commit to user 22
BAB III PENGUJIAN DAN PERHITUNGAN
3.1 Skema Mesin Pemeras Batang Sorgum
Mesinpemerasbatang sorghum
adalahmesin yang
digunakanuntukmemerasbatangsorgumuntukdiambilnira air
gulanya yang
kemudiandiolahmenjadibioetanol.Mesininiterdiridariduasistemutama, yaitusistemtransmisidansistempemeras.Pemerasdisinimenggunakantiga
roller, yaituroldepan,
rolatasdanrolbelakang yang
ditopangolehsuatu
standard
ataurangka.Cara kerja mesin ini adalah tenaga dari motor diesel akan dipindahkan melalui belt menuju pulley besar setelah itu
putaran ditransmisikan melalui roda gigi transportir pertama ke roda gigi sedang kemudian putaran itu ditransmisikan lagi oleh roda gigi transportir kedua ke roda
gigi besar. Putaran roda gigi besar ini dihubungkan dengan roda gigi pada rol depan sehingga poros rol berputar. Selanjutnya putaran poros rol depan ini
ditransmisikan ke poros rol atas dan belakang melalui tiga buah roda gigi, sehingga poros rol atas dan belakang dapat berputar. Putaran ketiga buah rol
dibuat searah agar saat shorgum dimasukkan, shorgum dapat terbawa oleh rol.
Secara garis besar proses mesin pemeras shorgum adalah mula-mula shorgum dimasukkan antara rol atas dan rol depan kemudian rol menggilas
shorgum. Penggilasan rol pertama masih tersisa nira dalam ampas yang kemudian digilas kembali oleh rol belakang sehingga tidak ada lagi nira yang tersisa dalam
ampas. Nira tersebut akan jatuh ke penadah yang telah disediakan. Nira yang telah terkumpul dalam penadah tersebut dapat langsung digunakan untuk proses
pembuatan
bio etanol
selanjutnya.
commit to user 23
Skemamesin pemeras batang sorgum dapat dilihat padagambar 3.1.
Gambar 3.1SkemaMesin Pemeras Shorgum
3.2 Perhitungan Kekuatan Poros
Dari dimensi yang telah diketahui diatas, dapat dicek kembali apakah ukuran yang ada dapat dikategorikan sebagai ukuran yang aman untuk digunakan.
Hal ini terutama pada diameter, karena jika diameter yang digunakan tidak sesuai dengan beban yang akan dikenakan, maka keseluruhan dimensi poros akan gagal.
Oleh karena itu, perlu dilakukan tinjauan terhadap gaya-gaya yang bekerja pada poros. Sebelum dilakukan tinjauan gaya pada poros, terlebih dahulu kita harus
mengetahui berapa putaran yang terjadi pada poros utama. Caranya dengan melakukan perhitungan perbandingan transmisi dari motor sampai roda gigi pada
poros utama. Diketahui putaran motor adalah 1420 rpm dengan daya motor 24 Hp.
Sedangkan diameter dari tiap roda gigi adalah sebagai berikut : Diameter puli motor puli A = 410 mm
Diameter puli mesin puli B = 795 mm Diameter roda gigi pinion I C = 124 mm
Diameter roda gigi D = 604 mm Diameter roda gigi pinion 2 E = 215 mm
Diameter roda gigi F roda gigi poros utama = 812 mm
commit to user 24
Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut ini :
Gambar 3.2 Susunan transmisi mesin pemeras sorgum Sehingga untuk mengetahui kecepatan putar dari poros utama diperoleh dari
perhitungan di bawah ini : Motor Puli A – Puli B
: :
=
, ,
N
B
=
R Ò̊ R̊
¢žF
= 732,32rpm PuliB - Pinion C
Satuporos, maka N
B
= N
C
N
C
= 732,32rpm Pinion C – Roda Gigi D
N
D
=
,W .:W ,,
=
RÒ . ¢Ò,Ò . 4̊
= 150,35 rpm RodaGigi D – Pinion E
Satuporosmaka N
D
=N
E
N
D
= 150,35 rpm
commit to user 25
Pinion E – Roda Gigi F N
F
=
, .: ,
=
RF̊,F .ÒRF 2RÒ
= 39,8rpm ≈ 40 rpm
Kemudianuntukmenentukantorsi yang
diperlukanpadamesinpemerastebuiniadalahsebagaiberikut : Diketahui :
Daya motor P = 24 HP = 17904 watt Torsi padaporoske 1
T =
4̊ Ò
=
R¢ž̊ 4̊
Ò ¢̊
= 234,3 N m Dayauntukmemutarporoskedua
P =
Ò π 4̊
=
Ò , Òπ
RF̊ 4̊
= 3698,5 watt Torsi untuk memutar roller
T =
4̊ Ò
̊
=
4ž2,F 4̊
Ò ̊
= 961N.m
commit to user 26
Tinjauan gaya-gaya yang terjadi pada poros rol atas
Poros rol atas ini ditopang oleh dua bantalan luncur, sedangkan disamping kiri dan kanan terdapat roda gigi, disebelah kiri terdapat roda gigi roller dengan
diameter luar 230 mm dan roda gigi transmisi di sisi kanan dengan diameter luar 812 mm.
Diketahui : T = 961 x 10
3
Nmm α
c
dan α
d
= 20 N = 40 rpm
Panjang AC = 110 mm Panjang BD = 122 mm
Dc = 230 mm sehingga Rc = 115 mm
Dd = 812 mm sehingga Rd = 406 mm σ = 84 Nmm
τ = 42 Mpa = 42 Nmm
2
Berat D W
D
= 108,7 kg x 9,81 ms
2
= 1066,35 N Berat C W
C
= 10,2 kg x 9,81 ms
2 =
100,06 N Maka torsi yang ditransmisikan oleh shaft :
T =
4̊ Ò :
W W
DV
W
CV
F
TD
F
TC
commit to user 27
P=
ž4R . R̊ Ò . ,R . ̊
4̊
P =4023,39 kW Beban yang timbul pada poros :
F
Tc
=
W
=
ž4R .R̊ : RRF
= 8356,52N W
CV
= W
c
cos 20 = 100,06 . cos 20
= 94,58 N W
CH
= W
c
sin 20 = 100,06sin20
= 34,22 N F
TD
=
ž4R . R̊ ̊4
= 2366,99 N W
DV
= W
D
cos 20 = 1066,35 cos 20
= 1002,04 N W
DH
= W
D
sin 20 = 1066,35 sin 20
= 364,7 N
Arahgaya A dan B vertikal R
AV
+ R
BV
= W
DV
+W
CV
= 1096,62 N R
AV
x 420 mm = 1002,05 N x 122 mm + 94,58 N x 430 mm R
AV
= 387.9 N R
BV
= 708,15 N
commit to user 28
Bending Momen A dan B arah Vertikal S Mv = 0
M
AV
= 387,9 N x 122 mm = 47323,8 N mm
M
BV
= 708,15 N x 110 mm = 77896,5 N mm
Resultan B M di A M
A
=
H
² +
H
² =
47323,8² + 77896,5² = 91144,9 N mm
Arahgaya A dan B horisontal R
AH
+ R
BH
= W
DH
+W
CH
= 398,93 N R
AH
x 420 mm = 364,7 N x 122 mm + 34,22 N x 430 mm R
AV
= 132,3 N R
BV
= 266,63 N Bending Momen A dan B arah Vertikal
SM
H
= 0 M
AH
= 132,3 N x 122 mm = 16140,6 N mm
M
BH
= 266,63 N x 110 mm = 29329,3 N mm
Resultan B M di B M
B
=
H
² + ²
= 16140,6 ² + 29329,3 ²
= 33477,25 Nmm Momenpuntirekivalen
Te =
Ò
+
Ò
= 91144,9
Ò
+ 961 . 10
Ò
= 965401,5Nmm
commit to user 29
Mencari diameter poros yang diperlukan Te
=
R4
. τ . d³ 965401,5 Nmm
=
R4
. 42 Nmm² . d³ 965401,5 mm = 8,24Nmm² . d³
d³ = 117160,5 mm
d = 48,99mm
≈49 mm Untuk
diameter poros
yang digunakanadalah
65 mm
tetapidalamperhitungandiperolehdiameter minimal
49 mm,makauntukpenggunaanporos tersebutsudah aman.
commit to user 30
Gaya pada Poros Roda Gigi Pinion Dengan Gear pada Rol Atas
B A
B
122 420
C A
D B
C
C
C C
C A
B D
D
B
D
B A
B A
A D
A B
D a Space Diagram
f Horisontal B.M diagram
g Resultan B.M Diagram e Vertikal B.M Diagram
d Horisontal load diagram c Vertikal load diagram
b Torsi Diagram
961x10
3
Nmm
91144,9Nmm 33477,25Nmm
16140,6Nmm 29329,3Nmm
77896,5Nmm 47323,8 Nmm
94,58 N 1002,04 N
132,3 N 387,9 N
34,22 N
266,63N 364,7 N
708,15 N
C D
110
Gear Gear
commit to user 31
Menentukan kekuatan poros dengan diameter 65 mm adalah sebagai berikut : Diketahui :
T = 961 x 10
3
Nmm D = 65 mm
τ = 42 Mpa = 42 Nmm
2
Te =
R4
. τ . d³ =
R4
.42 Nmm² .65³ = 2262910 N mm
Mencari momen Te
=
Ò
+
Ò
2262910 N mm =
Ò
+ 961 . 10
Ò
M = 2048716,835 Nmm
Mencari beban maksimum poros M = F poros x jarak
2048716,835 Nmm = F poros x 110 mm F
poros
=
Ò̊ 2¢R4,2F RR̊
= 18624,69 N F poros adalah beban maksimum yang diterima poros.
Karena dari ketiga poros mempunyai ukuran yang sama maka gaya maksimal yang diterima poros adalah sama yaitu 18624,69 N
Dengan diperolehnya F
poros
sebesar 18624,69 N maka poros tersebut mampu untuk menahan gaya tekan roller dan gaya berat roda gigi maupun pada
saat pemerasan batang sorgum.
commit to user 32
3.3 Perhitungan Roda Gigi
Kategori