Mesin Pencacah Sampah Plastik

Teknik Merancang

Perencanaaan dan Pembuatan Prototype Mesin Pencacah Sampah Plastik GRANULATOR

Dalam rangka: Penyelesaian Tugas Mata Kuliah Teknik Merancang

Disusun oleh:

1. Fatich Fatich Pradan Pradanaa Putra Putra ( 095524 095524251 251 )

Mesin Pencacah Sampah Plastik,GRANULATOR Plastik,GRANULATOR

1

Teknik Merancang

I. PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Dalam dasawarsa terakhir ini, masalah lingkungan hidup telah menjadi perhatian masyarakat seiring dengan makin besarnya kesadaran masyarakat akan pentingnya lingkungan yang bersih dan sehat yang bebas dari pencemaran. Salah Salah satu satu bentuk bentuk pencem pencemara aran n lingku lingkunga ngan n yang yang sering sering kita kita temui temui dan sering seringkal kalii menimb menimbulk ulkan an masala masalah h adalah adalah pencem pencemaran aran yang yang diseba disebabka bkan n oleh oleh sampah. Masalah ini semakin besar akibatnya seiring dengan makin banyaknya penggunaan barang-barang plastik pada era modern sekarang ini. Dari berbagai macam sampah yang ada, salah satu jenis yang masih bisa dimanf dimanfaat aatkan kan ulang ulang adalah adalah sampah sampah plasti plastik, k, yaitu yaitu dengan dengan cara didaur didaur ulang. ulang. Memang Memang tidak tidak semua semua plasti plastik k bisa bisa didaur didaur ulang ulang tetapi tetapi hampir hampir semua semua sampah sampah plastik dari jenis thermoplastik bisa didaur ulang. Dengan dapat di daur ulang maka masih banyak potensi dari sampah plastik yang masih bisa dimanfaatkan. Bera erangkat

dari ari

kenyataan

terse rsebut

maka

penyusun

mencoba

mengantisi mengantisipasin pasinya ya dengan dengan cara merancang merancang secara sederhana Mesin Pencacah Pencacah Sampah Plastik,GRANULATOR,yang berfungsi untuk menghancurkan sampah plastik hingga berbentuk kepingan-kepingan kecil sehingga dapat memudahkan langkah-langkah dalam proses pendaur ulangan.

I.2. Tujuan

Tujuan dari penyusunan perencanaan pembuatan Mesin Pencacah Sampah Plastik,GRANULATOR, ini adalah : 1. Untuk memenuhi mata kuliah Teknik Merancang, yang merupakan

mata mata kuliah kuliah wajib wajib bagi bagi mahasi mahasiswa swa regule regulerr Teknik Teknik Mesin Mesin FTUNESA. 2. Member Memberika ikan n gambaran gambaran Mesin Mesin Pencacah Pencacah Sampah Sampah Plastik Plastik dengan dengan konstruksi yang sederhana dengan bahan yang mudah diperoleh di pasar pasaran an sehing sehingga ga nantin nantinya ya dapat dapat dibuat dibuat atau diprod diproduks uksii oleh oleh bengkel-bengkel sedang. Mesin Pencacah Sampah Plastik,GRANULATOR Plastik,GRANULATOR

2

Teknik Merancang

I.3. Pembatasan Masalah

Untuk Untuk mendapatka mendapatkan n hasil perencanaan yang baik, tentunya dibutuhka dibutuhkan n waktu yang relatif tidak sebentar. Hasil perencanaan ini juga dibuat dalam bentuk prototype namun terdapat beberapa elemen ele men yang diubah untuk disesuaikan dengan ketersediaan dana. Berdasarkan waktu yang tersedia, penyusun hanya membatasi perhitungan yang ada pada bagian-bagian yang sangat mempengaruhi fungsi kerja dari mesin terutama dititikberatkan pada sistem transmisi daya. Faktor-faktor lain, misalnya getaran, tidak dianalisa.

I.4. Sistematika Penulisan

Penulisan laporan ini disajikan dalam beberapa bab : BAB I.

: Pe Pendahuluan

BAB II

: Pere Peren ncana canaan an Pisa Pisau u Penc Pencac acah ah

BAB III

: Perencanaan Sistem Transmisi

BAB IV

: Perencanaan Poros

BAB V

: Perencanaan Bantalan

BAB VI

: Penutup


3

Teknik Merancang

II. PERENCANAAN PISAU PENCACAH

Perencanaan awal mesin pencacah plastik sebagai berikut:

•

Digunakan untuk jenis plastik Thermoplastic . Dike Diketa tahu hui: i:

Luas Luas pema pemaka kana nan n = 10 10 x 125 125 = 125 1250 0 mm mm 2 Massa jenis plastik = 1,2 gr/cm 2 Syp = 6500 psi.

•

Proses pencacahan yang terjadi termasuk proses cutter milling. Dari buku “Manufacturing Process” (B.H. Amstead) diketahui kecepatan pemotongan plastik untuk alat potong HSS = 36m/min (Vc = 36m/min).

Perencanaan pisau pencacah: Diameter hub pisau = 10 mm Jumlah pisau = 4 buah Panjang tiap pisau = 125 mm Lebar tiap pisau = 20 mm Tebal tiap pisau = 200 mm Kemiringan pisau ≈ 450.


4

Teknik Merancang

Jadi jari-jari pemotongan:

Rm Dm

= 34 ,5mm = 2. Rm = 69 mm

Kecepatan putaran poros utama pisau pencacah: n

=

Vc .1000 π . Dm Dm

=

36 .1000 π .69

= 166 ,15 ≈ 166 rpm rpm

II.1. Perhitungan Kecepatan Pemakanan Pisau

Dari buku “Fundamental of Tool Engineering Design” (S.K. Basu) dapat dihitung kecepatan pemakanan sebagai berikut : S = Sz . z . n dimana:S = kecepatan pemakanan ( mm/min ) Sz = gerak makan/pisau .

z = jumlah pisau

.

n = kece kecepa pata tan n putar utaran an poro oros utama tama ( rpm rpm ) S = (0,245 mm/pisau ).(4).(166) = 162,68 mm/menit

Proses yang terjadi adalah plain milling cutter dengan type helical mill. Dengan data-data sebagai berikut : Sz = 0,254 in/pisau n = 166 rpm Kapasitas mesin = massa jenis x kapasitas pemakanan K=ρ xAxS Mesin Pencacah Sampah Plastik,GRANULATOR Plastik,GRANULATOR

5

Teknik Merancang

K = ( 162,68 mm/menit ).( 1200 kg/m 3 ).( 1250 mm 2 ) = 0,24402 kg/menit

II.2. Perhitungan Daya

Dari buku “ Machine Design “ ( A. Deutchman ) diketahui: Tegangan tarik plastik :

σ t = 6500 psi

Tegangan geser plastik :

τ g = 0,5 . σ t = 0,5 x 6500 = 3250 psi ≈ 23,7 kg/mm 2

Karena posisi pisau tangensial terhadap poros, maka : Gaya geser pemotongan = gaya tangensial pemotongan Ft = Fs = τ g x luas pemotongan = ( 23,7 kg/mm 2 )(125 mm 2 ) = 2962,5 kg Jadi daya yang dibutuhkan untuk memutar pisau pencacah: P =

. Ft Ft . D.n

π

=

60 ).( 0,035 ).(166 ,15 ) π .( 2962 ,5).(

60 = 902 ,039 watt / pisau

Dari Dari perh perhit itun unga gan n pisa pisau u terd terdah ahul ulu u dike diketah tahui ui bahw bahwaa juml jumlah ah pisa pisau u = 6 buah buah,, sehingga daya total : Ptot = P . z = 902,039 watt/pisau . 4 pisau = 3608,156 watt Mesin Pencacah Sampah Plastik,GRANULATOR Plastik,GRANULATOR

6

Teknik Merancang

Karena ada kehilangan energi mekanis saat transmisi daya:

Paktual

=

Ptot 2

η

belt

=

3608,156 (0,95 ) 2

= 3997 ,95watt

Jadi daya motor yang dibutuhkan: Pmotor = 2998,7W Motor yang digunakan dalam prototype:

P = 3 pK n = 1450 rpm


7

Teknik Merancang

III. PERENCANAAN TRANSMISI

III.1 Merencanakan Merencanakan Sistem Transmisi antara Motor dengan Poros 1

III.1.1 Dari perhitungan terdahulu diketahui :

•

Daya motor listrik : N = 2,2 KW

•

Putaran motor : n1 = 1450 rpm

•

Diameter pulley penggerak (D1) direncanakan direncanakan = 76,2 mm

•

Ditentukan perbandingan antara putaran poros 1 (n 1) dengan putaran motor (rpm) = 0,25 sehingga n 1 = (0,25).(1450) = 362,5 rpm

III.1.2 Urutan Perhitungan : 1.

Belt Belt yang yang umum digu diguna naka kan n untuk untuk pemi pemind ndah ahan an daya, daya, dibed dibedak akan an atas dua macam : a. Belt Belt dasa dasarr (Fla (Flatt Belt Belt)) deng dengan an penamp penampan ang g meli melint ntan ang g segi segi empat. b. b. Belt Belt V ( V Belt Belt)) deng dengan an pena penamp mpan ang g meli melint ntan ang g bent bentuk uk trapesium. Pada Pada pere perenc ncan anaa aan n ini ini dipi dipili lih h Belt Belt V kare karena na lebi lebih h mamp mampu u memindahkan daya daripada Flat Belt oleh karena bidang geseknya adal adalah ah pada pada bagi bagian an sisi sisi-s -sis isin inya ya dan dan hl ini ini dpat dpat meng mengur uran angi gi terjadinya slip.

2.

Merencanakan diameter pulley yang digerakkan (D 2) :

•

Faktor creep (&) diambil 0,02 atau 2% sehingga : D1 =

n1 .D2 (1+&) rpm

100 =

362 ,5 1450

. D2 (1+0,02)

D2 = 298,8 mm

•

Kecepatan keliling : V1 = =

. D1 .n1

π

1000 .60 .100 .1450 1000 .60

π

= 5,67 m/det


8

Teknik Merancang

dimana : D1 : diameter pulley 1 (m) V1 : kecepatan keliling (m/det) n1 : putaran poros 1 (rpm)

•

Gaya keliling yang timbul : Frated = =

102 . N V 1 102 .2,2 5,67

= 39,58 kg dimana : N : daya (Kwatt) Karena Karena adanya adanya over over load load faktor faktor,, maka maka diperk diperkirak irakan an bahwa bahwa ada kemung kemungkin kinan an gaya gaya akan akan bervar bervarias iasii dan mencap mencapai ai suatu suatu harga harga maksimum, sehingga gaya keliling menjadi : F = β . Frated = 1,2 . 39.58 kg = 47,49 kg 3.

Pena Penamp mpan ang g belt dipil dipilih ih denga dengan n dasar dasar tegang tegangan an yang yang timbul timbul dan tegangan akibat beban mula. Untuk itu diambil :

σ 0 = 12 kg/cm 2 9 untuk V Belt) ϕ =ϕ

0=

0,7 (faktor tarikan untuk V belt)

Apabi Apabila la seluru seluruh h beban beban bekerja bekerja pada pada belt, belt, maka maka tegang tegangan an yang yang timbul karena beban dapat dicari, yaitu : k=2.ϕ .σ

0

= 2 . 0,7 . 12 kg/cm 2 = 16,8 kg/cm2 k : tegangan yang timbul akibat pembebanan (kg/cm 2) Dari tegangan yang timbul karena beban ini maka akan dapat dicari luasan penampang dari belt, yaitu :


9

Teknik Merancang

z.A= =

F k 47,49 kg 16 ,8kg / cm 2

= 2,83 cm2 4.

Pemi Pemili lih han jum jumlah lah bel beltt : Dari tabel 3-5 diktat Elmes II untuk harga D 1 = 100 dipilih tipe B dengan luasan (A) = 1,4 cm 2. Sehinggga harga z nya adalah : = 2,83 cm2

z.A

z . 1,4 cm 2 = 2,83 cm2 z 5.

= 2 buah

Meng Menghi hitu tung ng panj panjan ang g belt belt :

•

Jarak sumbu antar poros : C = 3.R 1 + R 2 = 3(76,2/2) + (298,8/2) = 263,7 mm

•

Panjang belt : L = 2.C +

.( D1

π

+ D2 )

2

= 2 . 263,7 +

+

− D1 ) 2

( D2

2C

.( 76 , 2 + 298 ,8) 2

π

( 298 ,8 − 76 , 2) 2 + 2( 263 ,7 )

= 1210,10 mm 6.

Pengec Pengeceka ekan n kembal kembalii berapa berapa juml jumlah ah belt belt yang yang akan akan dipa dipakai kai : •

z.A=

F k

dimana : K = K 0 . Cv . Cα Cv = faktor kecepatan Cα = faktor sudut kontak ( harga Cv dan Cα diperoleh dari tabel) •

K 0 = a − w

h D min

Dimana : Mesin Pencacah Sampah Plastik,GRANULATOR Plastik,GRANULATOR

10

Teknik Merancang

a dan w : konstanta yang diperoleh secara eksperimen (dari tabel tabel)) . Dari Dari tabel tabel dikt diktat at Elme Elmess II untu untuk k V-Be V-Belt lt tipe tipe B diperoleh : a = 28 w = 120 h = 14 mm → lebar dari belt (mm) Dmin = 76,2 mm Sehingga harga K 0 : K 0 = 28 −120 .

14 76 ,2

= 14,56 kg/cm 2 •

Sudut kontak α :

180 α = 180

0

−

0 = 180 −

( D2

− D1 ) C

.60 0

(500 −128 ) .60 0 263 ,7

= 1300 Dengan interpolasi tabel 3-3 diperoleh : Untuk V = 5,67 m/det Diperoleh : Cv = 1,04 Dengan interpolasi tabel 3-4 diperoleh : Untuk α = 1300 Diperoleh : Cα = 0,89

•

Sehingga sekarang K dapat dihitung : K = K 0 . Cv . Cα = 14,56 . 1,04325 . 0,7775 = 13,54 kg/cm 2

•

Jumlah belt yang akan dipakai bila A dengan tipe B = 1,4 cm 2 z=

F k . A


11

Teknik Merancang

=

47 ,49 13 ,54 .1,4

= 2,05 buah ≈ 2 buah Ternyata jumlah belt berharga sama, sehingga digunakan belt V dengan jumlah 2 buah. 7.

Men Mencari cari dim dimensi ensi pull pulley ey :

•

Dari tanel 3-5 V Belt tipe B diperoleh harga-harga : e = 16 mm c = 5,5, mm t = 20 mm s = 12,5 mm

•

Diameter pulley : Dout1 = D1 + 2.C = 76,2 + 2 . 5 = 86,2 mm Dout2 = D2 + 2.C = 298,8 + 2 . 5 = 308,8 mm Din1 = Dout1 – 2.e = 86,2 – 2 . 12,5 = 54,2 mm Din2 = Dout2 – 2.e = 308,8 – 2 . 12,5 = 276,8 mm

•

Menghitung lebar pulley : Dibuat lebar pulley penggerak sama dengan pulley yang digerakkan : B1 = B2 = ( z – 1 ). t + 2 . s = ( 2 – 1 ). 20 + 2. 12,5 = 45 mm

8.

Mencari Mencari gaya gaya yang yang beke bekerja rja pada pada poros poros akib akibat at adany adanyaa belt belt :


12

Teknik Merancang

Fr = 2.F0.sin α /2 = =

F

. sin α /2

ϕ

47 ,49 . sin 130/2 0,7

= 61,48 kg 9.

Perh Perhit itu ungan ngan umu umurr V-Be V-Belt lt H=

m

 σ fat  3600 .u. x  σ maks

   

N base

jam

Dimana : H = umur Belt (jam) N base = basis dari fatigue test yaitu 10 7 cycle

σ

fat

σ

maks

= fatique limit = tegangan maksimum yang timbul akibat operasi Belt

dengan :

σ

= σ 0 + σ b +σ b + k/2

maks

F 0

=

A

+

F 2. A

+

E b .h D min

+

∂.V 2 10 . g

U = jumlah putaran Belt tiap detik (V/l) V = kecepatan keliling (m/det) L = panjang Belt (m) X = jumlah pulley yang berputar Langkah-langkahnya : a.

Mencari harga σ

fat

Untuk V-Belt pada N base = 107 cycle ⇒ σ b.

Mencari harga σ

σ

maks

fat

= 90 kg/cm2

maks

= σ 0 + σ b +σ b + k/2 =

F 0 A

+

F 2. A

+

E b .h D min

+

∂.V 2 10 . g

dimana :

σ 0 = 12 kg/cm 2 Mesin Pencacah Sampah Plastik,GRANULATOR Plastik,GRANULATOR

13

Teknik Merancang

∂ = 1,5 (dari tabel A-4 diktat Elmes II untuk rubber canvas) G = 9,8 m/det 2 E b = 800 – 1200 kg/cm 2 ⇒ Modulus elasticity Sehingga :

σ

maks

12 kg / cm 2

σ

=

+

maks

47 ,49 kg / cm 2 2.( 2).(1, 4)

+

1,5.(5,67 ) 2 10 .(9,8)

+

1000 .14 76 , 2

= 204,7 kg/cm 2

c. Men Mencari cari harg hargaa U U=

V L

=

5,67 m / det = 4,68 /det 1, 21 m

d. Mencari Mencari umur umur (H), (H), untu untuk k V-Bel V-Beltt m = 8 H=

 σ fat  3600 .u. x  σ maks N base

m

   

jam 8

 90 kg / cm 2    jam = 3600 .(4,68 / det).( 4)  204 ,7kg / cm 2   10

7

= 12800 jam kerja 10. 10. Peng Pengece eceka kan n Umur Umur V-Belt V-Belt

S u

σ

maks <

N

dimana : Su = Ultimate Tensile Strenght (kg/cm2) untuk rubber canvas dari tabel 3-4 diktat Elmes II, S u = 420 kg/cm 2 A = luasan dari V-Belt = 1,4 cm 2 N = safety factor = 2

S u

420 Sehingga : N = 2 = 1,4 cm2

Dari perhitungan sebelumnya diperoleh σ

maks

= 204,7 kg/cm 2

S u

⇒

σ

maks <

N


14

Teknik Merancang

Jadi V belt pada sistem transmisi antara poros I dengan motor “Aman”

III.2. Merencanakan Merencanakan Sistem Transmisi Belt Dari Poros 1 ke Poros 2

III.2.1. Dari perhitungna terdahulu diketahui : Daya yang ditransmisikan dari otor ke poros 1 : N = 2,2 KW . 85% = 1,87 KW Putaran poros 1 (n1) = 362,5 rpm dan putaran poros 2 (n2) = 101 rpm Direncanakan diameter pulley 3 (D3) = 76,2 mm

III.2.2. Urutan Perhitungan 1. Pada Pada pere perenc ncan anaa aan n ini ini dipi dipili lih h belt belt V karen karenaa lebi lebih h mamp mampu u memi memind ndah ahka kan n daya daripada Flat Belt oleh karena bidang geseknya adalah pada bagian sisi-sisinya dan hal ini dapat mengurangi terjadinya slip. 2. Merencanakan Merencanakan diameter diameter pulley pulley yang digerakkan digerakkan (D4) :

Faktor creep (&) diambil 0,02 atau 2% sehingga :

D 4

=

n2

. D 4(& +1) n1 101 76 ,2 = . D 4(0,02 362 ,5

D3

+1)

= 268 ,13 mm

Kecepatan keliling :

V 3

=

V 3

=

. D 3.n1 . 1000 .60 π

.( 76 , 2).( 362 ,5)

π

1000 .60

.

= 1,45 m/det Dimana: Mesin Pencacah Sampah Plastik,GRANULATOR Plastik,GRANULATOR

15

Teknik Merancang

D3 = Diameter pulley1 (mm) V3 = Kecepatan keliling (m/det) n2 = Putaran poros 2 (rpm)

Gaya keliling yang timbul :

102 . N

F .rated

=

F .rated

= 102 .(1,87 )

V 1 1, 45

= 131,54 kg Dimana: N = daya motor (KW)

Kare Karen na

adan adanya ya

kemungkinan

over ver

gaya aya

load load

akan

fact facto or,ma r,mak ka

bervari ariasi

dan

diper iperki kira raka kan n mencapai

bah bahwa suatu

ada ada harga rga

maksimum,sehingga gaya keliling menjdi : . F.rated F = β

= 1,2.131,54 kg = 157,85 kg

3. Penamp Penampang ang belt dipili dipilih h dengan dengan dasar tegangan tegangan yang timbul timbul dan teganga tegangan n akibat beban mula. Untuk itu diambil :

σ o

= 12 kg/cm2 (untuk V belt) =

o =0,7 (factor tarikan untuk belt)

Apabi Apabila la seluru seluruh h beban beban bekerj bekerjaa pada pada bel,ma bel,maka ka tegang tegangan an yang yang timbul karena beban dapat dicari yaitu :

K=2.

.

σ o

= 16,8 kg/cm2


16

Teknik Merancang

Dari tegangan yang timbul karena beban ini maka akan dapat dicari luasan penampang dari belt :

z . A

=

z . A

=

F k

157 ,85 kg 16 ,8kg / cm 2

= 9,39 cm2

4. Pemi Pemili liha han n jum jumla lah h bel beltt : Dari table 3-5 diktat elmes II dipilih belt V belt type B luasan A = 1,4 cm2. Sehingga harga z – nya adalah : z.1,4 cm2 = 9,39 cm2 z = 2,52 buah atau 3 buah

5. Meng Menghi hitu tung ng pan panja jang ng bel beltt : Jarak sumbu antar poros :

C =

C =

(3. D3 + D 4) 2

(3.76 ,2 + 268 ,13 ) 2

= 248,365 mm

Panjang belt :

L = 2.C +

.

π

( D 3 + D 4) 2

= 2.248,365 mm +

.

π

+

( D 3 − D 4) 2 2C

(76 , 2 + 268 ,13 ) ( 76 , 2 − 268 .13 ) 2 + 2( 248 ,365 ) 2

= 1111,76 mm 6. Pengec Pengeceka ekan n kembal kembalii jumlah jumlah belt belt yang yang dipaka dipakaii : Mesin Pencacah Sampah Plastik,GRANULATOR Plastik,GRANULATOR

17

Teknik Merancang

z . A

=

F k

Dimana : K = Ko.Cv.C α Cv = factor kecepatan (dari table) C α = factor sudut kontak (dari table)

Ko = a – w .

h D. min

Dimana : a dan w merupakan konstanta yang diperoleh melalui eksperimen (table).Dari table 3-5 diktat elmes II diperoleh : a = 28 w = 120 h = 14 mm Dmin = 76,2 Maka harga : Ko = 14,56 kg/cm2

Sudut kontak α : α

α

:= 180 := 180 -

( D 4 − D3) C ( 268 ,13

.60

−76 ,2)

248 ,635

.60 = 133,5 o

1. Dengan interpolasi table 3-5 diperoleh : Untuk V = 1,45 m/det Cv = 1,04 2. Dengan interpolasi table 3-4 diperoleh : Untuk α = 133,5 o C α = 0,89 Sehingga K dapat dihitung : K = Ko.Cv.C α = 14,56.1,045.0,89 14,56.1,045.0,89 = 13,54 kg/cm2 Mesin Pencacah Sampah Plastik,GRANULATOR Plastik,GRANULATOR

18

Teknik Merancang

•

Dan jumlah belt yang akan dipakai bila A dengan tipe B = 1,4 cm 2 z= =

F K . A 157 ,85 13 ,54 .1, 4

= 3,14 ≈ 3 buah Ternyata jumlah belt berharga sama, sehingga digyunakan belt V dengan jumlah 3 buah. 7. Mencari dimensi pulley :

•

Dari table 3-5 V Belt tipe B diperoleh harga – harga : e = 16 mm c = 5,5 mm t = 20 mm s= 12,5 mm

•

Diameter pulley : Dout 3 = D3 + 2 . C = 76,2 + 2 . 5 = 86,2 mm Dout 4 = D4 + 2.C = 268,13 + 2 . 5 = 278,13 mm Din3 = Dout3 – 2.e = 76.2 – 2 . 12,5 = 51,2 mm Din4 = Dout4 – 2 . e = 268,13 – 2 . 12,5 = 243,13 mm

Menghitung lebar pulley : Dibuat lebar pulley penggerak sama dengan lebar pulley yang digerakkkan B3 = B4 = ( z – 1 ) . t + 2 . s Mesin Pencacah Sampah Plastik,GRANULATOR Plastik,GRANULATOR

19

Teknik Merancang

= ( 3 – 1 ) . 20 + 2 . 12,5 = 65 mm 8. Mencari gaya yang bekerja pada poros akibat adanya belt : Fr = 2.Fo.sin = =

F

.sin ϕ

α

2

α

2

157 ,85 133 ,5 sin 0,7 2

= 207,18 kg 9. Perhitungan Umur V – Belt m

fat   σ . H =  jam 3600 .u. x  σ mak 

Nbase

Dimana : H = Umur belt ( jam ) Nbase = Basis dari fatigue test yaitu 10 7 cycle

σ fat = Fatigue limit σ mak = Tegangan maksimum yang timbul akibat operasi Belt. σ mak = σ o + σ b + σ b + Sehingga :

k 2

2 ∂ .V Eb Eb .h σ mak = + + + 10 . g D min A 2. A

Fo

F

U = jumlah putaran belt tiap detik ( V/l ) V = Kecepatan keliling ( m/det ) L = Panjang belt ( m ) X = Jumlah pulley yang berputar. Langkah – langjkahnya : a.

Mencari harga σ fat Untuk V – Belt pada Nbase = 10 7 cycle ⇒ σ fat = 90 kg/cm2

b.

Mencari harga σ mak

σ mak = σ o + σ b + σ b +

k 2


20

Teknik Merancang

2 ∂ Eb Eb .h .V σ mak = + + + 10 . g D min 2. A A

F

Fo

dimana :

σ o = 12 kg/cm2 ∂

= 1,5 ⇒ dari table A-4 Diktat Elmes II untuk Rubber canvas

g = 9,8 m/det2 Eb= 800 – 1200 kg/cm 2 ⇒ modulus elasticity Sehingga : 2

σ mak = 12 kg/cm +

207 ,18 kg / cm

2

2.( 3).( 1,4)

+

1,5.(1, 45 ) 2 10 .( 9,8)

+

1000 .14 76 ,2

σ mak = 220,4 kg/cm 2 c. Menc Mencar arii harg hargaa U 1,45 m / det V = = 1,304 /det 1,112 m L

U=

d. Mencari Mencari umur umur ( H ), untu untuk k V – Belt Belt m = 8 m

fat   σ . H =  jam 3600 .u. x  σ mak  Nbase

10 7

H =

3600 .(1,304 / det

8

 90 kg / cm 2  .  220 ,4kg / cm 2   =15522 jam kerja 0.( 2)  

10. Pengecekan umur V – Belt Su

σ mak <

N

dimana : Su = Ultimate Tensile Strength ( kg/cm 2 ) untuk Rubber canvas dari tabel3-4 Diktat Elmes,Su = 420kg/cm 2 A = Luasan dari V – Belt = 1,4 cm 2 N = Safety factor = 1,5 Sehingga :

Su N

=

420 1,5

= 280 kg/cm 2

dari perhitungan sebelumnya diperoleh σ mak = 220,4 kg/cm 2

⇒ σ mak <

Su N

Jadi V – Belt pada system transmisi antara poros II dengan motor “aman“ Mesin Pencacah Sampah Plastik,GRANULATOR Plastik,GRANULATOR

21

Teknik Merancang

IV. PERENCANAAN POROS

Desain Poros dengan menggunakan teori Distorsi Energi dan Beban Fluktuasi : Syp N

2

Mm + Syp Mr  + 3 Kst Tm + Syp  Ksb = .   4  Sn Sns    Di  4  3 π . D0 1 −   D      o   32

2

dimana : Syp = Yield point strenght material (kg/mm ). N = Angka keamanan. D

0

= Diameter luar Poros (mm).

D = Diameter dalam poros (untuk pejal D =0) i

i

Ksb = Shock faktor karena bending,untuk beban kejut ringan =1,5 Kst = Shock faktor karena torsi untuk beban kejut ringan = 1,5 Sn = Endurance limit (kg/mm

)



Tr = Range torsi yang dipakai (untuk steady = 0) Mr = Momem range yang dipakai (kg.mm) Mm = Momen bending rata-rata (untuk beban berulang = 0) Sehingga menjadi : Syp

=

32 N . D π

3

  Syp 1,5    Sn

1

2  2 Mr  +1,125 Tm     2

dimana harga Sn dicari dari persamaan: Sn = Sn’.Cl.Cd.Cs Sn’= Fatigue strength (kg/mm

) = 0,5 Syp.




22

Teknik Merancang

Cl = Load factor = 1 ,untuk beban baending lebih dominan. Cd = 0,9 untuk 0,4 in < d < 2 in. Cs = Surface factor = 0,55. Sehingga ⇒ Sn = 0,5.Syp.(0,55).(1).(0,9) 0,5.Syp.(0,55).(1).(0,9) Pada perencanaan poros ini ,direncanakan Diameter poros I(d1) = 40mm Diameter poros II (d2)=40 mm IV.1. Perencanaan poros I

Gaya yang bekerja pada poros yang mempengaruhi poros : 1. Gaya tarik tarik dari dari belt: Fr2 = 61.48 61.48 kg dan Fr3 = 207.1 207.18 8 kg. 2. Berat erat pull pulley ey.. w

= ρ .

π

4

dp 2 .b

→ untukpejal

karena pulley berongga, maka beratnya diambil hanya 50% w dimana , ρ = Berat jenis (kg/m )

pejal

dp = diameter pulley (m)

b = tebal pulley (m)

w = berat pulley (kg)

- Pulley 2: dp 2 = 298.8mm, b 2 = 45mm dan Fr 2 = 61.48 kg.

= ρ .

w2

π

4

dp 2 .b.50% = 7230 kg / m 3

π

4

(0, 2988 ) 2 (0,045).50%

w 2 = 11,4 kg. - Pulley 3: dp

= 76.2mm, b

= 7230 kg / m 3

w3

w

3

π

4

3

= 65mm dan Fr = 207.18 kg. 3

(0,0762 ) 2 (0,065 065 ).50%

= 1.071 kg.

3

1. Perhit Perhitung ungan an Gaya Gaya Reaksi Reaksi Tumpu Tumpuan an Fd = Fr -W 3

3

= (207.18 – 1.071)kg = 206.1 kg.

Fb = Fr 2 +W 2 = (61.48 + 11.4) = 72.88 kg

∑Mc

=0

∑Ma

=0

Fd.10 + Fb.130 - 250.Av = 0

Fd.260 + Cv.250 – Fb.120 = 0

Av = 46.14kg

Cv = -179.36kg (arah terbalik)

Check:

∑

Mesin Pencacah Sampah Plastik,GRANULA TOR 0 V =Plastik,GRANULATOR

23

Teknik Merancang

Cv + Fd + Av – Fb = 0 Cv = Fb – Fd – Av = 72.88 – 206.1 – 46.14 = -179.36kg 2. Menc Mencar arii Mom Momen en Terb Terbes esar ar

Fd=206.1kg

Av=46.14kg

1

3 .

2

Cv=179.36kg

-

Fb=72.88kg

Potongan 1 M1 = Fd.x1

untuk x 1=0

Md=0

x1=10 Mc=(20 Mc=(206.1 6.1).1 ).10=2 0=2061 061 kg.mm kg.mm -

Potongan 2 M2 = Fd.(10+x2)-Cv.x2 untuk x 2=0

Mc=206.1 kg.mm

x2=130 -

Mb=Fd.140-Cv.130=5537.2 kg.mm

Potongan 3 M3 = Av.x3

untuk x 3=0 x3=120

Ma=0 Mb=Av.120=5536.8 kg kg.mm

Jadi momen terbesar di titik B. 3. Menc Mencar arii tors torsii T =

716200 . N

n

=

716200 .( 2, 49 hp ) 362 .5rpm

= 4930 ,62 kg .mm

4. Menc Mencar arii mat materi erial al por poros os I Diameter poros I = 40mm

 Syp 1,5  Sn

2

 Mr  +1,125 Tm 2 

Syp

=

32 N

Syp

=

64

Syp

= 59.2kg / mm 2 = 84204 .8 psi ≈ 84,2kpsi ⇒ AISI 1095

D π

3

π .( 40 )

3

1,5(10896 .9 )

2

+1,125 (4930 .62 ) 2


24

Teknik Merancang

IV.2. Perencanaan Poros II

Gaya yang bekerja pada poros yang mempengaruhi poros : 1. Gaya Gaya tarik tarik dari dari belt belt:: Fr4 Fr4 = 207. 207.18 18 kg. kg. 2. Berat erat pull pulley ey.. Pulley 4: dp4 = 268.13mm, b 4 = 65mm dan Fr 4 = 207.18 kg. w4

= ρ .

π

4

dp 2 .b.50% = 7230 kg / m 3

π

4

(0,26813 ) 2 (0,065 065 ).50%

w4= 13.27 kg. 1. Gaya Gaya karena karena beban beban merat merataa pada pisa pisau u pemoto pemotong ng Fn = 879.74 kg 2. Perhit Perhitung ungan an gaya gaya reak reaksi si tumpua tumpuan n Fd = Fr 4 + W4= (207.18 – 13.27)kg = 220.45 kg.

∑Mc

∑Ma

=0

Fd.10 - Fn.125 + 250.Av = 0

=0

Fd.260 - Cv.250 + Fn.125 = 0

Av = 431.58 kg

Cv = 655.33 kg

Check:

∑ V = 0 Fd + Fn – Cv - Av = 0 Cv = 207.18+879.74-431.58 = 655.34 kg 3. Menc Mencar arii Mom Momen en Terb Terbes esar ar Cv=655.33kg 1

2

3.

Av=431.58kg

Fd=207.18kg

Fn=879.74kg

a. Potongan 1 M1 = Fd.x1

untuk x 1=0 x1=10

Md=0 Mc=Fd.10=2071.8 kg.mm

b. Potongan 2 Mesin Pencacah Sampah Plastik,GRANULATOR Plastik,GRANULATOR

25

Teknik Merancang

M2 = Fd.(10+x2)-Cv.x2 untuk x 2=0

Mc=2071.8 kg.mm

x2=125

Mb=Fd.135-Cv.125=53946.95 kg.mm

c. Potongan 3 M3 = Av.x3

untuk x 3=0

Ma=0

x3=125

Mb=Av.125=53947.5 kg.mm

Jadi momen terbesar di titik B. 4. Menc Mencar arii tors torsii T =

716200 . N n

=

716200 .( 2,117 hp ) 101 rpm

=15008

,3kg .mm

5. Menc Mencar arii mater materia iall poro poross II Karena menggunakan poros bertingkat maka diambil diameter poros yang terkecil yaitu 40mm.

Syp Syp Syp

=

32 N

=

64

D 3

π

.( 40 )

π

2

 Syp Mr  +1,125 Tm 2 1,5   Sn  3

1,5( 222767 ,8 )

2

+1,125 (15008

= 87 ,05 kg / mm 2 =123 ,84 kpsi ⇒ AISI


,3) 2

4820

26

Teknik Merancang

V. PERENCANAAN BANTALAN

Bant Bantal alan an meru merupa paka kan n elem elemen en mesi mesin n yang yang mamp mampu u menu menump mpu u poro poross berbeban sehingga putaran atau gerakannya dapat berlangsung halus, aman dan umurnya sesuai dengan rancangan. Pada perencanaan ini digunakan bantalan tipe “Single Deep Groove Ball Bearing”, karena dapat menerima beban radial yang cukup tinggi dan beban aksial kecil. V.1. Bantalan pada Poros I

Digunakan 2 buah bantalan yaitu:

- Pada tumpuan A - Pada tumpuan C.

1. Data–data Data–data yang yang diperoleh diperoleh dari dari perhitu perhitungan ngan sebelumnya: sebelumnya: 1.

Diameter poros (dp1) = 40 mm.

2.

Putaran poros (n 1) = 362.5 rpm.

3. Gaya Gaya reaks reaksii pada pada bantal bantalan an A dan C. Pada bantalan A dan C tidak ada gaya reaksi ke arah horisontal (Ah=Ch=0). Av = 46.14 kg ≈ 101.5 lb. Fr Fr A

=

Av Av 2

+ Ah Ah 2 =

(101 .5) 2

+ 0 = 101 .5lb

Cv = 179.36 kg ≈ 394.59 lb. Fr C

=

Cv 2

+ Ch 2 =

(394 394 .59 ) 2

394 .59lb + 0 = 394

dimana , Fr A = gaya reaksi kearah radial pada bantalan A Fr C = gaya reaksi kearah radial pada bantalan C. 2. Pemi Pemili liha han n tip tipee ban banta talan lan Berdasarkan diameter poros 1 (dp1) = 40 mm maka digunakan jenis SKF 6205 untuk bantalan A. Mesin Pencacah Sampah Plastik,GRANULATOR Plastik,GRANULATOR

27

Teknik Merancang

3. Peng Penghi hitu tung ngan an umur umur bant bantala alan n 1. Bantalan A Untuk SKF 6205 ,dari tabel diperoleh harga

C

0

= 1700

C = 2880

•

Perhitungan Beban Equivalen

P = x.V.Fr + y.Fa Dimana:

P = beban ekuivalen (lb) Fr = beban radial (lb) Fa = beban aksial (lb) V = faktor putaran → 1 , untuk ring dalam berputar x = konstanta radial y = konstanta aksial

Karena Fa = 0 , maka harga x = y = 1 Sehingga:

P = V.Fr.A = 1.(101.51)lb = 101.51 lb

•

Perhitungan umur bantalan 10

L10 L10

C  10 6  jam ker ja =   .  P  1500 .60 10 10 6  2880  = = 253 ,75 .10 3 jam  .  101 ,51  1500 .60

ker ja

2. Bantalan C Untuk SKF 62005 ,dari tabel diperoleh harga

C

0

= 3120 lb

C = 3660 lb

•

Perhitungan Beban Equivalen

P = x.V.Fr + y.Fa Dimana:

P = beban ekuivalen (lb) Fr = beban radial (lb) Fa = beban aksial (lb) V = faktor putaran → 1 , untuk ring dalam berputar x = konstanta radial y = konstanta aksial


28

Teknik Merancang

Karena Fa = 0 , maka harga x = y = 1 Sehingga:

P = V.Fr.A = 1.(394.59)lb = 394.59 lb

•

Perhitungan umur bantalan 10

L10 L10

10 6 C   =   . jam ker ja  P  1500 .60 10 10 6  2880  = = 8,867 .10 3 jam ker ja  .  394 ,59  1500 .60


29

Teknik Merancang

VI. PENUTUP

VII.1. Simpulan

Berdasarkan perencanaan pada bab-bab sebelumnya, dapat disimpulkan bahwa: 1. Dengan Dengan kontru kontruksi ksi mesin mesin yang sederha sederhana na ini, diharap diharapkan kan Mesin Mesin Pencacah Pencacah Sampah Sampah Plasti Plastik k ini dapat dapat dibuat dibuat oleh oleh bengke bengkel-be l-bengk ngkel el sedang sedang dengan dengan biaya yang relatif rendah. 2. Dari pengujian alat,mesin lebih muda memotong memotong sampah sampah plastik yang lebih lebih kaku daripada sampah plastik yang elastis. 1.

Ukuran mesin (termasuk rangka): a. Tinggi : 650 mm. b.

Lebar

c. Pan Panjan jang 2.

: 400 mm. : 400 mm. mm.

Kapasitas kerja mesin :

•

Jenis plastik yang dihancurkan

: thermoplastik

•

Teba ebal pemo emotongan dan peng enghancuran ran max

: 5 mm.

•

Lebar plastik max

: 250 mm.

•

Kapasitas plastik max

: 7 kg/jam.

VII.2. Saran

Ada beberapa hal yang perlu untuk diperhatikan untuk menjaga ketangguhan dan kemanan Mesin Penghancur Plastik ini, antara lain : 1. Ketajaman Ketajaman pisau pisau pencacah pencacah hendakny hendaknyaa selalu dijaga dijaga untuk untuk mengura mengurangi ngi efek pembebanan yang berlebihan. 2. Dalam pengop pengoperasian erasian alat alat ini selalu selalu dijaga dijaga kebersiha kebersihan n dan dipasti dipastikan kan tidak tidak adanya bahan keras (misal: logam) yang terbawa dalam material plastik yang akan dihancurkan karena akan mengakibatkan kerusakan pada pisau. Mesin Pencacah Sampah Plastik,GRANULATOR Plastik,GRANULATOR

30

Teknik Merancang

3. Pemakaian Pemakaian mesin mesin tidak tidak melebihi melebihi kapasitas kapasitas yang diijinkan. diijinkan.

DAFTAR PUSTAKA



Sula Sulars rso, o, Suja Suja

Kuyu Kuyuka kats tsu. u. 1983 1983.. Das Dasar ar Pere Perenc ncan anaa aan n

dan dan

Pemilihan Elemen Mesin. P.T.Pradja Paramita, Jakarta. 

Tata Surdia, Surdia, Sjinroku Sjinroku Saito.1984 Saito.1984.. Penget Pengetahua ahuan n Bahan Bahan Teknik Teknik .

P.T.Pradja Paramita, Jakarta. 

G. Takeshi Sato, N. Sugiarto.1986. Menggambar Mesin Menurut

Standar ISO. P.T.Pradja Paramita, Jakarta. 

Khurmi R.S., Gufta J.K. 1992. A Text Book of Machine Design .

Eurisa Publishing Horn Ltd, New Delhi. 

Wilson, Frank W. 1984. Fundamental of Tool Design by STME .

Prentice Hallof India Private Limited, New Delhi. 

Basu, asu, S.K. S.K. Mu Kher Kherje jeee SN. 1985. 985. Fun Funda dame ment ntal al of Tool Tool

Engineering Design. Oxford Publishing & Co. 

Aaron Deutchman, Walter J. Michels, Charles E. Wilson. 1975.

Machine Design Theory and Practice . Macmillan Publishing & Co.


31

Teknik Merancang

Lampiran

Hasil Pemotongan Granulator :

Sampah plastik yang kurang elastis (kaku)

Sampah plastik yang elastis (ulet) Mesin Pencacah Sampah Plastik,GRANULATOR Plastik,GRANULATOR

32

Mesin Pencacah Sampah Plastik

Recommend Documents