commit to user 17
Gaya pada 10 pisau potong F
10
pisau = F
1 pisau
. jumlah pisau . gravitasi = 3,4 kg. 10 . 10 kgs
2
= 340 N b. Torsi T yang bekerja pada pisau:
T = F . r = 340 . 0,075 = 25 Nm
c. Daya yang dibutuhkan untuk menggerakkan pisau: P =
60 .
. 2
T n
=
60 25
. 1300
. 14
, 3
. 2
= 3401,6 Watt = 4,5 Hp 1 watt = 0,00134 Hp Oleh karena itu dipilih dengan menggunakan tenaga motor bensin
dengan daya sebesar 5,5 HP. Dengan menggunakan motor bensin, alat juga dapat ditempatkan dimana-mana.
3.5 Perhitungan
Pulley
dan
V-Belt
Alat penghancur limbah popok dan pembalut ini memiliki 2
pulley
. Dengan data perencanaan 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 18
Gambar 3.5 Analisa tegangan pada pulley
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 sab
uk 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 19
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
3.6 Perhitungan Poros Pisau Penghancur
Gambar 3.6 Analisa uraian gaya pada pulley
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
= 1,5kg + 10,5kg = 12kg
commit to user 20
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 3.7 Uraian gaya vertikal
Kesetimbangan gaya luar: ∑ M
B
= 0 − F1.70 + F2 165 – R
D
. 330 = 0 − 153 . 70 + 120 . 165 – RD . 330 = 0
− 10710 + 19800 − RD . 330
= 0 9090
– R
D
. 330 = 0
commit to user 21
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 3.8 Titik potongan pada gaya vertikal
Kesetimbangan gaya dalam: a. potongan x-x kiri:
Gambar 3.9 Reaksi gaya dalam potongan x-x kiri vertikal
Nx = 0 Vx = -153
Mx = -153 . x 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
commit to user 22
b. potongan y-y kiri:
Gambar 3.10 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 3.11 Reaksi gaya dalam potongan z-z kanan vertikal
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
commit to user 23
Diagram:
Gambar 3.12 Diagram NFD, SFD dan BMD gaya vertikal
Uraian gaya horizontal:
Gambar 3.13 Uraian gaya horizontal
Kesetimbangan gaya luar: ∑ M
B
= 0 − F1.70 + F2 165 – R
D
. 330 = 0 − 186 . 70 + 340 . 165 – RD . 330 = 0
commit to user 24
− 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 3.14 Titik potongan pada gaya horizontal
Kesetimbangan gaya dalam: a. potongan x-x kiri:
Gambar 3.15 Reaksi gaya dalam potongan x-x kiri horisontal
Nx = 0 Vx = -186
Mx = -186 . x
commit to user 25
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 3.16 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 3.17 Reaksi gaya dalam potongan z-z kanan
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
commit to user 26
Diagram:
Gambar 3.18 Diagram NFD, SFD dan BMD gaya horisontal
Didapat momen terbesar terletak pada titik C pada gaya horisontal Mc
= 21547,5 Nmm = 21,547 Nm
b. Spesifikasi perencanaan poros: Pembebanan yang terjadi pada poros alat penghancur limbah
popok dan pembalut ini termasuk pembebanan ringan, karena material yang di hancurkan tergolong mudah untuk dihancurkan. Bahan poros
yang sering digunakan pada pembebanan ringan adalah baja karbon ST 58
– 79 tabel batang baja karbon yang sering digunakan untuk poros: Sularso. Maka bahan untuk pembuatan poros dipilih menggunakan baja
karbon ST58 yang memiliki kekuatan tarik maksimum
b
sebesar 58kgmm
2
.
commit to user 27
c. Momen puntir ekuivalen : Me = ½ M +
2 2
M T
= ½ . 21,547 +
2 2
24 21,547
= 10,78+
5 ,
1041 = 10,78 + 32,27 = 43,052 N.m = 43052 N.mm d. Perhitungan diameter poros yang diijinkan :
d
=
3
. .
32
b
Me
=
3
58 .
14 ,
3 43052
. 32
=
3
2 ,
182 1377664
=
3
2 ,
7561 = 19,63 mm
Maka diameter minimal poros pisau yang diijinkan adalah 19,63 mm. Pada aktualnya bagian poros terkecil yang digunakan berdiameter
20mm, jadi kontruksi poros dinyatakan aman.
3.7 Kapasitas Mesin
