Skema dan prinsip kerja alat Diagram Alir Proses Perancangan konstruksi Perencanaan konstruksi

commit to user

BAB III PERENCANAAN DAN GAMBAR

3.1 Skema dan prinsip kerja alat

Gambar 3.1 Alat penghancur limbah pembalut dan popok. Prinsip kerja dari Alat penghancur limbah pembalut dan popok ini adalah menggunakan tenaga motor bakar 5.5 Hp. Daya dari motor ini ditransmisikan dengan pulley dan sabuk. Putaran mesin direduksi dengan perbandingan pulley 1:2 dan dihubungkan oleh sabuk dengan diameter panjang 60 inchi. Material pembalut yang sudah dibersihkan dengan zat kimia dan sudah dikeringkan dimasukkan melalui corong masukan yang kemudian diteruskan untuk dihancurkan melaui pisau pemotong yang mana pada poros antara sela sela pisau potongnya terdapat sisir penahan yang berfungsi sebagai penahan pembalut agar dapat tersayat oleh pisau potong sehingga pembalut menjadi hancur. Potongan pembalut yang sudah hancur turun kebawah keluar dari antara sela-sela sisir penahan untuk diteruskan ke corong keluaran. 16 commit to user

3.2 Diagram Alir Proses Perancangan konstruksi

Proses perancangan konstruksi alat penhancur limbah popok dan pembalut ini seperti terlihat pada diagram dibawah: Gambar. 3.2 Flow Chart Perencanaan dan Perhitungan commit to user

3.3 Perencanaan konstruksi

Gambar 3.3 sketsa rangka Direncanakan rangka untuk menyangga gaya-gaya yang bekerja dengan spesifikasi sebagai berikut : Daya motor bakar = 5,5 HP Putaran motor N 1 = 2600 rpm Putaran pencacah N2 = 1300 rpm Diameter puli penggerak D 1 = 4 inchi = 101,6 mm Diameter puli pencacah D 2 = 8 inchi = 203,2 mm Jarak antar sumbu poros c = 540 mm Bahan puli = alluminium Jenis sabuk = v-belt commit to user Gambar 3.4 Analisa tegangan pada puli a. Perhitungan putaran pisau: N 1 . D 1 = N 2 . D 2 2600 . 4 = N 2 . 8 N 2 = 1300 rpm b. Panjang sabuk L :            x r r x r r L 2 2 1 2 1 2             540 6 , 101 8 , 50 540 . 2 6 , 101 8 , 50 14 , 3 2 = 478,54 + 1080 + 4,6 = 1563,1 mm = 61 inchi Jadi standar sabuk yang dipakai adalah sabuk jenis “ V “ tipe “A – 61 “ dengan panjang 1563 mm. c. Kecepatan linear sabuk : 60 . . n Dp V   = 60 2600 . 1 , . 14 , 3 = 13,6 m s d. Sudut kontak : Sin α = 1 2 r r c  540 6 , 101 8 , 50   = 0,094 = 5,4 ° commit to user θ = 180 – 2. α . 180  = 180 – 2 . 5,4 . 3,14 180 = 2,95 rad e. Tarikan sisi kencang dan sisi kendor T 1 dan T 2 sabuk: 2,31 . log 1 2 T T = μ . θ 2,31 . log 1 2 T T = 0,3 . 2,95 log 1 2 T T = 31 , 2 88 , T 1 = 2,4 . T 2 Maka, P = T 1 – T 2 . V 3401 = 2,4 T 2 - T 2 . 13,6 1,4 T 2 = 250 T 2 = 178 N Maka, T 1 = 2,4 . T 2 = 2,4 . 178 = 427 N 3.3.1 Perhitungan Beban Pada Poros Pisau Penghancur. Gambar 3.5 Analisa uraian gaya pada puli a. Perhitungan uraian gaya yang bekerja: - Gaya berat dari pemotong : Massa 1 buah pisau = 0,15kg  10 buah pisau = 10 . 0,15kg = 1,5kg Massa 1 buah ring = 0,5kg  21 buah ring = 21 . 0,5kg = 10,5kg Massa total = massa total pisau + massa total ring commit to user = 1,5kg + 10,5kg = 12kg F 2 = massa total . gaya gravitasi = 12kg . 10ms 2 = 120 N - Gaya vertikal: T 1V = T 1 cos α = 427 cos 47° = 427 . 0,68 = 290 N T 2V = T 1 cos α = 178 cos 36° = 178 . 0,8 = 142 N W pulley = m . g = 0,5 . 10 = 5 N T total = T 1V – T 2V + W pulley = 290 – 142 + 5 = 153 N F 1 - Gaya horisontal: T h1 = T 1 sin α – T 2 sin α = 427 sin 47° – 178 sin 36° = 427 . 0,68 – 178 . 0,58 = 186 N F 1 T h2 adalah besarnya gaya potong pada pisau = 340 N F 2 Uraian gaya vertikal: Gambar 3.6 Uraian gaya vertikal Kesetimbangan gaya luar: ∑ M B = 0 − F1.70 + F2 165 – R D . 330 = 0 − 153 . 70 + 120 . 165 – RD . 330 = 0 commit to user − 10710 + 19800 − RD . 330 = 0 9090 – R D . 330 = 0 R D = 330 9090 = 27,5 N ∑ M D = 0 − F2. 165 + R B . 330 – F1 . 400 = 0 − 120 . 165 + R B . 330 – 153 . 400 = 0 − 19800 + R B . 330 – 61200 = 0 − 81000 + R B . 330 = 0 R B = 330 81000 = 245,5 N Gambar 3.7 Titik potongan pada gaya vertikal Kesetimbangan gaya dalam: a. potongan x-x kiri: Gambar 3.8 Reaksi gaya dalam potongan x-x kiri vertikal Nx = 0 Vx = -153 Mx = -153 . x commit to user Jarak Titik Gaya Normal Gaya Geser Momen x = 0 A Na = 0 Va = -153 N Ma = 0 x = 70 B Nb = 0 Vb = -153 N Mb = -10710 Nmm b. potongan y-y kiri: Gambar 3.9 Reaksi gaya dalam potongan y-y kiri vertikal Nx = 0 Vx = 92,4 N Mx = -153 . 70+x + 145,4 . x Jarak Titik Gaya Normal Gaya Geser Momen x = 0 B Nb = 0 Vb = 92,5 N Mb = -10710 Nmm x = 165 C Nc = 0 Vc = 92,5 N Mc = -11964 Nmm c. potongan z-z kanan: Gambar 3.10 Reaksi gaya dalam potongan z-z kanan vertikal commit to user Nx = 0 Vx = -27,5N Mx = 27,5 . x Jarak Titik Gaya Normal Gaya Geser Momen x = 0 D Nd = 0 Vd = -27,5 N Md = 0 x = 165 C Nc = 0 Vc = -27,5 N Mc = 4537,5Nmm Diagram: Gambar 3.11 Diagram NFD, SFD dan BMD gaya vertikal Uraian gaya horizontal: Gambar 3.12 Uraian gaya horizontal commit to user Kesetimbangan gaya luar: ∑ M B = 0 − F1.70 + F2 165 – R D . 330 = 0 − 186 . 70 + 340 . 165 – RD . 330 = 0 − 13020 + 56100 − RD . 330 = 0 43080 – R D . 330 = 0 R D = 330 43080 = 130,5 N ∑ M D = 0 − F2. 165 + R B . 330 – F1 . 400 = 0 − 340 . 165 + R B . 330 – 186 . 400 = 0 − 56100 + R B . 330 – 74400 = 0 − 130500 + R B . 330 = 0 R B = 330 130500 = 395,5 N Gambar 3.13 Titik potongan pada gaya horizontal Kesetimbangan gaya dalam: a. potongan x-x kiri: Gambar 3.14 Reaksi gaya dalam potongan x-x kiri horisontal commit to user Nx = 0 Vx = -186 Mx = -186 . x Jarak Titik Gaya Normal Gaya Geser Momen x = 0 A Na = 0 Va = -186 N Ma = 0 x = 70 B Nb = 0 Vb = -186 N Mb = -13020 Nmm b. potongan y-y kiri: Gambar 3.15 Reaksi gaya dalam potongan y-y kiri horizontal Nx = 0 Vx = 208,5 Mx = 395,5 . x - 186 . 70 + x Jarak Titik Gaya Normal Gaya Geser Momen x = 0 B Nb = 0 Vb = 208,5 N Mb = -13020 Nmm x = 165 C Nc = 0 Vc = 208,5 N Mc = 21547,5 Nmm c. potongan z-z kanan: Gambar 3.16 Reaksi gaya dalam potongan z-z kanan commit to user Nx = 0 Vx = -130,5 Mx = 130,5 . x Jarak Titik Gaya Normal Gaya Geser Momen x = 0 D Nd = 0 Vd = -130,5 N Md = 0 x = 165 C Nc = 0 Vc = -130,5 N Mc = 21547,5 Nmm Diagram: Gambar 3.17 Diagram NFD, SFD dan BMD gaya horizontal Maka untuk menghitung gaya yang membebani pada rangka dimulai dari : - Beban di titik E = 395,5 N di dapat dari R B - Beban di titik F = 130,5 N di dapat dari R D 3.3.2 Perencanaan rangka bagian atas 1. Analisa gaya pada batang AEB commit to user Gambar 3.18 gaya pada batang AEB Kesetimbangan gaya luar A = 0 F E . 200 – R B . 450 = 0 395,5 . 200 - R B . 450 = 0 79100 - R B . 450 = 0 R B = 175,77 N Y = 0 R A + R B - F E = 0 R A + 175,77 – 395,5 = 0 R A – 219,73 = 0 R A = 219,73 N Kesetimbangan gaya dalam a. Potongan x-x kiri Gambar 3.19 Reaksi gaya dalam potongan x-x kiri Nx = 0 Vx = 219,73 N Mx = 219,73 . x commit to user Jarak Titik Gaya Normal Gaya Geser Momen x = 0 A Na = 0 Va = 219,73 N Ma = 0 x = 200 E Ne = 0 Ve = 219,73 N Me = 43946 Nmm b. Potongan y-y kanan Gambar 3.20 Reaksi gaya dalam potongan y-y kanan Nx = 0 Vx = - 175,77 N Mx = 175,77 . x Jarak Titik Gaya Normal Gaya Geser Momen x = 0 B Nb = 0 Vb = -175,77 N Mb = 0 x = 250 E Ne = 0 Ve = -175,77 N Me = 43946 Nmm c. Diagram gaya: Gambar 3.21 Diagram gaya batang AEB commit to user 2. Tegangan pada rangka Rangka yang ingin dipakai berupa besi profil L St 37 dengan dimensi 40mm x 40mm x 4mm a. Momen inersia I I = = = = 22939,2 mm 4 b. Jarak titik berat y = = = y = 8,52 mm c. Beban maksimum M max = 43946 Nmm d. Tegangan tarik maksimum f max = 370 Nmm 2 e. Faktor keamanan S f = 4 f. Tegangan tarik ijin f ci = = = 92,5 Nmm 2 g. Tegangan tarik pada rangka f c = = = 16,32 Nmm 2 Jadi karena f ci f c maka pemilihan rangka dengan bahan profil L St 37 dengan dimensi 40mm x 40mm x 4mm aman untuk menahan beban. 3.3.3 Perencanaan Rangka Bagian Bawah Direncanakan rangka bagian bawah untuk menyangga gaya-gaya yang bekerja dengan spesifikasi sebagai berikut: - Berat motor penggerak : 16 kg - Diameter puli motor : 4 inchi = 101,6 mm - Daya motor : 5,5 Hp 4100 watt dengan Putaran mesin : 2600 rpm - Jarak poros mesin ke poros pisau : 540 mm - Koefisien gesek = 0,3 dan = 16 commit to user - Sudut kontak puli = 5,4 = 2,95 rad - Kecepatan linear sabuk v = 13,6 ms , , dan v di dapat dari perhitungan sabuk dan puli. Gambar 3.22 konstruksi rangka a. Perhitungan gaya yang bekerja pada motor. 1. Torsi pada motor T p = = = 15,066 N.m T p = 15066 N.mm 2. Tarikan sisi kencang dan sisi kendor T 1 dan T 2 Gambar 3.23 Analisa tegangan puli commit to user 2.3 log = 2.3 log = 2.3 log = 3,21 log = log = 1,39 = antilog 1,39 = 24,54 T 1 = 24,54 T 2 T p = T 1 – T 2 . v 15066 = 24,54 T 2 – T 2 . 13,6 15066 = 23,54 T 2 x 13,6 15066 = 320,144 T 2 T 2 = = 47,06 N T 1 = 24,54 x T 2 = 24,54 x 47,06 = 1154,8 N 3. Gaya pada puli motor Gambar 3.24 Analisa uraian gaya pada puli Gaya vertikal: T 1V = T 1 cos α = 1154,8 cos 47° = 1154,8 . 0,68 = 787,5 N commit to user T 2V = T 1 sin α = 47,06 sin 36° = 47,06 . 0,58 = 27,29 N W pulley = m . g = 0,5 . 10 = 5 N F total = T 1V – T 2V + W pulley = 787,5 – 27,29 + 5 = 765,21 N Gaya horisontal: F h = T 1 sin α – T 2 cos α = 1154,8 sin 47° – 47,06 cos 36° = 1154,8 . 0,68 – 47,06 . 0,8 = 785,26 – 37,6 = 747,66 N 4. Gaya pada motor F motor = = = 75,3 N F total = F motor + W motor = 75,3 + 160 = 235,3 N Gaya yang terbesar dari gaya pada motor yaitu sebesar 765,21 N b. Reaksi gaya pada rangka bagian bawah Gambar 3.25 Dimensi rangka pada dudukan motor commit to user 1. Analisa gaya batang GH Gambar 3.26 gaya yang bekerja pada batang GH Kesetimbangan gaya luar G = 0 F M . 210 – R H . 450 = 0 762,21 . 210 – R H . 450 = 0 159854,1 – R H . 450 = 0 R H = 355,23 N Y = 0 R G + R H - F M = 0 R G + 355,23 – 762,21 = 0 R G – 406,98 = 0 R G = 406,98 N Gambar 3.27 Titik potongan gaya batang GH Kesetimbangan gaya dalam a. Potongan x-x kiri commit to user Gambar 3.28 Reaksi gaya dalam potongan x-x kiri Nx = 0 Vx = 406,98 N Mx = 406,98. x Jarak Titik GayaNormal Gaya Geser Momen x = 0 G Ng = 0 Vg = 406,98 N Mg = 0 x = 210 M Nm = 0 Vm = 406,98N Mm = 85465,8 Nmm b. Potongan y-y kanan Gambar 3.29 Reaksi gaya dalam potongan y-y kanan Nx = 0 Vx = - 355,23 N Mx = 355,23. x Jarak Titik Gaya Normal Gaya Geser Momen x = 0 H Nh = 0 Vh = -355,23 N Mh = 0 x = 240 M Nm = 0 Vm = -355,23N Mm = 85255,2 Nmm commit to user c. Diagram gaya Gambar 3.30 Diagram gaya batang GH 2. Analisa batang HLI GKJ Gambar 3.31 Gaya pada batang HLI F L = 406,98 kg karena batang GH = batang KL Kesetimbangan gaya luar H = 0 F L . 115 – R I . 350 = 0 406,98 . 115 – R I . 350 = 0 46802,7 – R I . 350 = 0 R I = 133,7 N commit to user Y = 0 R H + R I - F L = 0 R H + 133,7 – 406,98 = 0 R H – 273,28 = 0 R H = 273,28 N Gambar 3.32 Titik potongan gaya batang HLI Kesetimbangan gaya dalam a. Potongan x-x kiri Gambar 3.33 Reaksi gaya dalam potongan x-x kiri Nx = 0 Vx = 273,28 N Mx = 273,28. x Jarak Titik GayaNormal Gaya Geser Momen x = 0 H Nh = 0 Vh = 273,28 N Mh = 0 x = 115 L Nl = 0 Vl = 273,28 N Ml = 31427,2 Nmm commit to user b. Potongan y-y kanan Gambar 3.34 Reaksi gaya dalam potongan y-y kanan Nx = 0 Vx = - 133,7 N Mx = 133,7. x Jarak Titik Gaya Normal Gaya Geser Momen x = 0 I Ni = 0 Vi = -133,7 N Mi = 0 x = 235 L Nl = 0 Vl = -133,7 N Ml = 31419,5 Nmm c. Diagram gaya Gambar 3.35 Diagram gaya batang HLI 3. Tegangan pada rangka Rangka yang ingin dipakai profil L st 37 commit to user - Dimensi rangka = 40 x 40 x 4 mm - Momen inersia I = 22939,2 mm 4 - Jarak titik berat y = 8,52 mm - Beban maksimum M max = 85465,8 Nmm - Tegangan tarik maksimum f max = 370 Nmm 2 - Faktor keamanan S f = 4 - Tegangan tarik ijin f ci = = = 92,5 Nmm 2 - Tegangan tarik pada rangka f c = = = 31,74 Nmm 2 Jadi karena f ci f c maka pemilihan material rangka dengan bahan profil L St 37 dengan dimensi 40mm x 40mm x 4mm aman untuk menahan beban.

3.4 Perencanaan pengelasan