RANGKUMAN LENGKAP TRANSMISI SABUK / BELT
Disusun Oleh : AHMAD DZIKRI GAMA FAKRI GILANG RIAN FEBRIANA RIYAN SUHENDAR
POLITEKNIK GAJAH TUNGGAL TANGERANG 2015
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN POLITEKNIK GAJAH TUNGGAL TANGERANG 2015
A. PENGERTIAN Belt adalah suatu elemen fleksibel yang dapat di gunakan dengan mudah mentranmisi torsi dan gerakan berputar dari suatu komponen ke komponen lainnya, dimana belt tersebut dililitkan pada puli yang melekat pada poros yang akan berputar. Belt digunakan jarak antara proses dengan motor penggerak yang relatif jauh, sehingga jika menggunakan sistem roda gigi cukup menjadi masalah baik dalam pembuatan maupun dalam biaya, sebab biaya pembuatan roda gigi relatif mahal jika dibandingkan dengan biaya pembuatan puli, lagi pula
bermacam-macam
ukuran puli banyak tersedia di pasaran. Dalam perencanaan ini digunakan transmisi V-belt. Sabuk digunakan untuk mentransmisi daya dari satu poros ke poros lainnya melalui puli yang berputar pada kecepatan yang sama atau tidak sama. Sabuk digunakan dengan pertimbangan jarak antar poros yang jauh, dan biasanya digunakan untuk daya yang tidak terlalu besar. Kelebihan transmisi sabuk jika dibandingkan dengan transmisi rantai dan roda gigi adalah : 1. Harganya murah 2. Perwatan mudah 3. Tidak berisik Kekuranganya : 1. Umurnya pendek/mudah aus 2. Terjadi sliding / tidak akurat 3. Efisiensi rendah 4. kapasitas daya kecil
B. JENIS- JENIS SABUK 1. Flat belt Daya menengah & jarak <= 8 m
Penggunaan flat belts semakin berkurang dengan digunakannya V-belts pada sistem pemindah tenaga. Flat belt terbuat dari leather rubberized fabric dan cord. Flat belt semakin tidak digunakan karena membutuhkan pulley yang lebih besar, tempat yang luas dan kurang flexible. Flat belt juga dipergunakan sebagai conveyor belt bilamana belt tersebut membawa beban. Flat belt umumnya digunakan sebagai pemindah tenaga high power untuk mesin penggerak yang terpisah dengan mesin yang digerakkan. Contoh: sawmills. Kelebihan : 1. dapat mentransmisikan daya dari poros ke poros yang lain yang memiliki sumbu jarak yang panjang 2. tidak bising 3. bisa mengubah arah putaran pada puli yang digerakkan 4. bisa menggerakkan poros yang tegak lurus Kelemahan : 1. faktor slip besar karena puli yang datar 2. kecepatan yang ditransmisikan tidak besar 3. tidak bisa bekerja di tempat berminyak dan kotor Hubungan untuk flat belt 2 (T 1−m. v ) (μ .θ ) =e (T 2−m. v 2 )
Keterangan : T1 = Gaya sisi tarik ( N ) T2 = Gaya sisi kendor ( N ) m = massa belt ( Kg / m ) v = kecepatan belt ( m / s ) e = bilangan natural = 2.72 μ = koefisien gesek ban dengan pully θ = sudut kontak belt ( radian ) Rasio Kecepatan Rasio kecepatan adalah rasio antara kecepatan driver dan driven. Dinyatakan secara matematis : Panjang sabuk yang melewati driver dalam satu menit :
Demikian pula, panjang sabuk yang melewati driven, dalam satu menit :
Karena panjang sabuk yang melewati driver dalam satu menit adalah sama dengan panjang sabuk yang melewati driven dalam satu menit, sehingga
Dimana : d1 = Diameter driver, d2 = Diameter driven, N1 = Kecepatan driver (r.p.m), N2 = Kecepatan driven/pengikut(r.p.m), sehingga kecepatan rasio adalah :
Ketika ketebalan sabuk dianggap (t), maka rasio kecepatan,
Catatan: Rasio kecepatan drive sabuk juga dapat diperoleh : Kita ketahui bahwa kecepatan driver :
dan kecepatan driven
ketika tidak ada slip maka v1= v2 Sehingga :
Susunan Belt dalam Sistem Puli : a. Sistem terbuka yaitu susunan puli dimana putaran puli yang satu dengan yang lain berputar dengan arah yang sama.
x = jarak antar poros r1,r2 = jari-jari puli 1 dan 2 α = sudut kemiringan L = Panjang total sabuk Panjang sabuk
Dari geometri gambar, kita juga temukan bahwa :
Panjang sabuk keseluruhan :
b. Sistem tertutup yaitu susunan puli dimana putaran puli yang satu dengan yang lain berlawanan arah.
Sin α =
r 1+r 2 x
0 θ = ( 180 + 2α ) ....... (cross belt drive)
Panjang belt keseluruhan :
Daya yang ditransmisikan :
T1 = Tegangan pada sisi kencang (N) T2 = tegangan pada sisi kendor (N)
Daya yang ditransmisikan : P = ( T1 – T2 )V. W Rasio Tegangan T1 2,3 Log T 2 =
μ .θ
Keterangan : μ = koefisien gesek antara puli dengan belt θ = sudut kontak (radian) Contoh permasalahan : Dua puli, salah satu diameternya 450 mm dan diameter lainnya 200 mm, jarak antar poros 1,95 m yang dihubungkan oleh sabuk silang. - Tentukan panjang sabuk yang diperlukan dan masing-masing sudut kontak antara belt dan pulley. - Hitunglah daya yang ditransmisikan oleh belt, jika puli yang berdiameter besar berputar dengan kecepatan 200 rpm dan tegangan maksimum yang diizinkan pada sabuk adalah 1 kN. (koefisien gesekan antara belt dan pulley adalah 0,25)
Panjang sabuk :
Sudut kontak antara belt dan pulley :
Daya yang di transmisikan : T1 = Tegangan pada sisi kencang (N) T2 = tegangan pada sisi kendor (N)
Kecepatan belt :
Sehingga,
Tegangan Sentrifugal Ketika sabuk berputar, menyebebkan gaya sentrifugal dan akan berpengaruh dengan meningkatnya tegangan yaitu sisi yang mengencang dan sisi yang mengendur. Tegangan yang disebabkan oleh gaya sentrifugal disebut tegangan sentrifugal. Pada kecepatan sabuk lebih rendah (kurang dari 10 m/s), tegangan sentrifugal sangat kecil, tetapi pada kecepatan sabuk lebih tinggi (lebih
dari 10 m/s), efeknya cukup besar sehingga harus diperhitungkan.
Akibat berputarnya sabuk, maka timbul tegangan sentrigfugal yang besarnya : Jika : m = Massa sabuk per satuan panjang (kg/m), v = kecepatan linier sabuk (m / s), r = Radius pulley (m), dan TC = Tegangan sentrifugal di P dan Q dalam newton. Massa sabuk per satuan panjang (kg/m) : M = Area x Length x Density = b . t . l . p Gaya sentrifugal yang bekerja pada sabuk PQ adalah : 2 v 2 θ Fc = m . r . d x r =m.d θ . v dan tegangan sentrifugal yang bekerja pada sabuk PQ adalah : 2 Tc = m . v Total tegangan pada sisi kencang : Tt1 = T1 + Tc Total tegangan pada sisi kendor : Tt2 = T2 + Tc
Sehingga daya yang ditransmisikan : P – ( Tt1 – Tt2 ) v
Belt drive pada mesin bubut Tegangan maksimum pada sabuk : T = Tegangan ijin x luas penampang sabuk = σ.bt Jika tegangan sentrifugal diabaikan, maka : T ( or Tt1) = T1 Tegangan maksimum pada sabuk yang kencang. Jika tegangan sentrifugal diperhatikan, maka : T ( or Tt1 ) = T1 + Tc Contoh permasalahan : Sebuah sabuk kulit berdimensi 9 mm x 250 mm digunakan untuk menggerakkan katrol besi cor dengan diameter 900 mm pada kecepatan 336 rpm. Jika busur aktif di pulley yang lebih kecil adalah 120 °, tegangan ijin (di sisi kencang) adalah 2 MPa, density kulit adalah 980 kg/m3, dan koefisien gesekan kulit pada besi cor 0,35. Tentukan kapasitas daya sabuk. Jawab :
Kecepatan sabuk :
Luas penampang permukaan sabuk :
Sehingga, Tegangan maksimum pada sabuk :
Massa sabuk per meter panjang
Tegangan sentrifugal
Tegangan pada sisi kencang sabuk :
Sehingga dapat dicari tegangan pada sisi kendor sabuk (T2)
Jadi dapat dihitung kapasitas daya sabuk adalah :
atau dengan cara lain : Tegangan maksimum pada sisi kendor sabuk :
Maka kapasitas daya sabuk adalah :
2. V – Belt V-belt berbuat dari karet dengan inti tenunan tetoron atau semacamnya dan mempunyai penampang travesium, v-belt dibelitkan disekeliling alur puli yang membentuk V pula. Bagian sabuk yang sedang membelit pada puli ini mengalami lengkungan sehingga lebar bagian dalamnya akan bertambah besar.
Gaya gesekan juga akan bertambah karna pengaruk bentuk gaji,yang akan enghasilkan transmisi daya yang besar pada tengangan yang relatif rendah,hal ini merupakan salah satu keunggulan V- belt bekerja lebih halus dan tidak bersuara serta daya besar dan jarak relatif dekat. Kelebihan : 1. Dapat mentrsasmisikan daya lebih besar 2. Dalam pemakaian beberapa sabuk kondisi sabuk sama 3. Tidak bisa digunakan untuk merubah putaran Kelemahan : 1. Faktor slip besar karena puli yang datar 2. Kecepatan yang ditransmisikan tidak besar 3. Tidak dapat meneruskan putaran dengan perbandingan yang tepat 4. Tidak dapat bekerja pada tempat yang berminyak dan kotor
Hubungan untuk V – Belt : (T 1−m. V 2) μ.θ =e ( ) 2 α (T 2−m. V ) sin 2 Keterangan : T1 = Gaya sisi tarik ( N ) T2 = Gaya sisi kendor ( N ) m = massa belt ( Kg / m ) v = kecepatan belt ( m / s ) e = bilangan natural = 2.72 μ = koefisien gesek ban dengan pully θ = sudut kontak belt ( radian ) α
= sudut kemiringan v-belt dalam derajat
V-belts banyak digunakan untuk memindahkan beban antara pulley yang berjarak pendek. Gaya jepit ditimbulkan oleh bentuk alur V. Gaya tarik atau load yang lebih besar menghasilkan gaya jepit belt yang kuat. Sabuk V terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapesium, tenunan tetorom atau semacamnya dipergunakan sebagai inti sabuk dan membawa tarikan yang besar. Sabuk V dibelitkan di keliling alur puli yang berbentuk V pula. Gaya gesekan juga
akan bertambah karena pengaruh bentuk baji, yang akan menghasilkan transmisi daya yang besar pada tegangan yang relatif rendah Keuntungan dari sabuk V dibandingkan sabuk datar adalah : 1. Drive V-belt memberikan kekompakan karena jarak antar pusat-pusat puli kecil. 2. Slip antara sabuk diabaikan.
3. lifetime lebih lama, 3 sampai 5 tahun. 4. Dapat dengan mudah di bongkar pasang.. 5. Pengoperasian sabuk dan pulley halus. 6. Rasio kecepatan tinggi. 7. Tindakan wedging dari sabuk di alur memberikan nilai tinggi untuk membatasi rasio ketegangan. Oleh karena itu daya yang ditransmisikan oleh V-sabuk lebih dari belts datar untuk ketegangan yang sama koefisien gesekan, busur dari kontak dan diijinkan di sabuk. 8. V-belt dapat dioperasikan di kedua arah, dengan sisi ketat sabuk di bagian atas atau bawah. Garis tengah bisa horizontal, vertikal atau miring.
Tipe V-belt dan puli
Tabel Diameter puli yang diijinkan dan dianjurkan ( mm )
Rasio tegangan V-belt Gambar 3.7 menunjukkan sabuk pada puli, hubungan antara T1 danT2 adalah :
Contoh Permasalahan :
Sebuah kompresor, berputar dengan kecepatan 250 rpm, dan membutuhkan daya 90 kW, drive menggunakan V-belt dari motor listrik berputar pada 750 rpm. Diameter dari pulley pada poros kompresor tidak lebih besar dari 1 meter sedangkan jarak antara puli yaitu 1,75 meter. Kecepatan belt tidak boleh melebihi 1600 m/min, densitas 1000 kg / m3 dan tegangan tarik yang diijinkan sebesar 2,5 MPa. Sudut alur dari puli adalah 35 °. Koefisien gesekan antara belt dan puli adalah 0.25. - Tentukan jumlah V-sabuk yang diperlukan untuk mengirimkan daya jika masing-masing belt memiliki area cross sectional dari 375 mm2 -
Hitung juga panjang diperlukan masing-masing sabuk.
Jawab : Diketahui :
-
Pertama, hitung diameter puli dari motor
-
dan sudut putaran pada pulley yang lebih kecil (puli pada poros motor)
-
Massa sabuk per meter panjang
-
Tegangan sentrifugal
-
Tegangan pada sisi kencang sabuk :
Sehingga dapat dicari tegangan pada sisi kendor sabuk (T2)
-
Jumlah V-belt Kita ketahui transmisi daya per belt adalah :
Sehingga
-
Panjang tiap belt Radius puli motor
-
Radius puli kompresor
-
Sehingga panjang tiap belt adalah :
3. Circular Belt atau round belt Sabuk bulat, dan daya besar & jarak > 8 m
Round belts terbuat dari solid rubber atau rubber dengan cord. Belt ini hanya digunakan untuk beban ringan seperti untuk sewing machian projectofilms. Paling jarang digunakan, biasanya dipakai untuk mentransmisikan daya yang
kecil, dan jarak antar puli sampai 5 meter.
4. Timing Belt ( Sabuk gilir )
Daya besar , tanpa slip,perbandingan putaran eksak. Timing belt merupakan aksi gabungan antara chain dan sproket pada bentuk flat belt. Bentuk dasarnya merupakan flat yang memiliki gigi – gigi berukuran sama pada permukaan kotak dengan gigi pulley. Sebagaimana penggerak gear rantai, membutuhkan kelurusan pada perpasangan pulley. Transmisi sabuk mempunyai kekurangan dibandingkan dengan transmisi rantai dan roda gigi, yaitu karena terjadi slip antara sabuk dan puli. Karena itu, macam transmisi sabuk biassa tidak dapat dipakai bilamana dikehendaki putaran tetap atau perbandingan transmisi yang tetap.
Akhir-akhir ini telah dikembangkan macam sabuk yang dapat mengatasi macam sabuk yang dapat mengatasi kekurangan tersebut yaitu sabuk gilir atau timing belt. Sabuk gilir dibuat dari karet neopron atau plastic poliuretan sebagai bahan cetak dengan inti dari serat gelas atau kawat baja, serta gigi-gigi yang dicetak secara teliti dipermukaan sebelah dalam dari sabuk. Karena sabuk gilir dapat melakukan transmisi mengait seperti pada roda gigi atau rantai, maka gerakan dengan perbandingan putaran tetap dapat diperoleh. Batas maksimum kecepatan sabuk gilir kurang lebih 35 (m/s), yang lebih tinggi daripada sabuk-V dan daya yang dapat ditransmisikan adalah sampai 60 (kw). Keuntungan timing belt ini adalah sebagai berikut: - Tidak terjadi slip atau variasi kecepatan - Membutuhkan perawatan yang ringan - Mampu digunakan pada range beban yang lebar - Memiliki efisiensi mekanis tinggi karena tidak terjadi gesekan atau slip, initial tension berkurang dan memiliki kontruksi yang tipis. Kelemahan : - Biayanya mahal - Tidak dapat bekerja di tempat yang kotor dan berminyak
