan, topografi, jenis dan rancangan bangunan, lay out mesin dan peralatan produksi, kelembaban dan kandungan debu, tersedia uap dan gas, temperature lingkungan dan lain-lainnya. Hal lain yang juga penting apakah mesin pemindah dipasang di dalam atau di luar ruangan. Pada kasus terakhir, kondisi iklim harus diperhatikan dalam perancangan, perawatan dan pelumasan mesin.
Pemilihan mesin pemindah sangat dipengaruhi oleh standarisasi dari pembuat mesin dalam rencana pengembangan pembuatan nantinya, jangka waktu operasi yang diinginkan, jenis daya yang tersedia, pertimbangan keseluruhan dan aturan keselamatan. Berdasarkan faktor-faktor teknis, mesin pemindah yang dipilih adalah yang dapat memberikan layanan terbaik. Biaya modal terdiri dari biaya awal, biaya pengiriman, biaya pemasangan dan biaya gedung serta kontruksi. Biaya opersi meliputi biaya pegawai, biaya kebutuhan daya, material dan biaya perbaikan. Biaya umum dihubungkan dengan perawatan termasuk investasi modal awal yang menentukan kebutuhan biaya renovasi mesin.
5
Perancangan Kopling
Mesin yang optimal adalah yang memenuhi semua persyaratan, derajat mekanisasi tinggi dan kondisi kerja yang paling menguntungkan.
Mesin tersebut harus tahan lama
sehingga dapat menekan biaya per unit dan mengembalikan modal secepat mungkin. 2.1.1 Belt Conveyor
Belt conveyor merupakan mesin dengan aksi kontinu dan dari segi lain termasuk conveyor yang menggunakan bagian penarik fleksibel. Prinsip dasar belt conveyor adalah memindahkan material di atas belt yang berjalan dengan menggunakan motor sebagai sumber tenaga dan diteruskan oleh puli penggerak. Kemudian idler (komponen peluncur dibawah
belt ) akan ikut bergerak sebagai penyangga belt . Keuntungan belt conveyor : 1. Aliran pengangkutan berlansung secara terus menerus, tanpa terputus sehingga kerja lebih maksimal. 2. Cocok digunakan untuk membawa material dalam jumlah besar baik dalam jarak
yang jauh maupun dekat. 3. Dapat membawa material dalam arah yang tanjakan tanpa membahayakan operator jika dibandingkan menggunakan truk atau kereta diatas rel. 4. Tidak mengganggu lingkungan karena tingkat kebisingan dan polusi yang rendah. Kelemahan belt conveyor : 1. Sabuk sangat peka terhadap pengaruh luar, misalnya timbul kerusakan pada pinggir
dan permukaan belt , sabuk bisa robek karena batuan yang keras dan tajam atau lepasnya sambungan sabuk. 2. Apabila satu saja komponennya tidak berfungsi maka pemindahan material tidak dapat berjalan. 3. Biaya perawatannya sangat mahal. Bagian-bagian utama belt conveyor dapat dilihat pada Gambar 2.1 yaitu: 1. Rangka ( frame ) yang fungsinya untuk kedudukan belt conveyor itu sendiri yang
biasanya dibuat dari baja profil. 2. Puli depan (head pulley ). 3. Puli penggerak (driving pulley ) yang dihubungkan dengan motor. 4. Puli ekor pengencang (tail pulley) yang terdapat pada ujung belakang, sehingga
kedudukan puli dapat digeser, yang berfungsi untuk mengatur ketegangan belt.
6
Perancangan Kopling
5. Belt .
Gambar 2.1 Kontruksi umum belt conveyor 6. Idler bagian atas (pembawa). 7. Idler bagian bawah (pembalik). Kedua jenis idler tersebut disangga oleh frame.
8. Motor dan perlengkapan transmisi. 9. Pencurah material (hopper ). 10. Corong pembongkar ( discharge spout unit ). 11. Pembersih belt , digunakan untuk belt conveyor yang membawa material yang mudah
lengket. 12. Screw take-up sebagai pengencang belt .
Belt conveyor dapat digunakan untuk memindahkan berbagai unit material sepanjang arah horizontal atau pada suatu kemiringan tertentu pada berbagai industri. Contohnya pada industri pengecoran logam, tambang batubara , industri makanan dan lain-lain. 2.2 Kopling 2.2.1. Pengertian Kopling
Kopling adalah bagian dari komponen system transmisi yang berfungsi untuk menyambung dan memutuskan daya dan putaran yang dihasilkan dari poros input ke poros
7
Perancangan Kopling
output. Koping memegang peranan yang penting pada saat pergantian transmisi, dimana mesin harus bebas dan tidak berhubungan dengan system transmisi tersebut. 2.2.2. Jenis - Jenis Kopling
Menurut konstruksinya secara umum kopling dapat dibagi atas dua bagian yaitu : 1.
Kopling Tetap
2. Kopling Tidak Tetap
2.1.1.1. Kopling Tetap
Kopling tetap adalah elemen mesin yang berfungsi sebagai penerus putaran dan daya dari poros penggerak ke poros yang digerakkan secara pasti (tanpa terjadi slip), di mana sumbu kedua poros tersebut terletak pada satu garis lurus atau dapat sedikit berbeda sumbunya. Kopling tetap dibedakan lagi atas kopling kaku yang tidak mengizinkan ketidaklurusan kedua sumbu poros, dan kopling luwes yang mengizinkan adanya sedikit ketidaklurusan sumbu poros. Kopling Kaku
Kopling kaku digunakan bila kedua poros harus dihubungkan dengan sumbu segaris. Kopling ini banyak dipakai pada poros mesin dan transmisi umum di pabrik-pabrik. Yang termasuk kopling kaku adalah :
a. Kopling Bus
Kontruksi dari kopling ini dimana penggerak dengan poros yang digerakkan dilihat dengan satu tabung, pengikat dan porosnya tidak mengalami gesekan ata u poros dapat berpindah dengan baik tanpa terjadi kejutan sewaktu akan berputar. Antara poros penggerak dan poros yang digerakkan dalam kopling ini perlu dibuat pengikat.
8
Perancangan Kopling
Gambar 2.1. Kopling Bus b. Kopling Flens Kaku
Kopling ini sama prinsipnya dengan kopling bus, dimana poros yang satu agak masuk kerumah pengikat, gunanya saat kopling ini berputar antara rumah yang satu dengan yang lain dapat berpindah dengan serentak dan baut pengikat tidak begitu besar menerima beban geser.
Gambar 2.2. Kopling Flens Kaku
c. Kopling Flens Tempa
Kopling ini sama prinsipnya dengan kopling flens kaku hanya saja poros dengan pengikat ditempa menjadi satu.
Gambar 2.3. Kopling Flens Tempa
Kopling Luwes
Mesin-mesin yang dihubungkan dengan penggeraknya melalui kopling kaku memerlukan penyetelan yang sangat teliti agar kedua sumbu poros yang saling dihubungkan dapat menjadi satu garis lurus. Selain itu, getaran dan tumbukan yang terjadi dalam penerusan daya antara poros penggerak dan yang digerakkan tidak dapat diredam, sehingga dapat memperpendek umur mesin serta menimbulkan bunyi berisik.
9
Perancangan Kopling
Untuk menghindari kelemahan-kelemahan tersebut dapat digunakan kopling luwes, terutama bila terdapat ketidaklurusan antara sumbu kedua porosnya. Yang termasuk kopling luwes adalah : a. Koling Karet Ban
Kopling ini sebagai penghubung antara poros penggerak dengan poros yang digerakkan dipasang karet, pada saat berputar kejutan sangat kecil sekali.
Gambar 2.4. Kopling Karet Ban
b. Kopling Flens Luwes
Bentuknya sama dengan kopling kaku. Kopling yang satu ada pengikat yakni dengan baut dan dipasangi bus karet atau kulit sebagai penghubung antara baut dan flens yang lain. Bus karet atau kulit yang dipasang pada penghubung berfungsi agar tidak terjadi pergeseran pada baut pengikat sewaktu berputar.
Gambar 2.5. Kopling Flens Luwes
c. Kopling Karet Bintang
Kopling ini, sebagai penghubung untuk masing-masing poros dipasang karet ban sehingga kejutan sewaktu berputar relatif kecil.
10
Perancangan Kopling
Gambar 2.6. Kopling karet Bintang
d. Kopling Rantai
Merupakan kopling yang sangat baik untuk memindahkan momen yang besar, umpamanya pada mesin turbin uap dan mesin gilas.
Gambar 2.7. Kopling Rantai e.
Kopling Gigi
Dipergunakan untuk kontruksi berat dan untuk meneruskan daya yang berat misalnya pada mesin pengaduk beton .
Gambar 2.8. Kopling Gigi
f. Kopling Universal Hook
Kopling ini dipasang kepala silang untuk menghubungkan masing-masing poros .
Gambar 2.9. Kopling Universal Hook
2.2.2.
Kopling Tidak Tetap
11
Perancangan Kopling
Kopling tak tetap adalah elemen mesin yang menghubungkan poros yang digerakkan dan poros penggerak dengan putaran yang sama dalam meneruskan daya serta dapat melepaskan hubungan kedua poros tersebut baik dalam keadaan diam maupun berputar. Yang termasuk kopling tak tetap antara lain : Kopling Cakar
Kopling ini meneruskan momen dengan kontak positif (tidak dengan perantaraan gesekan) hingga tidak dapat slip. Ada dua bentuk kopling cakar, yaitu kopling cakar persegi dan kopling cakar spiral. Kopling cakar persegi dapat meneruskan momen dalam dua arah putaran, tetapi tidak dapat dihubungkan dalam keadaaan berputar. Sebaliknya kopling cakar spiral dapat dihubungkan dalam keadaan berputar tetapi hanya baik untuk satu arah putaran saja serta hanya boleh dilakukan jika poros penggerak mempunyai putaran kurang dari 50 rpm.
Gambar 2.10. Kopling Cakar
Kopling Plat
Kopling ini meneruskan momen dengan perantaraan gesekan. Dengan demikian pembebanan yang berlebihan pada poros penggerak pada waktu dihubungkan dapat dihindari. Selain itu, karena dapat terjadi slip maka kopling ini sekaligus juga dapat berfungsi sebagai pembatas momen. Menurut jumlah platnya, kopling ini dibagi atas kopling plat tunggal dan kopling plat banyak; dan menurut cara pelayanannya dapat dibagi atas cara manual, hidrolik, dan magnetik. Kopling disebut kering bila plat-plat gesek tersebut bekerja dalam keadaan kering, dan disebut basah bila terendam atau dilumasi dengan minyak.
12
Perancangan Kopling
Gambar 2.11. Kopling Plat
Kopling Kerucut
Kopling ini menggunakan bidang gesek yang berbentuk kerucut. Kopling ini mempunyai keuntungan di mana dengan gaya aksial yang kecil dapat ditransmisikan momen yang besar. Kelemahannya adalah daya yang diteruskan tidak seragam.
Gambar 2.12. Kopling Kerucut
Kopling Friwil
Dalam permesinan sering diperlukan kopling yang dapat lepas dengan sendirinya bila poros penggerak mulai berputar lebih lambat atau dalam arah berlawanan dari poros yang digerakkan. Kopling friwil adalah kopling yang dikembangkan untuk maksud tersebut.
Gambar 2.13. Kopling Friwil
13
Perancangan Kopling
2.1.1. Dasar Pemilihan Kopling
Dalam merencanakan kopling untuk kendaraaan bermotor, maka yang sering dipakai adalah jenis kopling tidak tetap, yaitu kopling cakar, kopling plat, kopling kerucut dan juga kopling friwil. Perhatikan tabel 2.1 berikut ini. Tabel 2.1 Perbandingan Kelebihan dan Kekurangan Kopling
No 1.
Nama Kopling
Kelebihan
Kopling Cakar
–
Dapat
Kekurangan meneruskan
momen
dalam
–
dua
Tidak
dapat
dihubungkan dalam
arah putaran
keadaan berputar –
Hanya
dapat
memutar sekitar 50 – 2.
Kopling Plat
Dapat
rpm
dihubungkan
dalam
keadaan
berputar –
Terjadinya slip sangat kecil
3.
Kopling Kerucut
Dayanya tidak seragam Gaya
aksial
kecil
menghasilkan momen torsi besar 4.
Kopling Friwil
Tidak dapat dihubungkan Kopling
ini
dapat
lepas
dengan sendirinya bila poros penggerak mulai lambat
2.3 Material
14
dalam
keadaan
kencang.
berputar
Perancangan Kopling
Material dikelompokkan atas dimensi, bentuk, berat, dan sifat-sifat khusus seperti mudah meledak, mudah terbakar, kerapuhan serta bentuk tumpukan ( bulk ) material. Bulk material dapat dibedakan atas tumpukan, butiran, atau serbuk (misalnya: biji besi, batubara , pasir cor, serbuk gergaji, semen dan lain-lain). Karakteristik bulk ditentukan oleh sifat mekanik dan sifat fisik seperti: ukuran bongkah, berat spesifik, kelembaban, mobilitas partikel, angle of repose (sudut tumpukan) dan abrasivitas. Distribusi kuantitatif partikel suatu bulk , menurut ukuranya dikenal sebagai ukuran bongkah dan mempunyai satuan mm. Dimensi linier material terdiri dari diagonal besar a maks dan diagonal kecil amin yang menentukan karakteristik partikel serta jumlah parameter untuk perhitungan alat pemindahan dan peralatan pembantunya. Bentuk ukuran bongkah dapat dilihat pada Gambar 2.3. k
`
k
Gambar 2.3 Dimensi Partikel Bulk
Untuk menentukan ukuran bongkah material yang lebih besar dari 0,1 mm, dilakukan penyaringan secara bertingkat. Ukuran bongkah bulk material dengan ukuran partikel lebih kecil dari 0,1 mm ditentukan melalui metoda khusus, yaitu berdasarkan kecepatannya jika dimasukkan kedalam air atau udara. Menurut ukuran partikelnya, bulk material diklasifikasikan menjadi bongkah dengan ukuran besar, sedang, kecil, granular atau bubuk. Ukuran bongkah partikel dapat dilihat pada Tabel 2.2 berikut. Tabel 2.2 Pengelompokan bulk material menurut ukuran partikelnya
Load Group Large-lumped
Size of largest characteristic particle a’, (mm) Over 160
Medium-lumped
60-160
Small-lumped
10-60
Granular
0,5-10
15
Perancangan Kopling
Powdered
Below 0.5
Ukuran bongkah bulk material harus diperhatikan karena akan berpengaruh dalam menentukan ukuran mesin pemindah material, hopper serta sistem salurannya. Berat spesifik
bulk material adalah berat material per satuan volume dengan satuan ton/m 3 atau kg/m3. Berat dari bulk material yang berbentuk butiran atau serbuk diukur dengan peralatan khusus yang terdiri dari container dengan volume tertentu (1-3 liter), batang yang dipasangkan ke
container dan kerangka berputar pada batang. Makin besar ukuran bongkah maka makin besar ukuran container yang dibutuhkan. Untuk menentukan berat bulk material, material dimasukkan kedalam container melalui kerangka sampai penuh. Putaran kerangka akan membuang kelebihan material dalam container.
BAB III PERANCANGAN BELT CONVEYOR
3.1 Geometri Belt Conveyor
Menurut lintasan dari gerakannya, belt conveyor dapat diklasifikasikan atas: 1. Horizontal 2. Miring 3. Kombinasi miring dan horizontal Geometri dari belt conveyor dapat dilihat pada Gambar 3.1 yang memperlihatkan lintasan dari belt conveyor .
16
Perancangan Kopling
Gambar 3.1Geometri belt conveyor
Sudut kemiringan terhadap garis horizontal (β) tergantung pada faktor gesekan antara material yang dibawa dengan belt yang bergerak, sudut kemiringan tetap dari tumpukan material dan bagaimana cara material dibebankan keatas belt . Kemiringan yang dapat diizinkan pada belt conveyor dapat dilihat pada Tabel 3.1. Tabel 3.1 Sudut kemiringan maksimum yang diizinkan pada geometri belt conveyor untuk beberapa jenis material.
Material
Maximum
Material
Maximum
angle of
angle of
incline
incline
Coal briquetted
(β),0 12
Sand, dry
(β),0 18
Gravel, washed and sized
12
Sand, clamp
27
Grain
18
Ore, large-lumped
18
Foundry sand, shaken out(burnt)
24
Ore, crushed
25
Foundry sand, damp (ready)
26
Anthracite, pebbles
17
Crushed stone, unsized
18
Coal, run of mine
18
Coke, sized
17
Coal, sized, small
22
Coke unsized
18
Cement
20
Sawdust, fresh
27
Slag, anthraciote,
22
Lime, powdered
23
damp
Material yang akan dibawa oleh belt conveyor adalah batubara. Batu bara ini belum di hancurkan melainkan batu bara yang baru keluar dari tambang sehingga sudut maximum yang diperbolehkan pada geometri belt conveyor ini adalah 18 o. 3.2 Belt
17
Perancangan Kopling
Belt terbuat dari bahan tekstil, baja lembaran atau jalinan kawat baja. Belt yang terbuat dari tekstil berlapis karet paling banyak ditemukan dilapangan. Syarat-syarat belt : 1. Tahan terhadap beban tarik. 2. Tahan beban kejut. 3. Perpanjang spesifik rendah. 4. Harus fleksibel. 5. Tidak menyerap air. 6. Ringan.
Belt yang digunakan pada belt conveyor terdiri dari beberapa tipe seperti bulu unta, katun dan beberapa jenis belt tekstil berlapis karet. Belt harus memenuhi persyaratan, yaitu kemampuan menyerap air rendah, kekuatan tinggi, ringan, lentur, regangan kecil, ketahanan pemisahan lapisan yang tinggi dan umur pakai panjang. Untuk persyaratan tersebut, belt berlapis karet adalah yang terbaik. Belt tekstil berlapis karet terbuat dari beberapa lapisan yang dikenal dengan plies. Lapisan-lapisan tersebut dihubungkan dengan menggunakan (vulkanisasi) atau dengan karet alam maupun sintetis. Belt dilengkapi dengan cover karet untuk melindungi tekstil dari kerusakan-kerusakan. Karena beberapa jenis material yang dibawa mempunyai sifat abrasif. Bentuk penampang belt diperlihatkan pada Gambar 3.2.
Gambar 3.2 Penampang belt
1
: lapisan
2
: cover
δb
: tebal belt
δ1
: bagian yang dibebani
δ2
: bagian pembalik
18
Perancangan Kopling
Jumlah lapisan belt tergantung lebar belt . Hubungan antara lebar belt dengan jumlah lapisan dapat dilihat pada Tabel 3.2 berikut: Tabel 3.2 Jumlah lapisan belt yang disarankan.
Belt width (B), mm
Minimum and maximum number of
300
plies, i 3-4
400
3-5
500
3-6
650
3-7
800
4-8
1000
5-10
1200
6-12
1400
7-12
1600
8-12
1800
8-12
2000
9-14
Sedangkan untuk menentukan lebar dari belt , harus dilihat dari dimensi material yang akan diangkut, material yang diangkut seperti batubara, logam, produk industri, dan lain-lain dengan dimensi terlihat pada gambar 3.3
Gambar 3.3 Material yang diangkut Sumber : Enerka Dunlop, Conveyor Belt Technique Design and Calculation hal 36
Lebar dari belt dapat dicari mengunakan table 3.3 jika ukuran material diketahui. Dengan ukuran material yang diangkut lebarnya kira-kira adalah 300mm(unsized). Tabel 3.3 Lebar Minimum Belt
19
Perancangan Kopling
Sumber : Enerka Dunlop, Conveyor Belt Technique Design and Calculation hal 36
Sedangkan untuk mengetahui ketebalan dari cover dapat dihubungkan dengan jenis material yang membebani belt . Sebab tiap jenis material mempunyai ukuran dan sifat fisik yang berbeda. Ketebalan belt dapat ditentukan dari Tabel 3.4.
Tabel 3.4 Tebal cover yang disarankan pada belt tekstil berlapis karet untuk beban tumpukan dan beban satuan. Load characteristics
Material
Cover thickness, mm Loaded Return slide δ1
slide, δ2
Grain, col dust
15
1.0
Sand,
1.5 to 3.0
1.0
Coal, peat briquettes
3.0
1.0
Gravel, clinker, stone,
4.5
1.5
6.0
1.5
Section 1.01 Bulk load Granular
and
powdered,
non
abrasive Fing-grained and small Lumped, heavy
abrasive,
foundry sand,
medium
and
cement, crushed stone,
weight (a’<60 mm,
γ<2
coke
tons/m3) Medium-lumped, slightly, abrasive, medium and heavy weight (a’<160 mm, γ < 2 tons/m3) Ditto, abrasive
ore, rock salt Large-lumped,
abrasive,
heavy
Manganese ore, brown
20
Perancangan Kopling
weight (a’<160 mm, γ < 2 tons/m3)
iron ore Section
1.02
Unit
loads Light load in paper and clocth
Parcels,
packing
books
Load in soft containers
packages,
1.0
1.0
Bag, bales, packs
1.5 to 3.0
1.0
Load in soft containers weighin up to
Boxes, barrels, baskets
1.5 to 3.0
1.0
15 kg
Boxes, barrels, baskets
Ditto weighin over 15 kg
Machine
1.5 to 4.5
10 to 1.5
1.5 to 6.0
1.0 to 1.5
ceramic Untared loads
parts, articles,
building elements
3.3 Idlers
Belt disangga oleh idler . Jenis idler yang digunakan kebanyakan adalah roller idler . Berdasarkan lokasi idler di conveyor , dapat dibedakan menjadi idler atas dan idler bawah. Gambar susunan idler atas dapat dilihat pada Gambar 3.4. Sudut antara idler bawah dan idler atas dapat divariasikan sesuai keperluan. Idler yang dipakai merupakan jenis 3 roller.
Gambar 3.4 Idller Sumber : Enerka Dunlop, Conveyor Belt Technique Design and Calculation hal 36
Idler atas menyangga belt yang membawa beban. Idler atas bisa merupakan idler tunggal atau tiga idler . Sedangkan untuk idler bawah digunakan idler tunggal.
Idler dibuat sedemikian rupa sehingga mudah untuk dibongkar pasang. Ini dimaksudkan untuk memudahkan perawatan. Jika salah satu komponen idler rusak, dapat dilakukan penggantian secara cepat. Diameter (D) idler tergantung pada lebar belt (B) yang disangganya. Hubungan antara lebar
belt dengan diameter idler dapat dilihat pada Tabel 3.5.
21
Perancangan Kopling
Tabel 3.5 Hubungan antara diameter roller idler dengan lebar belt.
Sumber : Enerka Dunlop, Conveyor Belt Technique Design and Calculation hal 37
Dalam perancangan, panjang idler Lid dibuat lebih panjang 100 s.d 200 mm dari lebar
belt . Untuk saluran pemasangan komponen belt conveyor dapat dilihat pada Gambar 3.5. Jika idler pada loading zone adalah 11 ≈ 0.51 dan pada belt bagian bawah 1 2 ≈ 21.
Training idler berfungsi untuk menjaga agar belt berjalan lurus dan efektif jika dipasang pada belt conveyor yang panjangnya lebih dari 50 meter. Jarak idler tergantung pada belt dan berat jenis dari beban seperti tertera pada Tabel 3.6.
Gambar 3.7 Susunan Idller pada belt conveyor
22
Perancangan Kopling
Tabel 3.6 Jarak maksimum idler pada belt conveyor.
Bulk weight of load, ton
400
500
Spacing 1 for belt width B, mm 650 800 1000 1200 1400
1600
to
2000
per cu m γ<1
1500
1500
1400
1400
1300
1300
1200
1100
γ = 1 to 2
1400
1400
1300
1300
1200
1200
1100
1000
γ>2
1300
1300
1200
1200
1100
1100
1000
1000
3.4 Kapasitas Belt Conveyor
Rumus untuk menentukan Kapasitas belt conveyor pada umumnya adalah Kapasitas (ton/hours) = 3,6 x Cross Sectional Area x Belt speed x Material density x Capacity factor . Dalam menentukan parameter-parameter diatas,dapat dilihat pada table dibawah ini : Tabel 3.7 Cross Sectional Areas
23
Perancangan Kopling
Untuk mendapatkan Cross sectional areas, telah diketahui Belt Widths : 800 mm , juga harus diketahui angle of surcharge. Angles of surcharge tergantung pada material yang dibawa,dapat dilihat pada table dibawah ini :
24
Perancangan Kopling
Tabel 3.8 Properties Of Materials
Pada material batu bara didapatkan angle of surcharge : 25 o , dan juga density : 800 kg/m 3 Untuk mendapatkan faktor kapasitas( capacity factor) dapat dilihat pada table dibawah ini
25
Perancangan Kopling
Tabel 3.9 Capacity Factor
Idle Troughing angles yang umum adalah 25 o, sehingga didapatkan capacity factor :1,10 Untuk mendapatkan Belt Speed dapat dilihat pada table dibawah ini: Tabel 3.10 Belt Speed
Didapatkan pada table,belt speednya adalah : 3,25 m/s Sehingga Kapasitas dari belt dapat dihitung yaitu : Q
= 3,6 x 0,062 x 3,25 x 800 x 1,10 = 638,35 ton / hour = 15320.4 ton/day
26
Perancangan Kopling
BAB IV PERANCANGAN RODA GIGI
4.1 Poros
Komponen ini merupakan yang terpenting dari beberapa elemen mesin yang biasa dihubungkan dengan putaran dan daya. Poros merupakan komponen stasioner yang berputar, biasanya yang berpenampang bulat yang akan mengalami beban puntir dan lentur atau gabungannya. Kadang poros ini dapat mengalami tegangan tarik, kelelahan , tumbukan atau pengaruh konsentrasi tegangan yang akan terjadi pada diameter poros yang terkecil atau pada poros yang terpasang alur pasak, hal ini biasanya dilakukan pada penyambungan atau penghubungan antar komponen agar tidak terjadi pergeseran.
27
Perancangan Kopling
Gambar 4. 1. Poros 4.1.1. Jenis-Jenis Poros
Apabila dilihat dari pembebanan terhadap poros, maka dapt dibedakan atas tiga jenis poros, yaitu : a. Poros Transmisi Poros ini mengalami beban puntir murni dan lenturan dan daya yang ditransmisikan ke poros ini adalah melalui kopling, roda gigi, pulley dan sebagainya.
b. Spindel Poros ini sering disebut dengan poros transmisi yang bentuknya relatif pendek seperti poros utama mesin perkakas, di mana beban utamanya berupa puntiran. Syarat yang perlu untuk poros ini dalah harus memiliki deformasi yang kecil dan juga ketelitian ukuran dan bentuknya. c. Gandar Poros ini digunakan untuk menahan puntiran dan kadang-kadang poros ini tidak melakukan gerakan putar. Poros ini banyak ditemukan pada kereta barang.
4.1.2. Dasar-Dasar Pemilihan Poros
Dalam perancangan sebuah poros perlu diperhatikan hal-hal berikut ini : a. Bahan Poros Bahan poros pada mesin biasanya digunakan baja batangan yang ditari dingin dan difinish, dan juga dari baja karbon konstruksi untuk mesin yang dihasilkan dari ingot yang dikill ( baja yang dioksidasikan dengan ferro silikon dan dicor dengan kadar karbon yang terjamin ). Untuk poros yang digunakan pada putaran dan daya yang tinggi, biasanya digunakan bahan dari baja paduan dengan pengerasan kulit yang tahan aus. Diantaranya adalah baja Krom Nikel, baja Crom Nikel Molydem.
28
Perancangan Kopling
b. Kelelahan Pengaruh dari tumbukan dan konsentrasi tegangan pada poros harus diperhatikan bentuknya apakah diameter porosnya sudah sesuai dengan alur pasak yang akan menahan beban sehingga terjadi pengerasan dan lain-lain. c. Kekakuan Poros harus kuat bila mengalami lenturan atau defleksi puntirnya yang besar sehingga terhindar dari getaran. Kekakuan poros dapat disesuaikan dengan jenis mesin yang menggunakan poros tersebut. d. Putaran Kritis Pada putaran yang tidak konstan akan mengakibatkan getaran pada poros tersebut, apalagi pergantian putaran ke putaran maksimum. Untuk itu poros harus dirancang tahan terhadap putaran maksimumnya, yang disebut dengan putaran kritis. Oleh karena itu poros harus dirancang sedemikian rupa dan untuk lebih aman harus digunakan pada di bawah putaran kritisnya. Memang dalam perancangan poros ini harus kita sesuaikan dengan daya dan putaran yang harus dipindahkan khususnya untuk kopling.
4.1.3. Perhitungan Momen Puntir Poros
Poros yang digunakan pada kopling ini akan mengalami beban puntir dan beban lentur, namun yang paling besar adalah momen puntir akibat putaran, untuk itu maka digunakan poros transmisi. Perhitungan kekuatan poros didasarkan pada momen puntir khususnya untuk poros kopling. Data yang diketahui adalah : Daya (P)
: 30,5 dk
Putaran poros 1 (n1) : 600 rpm Putaran poros 2 (n2) : 156 rpm Putaran poros 3 (n3) : 31,4 rpm Maka daya yang direncanakan yang akan dialami poros adalah :
29
Perancangan Kopling
P
= 30,5 x 0,735 = 22,4175 KW.
Maka untuk meneruskan daya dan putaran ini, terlebih dahulu dihitung daya perencanaannya (Pd). Pd = fc . P
Di mana : Pd = daya perencanaan fc = faktor koreksi P = daya masukan Daya mesin (P) merupakan daya nominal output dari motor penggerak, daya inilah yang ditransmisikan melalui poros dengan putaran tertentu.
Tabel. 4.1. Jenis-jenis faktor koreksi berdasarkan daya yang akan ditransmisikan.
Daya Yang Akan Ditransmisikan
Fc
Daya rata-rata yang diperlukan
1,2 – 2,0
Daya maximum yang diperlukan
0,8 – 1,2
Daya Normal
1,0 – 1,5
Daya rata-rata merupakan besarnya daya-daya yang bekerja dibagi dengan jumlah daya yang bekerja. Daya naximum merupakan daya yang paling besar yang terjadi saat melakukan mekanisme. Daya normal merupakan daya optimal yang dapat dihasilkan oleh mesin.
30
Perancangan Kopling
Untuk merancang poros, daya yang ditransmisikan sesuai dengan spesifikasi konveyor merupakan daya maksimum mesin, dari harga fc pada tabel 3.1. diperoleh factor koreksi 0,8-1,2. Disini dipilih factor koreksi sebesar 1,2 yang merupakan harga terbesar sehingga daya rencana yang dipakai pada perancangan lebih besar sehingga
dengan
demikian rancangan akan memilki dimensi yang lebih besar dan akan benar-benar aman. Selain itu juga mengimbangi kerugian-kerugian yang terjadi akibat gesekan.
Sehingga daya yang direncanakan adalah : Pd = 1,2 . 22,4175 kw Pd = 26,901 kW Momen puntir (momen torsi rencana) yang dialami poros adalah : Mp = 9,74 . 10 5 Pd n Dimana : Mp = momen puntir (N.mm) Pd = Daya renana (kW) N = putaran (rpm) Mp1= 9,74 . 105 26,901600
= 43669,29 kg.mm Mp2= 9,74 . 105 26,901156 =167958,8 kg.mm Mp3= 9,74 . 105 26,90131,4
= 834445,03 kg.mm
4.1.4. Pemilihan Bahan
31
Perancangan Kopling
Dalam pemilihan bahan perlu diperhatikan beberapa hal seperti pada tabel berikut, dan kita dapat menyesuaikan dengan yang kita butuhkan.
Tabel. 3.2. Batang baja karbon yang difinis dingin (Standar JIS)
Lamban Perlakuan g
Panas
Diameter
Kekuatan
Kekerasan
Tarik
(mm)
(kg/mm2)
HR C
HB
(HR B) Dilunakkan
S35C-D
Tanpa Dilunakkan Dilunakkan
S45C-D
Tanpa Dilunakkan
S55C-D
Dilunakkan
Tidak Dilunakkan
20 atau kurang
58 – 79
(84) – 23
-
21 – 80
53 – 69
(73) – 17
144 – 216
20 atau kurang
63 – 82
(87) – 25
-
21 – 80
58 – 72
(84) – 19
160 – 225
20 atau kurang
65 – 86
(89) – 27
-
21 – 80
60 – 76
(85) – 22
166 - 238
20 atau kurang
71 – 91
12 – 30
-
21 – 80
66 – 81
(90) – 24)
183 – 253
20 atau kurang
72 – 93
14 – 31
-
21 – 80
67 – 83
10 – 26
188 – 260
20 atau kurang
80 – 101
19 – 34
-
21- 80
75 – 91
16 – 30
213 - 285
(Sularso, “Dasar-dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, Pradya Pramita, Jakarta 1994)
32
Perancangan Kopling
Dalam pemilihan bahan perlu diketahui tegangan izinnya, yang dapat dihitung dengan rumus :
ta
= σ b
S f 1 .S f 2 ta = tegangan geser izin (kg/mm2)
dimana :
σ
b
= kekuatan tarik bahan (kg/mm 2)
Sf1 = faktor keamanan yang tergantung pada jenis bahan, dimana untuk
bahan
S-C besarnya : 6,0. Sf2 = faktor keamana yang bergantung dari bentuk poros, dimana harganya berkisar antara 1,3 – 3,0.
Dalam perancangan ini bahan yang dipilih adalah bahan yang memiliki kekerasan besar, karena poros ini akan mengalami beberapa aksi, seperti tekanan tumbuk, puntir, sehingga dipilih jenis baja S55C-D dengan kekuatan tarik 91 Kg / mm 2. Dan faktor keamanan diambil yang besar, karena poros ini boleh dikatakan memiliki diameter yang kecil, sehingga supaya seimbang diambil faktor keamanan 6,0. Dan faktor koreksi yang disesuaikan dengan bentuknya berkisar 1,3 – 3,0, dimana bentuk poros dalam perencanaan ini memiliki spline maka diambil faktor koreksi yang sedang yakni 2,5 karena spline ini sangat berpengaruh dalam penimbulan puntiran khususnya pada bagian terluar poros. Maka tegangan geser izin adalah :
τ a
=
91 6 . 2,5
= 6,06 7 kg / mm 2
4.1.5. Perencanaan Diameter Poros
Diameter poros dapat diperoleh dari rumus :
33
Perancangan Kopling
d p =
5,1 Kt Cb Mp . . . τ a dimana :
d p = τ
a
=
1/ 3
diameter poros (mm) tegangan geser izin (kg/mm2)
Kt =
faktor koreksi tumbukan, harganya berkisar 1,5 – 3,0.
Cb =
faktor koreksi untuk terjadinya kemungkinan terjadinya beban lentur, dalam perencanaan ini diambil 1,2 karena diperkirakan tidak akan terjadi beban lentur.
Mp=
momen puntir yang ditransmisikan (kg.m)
Pada saat pertama (start) penghubungan poros input dengan poros output akan terjadi tumbukan dan ini terjadi setiap penghubungan kedua poros tersebut, sehingga faktor koreksi pada range 1,5 – 3,0 diambil K T = 2,8, supaya poros aman dari tumbukan. Dan dalam mekanisme ini beban lentur yang terjadi kemungkinan adalah kecil karena poros adalah relatif pendek, sehingga faktor koreksi untuk beban lentur C b = 1,2. Dengan harga faktor koreksi terhadap tumbukan diambil sebesar Kt = 2,8 maka diameter poros dapat ditentukan sebagai berikut : dp1=5,16,067×2,8×1,2×43669,2913
= 49,78 mm = 50 mm dp2=5,16,067×2,8×1,2×167958,813
= 77,99 mm = 78 mm dp3=5,16,067×2,8×1,2×834445,0313
= 133,08 mm = 134 mm
4.1.6. Pemeriksaan Kekuatan Poros
34
Perancangan Kopling
Hasil diameter poros yang dirancang harus diuji kekuatannya. Pemeriksaan dapat dilakukan dengan memeriksa tegangan geser yang terjadiakibat tegangan puntir yang dialami poros. Jika tegangan geser lebih besar dari tegangan geser izin dari bahan tersebut, maka perancangan tidak akan menghasilkan hasil yang baik, atau dengan kata lain perancangan adalah gagal. Besar tegangan geser yang timbul pada poros adalah : τ
p
= 16.Mp 3
.d
π
Dimana : τ
p
= tegangan geser akibat momen puntir (kg/mm2)
Mp = momen puntir yang ditransmisikan (kg.mm) dp = diameter poros (mm) Untuk momen puntir (Mp) = 32772,089 kgmm, dan diameter poros d p = 36 mm, maka perhitungan tegangan gesernya adalah sebagai berikut : τp1=16×43669,293,14×503
= 1,78 kgmm2
τp1=16×167958,83,14×783
= 1,8 kgmm2
τp1=16×834445,033,14×1343
= 1,77 kgmm2
Menurut hasil yang diperoleh dari perhitungan
diatas, terlihat bahwa tegangan
geser yang terjadi adalah lebih kecil daripada tegangan geser yang diizinkan τp<τa. Dengan hasil ini maka dapat disimpulkan bahwa poros ini aman untuk digunakan pada kopling yang dirancang untuk memindahkan daya dan putaran yang telah ditentukan.
35
Perancangan Kopling
4.2 Roda Gigi
Dalam perancangan roda gigi digunakan data-data sebagai berikut :
z 1 = 10
n 1 = 3000 rpm
z 2 = 50
n 2 = 600 rpm
z 3 = 26
n 3 = 600 rpm
z 4 = 100
n 4 = 156 rpm
z 5 = 50
n 5 = 156 rpm
z 6 = 10
n 6 = 31.4 rpm
Gambar : skema rangkaian roda gigi
4.3 Bantalan
Bantalan adalah eleman mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga putaran atau gerak bolak-baliknya dapat berlangsung dengan halus, aman dan tahan lama. Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh system akan menurun atau tak dapat bekerja secara semestinya.
36
Perancangan Kopling
4.3.1. Klasifikasi Bantalan
Bantalan dapat diklasifikasikan sebagai berikut : 1. Atas dasar gerakan bantalan terhadap poros a.
Bantalan luncur . Pada bantalan ini terjadi gesekan luncur antara poros dan bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan perantaraan lapisan pelumas.
b.
Bantalan gelinding . Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti bola (peluru), rol atau rol jarum dan rol bulat.
1. Atas dasar arah beban terhadap poros a.
Bantalan radial. Arah beban yang ditumpu bantalan ini adalah tegak lurus sumbu poros.
b.
Bantalan gelinding. Arah beban bantalan ini sejajar dengan sumbu poros.
c.
Bantalan gelinding khusus. Bantalan ini dapat menumpu beban yang arahnya sejajar dan tegak lurus sumbu poros.
Bantalan yang akan digunakan adalah jenis bantalan gelinding atau yang biasa disebut bantalan bola radial alur dalam baris tunggal. Alasan pemilihan yang utama adalah karena koefisien gesekan yang sangat kecil dan juga didasarkan pada ketahanan bantalan dalam menerima beban aksial dan putaran tinggi. Langkah awal yang dilakukan dalam perencanaan bantalan adalah perhitungan terhadap beban dinamis yang merupakan penjumlahan beban radial dan beban aksial . Jenis bantalan yang dipilih.
4.3.2. Perencanaan Bantalan Poros
37
Perancangan Kopling
Pembebanan total pada poros dapat dilihat seperti pada Gambar 4.2 Gambar 4.2 Pembebanan total pada poros
1. Kekuatan bantalan Sebelumnya tentukan dulu momen (T) yang akan ditransmisikan. T = 9,74. 105 x PMi . nD Dimana dalam hal ini, PM adalah putaran motor yang telah ditentukan, yakni sebesar 22,753 kW, i merupakan perbandingan gigi, yakni sebesar 40 : 1, maka, i = 40, dan n D adalah putaran drum sebesar 31.4 rpm, sehingga T diperoleh,
T = 9,74. 105 x 22,753 kW40 x 31,4 rpm = 17,6. 10 3 kg.mm
m0
π =
4
(d o
2
−
2
d1 ) .b . ρ
Dimana :
38
Perancangan Kopling
mo = massa roda gigi. do
= Diameter jarak bagi (mm)
d1
= Diameter poros utama (mm)
b
= lebar roda gigi (mm) = massa jenis roda gigi (7,65x10 -6 Kg/mm3).
ρ
Gambar: bantalan
Maka mo= µ4(1002-342)(125)(7,65x10-6)= 471 kg.
Tabel 6.1 Faktor-faktor V, X, Y dan X 0 ,Y 0
5
C0/Fa
10
15
20
25
Fa/VFr
X
1
≤e
Y
0
Fa/VFr
X
0,56
>e
Y
1,26
1,49
1,64
1,76
1,85
0,35
0,29
0,27
0,25
0,24
E
Sumber: Dasar Pemilihan dan Perancangan Elemen Mesin, Sularso & Kiyokatsu Suga, Hal. 212
1. Perhitungan Faktor Umur Bantalan
Faktor umur bantalan (f h) dicari dengan persamaan
1
L 3 f h = H 500 dimana : Lh = umur nominal bantalan. Direncanakan pemakaian sebentar-sebentar. Dari Lamp. 6 dipilih L h = 7500 jam
39
Perancangan Kopling
maka:
= 2,47 1
7500 3 f h = 500
2. Perhitungan Faktor putaran
Faktor putaran (f n) dicari dengan rumus ; dimana : n = putaran mesin (31.4 rpm) 1
33,3 3 f n = n
f n = 1.019
3. Pemilihan Bantalan
Dari hasil yang diperoleh diatas, maka kapasitas nominal bantalan dapat dihitung dengan persamaan : C = P . [f h / f n] = 117.80 kg [2.47/1.019] = 969.89 kg
Dari hasil perhitungan diatas, maka nomor bantalan yang dipilih adalah 6007, dengan datadata sebagai berikut d = 35 mm,
4.4.
D = 62 mm,
B = 14 mm,
r = 1,5 mm
Perancangan Baut
Jumlah baut yang dipakai adalah 8 buah. Adapun jenis baut yang digunakan adalah baut berulir standard yang biasa digunakan pada kopling.
4.4.1. Analisa Gaya
Gaya yang bekerja pada tiap baut adalah gaya geser yang besarnya dapat diperoleh dari :
40
Perancangan Kopling
F = Mp / n . r Keterangan:
maka,
Mp = momen puntir (kg.mm) n
= jumlah baut
r
= jarak sumbu baut ke sumbu poros
F = 24704,536 / 8 x 30 = 154.40335 N
4.4.2. Analisa Tegangan
Besar tegangan yang diizinkan harus dihitung lebih dahulu, dimana baut terbuat dari bahan SF 50B, maka diperoleh tegangan tarik izin σ b = 50 kg/mm². Sedangkan factor keamanan, Sf1 = 6 dan Sf2 = 2, maka tegangan yang diizinkan adalah : τ= σbSf1 x Sf2
= 506 x 2 = 4.2 kg/mm² Bahan untuk baut dipilih dari baja ST 24 dengan kekuatan tarik mulur (tensile yield strength) Sy = 5,25 N/mm Sys = 0,577× Sy = 0,577 × 5,25 = 3,029 N/mm
2
4.4.3. Penentuan Ukuran
Agar konstruksi aman maka harus dipenuhi: τ 2
≤ S ys
34,27 5
d 22
≤ 3,02 9
d 2 ≥ 3,36 4 mm Dari hasil yang diperoleh diambil harga diameter d 2 = 6 mm
BAB V KESIMPULAN
5.1. Kesimpulan
41
Perancangan Kopling
Adapun kesimpulan yang dapat diambil dari tulisan tugas perancangan roda gigi ini adalah sebagai berikut: 1. Perancangan kopling yang tepat perlu memperhatikan bahan yang akan digunakan,
dalam perancangan ini bahan-bahan yg digunakan adalah: a. Bahan untuk kopling yang digunakan adalah baja FC 19 ( σ ba=5,5kg/mm 2 ). b. Bahan untuk poros roda gigi digunakan baja S55C-D (
) 4kg / mm
τ a =
2
1. Bantalan yang dipilih adalah bantalan dengan nomor 6007. 2. Daya output (Po) lebih kecil dibandingkan dengan daya motor rencana, hal ini
disebabkan pemilihan faktor 3. Belt conveyor dengan material yang dibawa adalah batubara, kemiringan maximumnya
adalah 18o 4. Lebar dari Belt conveyor yang cocok untuk material dengan panjang kira-kira 300 mm
adalah 800 mm. 5. Kapasitas dari belt conveyor bergantung pada beberapa parameter yaitu : density
material, belt speed, capacity factor dan cross sectional area.
DAFTAR PUSTAKA
Enerka Dunlop, Conveyor Belt Technique Design and Calculation, Preston, Lancashire United Kingdom, 1994
42