2.5. Dasar Perencanaan Elemen Mesin 2.5.1. Perencanaan Daya Motor
Untuk menghitung
daya motor
terlebih dahulu mendefinisikan daya yaitu :
Daya = waktu
usahakerja
Daya motor dihitung dengan ; P= T. ω
Atau P=
60 n
2 T.
R.S.Khurmi,Machine Design,hal:12
Dimana : P = Daya yang diperlukan watt
T = Torsi N.m
ω
= Kecepatan sudut rad s
n = Putaran motor rpm Maka daya rencana : Pd = P.
Sularso, Elemen Mesin, hal:7
c
f
Dimana : Pd = Daya rencana Watt
P = Daya yang diperlukan Watt Faktor koreksi
c
f
2.5.2. Poros
Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin. Hampir semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran. Peranan
utama dalam transmisi dipegang oleh poros.
Universitas Sumatera Utara
2.5.2.1. Macam –Macam Poros
Poros untuk meneruskan daya diklasifikasikan menurut pembebanannya sebagai berikut :
1. Poros Transmisi
Poros macam ini mendapat beban puntir murni atau lentur. Daya ditransmisikan kepada poros ini melalui kopling roda gigi, puli sabuk
atau sproket, rantai dan lain –lain. 2.
Spindel Poros transmisi yang relatif pendek, seperti poros utama mesin perkakas,
dimana beban utamanya berupa puntiran, disebut spindel. Syarat yang harus dipenuhi poros ini adalah deformasinya harus kecil dan bentuk
serta ukurannya harus teliti. 3.
Gandar Poros seperti yang dipasang diantara roda-roda kereta barang, dimana
tidak mendapat beban puntir, bahkan kadang-kadang tidak boleh berputar, disebut gandar. Gandar ini hanya mendapat beban lentur,
keculai jika digerakkan oleh penggerak mula dimana akan mengalami beban puntir juga.
Universitas Sumatera Utara
2.5.2.2. Bahan Poros
Poros untuk umunya biasanya dibuat dari baja batang yang ditarik dingin dan difinis, baja karbon konstruksi disebut bahan S-C yang dihasilkan dari ingot
yang di- “ kill ” baja yang dideoksidasikan dengan ferosilikon dan dicor ; kadar karbon terjamin JIS G3123. Meskipun demikian bahan ini kelurusannya agak
kurang tetap dan dapat mengalami deformasi karena tegangan yang kurang seimbang misalnya bila diberi alur pasak, karena ada tegangan sisa didalam
terasnya. Tetapi penarikan dingin membuat permukaan poros menjadi keras dan kekuatannya bertambah besar. Untuk mengetahui jenis baja karbon yang sering
dipakai untuk poros dapat dilihat pada tabel 2.3.
Tabel 2.3. JIS G3123 Batang baja karbon difinis dingin sering dipakai Untuk poros
Sumber: sularso;Elemen Mesin; hal:330
Didalam perancangan mesin tepung beras ini bahan poros yang dipakai adalah dengan menggunakan bahan S50C, karena jenis ini digunakan untuk
Universitas Sumatera Utara
konstruksi umum, dengan kekuatan tarik
B
62 Kg mm². Pada tabel 2.4 menjelaskan macam–macam jenis baja karbon cor.
Tabel 2.4. Baja karbon JIS G 4051
Sumber: Sularso; elemen mesn;, hal: 330
Poros berfungsi untuk memutar piringan penumbuk. Untuk itu poros harus direncanakan mampu untuk menahan beban-beban yang dialami oleh
poros tersebut. Diameter poros harus juga diperhitungkan terhadap beban-beban yang akan dialami poros. Maka perencanaan diameter poros dapat dihitung
dengan menggunakan persamaan-persamaan berikut :
3
. .
16
s
d T
Supaya konstruksi aman maka
timbul a
izin
kgmm
2
3
. .
16
s a
d T
3 1
. .
16
a s
T d
Universitas Sumatera Utara
3 1
. 1
, 5
a s
T d
Dimana : d
s
= Diameter poros mm T = Torsi kg.mm
a
= Tegangan izin kgmm
2
Jika P adalah daya nominal output dari motor penggerak kW, maka berbagai faktor keamanan bisa diambil, sehingga koreksi pertama bisa diambil
kecil. Jika faktor koreksi adalah fc, maka daya perencana adalah : P
fc Pd
.
Dimana Pd = Daya perencana kW Harga fc dapat dilihat pada tabel dibawah ini :
Tabel 2.5. Faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan
Sumber: Sularso;Elemen Mesin; Hal: 7
Daya yang Akan Ditransmisikan f
c
Daya rata-rata yang diperlukan 1,2 - 2,0
Daya maksimum yang diperlukan 0,8 - 1,2
Daya normal 1,0 - 1,5
Untuk menghitung Torsi T kg.mm dapat dihitung dari daya perencana kW sebagai berikut :
Pd
T
Universitas Sumatera Utara
n Pd
T
2 1000
60 102
T = 9,74. 10
5 1
n Pd
Sularso, Elemen Mesin, hal: 7
Dimana : T = Momen Puntir rencana kg.mm Pd = Daya rencana watt
= Putaran motor rpm
1
n
Tegangan geser yang diizinkan :
2 1
xSf Sf
B a
Sularso, Elemen Mesin, hal: 8
Dimana :
a
= Tegangan geser izin kgmm²
B
= Kekuatan tarik kg mm² = Faktor keamanan untuk baja karbon, yaitu 6,0
1
Sf
2
Sf
= Faktor keamanan untuk baja karbon dengan alur pasak dengan harga 1,3 – 3,0
Dari persamaan diatas diperoleh rumus untuk menghitung diameter poros :
3 1
5
1 ,
5
T C
K d
b t
a
Dimana : Diameter poros mm
5
d Faktor koreksi untuk momen puntir :
t
K = 1,0 jika beban halus
= 1,0 - 1,5 Jika terjadi sedikit kejutan atau tumbukan
Universitas Sumatera Utara
= 1,5 - 3,0 Jika beban dikenakan dengan kejutan
b
C Faktor lenturan
= 1,2 - 2,3 jika tidak ada beban lentur maka Cb = 1 T = Momen puntir
2.5.3.Perencanaan Sabuk Dan Puli
Sabuk digunakan untuk mentransmisikan daya motor kebagian poros. Pemilihan sabuk dan puli dilakukan agar tidak terjadinya kehilangan gaya-gaya
yang ditransmisikan. Untuk mengetahui diameter puli digunakan rumus:
p p
D d
N N
2 1
Sularso,Elemen Mesin, hal:166
Dimana :
rpm penggerak
poros Putaran
1
N
rpm digerakkan
yang poros
Putaran
2
N
mm penggerak
puli Diameter
p
d mm
digerakkan yang
poros Diameter
p
D Untuk menghitung panjang keliling sabuk digunakan :
2
4 1
2 2
p p
p p
d D
C D
d C
L
Jarak sumbu poros adalah :
C =
8 8
2 2
p p
d D
b b
Dimana :
Universitas Sumatera Utara
b = 2L -3,14
p p
d D
Sularso,Elemen Mesin, hal:170
ket : L = panjang keliling sabuk mm C = jarak sumbu poros mm
2.5.4. Perencanaan Bantalan
