Daya Motor Penggerak Sistem Transmisi

BAB IV ANALISA PERANCANGAN DAN KEKUATAN BAHANA BAGIAN-

BAGIAN UTAMA

4.1 Daya Motor Penggerak

Daya motor yang dipergunkan untuk menggerakan bejana tempat adonan es krim perlu diperhitungkan. Daya pada poros penggerak bejana adalah daya yang dibutuhkan pada motor penggerak dibagi dengan effisiensi mekanismenya. Pada spesifikasi perencanaan, kapasitas bejana tempat adonan es krim m adalah 4 kg dan putran pada bejana tempat adonan direncanakan 60 rpm, kecepatan sudut bejana dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.1 sebagai berikut : 7680 , 3 60 6 , 60 . . 2 = × = π ω rads Untuk harga μ s 4572 , 2 2286 , 4 = × = T dapat dilihat pada tabel 2.1 Diameter bejana yang telah direncanakan adalah 22,86 cm =0,2286 m, maka besarnya torsi dapat dihitung dari persamaan 2.2 sebagai berikut : kg.m Besarnya daya pada poros penggerak dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.4 sebagai berikut : 0338 , , 2 102 7680 , 3 4572 , = × × = P kW Jadi besarnya daya pada poros penggerak P adalah 0,0338 kW Universitas Sumatera Utara Alat pembuat es krim ini menggunakan sistem transmisi roda gigi dan puli , maka effisiensi mekanisme totalnya adalah : 1836 , 90 , 85 , 60 , 40 , ker = × × × = × × × = − poros ucut Rg cacing Rg puli tot mek η η η η η Daya motor penggerak dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.5 sebagai berikut : 1841 , 1836 , 0338 , = = m P kW Jadi besarnya daya motor penggerak P m = 0,1841 kW = 0,2498 Hp = 0,25 Hp Didalam pasaran daya motor 0,25 HP putaranya 1420 rpm

4.2 Sistem Transmisi

Sistem transmisi pada alat pembuat es krim dapat dilihat pada gambar 3.1. Dalam perencanaanya roda gigi cacing dan kerucut adalah diberi dipasaran dengan perbandingan rasio yang telah direncanakan adalah sebagai berikut : Untuk roda gigi cacing = 1 :20 Untuk roda gigi kerucut = 10: 16 Sehingga putaran yang telah direncanakan untuk tiap komponen adalah : Putaran motor n 1 = 1420 rpm, putaran pada puli 1, 2 dan ulir cacingn 2 , n 3 ,dan n 4 = 1420 rpm, putaran pada roda cacing, dan puli 3 n 5 dan n 6 = 71 rpm, putaran pada puli 4 dan roda gigi kerucut 1n 7 dan n 8 = 95 rpm, putaran pada roda gigi kerucut 2 n 9 adalah sama dengan putaran pada bejana = 60 rpm. Universitas Sumatera Utara

4.2.1 Sistem Transmisi sabuk dan puli

Sistem transmisi pada alat pembuat es krim adalah dengan puli, dengan putaran motor 1420 rpm. Jika diameter puli 1 direncanakan 3 inchi, maka diameter puli 2 dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.6 sebagai berikut : 3 1420 1420 2 d = , 3 2 = d inchi Diameter puli diatas merupakan dk diameter luar puli, maka untuk menentukan diameter nominal puli dp adalah : t dk dp − = 1 1 Dimana untuk tebal sabuk tipe B adalah 11 mm lihat gambar 2.1, maka : 2 , 65 11 2 , 76 1 = − = dp mm Karena d 1 = d 2 , maka dp 1 = dp 2 8452 , 4 1000 60 1420 2 , 65 = × × × = π v = 65,2 mm Kecepatan linear sabuk dapat dihitung dengan persamaan 2.7 sebagai berikut : ms Jarak poros rencana diambil 2 kali diameter puli besar, maka 4 , 130 2 , 65 2 = × = rencana C mm Panjang sabuk rencana L dapat dihitung dari persamaan 2.8 sebagai berikut : 582 , 465 2 , 65 2 , 65 2 4 , 130 2 = + + × = π L mm Dari tabel 2.2 dapat dipilih panjang sabuk standart yang mendekati harga 465,582 mm adalah 19 inchi, maka jarak sumbu poros dapat dihitng dengan persamaan 2.9 sebagai berikut : 136 , 139 8 554 , 556 544 , 556 2 = + = C mm Universitas Sumatera Utara Dimana untuk 544 , 556 2 , 65 2 , 65 14 . 3 483 2 = + − × = b mm Karena jarak motor ke puli terlalu dekat dan tidak sesuai dengan konstruksi yang telah dibuat maka jarak sumbu poros diambil 380 mm, maka untuk panjang sabuk adalah : 728 , 964 2 , 65 2 , 65 2 380 2 = + + × = π L mm Dari tabel 2.2 dapat dipilih panjang sabuk standart yang mendekati harga 964,728 mm adalah 38 inchi, maka jarak sumbu poros : 380 8 1520 1520 2 = + = C mm Dimana untuk 1520 2 , 65 2 , 65 14 . 3 728 , 964 2 = + − × = b mm Menurut sularso : C dp Dp L ≥ − − 2 , 380 728 , 964 ≥ , baik 2 dk Dk C + , 2 2 , 65 2 , 65 380 + , baik Sedangkan diameter puli 3 direncanakan 4 inchi, maka diameter puli 4 dapat dihitung sebagai berikut 4 95 71 4 d = , 3 4 = d inchi Diameter puli diatas merupakan dk diameter luar puli, maka untuk menentukan diameter nominal puli dp adalah : 6 , 90 11 6 , 101 3 3 = − = − = t dk dp mm 2 , 65 11 2 , 76 4 = − = dp mm Kecepatan linear sabuk dapat dihitung dengan persamaan 2.7 sebagai berikut : Universitas Sumatera Utara 3242 , 1000 60 95 2 , 65 = × × × = π v ms Jarak poros rencana diambil 2 kali diameter puli besar, maka 2 , 181 6 , 90 2 = × = rencana C mm Panjang sabuk rencana L dapat dihitung sebagai berikut : 8961 , 607 2 , 65 6 , 90 2 , 181 4 1 2 , 65 6 , 90 2 2 , 181 2 2 = − × + + + × = π L mm Dari tabel 2.2 dapat dipilih panjang sabuk standart adalah 27 inchi, maka jarak sumbu poros dapat dihitng berikut : 0606 , 221 8 2 , 65 6 , 90 8 778 , 882 788 , 882 2 2 = − + + = C mm Dimana untuk 788 , 882 2 , 65 6 , 90 14 . 3 686 2 = + − × = b mm Menurut sularso C dp Dp L ≥ − − 2 , 0606 , 221 2 2 , 65 6 , 90 8961 , 607 ≥ − − , baik 2 dk Dk C + , 221,0606 88,9 = baik

4.2.2 Sistem Transmisi Roda gigi cacing

Perbandingan transmisi yang telah direncanakan adalah : 1 20 1 2 = = Z Z i Modul normal m n adalah 7 mm, Sudut kisar γ diperkirakan 15º, maka modul aksial m s 6429 , 7 15 cos 7 = = s m dapat dihitung dari persamaan 2.15 adalah : mm Universitas Sumatera Utara Diameter jarak bagi d : 0459 , 27 15 sin 7 1 1 = × = d mm dapat dilihat pada tabel 2.3 858 , 152 6429 , 7 20 2 = × = d mm dapat dilihat pada tabel 2.4 Jarak sumbu a : 90 2 858 , 152 0459 , 27 = + = a mm dapat dilihat pada tabel 2.3 Proposi bagian-bagian untuk ulir cacing dapat dilihat pada tabel 2.3 : Tinggi kepala 7 = hk mm Tinggi kaki 099 , 8 7 157 , 1 = × = hf mm Tinggi gigi 099 , 15 099 , 8 7 = + = h mm Diameter luar cacing 0459 , 41 7 2 0459 , 27 1 = × + = dk mm Diameter inti cacing 8479 , 10 099 , 8 2 0459 , 27 1 = × − = dr mm Jarak kelonggaran 099 , 1 7 157 , = × = c mm Untuk roda cacing : 858 , 166 7 2 858 , 152 = × + = t d mm 8479 , 10 099 , 8 2 0459 , 27 2 = × − = dr mm dapat dilihat pada tabel 2.4 Lebar roda cacing dapat dihitung dengan persamaan 2.17 5078 , 60 35 , 6 15 cos 7 . 38 , 2 = +       = π b mm Sudut kemiringan roda gigi θ diperkirakan 90º, maka lebar sisi gigi efektif dapat dihitung dari persamaan 2.18 : 0238 , 29 2 90 sin 0459 , 41 = = e b mm Jari-jari lengkung puncak gigi roda cacing rt : 5229 , 6 7 2 0459 , 27 2 1 = − = − = n m d rt mm Universitas Sumatera Utara 6790 , 170 45 cos 1 7 2 0459 , 27 2 858 , 166 2 = − − + = dk mm dapat dilihat pada tabel 2.4. Jika tegangan lentur yang diizinkan ba σ diambil 8,5 dapat dilihat pada lampiran A-1, dan faktor lebar gigi Y 0,100 dapat dilihat pada lampiran A-2, maka beban lentur yang diizinkan dapat dihitung dengan persamaan 2.19 sebagai berikut : 6916 , 172 100 , 7 0238 , 29 5 , 8 = × × × = ab F kg Jika faktor ketahanan terhadap keausan Kc diambil 0,042 kgmm 2 9173 , 232 25 , 1 0238 , 29 858 , 152 042 , = × × × = ac F dapat dilihat pada lampiran A-3, dan faktor sudut kisar γ 1,25 dapat dilihat pada lampiran A- 4, maka beban permukaan gigi yang diizinkan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.20 sebagai berikut : kg F mon = F ab v P F cacing Rg puli d t . . . 102 η η = = 172,6916 kg Untuk gaya tangensial adalah : 8992 , 28 1000 60 71 858 , 152 6 , 4 , 33525 , 2 102 = × × × × × × × = π t F kg Untuk W s 9640 , 11 858 , 152 6 , 228 2 4 . . 2 = × × = = d d fc m W t s adalah : kg Menurut sularso F min Ft WsI = 172,6916 28,8992 11,9640 kg , baik Bahan cacing diperkirakan dari baja S50C bersatu dengan poros , Roda cacaing FC 19. Universitas Sumatera Utara

4.2.3 Sistem transmisi roda gigi kerucut

Roga gigi kerucut yang digunakan adalah roda gigi gerdang mobil dengan perbandingan putaran i : 10 16 1 2 = = Z Z i Sudut poros Σ = 90º, maka :  32 , tan 16 10 1 1 = = δ δ ,  58 , tan 10 16 2 2 = = δ δ Jarak bagi diametral pada ujung luar diperkirakan 5, maka modul : 08 , 5 5 4 , 25 4 , 25 = = = p m mm Diameter lingkaran jarak bagi d : mm d mm d 28 , 81 16 08 , 5 8 , 50 10 08 , 5 2 1 = × = = × = Sisi kerucut R dapat dihitung dari persamaan 2.23 48 32 sin 2 8 , 50 = = R mm Kelonggaran puncak ck : C k 9550 , 08 , 5 118 , = × ≥ mm Koefesien masing-masing roda gigi dapat dihitung dari persamaan 2.24: 2803 , 2803 , 16 10 1 46 , 2 2 1 − = =     − = x x Tinggi kepala hk : 5039 , 6 08 , 5 2803 , 1 1 = + = hk mm 6560 , 3 08 , 5 2803 , 1 2 = − = hk mm Universitas Sumatera Utara Tinggi kaki hf : 6110 , 4 9550 , 08 , 5 2803 , 1 1 = + − = hf mm 4589 , 7 9550 , 08 , 5 2803 , 1 2 = + + = hf mm Tinggi gigi H : 115 , 11 9550 , 08 , 5 2 = + × = H mm Sudut kepala θk :  7165 , 7 48 5039 , 6 tan 1 1 = = − k θ  3556 , 4 48 6560 , 3 tan 1 2 = = − k θ Sudut kaki θf :  4871 , 5 48 6110 , 4 tan 1 1 = = − f θ  8328 , 8 48 4589 , 7 tan 1 2 = = − f θ Sudut kerucut kepala δk :  7165 , 39 7165 , 7 32 1 = + = k δ  3556 , 62 3556 , 4 58 2 = + = k δ Sudut kerucut kaki δf :  5129 , 26 4871 , 5 32 1 = − = f δ  1672 , 49 8338 , 8 58 2 = − = f δ Diameter lingkaran kepala d k mm dk mm dk 1548 , 85 58 cos 6560 , 3 2 28 , 81 8712 , 61 32 cos 5039 , 6 2 8 , 50 2 1 = × + = = × + = , dapat dihitung dari persamaan 2.28 : Diameter lingkaran kaki X dapat dihitung dari persamaan 2.29 : mm X mm X 2995 , 22 58 sin 6560 , 3 2 8 , 850 1935 , 37 32 sin 5039 , 6 2 28 , 81 2 1 = − = = − = Universitas Sumatera Utara Jika sudut tekan αo = 20º, maka tebal gigi s dapat dihitung dengan persamaan 2.30: mm s mm s 3314 , 6 08 , 5 20 tan 2803 , 2 5 , 0121 , 9 08 , 5 20 tan 2803 , 2 5 , 2 1 = × − = = × + = π π Bahan roda gigi diperkirakan dari baja karbon S45C Jika lebar sisi gigi b adalah 15 mm, maka : Menurut sularso 16 15 : 3 1 ≤ ≤ R b , baik 8 , 50 15 : 10 ≤ ≤ m b , baik 4.3 Poros 4.3.1 Poros penghubung roda gigi kerucut dengan puli