LAPORAN PERENCANAAN ELEMEN MESIN SISTEM TRANSMISI CONTINOUS BUCKET ELEVATOR
PUTRA TANUJAYA
JURUSAN TEKNIK MESIN Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2013
2110100025
Continous Bucket Elevator [2110100025 [2110100025]]
Lembar Pengesahan Perancangan Elemen Mesin
Sistem Transmisi Continous Bucket Elevator
Disusun Oleh : Putra Tanujaya
2110100025
Disetujui oleh : Dosen Pembimbing
Alief Wikarta, S.T., Msc.Eng., Ph.D. P h.D.
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember 2013
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
1
Continous Bucket Elevator [2110100025 [2110100025]]
Lembar Pengesahan Perancangan Elemen Mesin
Sistem Transmisi Continous Bucket Elevator
Disusun Oleh : Putra Tanujaya
2110100025
Disetujui oleh : Dosen Pembimbing
Alief Wikarta, S.T., Msc.Eng., Ph.D. P h.D.
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember 2013
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
1
Continous Bucket Elevator [2110100025 [2110100025]]
KATA PENGANTAR Puji syukur saya panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas rahmat dan pertolongan-Nya, sehingga tugas perencanaan elemen mesin dengan judul “ Sistem Transmisi Continuous Bucket Elevator “
dapat terselesaikan. Tugas perencanaan elemen mesin ini merupakan salah satu mata kuliah wajib bagi mahasiswa jurusan Teknik Mesin. Tugas perencanaan ini merupakan aplikasi dari berbagai ilmu yang ada di jurusan yaitu: mekanika teknik, kinematika dan dinamika, elemen mesin, menggambar teknik dan mata kuliah pendukung lainnya. Tidak lupa saya ucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Alief Wikarta, S.T., MSc.Eng., Ph.D. selaku dosen pembimbing, terima kasih atas bimbingan dan kesabarannya, sehingga saya dapat menyelesaikan tugas perencanaan elemen mesin ini. 2. Teman – Teman kelompok PEM Alfina Widyastuti, Eka Marliana, dan Imamuddin Wicaksana yang telah mengerjakan PEM dengan rajin, sehingga tidak saling menghambat progres satu sama lain dan dapat selesai tepat pada waktunya.
akhir kata semoga perencanaan ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Surabaya, Mei 2013
Penyusun
Putra Tanujaya
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
2
Continous Bucket Elevator [2110100025 [2110100025]]
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL HALAMAN PENGESAHAN................................. ......................................................... ..................................... .............1 KATA PENGANTAR ............................................. .................................................................... .................................... ............. 2 DAFTAR ISI ........................................... .................................................................. .............................................. ............................. ...... 3 BAB I PENDAHULUAN .............................................. ..................................................................... ............................. ...... 5 1.1
Latar Belakang Belakang Masalah Masalah ............................................ ................................................................. ..................... 5
1.2
Tujuan Penulisan ........................................... .................................................................. ................................. .......... 5
1.3
Batasan Masalah ............................................ ................................................................... ................................. .......... 6
BAB II
DASAR TEORI DAN PERENCANAAN PERENCANAAN ELEMEN ELEMEN MESIN .... 7
2.1
Roda Gigi .............................................. ..................................................................... ........................................ ................. 7
2.2
Poros ........................... .................................................. .............................................. ............................................ ..................... 7
2.3
Pasak........................................... .................................................................. .............................................. ............................. ...... 8
2.4
Bantalan .............................................. ..................................................................... ............................................ ..................... 8
2.5
Kopling ........................... .................................................. .............................................. ........................................ ................. 9
BAB III PERHITUNGAN KONSTRUKSI .............................................. .............................................. 10 3.1
Data Bucket Bucket yang digunakan digunakan............................................. ........................................................ ........... 10
3.2
Perhitungan kapasitas ........................................... .................................................................. ....................... 10
3.3
Perhitungan Gaya ............................................................. ........................................................................ ........... 11
3.3.1 Perhitungan ketika ketika beban naik ........................................... ................................................... ........ 12 3.3.2 Perhitungan ketika beban turun . ............................................ ................................................ .... 13 3.4
Perencanaan Perencanaan Daya Motor ........................................................... ........................................................... 13
3.5
Perhitungan Wheel dan Rantai .............................................. .................................................. .... 14
3.6
Perencanaan Perencanaan kopling ............................................ ................................................................... ....................... 16
3.6.1 Geometri kopling ............................................. .................................................................... ........................... .... 16 3.6.2 Gaya-gaya yang terjadi pada kopling ......................................... ......................................... 16 3.7
Perencanaan Perencanaan Roda Gigi Cacing ........................................... ................................................... ........ 18
3.7.1 Data awal perencanaan ............................................. ................................................................ ................... 18 3.7.2 Dimensi roda gigi cacing .............................................. ............................................................. ............... 18 3.7.3 Perhitungan beban dinamik .............................................. ......................................................... ........... 19 3.7.4 Perhitungan panjang roda gigi dengan AGMA ........................... ........................... 19
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
3
Continous Bucket Elevator [2110100025 [2110100025]]
3.7.5 Perhitungan effisiensi roda gigi ........................................... ................................................. ...... ....19 ....19 3.8
Perencanaan Poros ……………………..……………………….... 21
3.8.1 Perencanaan Poros I ……………………....... ……………………............………………... .....………………... 21 3.8.2 Perencanaan Poros II …………………............……………….…. …………………........ ....……………….…. 24 3.8.3 Perencanaan Poros III …………………...........………….…….... …………………....... ....………….…….... 28 3.8.4 Perencanaan Poros IV …………………...........…………………. …………………....... ....…………………. 32 3.9
Perencanaan Bantalan ………………..………………….…….…. 36
3.9.1 Perencanaan Perencanaan Bantalan pada Poros I. ……………….............….… ……………….............….… 36 36 3.9.2 Perencanaan Perencanaan Bantalan pada pada Poros II ……………….............….... ……………….............….... 37 3.9.3 Perencanaan Perencanaan Bantalan pada Poros III …………….............……... …………….............……... 37 3.9.4 Perencanaan Perencanaan Bantalan pada Poros IV……………............ IV…………….............…..….. .…..….. 38 3.10 Perencanaan Peren canaan Pasak …………………………………..…………… 40 3.10.1 Perencanaan Perencanaan Pasak pada Wheel Wheel I ……..……. …..........……….. …..........……….. 40 3.10.2 Perencanaan Perencanaan Pasak pada pada pulley driver driver .. ….…......………….…. ….…......………….…. 41 3.10.3 Perencanaan Perencanaan Pasak pada pulley driven .. ….…......…………. ….…......………….…. …. 42 3.10.4 Perencanaan Perencanaan Pasak pada Wheel II .. ….…...………..........….… ….…...………..........….….. 42 3.10.5 Perencanaan Perencanaan Pasak pada Roda Roda Gigi Cacing ……...........…....… ……...........…....….. 43 3.10.6 Perencanaan Perencanaan Pasak pada Kopling................ Kopling................ ……...........…....…. ……...........…....…. 43 BAB IV KESIMPULAN……………………………………...………... KESIMPU LAN……………………………………...………...… … 45 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
4
Continous Bucket Elevator [2110100025]
BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG MASALAH
Perkembangan teknologi khususnya dalam dunia teknik mesin telah mengajak manusia untuk mengupayakan sesuatu yang lebih baik.. Ini terbukti dengan makin baiknya mesin-mesin yang dirancang oleh manusia. Kesempurnaan suatu mesin dinyatakan dengan tingkat efisiensi yang tinggi, tahan lama dan harga yang murah, tetapi kadangkala dari ketiga faktor tersebut ada yang tidak memenuhi standard industri. Salah satu peralatan atau mesin yang harus memenuhi ketiga faktor tersebut diatas adalah sistem tranmisi ( sistem drive), karena transmisi daya ini merupakan hal yang pokok dalam sistem transmisi, diharapkan sistem ini mempunyai tingkat efisiensi yang tinggi , harga yang murah , tahan lama dan mudah dalam perawatan, yang sesuai dengan standar industri. Bertitik tolak dari keadaan ini maka penulis mencoba untuk merancang suatu sistem tranmisi daya khususnya untuk continuous bucket elevator pada ketinggian 20 feet, 100 fpm.
1.2 TUJUAN PERENCANAAN Tujuan Umum
1. Memenuhi salah satu syarat kelulusan mata kuliah Perencanaan Elemen Mesin pada jurusan Teknik Mesin, Institut Teknologi Sepuluh Nopember. 2. Membentuk kemampuan mahasiswa dalam proses pemakaian komponenkomponen dasar mesin didalam suatu sistem pemesinan dengan mengimplementasikan ilmu-ilmu Elemen Mesin I dan Elemen Mesin II dengan standar-standar yang berlaku. 3. Membentuk kreatifitas dalam berinovasi dalam merancang suatu alat dengan prisip mekanis.
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
5
Continous Bucket Elevator [2110100025] Tujuan Khusus
1. Dapat merancang sebuah transmisi daya pada continuous bucket elevator berkapasitas 20 ton perjam. 2. Dapat menganalisa dan menentukan gaya-gaya yang terjadi pada elemen mesin dalam konstruksi tersebut. 3. Dapat melakukan pemilihan elemen mesin, bahan standar pada perencanaan mesin.
1.3 BATASAN MASALAH
Dalam perencanaan ini penulis hanya membahas analisa gaya-gaya elemen mesin yang mendukung sistem kerja dari transmisi daya pada sebuah continuous bucket elevator .
1.4 SISTEMATIKA PEMBAHASAN
Adapun sistematika laporan ini adalah : BAB I
: Pendahuluan Berisi tentang latar belakang masalah, tujuan perancangan, batasan masalah, mekanisme keja mesin dan sistematika pembahasan.
BAB II
: Dasar teori dan perencanaan elemen mesin Berisi tentang teori daya motor, roda gigi, poros, pasak, bantalan, kopling.
BAB III : Perhitungan Berisi tentang perhitungan dalam menentukan daya motor dan perhitungan yang berkaitan dengan sistem tranmisi berupa rantai, roda gigi cacing, perencanaan poros, pasak, bantalan dan kopling. BAB IV : Penutup Berisi tentang kesimpulan dan saran
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
6
Continous Bucket Elevator [2110100025]
BAB II DASAR TEORI 2.1 RODA GIGI
Jika dari dua buah roda berbentuk silinder atau kerucut yang saling bersinggungan pada kelilingnya salah satu diputar maka yang lainnya akan berputar pula. Alat yang menggunakan cara kerja semacam ini untuk mentransmisikan daya disebut roda gesek. Cara ini cukup baik untuk meneruskan daya kecil dengan putaran yang tidak perlu tepat. Guna mentransmisikan daya besar dan putaran yang tepat tidak dapat dilakukan dengan roda gesek. Untuk itu kedua roda harus dibuat gigi pada kelilingnya sehingga penerusan daya dilakukan oleh gigi-gigi roda yang saling berkait. Roda gigi semacam ini, dapat berbentuk silinder ataupun kerucut yang biasa disebut dengan roda gigi. 2.2 POROS
Merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin. Hampir semua mesin meneruskan daya bersama-sama dengan putaran. Peranan utama transmisi dipegang oleh poros. Hal-hal penting dalam perencanaan poros yang harus diperhatikan adalah : 1. Kekuatan poros Suatu poros transmisi dapat mengalami beban puntir, lentur atau gabungan keduanya, juga ada poros yang mengalami bebab tarik atau tekan seperti pada poros baling-baling kapal atau turbin. 2. Kekakuan poros Meskipun poros mempunyai kekuatan yang cukup tetapi jika lenturan ataupun defleksi puntirnya terlalu besar akan mengakibatkan ketidaktelitian atau getaran dan suara. Karena itu disamping kekuatan poros, kekakuannya juga harus diperhatikan dan disesuaikan dengan mesin yang akan melayani poros tersebut.
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
7
Continous Bucket Elevator [2110100025]
3. Putaran kritis Bila putaran suatu mesin dinaikkan maka pada suatu harga putaran tertentu dapat mengalami getaran yang besar. Putaran ini disebut putaran kritis. Hal ini dapat terjadi pada mesin yang berputar yang dapat mengakibatkan kerusakan pada bagian poros dan bagian yang lainnya. 4. Korosi Bahan-bahan tahan korosi harus dipilih untuk poros yang kontak dengan fluida korosif. Demikian pula untuk poros-poros yang mengalami kavitasi, maka perlu dipertimbangkan perlindungan terhadap korosi. 5. Bahan poros Poros-poros yang dipakai untuk meneruskan putaran tinggi dan beban berat umumnya dibuat dari baja paduan dengan pengerasan kulit yang sangat tahan terhadap keausan. 2.3 PASAK
Pasak adalah suatu elemen mesin yang dipakai untuk menetapkan bagianbagian mesin seperti roda gigi, sproket, pulley, kopling, dll. Momen diteruskan dari poros ke naf atau dari naf ke poros. Fungsi yang sama dengan pasak dilakukan juga oleh seplain ( spline) dan gerigi (serration) yang mempunyai gigi luar poros dan gigi dalam dengan jumlah gigi yang sama dengan naf dan saling terkait yang satu dengan yang lainnya.
2.4 BANTALAN
Bantalan adalah elemen masin yang menumpu poros berbeban, sehingga putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman dan panjang umur. Bantalan harus kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh sistem akan menurun atau tidak dapat berfungsi sebagaimana mestinya.
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
8
Continous Bucket Elevator [2110100025] 2.5 KOPLING
Koplin tetap a!ala" suatu elemen mesin #an $er%unsi se$aai penerus putaran !an !a#a !ari poros penerak ke poros #an !ierakkan& !imana ke!ua poros terse$ut terletak pa!a satu aris lurus' (al)"al #an perlu !iper"atikan !alam perencanaan koplin a!ala" * 1. Pemasangan yang mudah dan cepat. 2. Ringkas dan ringan. 3. Aman pada putaran tinggi, getaran dan tumbukan kecil. 4. Dapat mencegah beban lebih. 5. Terdapat sedikit mungkin gerakan aksial pada poros, jika terjadi pemuaian karena panas.
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
9
Continous Bucket Elevator [2110100025]
BAB III PERHITUNGAN KONSTRUKSI
3.1 DATA MATERIAL YANG DIGUNAKAN
Perencanaan sistem transmisi daya pada bucket elevator, daya motor akan bergantung pada besarnya kapasitas batu bara dan ketinggian angkut. Selain besarnya kapasitas, maka diperlukan data-data lain dan asumsi untuk mengukur daya motor yang akan digunakan, agar perhitungan menjadi lebih mudah. Data-data itu antara lain : 1. Material : 3
a. Batubara dengan berat : 43 lb/ft . b. Kapasitas : 25 ton perjam. c. Ketinggian angkut : 100 feet. 2. Bucket : 5/8
a. Type : MF 12” x 8” x 11 ” b. Jarak antar bucket (S) : 12 in atau 1 ft. c. Kecepatan bucket 100 fpm. 3
d. Kapasitas bucket 0.163 ft /bucket. 3. Rantai : a. Type : SBS110 b. Berat rantai : 6.3 lb/ft c. Gaya maksimum yang diizinkan : 6300 lb
3.2 PERHITUNGAN KAPASITAS
Perhitungan kapasitas terhadap kapasitas yang ditentukan :
Q=V c x N b x ρ (ton / jam) Perhitungan jumlah bucket permenit : N b
=
V b S
(bucket / min)
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
1+
Continous Bucket Elevator [2110100025]
dengan : Q : Kapasitas batubara yang diangkat (ton per jam) Nb : Jumlah bucket permenit (bucket/min)
ρ : Berat jenis batu bara ( lb/ft3) S : Jarak antar pusat bucket (in) Vb : Kecepatan keliling bucket (ft/min) 3
Vc : Kapasitas bucket (ft /bucket)
Jumlah bucket permenit :
N b
=
100 ft / min 12 in
12 in
x
1 ft
N b =100bucket / min Perhitungan kapasitas : 3
Untuk berat jenis 40 lb/ft : 3
Q = 0.163 ft x 100 Q
= 18 . 92
min 0.45 kg bucket lb ton x 43 3 x 60 x x min 1000 kg jam lb ft
ton / jam
Berdasarkan perhitungan untuk kapasitas 20 ton/jam, dapat diangkut oleh bucket type MF ukuran 12” x 8” x 11
5/8
”
3.3 PERHITUNGAN GAYA
F2 = Gaya ketika beban naik
F1
F2
F1 = Gaya ketika beban turun D
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
11
Continous Bucket Elevator [2110100025]
3.3.1 Perhitungan gaya ketika beban naik Besarnya gaya ketika beban naik dinyatakan dengan persamaan:
∑ F = F + F + F 2
b
c
m
+
F f
Dimana : Fb = (H x Wb) / S Fc = (H x Wc) Fm = (H x Wm) / S Ff = (Ho x Wm) / S
dengan : F b = Gaya akibat berat bucket (lb)
H = Ketinggian elevator , jarak dari poros atas dengan poros bawah (ft) Wb = Berat tiap bucket (lb) S
= Jarak tiap bucket (in)
F r = Gaya akibat berat belt atau rantai ( lb )
Wb = Berat belt atau rantai perfeet (lb) F m = Gaya akibat berat material dalam bucket ( lb )
Wm = Berat material dalam setiap bucket (lb) F f = Gaya gesekan ketika beban naik ( lb )
Ho = faktor ketinggian (ft) 10 untuk bucket elevator type continuous 30 untuk bucket elevator type centrifugal discharge
Didapat besarnya total gaya : F m
=
F b
=
H x W m S
H x W b S
=
=
20 ft x 0.163 ft 3 x 43 lb ft 3 12 in
x
12 in 1 ft
= 140.18
lb
20 ft x 20 lb 12 in = 400 lb x 12 in 1 ft
F c = H xW r = 20 ft x 6.3lb ft =126 lb F f
=
H 0 x W m S
=
10 ft x 0.163 ft 3 x 43 lb ft 3 12 in
x
12 in 1 ft
= 70.09 lb
Sehingga total gaya ketika beban naik F 1 = F m + F b + F c + F f = 736.27 lb
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
12
Continous Bucket Elevator [2110100025]
3.3.2 Perhitungan gaya ketika beban turun Besarnya gaya yang terjadi ketika beban turun hanya disebabkan oleh berat rantai dan bucket. Sehingga dapat dihitung :
∑ F b
F 2 =
=
H x W b S
F b =
+
F c
20 ft x 20 lb 12 in = 400 lb x 12 in 1 ft
F c = H xW r = 20 ft x 6.3lb ft =126 lb Total gaya ketika beban turun F 2 = F b + F r = 526 lb Sehingga pemilihan rantai aman karena memenuhi 6300 lb > 526 lb.
3.4 Perencanaan daya motor
Didapat
F1
F2 = 526 lb F1 = 736.27 lb
F2 D
D = 12”, R = 6 “ Gaya Resultan : Fr = F1 + F2 Fr = 904.8588 lb Torsi : T
=
( F 1
−
F 2 ) x R
= (736.27 – 526)lb x 6 in = 1261.62 lb.in.
n
=
=
P
=
V B
π x D 100 fpm = 31.84 rpm 1 ft π x 12 in x 12 in T x n
63000
=
1261 . 62 lb .in x 31 .84 rpm 63000
=
0 . 633 Hp
Sehingga dipilih motor dengan daya 1.5 HP dan putaran 1200 rpm
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
13
Continous Bucket Elevator [2110100025] 3.5 PERHITUNGAN BELT DAN PULLEY
3.5.1 Perhitungan untuk belt dan pulley Data awal perencanaan :
Type belt
: Flat belt
Jari jari driver
: 1.5 inch
Jari jari driven
: 6 inch
Putaran driven (n2)
: 31.847 rpm
Jarak pusat pulley c
=
2 ( R 1
) = 2 (1 . 96 " + 7 . 85 " ) = 19 . 625 "
+ R 2
Panjang pulley 2
2 0.5
L = 4C -((D-d) ) +0.5(DθD+dθd) 2
2 0,5
L = 4(19.625) -((12-3) ) +0.5(12(3.524)+3(2.755)) sudut α
= sin
−1
R2 − R1 = 17.465 0 c
Gaya yang terjadi pada pulley
Torsi
T 1
=
T 1
=
63,000 x HxKxnd n
63,000 x1.5 x1.25 x1 127.388
= 927.281
Nilai F1 dan F2
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
14
Continous Bucket Elevator [2110100025] ( F 1) a
−
F 2
2T
=
d
=
2 (927 .281 ) 3
=
618 .1875
(F1)a = (b) (Fa) (Cp) (C) (F1)a = (3) (100) (2.5) (1) = 750 F2 = (F1)a – [(F1)a-F2] F2 = 750 – (618.1875) = 131.812 lb F i F i
=
=
( F 1) a
F 2
+
2 750
+
−
Fc
131 .8125
−
2
0 .010
=
815 .89 lb
Maka didapatkan F1 dan F2 T
F 1
=
F i
+
Fc
+
F 2
=
F i
+
Fc
−
F 1
=
815 . 89 + 0 . 010
+
F 1
=
815 .89
−
Fr =
(F 1)2
Fr =
(1125 )2
+
+
(F 2 )2 +
d T d
0 .010 +
927 .28 3 927 .28 3
=
1125
=
506 .81
2 x F 1 x F 2 x cos α
(506 .81)2
+
2 x 1125 x 506 .81 x cos 17 .465 0
= 1316 .675
lb
Pulley aman karena Fmax > F, 2100 lb > 1316.675lb
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
15
Continous Bucket Elevator [2110100025] 3.6 Perencanaan Kopling
3.6.1 Geometri kopling Bahan poros yang digunakan adalah AISI 1080 dengan nilai S yp = 112000 psi dan diamater poros 1.1 inch.
Panjang naf (L)
L = 2 x (1.5D) = 3.3”
Diameter naf (Dn)
Dn = 2D =2.2”
Diameter flens (Dt)
Dt = 4D = 4.4”
Jumlah Baut
N = 0.5D + 3 = 4 buah
Jarak baut
D’ = 3D = 3.3”
3.6.2 Gaya-gaya yang terjadi pada kopling •
Torsi poros (T) T =
•
63000 x 0 . 637
'
τ a
=
315 . 405 lb .in
Gaya pada bagian kritis naf (Ft’)
Ft = •
127 .388
T Dn 2
=
315.405 2.2 2
= 286.731lb
Tegangan geser yang terjadi ( τ a ) =
Ft '
=
286.731
π x D n x t π x 2.2 x 0.8
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
=
51.884 Psi
16
Continous Bucket Elevator [2110100025]
3.6.3 Kekuatan Baut Bahan yang digunakan adalah AISI 1020 dengan nilai Su = 65000 psi dan Syp = 43000 psi. Dari perhitungan sebelumnya diperoleh jumlah baut empat buah dan diameter baut 0.39 inch. Baut yang digunakan harus memenuhi syarat : T≤
Perhitungan : T=
T=
. = 600.367 Psi .
Maka : T≤
T≤
600.367 ≤ 21500 maka, baut dinyatakan aman.
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
17
Continous Bucket Elevator [2110100025] 3.7 PERENCANAAN RODA GIGI CACING
3.7.1 Data awal perencanaan
Putaran awal (n w)
: 1200 rpm
Daya motor
: 1.5 Hp
Lead angle ( λ w )
: 10
Ntw
:2
C (jarak center)
: 8 inch
0
3.7.2 Dimensi Roda Gigi Cacing Ratio putaran antara worm dan gear : r v
=
nw ng
=
rpm
1200
127.388 rpm
Jumlah gigi pada gear : r v
=
Nt w Nt g
= 9.42
⇒ Nt g
= 9.42 x
2 = 48.73 teeth = 18.84 teeth
Assumsi bahwa jarak center ( c ) = 8 in, dengan rekomendasi AGMA didapat : Bahwa :
c
0.875
≈ 3 pg
d w
≥
d w
≥
d w
≥ 2.8040" ≈ 3 p g
2.2 80.875 2.2
( Reff 1, hal 626 )
≈ 3 p g
diambil harga d w = 2.8”
didapat harga pg = 0.933”
Pg
=
π p g
=
3.1416 0.933
didapat diameter gigi : d g
= 3.346
=
Nt g Pg
=
19 3.346
=
5.64"
sehingga jarak center yang aktual adalah : c =
d w
+ d g
2
Pengecekan untuk harga diameter worm didapat : d w
≥
= 4.223" 0.875 C (aktual)
2.2
= 1.603"
sehingga untuk harga d w = 2.8 “ memenuhi.
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
18
Continous Bucket Elevator [2110100025]
3.7.3 Perhitungan beban dinamik Lead : l = Nt w x pw = 2 x 1 = 2 Tan λ w
=
l
π x d w
=
Vp g
=
Pg
cos ϕ g
2
= 21.66
3.346
=
cos 21 .66
π x n g x d g
127.388 rpm
didapat :
T d g 2
F t
=
F b
=
F d
=
F b
=
F d
=
=
=
3.61
π x 127 .388 rpm x 5 .64 " x
=
63,000 x 0.63 hp
T =
= 0.39
π x 1.603" 0
λ w = ϕ g Pn g
=
1' 12 "
= 188 . 251
fpm
= 315.405 lb.in
315 .405 lb.in 5.64" 2
= 111 .696 lb
1200 + Vp g F t 1200
( Reff 1, hal 627 )
1200 + 188.251 111.696lb = 129.218 lb 1200
3.7.4 Perhitungan panjang roda gigi dengan AGMA L
=
p g 4 .5
L = 1 4.5 +
+
Nt g
( Reff 1, hal 634)
50
19
= 4.55" 50
3.7.5 Perhitungan Effisiensi roda gigi Kecepatan keliling worm gear :
Vpw = nw x π x d w Vp w
= 1200
rpm x π x 2" x
1' 12 "
=
628 fpm
Koefisien gesekan sebagai fungsi dari kecepatan sliding dinyatakan : Vp w Vs = ( Reff 1, hal 631 ) cos λ w
Vs =
628 fpm cos 21.660
= 675.701 fpm
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
19
Continous Bucket Elevator [2110100025]
didapat koefisien gesekan : f = f
=
F n
0.32 Vs
( Reff 1, hal 631 )
0.36
0 .32 675 . 701 0 .36
=
=
0 . 03
Ft
cos φ n x sin λ w
=
111..696 cos 9 x sin 21.66
= 484.147
lb
F a = F n x cosφ n x cosλ w = 464.959lb F r = F n x sinφ n eff = eff =
= 75.732lb
cos φ n
− f
cos φ n
+
tan λ w
cos 9 − 0.03 tan 21.66 cos 9 + 0.03 cot 21.66
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
( Reff 1, hal 631 )
f cot λ w =
0.94
2+
Continous Bucket Elevator [2110100025] 3.8 Perencanaan Poros
3.8.1 Perencanaan Poros I
Y
Wheel I C
X
Z
B Fr
A F1
F2 10”
10”
,kema am$ar untuk poros -
Perhitungan wheel dan rantai diperoleh harga-harga: F r = Gaya pada rantai = 904.858 lb R A = Reaksi tumpuan pada titik A RC = Gaya tumpuan pada titik C
WW = Gaya berat pada wheel I =16.399 lb T
= Torsi yang terjadi pada poros = 1261.62 lb.in
Mr = Momen Resultan = 4442.30 lb.in Menentukan Diameter Poros I:
Untuk menentukan diameter suatu poros dengan persamaan Soderberg :
16 × ( Syp Mr ) 2 D1 ≥ Se π . × 0.5syp N N Mr Tr Syp
1
3 Syp Tr + Ses 2
= Safety Factor = Momen Resultan = Torsi Resultan = Yeild Material
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
21
Continous Bucket Elevator [2110100025] 1
3 2 2 16 226000 226000 D1 ≥ × 4442.30 + 1261 .62 41684.54 π .× 0.5 x 226000 37895.04 3 maka D1 = 1.072 inch Diambil harga poros terkecil 2 inch dan terbesar 3 inchi
Meninjau kekuatan poros terhadap defleksi:
Pada perancangan poros, defleksi tidak diizinkan melebihi 0.001in/ft dari total panjang poros yang berada diantara dua buah support/bearing. Dengan melakukan perhitungan defleksi menggunakan software md Solid didapatkan nilai dari defleksi pada poros satu sebesar 0.000137 in/ft, sehingga dapat disimpulkan bahwa defleksi yang terjadi pada poros masih memenuhi syarat yaitu 0.000137 in/ft < 0.001 in/ft.
Meninjau kekuatan poros terhadap slope:
Pada perancangan poros, toleransi misalignment pada bearing yang di ijinkan ± 0.25 degree. Dengan melakukan perhitungan misalignment menggunakan software md Solid didapatkan nilai dari pada misalignment poros satu sebesar 0.001433 degree,
sehingga dapat disimpulkan bahwa misalignment yang terjadi masi memenuhi syarat yaitu 0.00143 degree < 0.25 degree.
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
22
Continous Bucket Elevator [2110100025]
a. Gambar FBD; Diagram Geser; Diagram momen
b. Gambar FBD; Slope; Defleksi Poros
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
23
Continous Bucket Elevator [2110100025]
3.8.2 Perencanaan Poros II Pulley 1 Y F2
X
Frb
F4 F1
C
B
Z
Frd A
F3
A 8”
Wheel
”
10”
Skema gambar untuk poros II
Dari perhitungan Wheel dan rantai diperoleh harga-harga: Frb = Gaya resultan pada wheel 2 = 904.858 lb Frd = Gaya resultan pada sproket 1 = 397.653lb Wd = Gaya berat pada pulley 1 [Driven] = 104.916 lb Wb = Gaya berat pada wheel 2 = 16.399 lb RA = Reaksi tumpuan pada titik A RC = Reaksi tumpuan pada titik B Mr = Momen Resultan = 5087.01 lb.in Menentukan Diameter Poros II:
Untuk menentukan diameter suatu poros dengan persamaan Soderberg :
16 × ( Syp Mr ) 2 D1 ≥ Se π . × 0.5syp N N Mr Tr Syp
1
3 Syp Tr + Ses 2
= Safety Factor = Momen Resultan = Torsi Resultan = Yeild Material
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
24
Continous Bucket Elevator [2110100025]
2 16 226000 × D1 ≥ 5087.017 . 0 . 5 x 226000 π × 37895.04 3
1
3 226000 + 1261.62 41684.54 2
maka D1 = 1.11 inch Diambil harga poros terkecil 2 inch dan terbesar 3 inch.
Meninjau kekuatan poros terhadap defleksi:
Pada perancangan poros, defleksi tidak diizinkan melebihi 0.001in/ft dari total panjang poros yang berada diantara dua buah support/bearing. Dengan melakukan perhitungan defleksi menggunakan software md Solid , didapatkan didapatkan nilai dari defleksi pada poros dua. Pada diagram defleksi didapatkan besar defleksi dari bidang horizontal dan vertikal, sehingga :
!"#$"%&' ( ) *!"#$"%&' +,-',/01$2 3 *!"#$"%&' 4"-0'%1$2 !"#$"%&' ( ) *567.89:5;<2 3 *=>7.?@:5;<2 ( ;.;;;;=66?5 AB /ft 0.000028841 in/ft <0,003 in/ft
Meninjau kekuatan poros terhadap slope:
Pada perancangan poros, toleransi misalignment pada bearing yang di ijinkan ± 0.25 degree. Dengan melakukan perhitungan misalignment menggunakan software md Solid didapatkan nilai dari misalignment poros dua, pada bidang vertikal sebesar
0.001939 degree dan pada bidang horizontal sebesar 0.0069 degree, sehingga dapat disimpulkan bahwa misalignment yang terjadi masi memenuhi syarat yaitu : Pada bidang vertikal 0.001939 degree < 0.25 degree Pada bidang horizontal 0.0069 degree < 0.25 degree
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
25
Continous Bucket Elevator [2110100025]
a. Momen diagram (VERTIKAL/HORIZONTAL) Gambar FBD ; Diagram Geser ; Diagram Momen (Vertikal)
Gambar FBD ; Diagram Geser ; Diagram Momen (Horizontal)
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
26
Continous Bucket Elevator [2110100025]
Gambar FBD; Slope; Defleksi Poros Gambar FBD ; Slope ; Defleksi (VERTIKAL)
Gambar FBD ; Slope ; Defleksi (Horizontal)
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
27
Continous Bucket Elevator [2110100025]
3.8.3 Perencanaan Poros III Y
D Gear C
X
Z
F1
B
Fra 3”
A F2
3” 4”
Skema gambar untuk poros III
Dari perhitungan Sproket 2 dan gear diperoleh harga-harga: Fra = Gaya resultan pada Wheel driver = 397.653 lb Frc = Gaya radial pada gear = 75.732 lb Ftc = Gaya tangensial pada gear = 464.959 lb Fa
= Gaya aksial pada gear = 111.696 lb
Wc = Gaya berat gear = 5,51 lb Wa = Gaya berat pulley driver = 5.723 lb Dgear = 5.64 in, R = 2.82 in RA = Reaksi tumpuan pada titik A RB = Reaksi tumpuan pada titik B Mr = Momen Resultan = 2439.576 lb.in Menentukan Diameter Poros III:
Untuk menentukan diameter suatu poros dengan persamaan Soderberg :
16 × ( Syp Mr ) 2 D1 ≥ Se π . × 0.5syp N N Mr Tr Syp
1
3 2 Syp + Tr Ses
= Safety Factor = Momen Resultan = Torsi Resultan = Yeild Material
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
28
Continous Bucket Elevator [2110100025] 1
3 2 2 16 226000 226000 D1 ≥ × 2439.576 + 315.405 41684.54 π .× 0.5 x 226000 37895.04 3 maka D1 = 0.870 inch Diambil harga poros 1.12 inch Meninjau kekuatan poros terhadap defleksi:
Pada perancangan poros, defleksi tidak diizinkan melebihi 0.001in/ft dari total panjang poros yang berada diantara dua buah support/bearing. Dengan melakukan perhitungan defleksi menggunakan software md Solid , didapatkan didapatkan nilai dari defleksi pada poros dua. Pada diagram defleksi didapatkan besar defleksi dari bidang horizontal dan vertikal, sehingga :
!"#$"%&' ( ) *!"#$"%&' +,-',/01$2 3 *!"#$"%&' 4"-0'%1$2 !"#$"%&' ( ) *5@;.?5:5;<2 3 *8>5.@>:5;<2 ( ;.;;;;8575@9 AB /ft ;.;;;;8575@9 in/ft <0,003 in/ft Meninjau kekuatan poros terhadap slope:
Pada perancangan poros, toleransi misalignment pada bearing yang di ijinkan ± 0.25 degree. Dengan melakukan perhitungan misalignment menggunakan software md Solid didapatkan nilai dari misalignment poros dua, pada bidang vertikal sebesar
0.006628 degree dan pada bidang horizontal sebesar 0.05374 degree, sehingga dapat disimpulkan bahwa misalignment yang terjadi masi memenuhi syarat yaitu : Pada bidang vertikal 0.006628 degree < 0.25 degree Pada bidang horizontal 0.0537 degree < 0.25 degree
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
29
Continous Bucket Elevator [2110100025]
a. Momen diagram (VERTIKAL/HORIZONTAL) Gambar FBD ; Diagram Geser ; Diagram Momen (Vertikal)
Gambar FBD ; Diagram Geser ; Diagram Momen (Horizontal)
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
3+
Continous Bucket Elevator [2110100025]
b. Gambar FBD; Slope; Defleksi Poros Gambar FBD ; Slope ; Defleksi (Vertikal)
Gambar FBD ; Slope ; Defleksi (Horizontal)
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
31
Continous Bucket Elevator [2110100025]
3.8.4 Perencanaan Poros IV Y D X
Z
Rch
Wd
C
Worm
Ftd
B Rah
A
5”
Fab Ftb 2.2 3.2”
Rcv
Frb
Rav
Skema gambar untuk poros IV
Dari perhitungan Kopling dan worm diperoleh harga-harga: Wd = Gaya berat kopling = 9.7 lb T
= Torsi = 315.405 lb
Ftd = Gaya tangensial kopling = 143.365 lb Fab = Gaya aksial worm gear = 111.696 lb Frb = Gaya radial worm gear = 75.732 lb Ftb = Gaya tangensial worm gear = 464.959 lb Dworm = 1.6 in , R = 0.8 in Ra
= Reaksi tumpuan pada titik A
Rb
= Reaksi tumpuan pada titik B
Mr = Momen Resultan = 1054,9927 lb.in Menentukan Diameter Poros VI:
Untuk menentukan diameter suatu poros dengan persamaan Soderberg :
16 × ( Syp Mr ) 2 D1 ≥ Se π . × 0.5syp N N Mr Tr Syp
1
3 2 Syp Tr + Ses
= Safety Factor = Momen Resultan = Torsi Resultan = Yeild Material
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
32
Continous Bucket Elevator [2110100025] 1
3 2 2 16 226000 226000 D1 ≥ × 1054.992 + 315.405 41684.54 π .× 0.5 x 226000 37895.04 3 maka D1 = 0.62 inch Diambil harga poros 1.11 inch
Meninjau kekuatan poros terhadap defleksi:
Pada perancangan poros, defleksi tidak diizinkan melebihi 0.001in/ft dari total panjang poros yang berada diantara dua buah support/bearing. Dengan melakukan perhitungan defleksi menggunakan software md Solid , didapatkan didapatkan nilai dari defleksi pada poros dua. Pada diagram defleksi didapatkan besar defleksi dari bidang horizontal dan vertikal, sehingga :
!"#$"%&' ( ) *!"#$"%&' +,-',/01$2 3 *!"#$"%&' 4"-0'%1$2 !"#$"%&' ( ) *;.;;=58?2 3 *9=@C@7:5;<2 ( ;.;;;5696 AB /ft ;.;;;5696 in/ft <0,003 in/ft Meninjau kekuatan poros terhadap slope:
Pada perancangan poros, toleransi misalignment pada bearing yang di ijinkan ± 0.25 degree. Dengan melakukan perhitungan misalignment menggunakan software md Solid didapatkan nilai dari misalignment poros dua, pada bidang vertikal sebesar
0.00005949 degree dan pada bidang horizontal sebesar 0.000127 degree, sehingga dapat disimpulkan bahwa misalignment yang terjadi masi memenuhi syarat yaitu : Pada bidang vertikal 0.00005949 degree < 0.25 degree Pada bidang horizontal 0.000127 degree < 0.25 degree
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
33
Continous Bucket Elevator [2110100025]
a. Momen diagram (VERTIKAL/HORIZONTAL) Gambar FBD ; Diagram Geser ; Diagram Momen (Vertikal)
Gambar FBD ; Diagram Geser ; Diagram Momen (Horizontal)
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
34
Continous Bucket Elevator [2110100025]
a. Momen diagram (VERTIKAL/HORIZONTAL) Gambar FBD ; Diagram Geser ; Diagram Momen (Vertikal)
Gambar FBD ; Diagram Geser ; Diagram Momen (Horizontal)
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
35
Continous Bucket Elevator [2110100025] 3.9. Perencanaan Bantalan
Pada perencanaan bantalan, pemilihan tipe bantalan disesuaikan dengan gaya-gaya yang bekerja pada poros ( tempat bantalan dipasang ). Kemudian diamati gaya yang lebih besar antara gaya aksial dengan gaya radial, selanjutnya ditentukan jenis bantalan yang sesuai. Sedangkan untuk perhitungan umur bantalan didasarkan pada beban yang diterima, dinyatakan dengan : b
C 10 L10 h = P 60 x n 6
( Reff 1, hal 485 )
dengan : L10h = Umur bearing dalam jam operasi n
= putaran poros
C
= Beban dinamis
P
= Beban ekivalen
b
= 3 ( ball bearing ) , 3.3 ( roller bearing )
3.9.1 Perencanaan bearing pada poros I Diameter poros = 2 in Ra = Rb (Gaya reaksi tumpuan ) = 460.62 lb Dari tabel bantalan standard type deep groove ball bearing C = 14500 lb Co = 6950 lb
Perhitungan gaya dalam arah radial : F r
=
( R )
2
av
=
460 . 62 lb
Karena tidak ada beban aksial maka P = Fs.X.V.Fr Perhitungan beban ekuivalen : Harga P = 1 x 1 x 483.17 lb = 460.62lb Sehingga umur bearing menjadi : b
C 10 L10 h = P 60 x n 6
3
10 6 14500 L10 h = x 460 .62 60 x 31 .847
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
= 16 .32 x 10
6
jam
36
Continous Bucket Elevator [2110100025]
3.9.2 Perencanaan bearing pada poros II Diameter poros = 2 in
Rav = 1080.8 lb
Rbv = !".#$ lb
Rah = 1$.0% lb
Rbh = $$%."1 lb
Perhitungan gaya dalam arah radial : F ra
=
( R )
+
( R ah )2
=
1092 . 53 lb
F rb
=
( R )
+
( R bh )2
=
631 . 144 lb
2
av
2
bv
Diambil Fr = 631.144 lb
&idak ada beban aksial Dengan type deep groove ball bearing C = 14500 lb Co = 6950 lb Perhitungan beban ekuivalen :
P . /s'0''/r 'arga P = 1 ( 1 ( 1 ( %#1.1)) lb = %#1.1)) lb Sehingga umur bearing menjadi : b
C 10 L10 h = P 60 x n 6
3
10 6 19500 L10 h = x 631 .144 60 x 31 .847
=
63 .45 x 10 5 jam
3.9.3 Perencanaan bantalan pada poros III Diameter poros = 1.1 in Rav = 103.87 lb
Rbv = 38.92 lb
Rah = 407.33 lb
Rbh = 162.53 lb
Perhitungan gaya dalam arah radial : F ra
=
( R )
2
av
+
( R ah )2
=
420 . 374 lb
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
37
Continous Bucket Elevator [2110100025] F rb
( R )
2
=
bv
+
( R bh )2
=
167 . 125 lb
Diambil Fr = 420.374 lb Faksial = 111.696 lb Dengan type bearing deep groove ball bearing C = 48900 lb Co = 30000 lb
F a
111.696
=
VxF r 1 x 420.374
= 0.26 ,
lebih kecil dari harga e sehingga dipilih X = 1, Y=0.
Beban ekivalen dinamis :
P = F s x X xV x F r + Y x F a P
=
1 x 1 x 420 . 374
=
420 .374 lb
3
10 6 48900 L10 h = x 420 .374 60 x 127 .388
= 10 .05 x 10
8
jam
3.9.4 Perencanaan bantalan pada poros IV Diameter poros = 1.1 in Rav = 138.203 lb
Rbv = 151.541 lb
Rah = 836.645 lb
Rbh = 1005.45 lb
Perhitungan gaya dalam arah radial : F ra
=
( R )
F rb
=
( R )
2
av
2
bv
+
( R ah )2
=
847 . 982 lb
+
( R bh )2
=
1016 . 808 lb
Diambil Fr = 1016.808 lb Faksial = 111.696 lb Dengan type deep groove ball bearing C = 39566.9 lb Co = 26977.1 lb
F a VxF r
=
111.696 1 x 1016.808
= 0.109 ,
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
lebih besar dari harga e sehingga X = 0.56, Y= 1.56
38
Continous Bucket Elevator [2110100025]
Beban ekivalen dinamis :
P = X xV x F r + Y x F a P
= 1 x 1 x 1016 3
.808
= 1016
.808 lb
6
10 39566 .9 L10 h = x 1016 .808 60 x 1200
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
=
27 .73 x 10 5 jam
39
Continous Bucket Elevator [2110100025] 3.10 Perencanaan Pasak
Analisa pada pasak adalah analisa terhadap tegangan geser dan tegangan tekan/kompresi. Agar pasak aman terhadap dua kondisi diatas perlu dilakukan langkah perhitungan sebagai berikut :
F
H
L
W H
D
W
Syarat aman tegangan geser : T = F x D
2
Ss = F / A = F / W x L T = Ss x W x L x D / 2
2 x T W x Ss x D
≤ L
Syarat aman kompresi :
4 x T W x Sc x D dengan :
≤ L
T
= Torsi pada poros
W
= Lebar pasak
L
= Panjang pasak
( Reff 1, hal 367 )
3.10.1 Perencanaan pasak pada wheel 1 Data-data yang diketahui : T = 1261.62 lb.in N = 1.5 Syp = 34000 Psi, bahan AISI 1006 Ssyp = 20184 Psi Lebar wheel =
3.85 in
Panjang pasak direncanakan 3.85 in Untuk D = 2 in maka , (lebar pasak 0.75in, tinggi pasak 0.75 in)
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
4+
Continous Bucket Elevator [2110100025]
Perhitungan terhadap beban geser
τ s =
τ s =
2 x T W x L x D
≤
Ssyp N
2 x 1261.62 0.5 x 3.85 x 1.1
16994
≤
1.5
655.387<11329.33 ( AMAN terhadap geser ) Perhitungan terhadap beban kompresi
σ e
=
σ e
=
4 x T W x L x D
≤
Syp N
4 x 1261.62 0.5 x 3.85 x 1.1
≤
29300 1.5
1310.774<19533.33 ( AMAN terhadap kompresi )
3.10.2 Perencanaan pasak pada wheel II Data-data yang diketahui : T = 1261.62 lb.in N = 1.5 Syp = 29300 Psi, bahan AISI 1006 Ssyp = 16994 Psi Lebar whell = 3.85 in Panjang pasak direncanakan 3.85 in Untuk D = 2 in maka , (lebar pasak 0.75 in, tinggi pasak 0.75 in) Perhitungan terhadap beban geser
τ s =
τ s =
2 x T W x L x D
≤
Ssyp N
2 x 4988.85 3 / 4 x 3.85 x 3.125
≤
16994 1.5
655.387<11329.33 ( AMAN terhadap beban geser ) Perhitungan terhadap beban kompresi :
σ e
=
4 x T W x L x D
≤
Syp N
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
41
Continous Bucket Elevator [2110100025]
σ e
=
4 x 4988.85 3 / 4 x 3.85 x 3.125
≤
29300 1.5
1310.774<19533.333 ( AMAN terhadap beban kompresi )
3.10.3 Perencanaan pasak pada pulley Driver Data-data yang diketahui : T = 315.405 lb.in N = 1.5 Syp = 29300 Psi, bahan AISI 1006 Ssyp = 16994 Psi Panjang pasak direncanakan 1.89 in Untuk D = 1.1 in maka , (lebar pasak 0.5 in, tinggi pasak 0.5 in) Perhitungan terhadap beban geser
τ s =
τ s =
2 x T W x L x D
≤
Ssyp N
2 x 315.405 0.5 x 1.89 x 1.1
≤
29464 1.5
333.761<19642 ( AMAN terhadap geser ) Perhitungan terhadap beban kompresi
σ e
=
σ e
=
4 x T W x L x D
≤
Syp N
4 x 315.405 0.5 x 1.89 x 1.1
≤
50800 1.5
9537.84<33866 ( AMAN terhadap beban kompresi )
3.10.4 Perencanaan pasak pada pulley Driven
Data-data yang diketahui : T = 315.405 lb.in N = 1.5 Syp = 29300 Psi, bahan AISI 1006 Ssyp = 16994 Psi
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
42
Continous Bucket Elevator [2110100025]
Panjang pasak direncanakan 1.89 in Untuk D = 2in maka , (lebar pasak 0.75 in, tinggi pasak 0.75 in) Perhitungan terhadap beban geser
τ s =
τ s =
2 x T W x L x D
≤
Ssyp N
2 x 4988.85 3 / 4 x 1.89 x 2
≤
16994 1.5
333.761<19642.66 ( AMAN terhadap beban geser ) Perhitungan terhadap beban kompresi
σ e
=
σ e
=
4 x T W x L x D
≤
Syp N
4 x 4988.85 3 / 4 x 1.89 x 2
≤
29300 1.5
667.523<33866.66 ( AMAN terhadap beban kompresi )
3.10.5 Perencanaan pasak pada gear Data-data yang diketahui : T = 315.405 lb.in N = 1.5 Syp =29300 Psi, bahan AISI 1006 Ssyp = 16994 Psi Lebar gear = 0.5 in Panjang pasak direncanakan 2.5 in Untuk D = 1.1 in maka , (lebar pasak 0.5 in, tinggi pasak 0.5 in) Perhitungan terhadap beban geser
τ s = τ s =
2 x T W x L x D
≤
2 x 4988.85 1 / 2 x 0.69 x 2
Ssyp N ≤
16994 1.5
914.041<11329.33 ( AMAN terhadap beban geser ) Perhitungan terhadap beban kompresi :
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
43
Continous Bucket Elevator [2110100025]
σ e
=
σ e
=
4 x T W x L x D
≤
Syp N
4 x 4988.85 1 / 2 x 0.69 x 2
≤
29300 1.5
1828.083<19533.33 ( AMAN terhadap beban kompresi )
3.10.6 Perencanaan pasak pada kopling Data-data yang diketahui : T = 315.405 lb.in N = 1.5 Syp = 29300 Psi, bahan AISI 1006 Sultimate = 16994 Psi Panjang pasak direncanakan 1.65 in Untuk D = 1.1 in maka , (lebar pasak 0.5 in, tinggi pasak 0.5 in) Perhitungan terhadap beban geser
τ s =
τ s =
2 x T W x L x D
≤
2 x 4988.85 1 / 2 x 1.65 x 2
Ssyp N ≤
16994 1.5
382.309<11329.33 ( AMAN terhadap beban geser ) Perhitungan terhadap beban kompresi :
σ e
=
σ e
=
4 x T W x L x D
≤
Syp N
4 x 4988.85 1 / 2 x 1.65 x 2
≤
29300 1.5
764.618<19533.33 ( AMAN terhadap beban kompresi )
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
44
Continous Bucket Elevator [2110100025]
BAB IV KESIMPULAN Dari perencanaan dan perhitungan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan sebagai berikut:
Rantai : type SBS-110 dengan jarak center 6”
Bucket : type MF 12” x 8” x 11 ”
5/8
Wheel : diamater 24”
Motor : TOSHIBA, Electric Motors, 1,5 HP, 1200 rpm, Frame No 182T.
Roda gigi
Roda gigi cacing : diameter 1.6 inch, panjang 4.55 inch
Roda gigi : diameter 5.64 inch, lebar gigi 0.69 inch
Poros
Poros I : diameter 1.1” AISI 9261.
Poros II : diameter 1.1” AISI 9261.
Poros III : diameter 1.1” AISI 9261.
Poros IV : diameter 1.1” AISI 9261.
Pasak : Square Key ( pasak datar segi empat)
Poros I : pada wheel I , L = 5”, AISI 1006.
Poros II : pada wheel II, L = 5”, pada pulley driven, L = 2.25”, AISI 1006.
Poros III : pada pullry driver, L = 2.25” pada gear, L = 0.69”, AISI 1006.
Bantalan
Bantalan poros I : ID 1.1”, Deep groove ball bearing
Bantalan poros II : ID 1.1”, Deep groove ball bearing
Bantalan poros III : ID 1.1”, Spherical Roller
Bantalan poros IV: ID 1.1”, Spherical Roller
Kopling : Type Rigid coupling, 4 baut, AISI 1080 Belt dan pulley :
Belt : Flat belt, panjang 71.512”
Driven Pulley : diameter 12”.
Drive Pulley : diameter pitch 3”.
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
45
Continous Bucket Elevator [2110100025]
DAFTAR PUSTAKA 1. Deutschman aaron D, Michels WJ, and Wilson CE, 1975. Machine Design. COLLIER MACMILLAN PUBLISHERS. LONDON 2. Khurmi Gupta. Theory of machines. Wiley, 2 edition, 2009. 3. N, Rudenko, Material Handling Equipment , Peace Publishers Moscow, 1964 4. Richard G Budynas, J Keith Nisbett 2011. Shigley’s Mechanical Engineering Design, Ninth Edition. McGrawHill. 2011
5. Takhesi Sato G, Sugiarto H N. 1996. Menggambar Mesin Menurut Standard Iso.Jakarta. PT. Pradnya Paramita.
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
46
Continous Bucket Elevator [2110100025] BAB VI LAMPIRAN
6.1 Material 6.1.1 Material Poros AISI 9261 Physical Properties Hardness (Brinell) Tensile (Ultimate) Tensile (Yield) Modulus Elasticity
Value (British) 514 258000 226000 30300
6.1.2 Material Pasak AISI 1006 Physical Properties Hardness (Brinell) Tensile (Ultimate) Tensile (Yield) Modulus Elasticity
Value (British) 86 42800 20300 29000
6.1.3 Material Kopling AISI 1080 Physical Properties Hardness (Brinell) Tensile (Ultimate) Tensile (Yield) Modulus Elasticity
Value (British) 352 182000 112000 29000
6.1.4 Material Baut AISI 1006 Physical Properties Hardness (Brinell) Tensile (Ultimate) Tensile (Yield) Modulus Elasticity
Value (British) 86 42800 20300 29000
6.2 Bearings 6.2.1 Ball Bearing Principal Dimension Inner Bore Outer Bore C Co
Value 30 mm 52 mm 14500 6950
6.2.2 Spherical Roller Physical Properties Inner Bore Outer Bore C Co
Perencanaan Elemen Mesin Continous Bucket Elevator
Value (British) 30 mm 62 mm 48900 30000
47
24,17
0 0 , 6 3 2
0 0 , 8 1
*E)) (!EW#)E )PE+#'#ED: D#/E)#() AE # /#**#/EE) )'A+E '##)!: (*EA+E): *#EA: A"*A: A/E DAW
Putr a a&u %a$a
+!3D
Al ief Wik ar ta Ph.D
DEB AD BEA )!AP ED"E)
'##)!:
)#"AE
DAE
D( ( )+A*E DAW#"
E-#)#(
#*E:
APP-3D /'" .A
/AE#A*:
DW" (.
Buck et Elevator 2D WE#"!:
)+A*E:1:40
)!EE 1 (' 1
A4
25,68
5 8 , 3
6,22
E** )!#E0W%*E *PE-%(%ED" D%1E*%)* A0E % 1%%1E!E0* *0(A-E (%%*#" !)E0A-E*" %EA0" A$A0" A1E D0AW -#3D
DEB0 AD B0EA3 *#A0P ED$E*
(%%*#"
*%$A!0E
DA!E
D) )! *-AE D0AW%$
0E/%*%)
!%!E"
Putr a !anu aya Al ief Wik ar ta Ph.D
APP/D 1($ 4.A
1A!E0%A"
DW$ ).
Buck et Elevator Potongan Atas 2D WE%$#!"
*-AE"'"'+
*#EE! ' )( '
A&
2,50 0 0 0 0 , , 3 4
1,25
*&)) (!#&W%)& )P&+%'%&D" D%/&)%() A& % /%**%/&!&) )'A+& '%%)#" !(*&A+&)" *%&A" A$*A" A/& DAW +#D
D& AD &A )#AP &D$&)
'%%)#"
)%$A!&
DA!&
D( (! )+A*& DAW%$
&-%)%(
!%!*&"
Putr a !anu aya Al ief Wik ar ta Ph.D
APP-D /'$ .A
/A!&%A*"
DW$ (.
pulley 3 inch dr iver _ flatbelt 2D W&%$#!"
)+A*&"1"2
)#&&! 1 (' 1
A4
2,50
0 0 0 0 , , 2 3 1 1
1,25
/+)$(( 'T!$-W#($ (P$*#$D D#$+(#'+( A-$ #+ #))#$T$-( (/-&A*$ +#(! T')$-A+*$( )#+$A- A+"/)A- +A$ D-AW+ *!3D
D$/- A+D -$A (!A-P $D"$(
+#(!
(#"+AT/-$
DAT$
D' +'T (*A)$ D-AW#+"
-$#(#'+
T#T)$
Putr a Tanu jaya Al ief Wik ar ta Ph.D
APP3D &" .A
AT$-#A)
DW" +'.
Pulley 12 inch dr iven _ flatbelt 2D W$#"!T
(*A)$1%
(!$$T 1 '& 1
A%
3,85
0 0 0 0 , , 2 3 1 1
0,80
+'%$$ #TH)WI$ $P&I"ID: DI*'$I#'$ A) I' *I%%I*T)$ $+)"A& "I'I$H: T#%)A'&$: %I'A): A'G+%A): 'A* D)AW' &H-/D
D+) A'D )A- $HA)P DG$
"I'I$H:
$IG'AT+)
DAT
D# '#T $&A% D)AWI'G
)(I$I#'
TIT%:
Putr a Tanu jaya Al ief Wik ar ta Ph.D
APP(/D *"G .A
*AT)IA%:
WIGHT:
DWG '#.
$&A%:1:5
Wheel 2D $HT 1 #" 1
A!