BAB III PERHITUNGAN
3.1
Perhitungan Daya Motor Pada mesin pengiris tempe menggunakan pisau piringan, motor listrik digunakan untuk memutar pisau pengiris tempe dan kotak penempat tempe. Pemakaian motor listrik direncanakan mempunyai spesifikasi sebagai berikut : nmotor
= 1450
[rpm]
Pmotor
= 0,25
[hp]
Motor dihubungkan ke reduser dengan perbandingan 1 : 20 sehingga didapat : n
= 72,5
[rpm]
3.1.1 Perhitungan daya motor untuk memutar pisau Diameter pisau [ D ] = 300 [mm]
Gambar 3.1 Pengujian gaya iris tempe Gaya pemotongan tempe maksimum didapat dari percobaan pengirisan yang telah dilakukan dan didapat : F1
=4
[N]
Gaya yang terjadi pada titik potong ∑ M0 = 0 F1 . 220 [mm] – F2 . 130 [mm] = 0
( Lampiran 1 )
4 [N] . 220 [mm] F2 . 130 [mm] = 0
F2 = 6,76 [N]
Gaya pemotongan tempe maksimum didapat dari percobaan pengirisan yang telah dilakukan dan didapat : F1
=4
[N]
F2
= 6,76
[N]
Keterangan F1
: = Gaya untuk menggerakkan pisau sampai menyentuh permukaan tempe.
F2
= Gaya pada saat pemotongan tempe.
Torsi pada pisau pemotong tempe
Gambar 3.2 Gaya Pengirisan Tempe
Torsi pada pisau T
= F2 . r = 6,76 [N] . 150 [mm] = 1014 [Nmm] = 1,014 [Nm]
Kecepatan sudut
= 7,59 [rad/det] Daya yang dibutuhkan adalah : P1 = T. ω = 1,014 [Nm] . 7,59 [ rad/det] = 7,696 [Watt] = 1,0316 . 10-2 [Hp]
3.1.2 Perhitungan Daya Motor untuk Menggerakkan Kotak Tempe Direncanakan pemakaian motor untuk menggerakkan kotak tempe mempunyai spesifikasi sebagai berikut : n
= 72,5 [rpm]
Pmotor
= 0,25 [Hp]
Panjang engkol pemutar ( l ) = 2 x Radius langkah engkol (r) = 12 [mm] Koefisien gesek bahan nylon (µ) = 0,25
(www.carbidedepot.com)
Massa tempe yang ditekan + massa penekan + massa kotak tempe = 0,9 [kg] + 2 [kg] + 0,5 [kg] = 3,4 [kg]
Gambar 3.3 Resultan Gaya
= 3,4 [kg] . 9,81 [m/s2]
Fn
= 33,354 [N] Fs
= µ . Fn = 0,25 . 33,354 [N] = 8,3385 [N]
Fy = Fn = 33,354 [N] Fx = Fs = 8,3385 [N]
= = 34,38 [N]
Torsi : T
=F.r = 34,38 [N] . 12 [mm] = 412,56 [Nmm] = 0,41256 [Nm]
Kecepatan sudut
:
= 7,592 [ rad/det ] Jadi, daya yang dibutuhkan untuk mekanisme penggerak kotak tempe adalah : P2
=T.ω = 0,41256 [Nm] . 7,592 [ rad/det ] = 3,132 [ Watt ] = 4,198 . 10-3 [ Hp ]
Daya total ( Ptot ) yang dibutuhkan dapat dicari dengan menjumlahkan daya motor untuk memutar pisau pengiris dengan daya motor untuk mekanisme penggerak tempe, kemudian dikalikan dengan faktor keamanan : Fc
= 1,3
Ptot
= ( P1 + P2 ) . Fc
( Lampiran 4 )
= (1,0316 . 10-2 [Hp] + 4,198 . 10-3 [ Hp ] ) . 1,3 = 0,018868 [ Hp ] Dari perencanaan, Pmotor = 0,25 [Hp] Karena Ptot < Pmotor, maka motor yang digunakan aman. 3.2 Perhitungan Sabuk dan Puli Daya yang akan ditransmisikan ( P ) = 186,5 [ Watt ] Putaran poros penggerak ( n1 )
= 72,5 [ rpm ]
Putaran poros yang digerakkan ( n2 ) = 187 [ rpm ] 3.2.1 Memilih Tipe Sabuk Dengan memasukkan data yang telah diketahui, yaitu daya yang ditransmisikan (P) dan putaran poros penggerak ( n1 ) kedalam diagram pemilihan sabuk, maka dipilih sabuk V tipe 3V. ( lampiran 5 ) 3.2.2 Menghitung Diameter Puli Dengan menggunakan perbandingan putaran maka akan didapat besar diameter puli.
i = 0,387 D p = dp . i Dp = 160 . 0,387 = 61,92 [mm] = 62 [mm] = 2,5 [inchi]
3.2.3 Menghitung Sudut Kontak
Dp
= 160 [mm]
dp
= 62[mm]
C1
= 300 [mm]
C2
= 198 [mm]
C3
= 360 [mm]
a. Sudut kontak sabuk pada puli engkol penggerak kotak tempe.
Gambar 3.4 Sudut kontak sabuk pada puli engkol penggerak kotak tempe
Sin A = 300 / 360 = 0,833 A
= arc sin 0,833 = 56,44 o
= 0,136 = arc sin 0,136
β1 1
= 7,8164 o = 180 o – A – β1 = 180 o – 56,44 o – 7,8164 o = 115,74 o
b. Sudut kontak sabuk pada puli penggerak pisau.
Gambar 3.5 Sudut kontak sabuk pada puli penggerak pisau
= 0,163
β2
= arc sin 0,163 = 9,4 o
2
= 90 o – β2 = 90 o – 9,4o = 80,6 o
c. Sudut kontak sabuk pada puli motor.
Gambar 3.6 Sudut kontak sabuk pada puli motor Sin B = C2 / C3
Sin B = 0,55 B
= arc sin 0,55
B
= 33,36 o
3
= 180o+ β1 –(B- β2 ) = 180o + 7,1864o + (33,36 - 9,4)o = 163,856 o
3.2.4 Menghitung Panjang Keliling Sabuk Dp
= 160 [mm]
dp
= 62[mm]
C1
= 300 [mm]
C2
= 198 [mm]
C3
= 360 [mm]
L = 300 + 198 + 360 + 62,621 + 43,608 + 228,786 L = 1193,015 [mm]
3.2.5 Menghitung Kecepetan Linier Sabuk ( V ) Batas maksimum kecepatan sabuk
= 30
[ m/detik ] (khurmi, 1982)
Diameter puli penggerak
(dp)
= 160 [mm]
Putaran puli yang digerakkan
(n1)
= 72,5 [rpm]
=
V
= 0,607 [m/det] Karena Vterjadi < Vijin, maka sabuk yang digunakan aman.
3.2.6 Menghirung Gaya Tegang Sabuk a. Sabuk pada puli engkol penggerak kotak tempe Diketahui : µ = 0,3 µ = Koefisien antara puli dengan sabuk Dari perhitungan didapat : 1
= 115,74 o = = 2,02 [rad]
(khurmi, 1982)
Gambar 3.7 Penampang Sabuk Diketahui : 2α
= 40 o
α
= 20 o
P
= ( F1 – F2 ) . v
186,5 [Watt] = ( F1 – F2 ) . 0,607 [m/det] ( F1 – F2 )
= 307,248 [N]
F1
= 307,248 + F2…..( persamaan 2 )
Dari persamaan 1 dan 2
307,248 + F2
= 5,94 . F2
307,248
= 4,94 . F2
F2
= 62,195 [N]
Maka F1 : F1
= 307,248 + F2
F1
= 307,248 + 62,195
F1
= 369,443 [N]
Gaya sentrifugal Diketahui : w = 0,0044 [lb/in]
(Wilson,1996)
w = 0,770085 [N/m] Keterangan : Fc
= Gaya sentrifugal sabuk
[N]
w
= Berat panjang sabuk tiap meter panjang
[N/m]
v
= Kecepatan linier sabuk
[m/det]
Fc = (w.v) / g =
= 2,892 . 10-2 [N]
Gaya tegang sabuk maksimal Ft2
= F2 + F c = 62,195 [N]+ 2,892 . 10-2 [N] = 62,2239 [N]
Fmaks = Ft1 = F1 + Fc = 369,443 [N]+ 2,892 . 10-2 [N] = 369,4719 [N]
b. Sabuk pada puli penggerak pisau. Diketahui : µ
= 0,3
(khurmi, 1982)
2α
= 40 o
α
= 20 o
Keterangan : µ = Koefisien antara puli dengan sabuk Dari perhitungan didapat : 2
= 80,6 o
= = 1,407 [rad]
P
= ( F1 – F2 ) . v
186,5 [Watt] = ( F1 – F2 ) . 0,607 [m/det] ( F1 – F2 )
= 307,248 [N]
F1
= 307,248 + F2…..( persamaan 2 )
Dari persamaan 1 dan 2 :
307,248 + F2
= 3,46 . F2
307,248
= 2,46 . F2
F2
= 124,897 [N]
Maka F1 : F1
= 307,248 + F2
F1
= 307,248 + 124,897
F1
= 432,145 [N]
Gaya sentrifugal Diketahui : w = 0,0044 [lb/in]
(Wilson,1996)
w = 0,770085 [N/m] Keterangan : Fc
= Gaya sentrifugal sabuk
[N]
w
= Berat panjang sabuk tiap meter panjang
[N/m]
v
= Kecepatan linier sabuk
[m/det]
Fc = (w.v) / g =
= 2,892 . 10-2 [N] Gaya tegang sabuk maksimal Ft2
= F2 + F c = 124,897 [N]+ 2,892 . 10-2 [N] = 124,925 [N]
Fmaks = Ft1 = F1 + Fc = 432,145 [N]+ 2,892 . 10-2 [N] = 432,174 [N]
Gambar 3.8 Gaya total sabuk yang bekerja pada poros
•
Gaya total sabuk searah sumbu vertikal : FVT sisi kencang1
= Ft1 x cos 1 = 369,4719 [N] x cos 7,8164o = 366,039 [N]
FVT sisi kencang2
= Ft1 x cos 2 = 432,145 [N] x cos 9,4o = 426,342 [N]
FVT sisi kendor
= Ft2 x cos 1 = 62,195 [N] x cos 7,8164 o = 61,617 [N]
FVT total
•
= FHS sisi paling kencang - FHS sisi kendor = 426,342 [N] – 61,617 [N] = 364,725 [N]
Gaya total sabuk searah sumbu horisontal : FHS sisi kencang1 = Ft1 x sin 1 = 369,4719 [N] x sin 7,8164 o = 50,247 [N] FHS sisi kencang2
= Ft1 x sin 2 = 432,145 [N] x sin 9,4o = 70,58 [N]
FHS sisi kendor
= Ft2 x sin 1 = 62,195 [N] x sin 7,8164 o = 8,458 [N]
FHS total
= FHS sisi paling kencang - FHS sisi kendor = 70,58 [N] – 8,458 [N] = 62,122 [N]
Diketahui : = 3,3[N/mm2] Lo = 8,5 [mm]
(www.repository.usu.ac.id )
Li = 11,5 [mm] α = 18 ° Maka :
(Wilson,1996)
x
= tg α . Lo = tg 18° . 8,5 = 2,76 [mm]
b
= Li – (2 . x) = 11,5 – (2 . 2,76) = 5,98 [mm]
Ft = σt . A
= 3,3 ( N/mm2 ) . 74,29 ( mm2) = 245,157 ( N )
Fmaks yang terjadi < Ft, sehingga sabuk yang digunakan aman.
