Perencanaan Konvayor Sabuk Untuk Memindahkan Kayu Gergajian Dari Proses Pengergajian Sampai Kepengemasan Pada Pabrik Pengolahan Kayu Balok Dengan Kapasitas 30 Ton/Jam

PERENCANAAN KONVAYOR SABUK UNTUK MEMINDAHKAN KAYU GERGAJIAN DARI PROSES PENGERGAJIAN SAMPAI KEPENGEMASAN

PADA PABRIK PENGOLAHAN KAYU BALOK DENGAN KAPASITAS 30 TON/JAM

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Hermanto S. butarbutar

NIM : 070421014

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

ABSTRAK

Pada dasarnya teknologi dibutuhkan untuk mempermudah dari kelangsungan hidup manusia, dengan demikian diciptakanlah beberapa alat yang dapat membantu kerja dari manuia itu sendiri, dalam hal pemindahan bahan, teknologi yang sering dipakai adalah teknologi dari mesin peminda bahan yang dapat berupa konveyor, dan mesin mesin hidrolik lainya, konveyor digunakan untuk memindahkan benda dalam arah horizontal maupun pada bidang miring. Pada dasarnya konveyor lebih sering dipakai dalam industry atau pabrik-pabrik dalam skala sedang dan skala besar.

Perencanaan yang disesuaikan dengan kebutuhan dari fungsi alat itu sendiri merupakan hal yang jadi pertimbangan utama dalam merancang suatu alat atau mesin yang digunakan untuk proses tertentu, konveyor pada dasarnya menggunakan alat yang tidak sederhana, dimana komponen utama yang dipakai dalam merencanakan konveyor dengan jenis sabuk diantaranya meliputi motor penggerak, sabuk, puli, poros dan lainya. Pada perencanaan yang dilakukan mesin menggunakan kopling penghubung yang berfungsi untuk menyambung dan memutuskan hubungan putaran antara poros input ke output.

Dengan perancangan mesin pemindah bahan tersebut maka dapat digunakan untuk memindahkan komponen benda dalam jarak tertentu dan dalam kapasitas yang ditentukan dalam perancangan mesin tersebut.

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, berkat rahmat dan karunia-Nya sehingga penyusunan skripsi ini dapat di selesaikan. Skripsi ini merupakan salah satu syarat bagi mahasiswa Teknik Mesin dalam menyelesaikan studi di Universitas Sumatera Utara.Tugas sarjani ini menjadi program utama yang dilaksanakan setiap perguruan tinggi, terutama dalam perkuliahan untuk meghasilkan sarjana-sarjana matang dalam ilmu, kompetitif dan siap dalam menghadapi perkembangan industry.

Untuk itulah Universitas Sumatera Utara menjadikan tugas sarjana menjadi satu mata kuliah yang harus diikuti sebagai syarat dalam kelulusan untuk memperoleh gelar sarjana, Tugas sarjana ini juga merupakan kesempatan yang bagus bagi mahasiswa dalam mengembangkan ilmu dan kemampuan dalam dunia teknik.

Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Dr.Ing.Ir. Ikhwansyah Isranuri sebagai ketua Departemen Teknik

Mesin FT-USU. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin USU.

2. Bapak Ir. Alfian Hamsy M.Sc selaku dosen pembimbing penulis dalam

penyelesaian tugas sarjana ini.

3. Bapak Ir. Syahrul Abda M,Sc selaku koordinator Tugas Sarjana Teknik

Mesin Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Ir.Amir Silalahi sebagai pembimbing lapangan yang telah memberikan

banyak bimbingan, arahan serta masukan kepada penulis dalam penyusunan laporan ini.

5. Teman-teman seperjuangan Teknik Mesin yang banyak memberi motivasi

serta dukunganya dalam menyelesaikan skripsi ini.

6. Kepada kedua orang tua yang telah memberikan semangat dalam

Semoga skripsi ini bermanfaat bagi kita semua dan dapat digunakan sebagai pengembangan ilmu yang didapat selama dibangku kuliah. Apabila terdapat kesalahan dalam penyusunan serta bahasa yang tidak tepat dalam skripsi ini sebagai manusia yang tak luput dari kesalahan penulis mengharapkan masukan dan kritikan yang bersifat membangun dalam penyempurnaan skripsi ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih, semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi seluruh kalangan yang membacanya.

Medan, April 2012 Penulis,

HERMANTO S BUTAR BUTAR

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN KATA PENGANTAR

DAFTAR ISI ... i

DAFTAR GAMBAR ... iv

DAFTAR TABEL ... v

DAFTAR NOTASI ... vii

BAB I. PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang Perencanaan ... 1

1.2 Tujuan Perencanaan ... 1

1.2.1 Tujuan Teknis ... 1

1.2.2 Tujuan Akademis ... 2

1.2 Ruang Lingkup Perencanaan ... 2

1.3 Metode Perencanaan ... 2

1.4 Sistematika Penulis... 3

BAB II. PEMBAHASAN MATERI ... 4

2.1 Mesin Pemindah Bahan ... 4

2.2 Klasifikasi Pesawat Pegangkut ... 4

2.3 Spesifikasi Konveyor Sabuk ... 5

2.3.1 Kecepatan dan Kapasitas Konveyor Sabuk ... 5

2.3.2 Kemiringan Konveyor Sabuk ... 5

2.4 Dasar Pemilihan Pesawat Pengangkut ... 6

2.5 Konveyor Sabuk ... 6

2.5.1 Konveyor yang Menggunakan Pulley... 6

2.5.2 Konveyor tanpa Menggunakan Pulley... 7

2.6 Spesifikasi Konveyor Sabuk ... 8

2.6.1 Kecepatan dan Kapasitas Konveyor Sabuk ... 8

2.6.2 Kemiringan Konveyor Sabuk ... 8

2.6.3 Jenis-jenis Konveyor Sabuk ... 8

2.6.3.1 Cara Memindahkan Beban ... 9

2.6.3.2 Jenis Sabuk... 9

2.6.3.3 Komponen Penarik sabuk ... 10

2.6.5 Sabuk ... 11

2.6.6 Pully ... 13

2.6.7 Ider Roll ... 14

2.6.8 Sistim penggerak ... 15

2.6.9 Pengencang sabuk ... 17

2.6.10 Frame ... 17

2.6.11 Pembersih sabuk ... 18

BAB III. PERENCANAN KONVEYOR SABUK ... 19

3.1 Material yang Diangkat ... 19

3.1.1 Karakteristik Material ... 19

3.1.2 Berat Material ... 19

3.2 Perencanaan Konveyor Sabuk ... 19

3.2.1 Data Perencanaan ... 19

3.2.2 Perencanaan Sabuk ... 20

3.2.3 Beban-beban yang Diterima Sabuk ... 22

3.2.4 Distribusi Tegangan Tarik yang Disepanjang Sabuk ... 27

3.2.5 Pemeriksaaan Kekuatan Sabuk ... 28

3.2.6 Pemeriksaaan Jumlah Lapisan Sabuk ... 28

3.2.7 Perencanaan Roller Idler ... 29

3.2.8 Perencanaan Bantalan Roller Idler ... 33

3.2.9 Perencanaan Pulley ... 34

3.2.10 Pemeriksaan Kekuatan Pully ... 35

3.2 11 Daya Motor Penggerak ... 37

3.3 Perencanaan Take up ... 38

3.4 Perencanaan Roller Konveyor ... 38

3.4.1 Bagian utama Konveyor Sabuk ... 39

3.4.2.1 Roler ... 39

3.4.2.1 Freme ... 40

3.4.2 Perhitungan Roller Konveyor ... 40

3.4.2.1 Diameter Poros Roller ... 40

BAB IV. PERENCANAAN SISTEM TRANSMISI ... 43

4.1 Pemilihan Motor Penggerak ... 44

4.2 Perencanaan Kopling Gesek ... 45

4.2.1 Teori Dasar ... 46

4.2.2 Perhitungan Kopling ... 47

4.2.2.1 Perhitungan Plat Geser ... 47

4.2.2.2 Perhitungan Pegas Piringan ... 48

4.2.2.3 Perhitungan Pegas Kopling ... 50

4.3 Perencanaan Transmisi Roda Gigi ... 51

4.3.1 Transmisi Tingkat Pertama... 52

4.3.2 Transmisi Tingkat Kedua ... 59

4.4 Perencanaan Poros Transmisi ... 60

4.4.1 Perencanaan Poros input ... 60

4.4.1.1 Perencanaan Splines ... 62

4.4.2 Perencanaan Poros Antara ... 62

4.4.3 Perencanaan Poros Output ... 65

4.5 Perencanaan Pasak ... 65

4.6 Perencanaan Kopling Flena ... 66

4.7 Perencanaan bantalan poros Transmisi ... 68

4.8 Pemeriksaan Momen Start motor penggerak ... 69

4.7 Perencanan Roda genewa ... 71

BAB V. PERENCANAAN STRUKTUR PENUMPUAN ... 73

5.1 Perencanaan struktur konveyor sabuk ... 74

5.1.1 Perencanaan batang penumpu roller idler ... 74

5.1.2 Perencanaan batang melintang ... 76

5.1.3 Perencanaan penumpu ruturn roller idler ... 78

5.2 Perencanaan struktur roller konveyor ... 79

5.2.1 Perencanaan batang memanjang ... 80

BAB VI. KESIMPULAN... 81

DAFTAR PUSTAKA ... 82 LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Chaim-konveyor sabuk ... 10

Gambar 2.2 Rope- Konveyor sabuk ... 10

Gambar 2.3 Penampang sabuk ... 12

Gambar 2.4 Cara penyambung sabuk yang benar ... 13

Gambar 2.5 Pulley ... 13

Gambar 2.6 Susunan roller idler... 14

Gambar 2.7 Sistim Transmisi bergerak ... 16

Gambar 2.8 Jockey pulley ... 16

Gambar 2.9 Berbagai cara pengencangan sabuk... 17

Gambar 2.10 Penampang rangka penumpu... 17

Gambar 3.1 Dimensi Sabuk ... 20

Gambar 3.2 Penampang Sabuk ... 20

Gambar 3.3 Tahanan Sabuk ... 22

Gambar 3.4 Tahanan pada Bagian Lengkung Sabuk ... 23

Gambar 3.5 Tegangan pada sabuk ... 24

Gambar 3.6 Distribusi tegangan tarik disepanjang sabuk ... 27

Gambar 3.7 Dimensi roller idler ... 29

Gambar 3.8 Penempatan roller idler ... 29

Gambar 3.9 Distribusi beban pada roller ... 30

Gambar 3.10 Penampang bearing ... 34

Gambar 3.11 Konstruksi pulley ... 35

Gambar 3.12 Penampang roller ... 39

Gambar 4.1 Sistem transmisi daya ... 43

Gambar 4.2 Karekteristik motor listrik Ac ... 44

Gambar 4.3 Prinsip kerja kopling gesek ... 46

Gambar 4.5 Penampang pegas piringan ... 48

Gambar 4.6 Susunan roda gigi transmisi ... 52

Gambar 4.7 Transmisi roda gigi tingkat pertama ... 52

Gambar 4.8 Transmisi tingkat kedua ... 59

Gambar 4.9 Beban pada poros input ... 60

Gambar 4.11 Penampang kopling flens ... 67

Gambar 5.1 Struktur penumpu konveyor sabuk... 73

Gambar 5.2 Profil batang rangka penumpu roller ... 74

Gambar 5.3 Reaksi tumpuan ... 75

Gambar 5.4 Profil batang melintang ... 76

Gambar 5.5 Reaksi tumpuan ... 77

Gambar 5.6 Reaksi tumpuan ... 78

Gambar 5.7 Struktur rangka roller Konveyor ... 80

Gambar 5.8 Profil batang rangka ... 80

DAFTAR NOTASI

Simbol Arti Satuan

P Beban N

D Diameter mm

σ Tegangan N/m2

ε Regangan _

E Modulus Elastisitas N/m2

Lf Panjang Akhir mm

Lo Panjang Awal mm

∆L Pertambahan Panjang mm

A Luas Penampang mm2

Z Modulus Section (mm)3

R Gaya Reaksi N

V Gaya Geser N

M Momen Nm

I Moment Inertia ( m )4

J Moment Inertia Polar ( m )4

τ

Tegangan Geser N/ m2

W Gaya Berat N

� Sudut Pembentuk ⁰

C Centroid mm

ABSTRAK

Pada dasarnya teknologi dibutuhkan untuk mempermudah dari kelangsungan hidup manusia, dengan demikian diciptakanlah beberapa alat yang dapat membantu kerja dari manuia itu sendiri, dalam hal pemindahan bahan, teknologi yang sering dipakai adalah teknologi dari mesin peminda bahan yang dapat berupa konveyor, dan mesin mesin hidrolik lainya, konveyor digunakan untuk memindahkan benda dalam arah horizontal maupun pada bidang miring. Pada dasarnya konveyor lebih sering dipakai dalam industry atau pabrik-pabrik dalam skala sedang dan skala besar.

Perencanaan yang disesuaikan dengan kebutuhan dari fungsi alat itu sendiri merupakan hal yang jadi pertimbangan utama dalam merancang suatu alat atau mesin yang digunakan untuk proses tertentu, konveyor pada dasarnya menggunakan alat yang tidak sederhana, dimana komponen utama yang dipakai dalam merencanakan konveyor dengan jenis sabuk diantaranya meliputi motor penggerak, sabuk, puli, poros dan lainya. Pada perencanaan yang dilakukan mesin menggunakan kopling penghubung yang berfungsi untuk menyambung dan memutuskan hubungan putaran antara poros input ke output.

Dengan perancangan mesin pemindah bahan tersebut maka dapat digunakan untuk memindahkan komponen benda dalam jarak tertentu dan dalam kapasitas yang ditentukan dalam perancangan mesin tersebut.

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Perencanaan

Teknologi yang begitu pesat perkembangannya, menuntut manusia berfikir untuk merencanakan dan membuat sarana/prasarana sesuai dengan kebutuhan, sehingga diperoleh hasil yang optimal. Satu diantara bentuk hasil teknologi yang dapat membantu manusia dalam melakukan proses produksi pada sebuah pabrik adalah Mesin Pemindah Bahan. Alat ini digunakan untuk memindahkan bahan, muatan produk, material, dari suatu tempat ketempat lain di lokasi departemen, pabrik, industri, transportasi dan konstruksi.

Jenis mesin pemindah bahan dalam sebuah pabrik harus dipilih dengan proses produksi yang harus dilayani. Pemindahan bahan secara berkesinambungan dan jumlah yang tetap, akan sulit dilakukan jika hanya mengandalkan tenaga manusia, sehingga dengan adanya alat ini semua proses produksi dapat berjalan lancar, pemakaian tenaga manusia yang effisien dan mengurangi biaya produksi serta penghematan waktu.

Sistem atau peralatan tersebut disebut juga pesawat pengangkut, yang berguna memindahkan atau mengangkut bahan dan mempunyai jarak terbatas tetapi kontinu. Satu diantara pesawat pengangkut tersebut adalah konveyor sabuk.

Pada pabrik-pabrik khususnya pada bagian pengangkutan dan pemindahan serta pendistribusian, keberadaan mesin pemindah bahan memegang peranan penting. Penggunaan alat pemindah bahan sangat membantu kelancaran produksi.

1.2 Tujuan Perencanaan

Perencanaan ini bertujuan untuk merencanakan konveyor sabuk yang sesuai dengan kebutuhan yaitu untuk pemindahan kayu kemasan balok yang berukuran 8 cm x 16 cm. Perencanaan ini diharapkan dapat memberikan gambaran tentang berbagai perhitungan yang harus dilakukan untuk

mendapatkan kesesuaian antara teori yang terdapat pada literatur dan membandingkan dengan keadaan yang sebenarnya.

1.3 Ruang Lingkup Perencanaan

Pada perencanaan ini direncanakan sebuah konveyor sabuk yang akan digunakan untuk memindahkan material yang berbentuk kayu balok yang berukuran 8 cm x 16 cm dari mesin penggergajian ke mesin penampungan.

Karena luasnya jangkauan permasalahan pada perencanaan ini maka perlu membatasi permasalahan yang akan dibahas. Pembahasan meliputi :

1. Perencanaan konstruksi komponen – komponen utama dari konveyor sabuk,

2. Perencanaan struktur penumpu,

1.4 Metode Perencanaan

Metode yang dilakukan pada perencanaan ini adalah dengan melakukan survey langsung di PT. TANJUNG TIMBERINDO INDUSTRI dan ditambah studi literatur/referensi dengan memaparkan teori dasar dan rumus-rumus serta table dan grafik yang berkaitan dengan perhitungan. Dalam perencanaan konstruksi ini, penulis memilih material berdasarkan syarat-syarat yang harus dipenuhi oleh material yang diangkat. Perumusan syarat-syarat tersebut ditentukan berdasarkan konstruksi mesin dan fungsi elemennya, agar konstruksi tersebut dapat bekerja dengan baik dan layak pakai.

1.5 Sistematika Tugas Akhir

Pada penulisan tugas sarjana ini, perencanaan terbagi menjadi enam bab. Bab I merupakan pendahuluan yang berisikan latar belakang perencanaan, tujuan perencanaan, metode perencanaan dan ruang lingkup perencanaan. Bab II merupakan pembahasan materi yang berisikan tentang mesin pemindah bahan, klasifikasi pesawat pengangkut, dasar pemilihan pesawat pengangkut dan konveyor sabuk, komponen-komponen utama pada konveyor sabuk, misalnya sabuk, rol penumpu, sistim penggerak, puli, pengencang sabuk.

Bab III merupakan perencanaan konstruksi yang berisikan material yang diangkut, perencanaan konveyor sabuk yang meliputi : data perencanaan, perencanaan sabuk, Beban-beban yang diterima sabuk, distribusi tegangan tarik yang disepanjang sabuk, pemeriksaan kekuatan sabuk, pemeriksaan jumlah lapisan sabuk dan lain sebagainya, perencanaan take up, perencanaan roller konveyor yang meliputi roller, freme. Bab IV merupakan perencanaan sistim transmisi yang berisikan pemilihan motor penggerak, perencanaan kopling gesek, perencanaan pasak, perencanaan kopling flens, perencanaan batalan poros transmisi, perencanaan roda genewa.

Bab V merupakan perencanaan struktur batang penumpu yang meliputi perencanaan struktur konveyor sabuk yang meliputi perencanaan batang penumpu roller idler, perencanaan batang melintang dan lain sebagainya , perencanaan struktur roller idler yang meliputi perencanaan batang memanjang, perencanaan batang tegak dan lain sebagainya, perencanaan sambungan rangka dan return roller idler. Dan keseluruhan hasil perancangan konveyor sebagai tugas akhir ini disimpulkan dalam Bab VI

BAB II

PEMBAHASAN MATERI

2.1 Mesin Pemindah Bahan

Mesin pemindah bahan merupakan satu diantara peralatan mesinyang digunakan untuk memindahkan muatan di lokasi atau area pabrik, lokasi konstruksi, tempat penyimpanan atau pembongkaran muatan dan sebagainya. Muatan yang dipindahkan dalam jumlah yang besarnya dan terbatas.

Pemilihan pemindah bahan yang tepat pada tiap-tiap kegiatan diatas, akan meningkatkan effisiensi proses, sehingga dapat mencapai tujuan yang maksimal terutama ditinjau dari segi ekonomi dan waktu.

Mesin pemindah bahan dalam operasinya dapat diklasifikasikan atas : 1. Pesawat pengangkat

Pesawat pengangkat dimaksud untuk keperluan mengangkat dan memindahkan muatan dari suatu tempat ke tempat lain dengan jangkauan yang relatif terbatasa. Contoh : Pesawat pengangkat : elevator, crane, excalator.

2. Pesawat pengangkut

Pesawat pengangkat dapat memindahkan muatan secara

berkesinambungan tanpa berhenti dan juga dapat mengangkut dalam jarak yang relatif jauh. Contoh : Konveyor dan lori-lori pengangkut.

2.2 Klasifikasi Pesawat Pengangkut

Pengelompokan jenis pesawat pengangkut secara khusus sulit dilakukan karena terlalu banyak jenis pesawat pengangkut yang tersedia, masing-masing pesawat pengangkut mempunyai kelebihan dan kekurangan tersendiri seperti prinsip kerjanya, keunggulan rancangannya, komponen-komponen pendukungnya, arah pengangkutannya, jenis material yang diangkat.

Untuk mengelompokkan pesawat pengangkut dapat berdasarkan prinsip kerja, jenis material, dan daya penggerak, antara lain:

1. Berdasarkan prinsip kerjanya, pesawat pengangkut dapat dibagi menjadi pesawat yang dapat bekerja secara bersinambungan dan pesawat yang dapat bekerja secara priodik.

2. Berdasarkan jenis material yang diangkut, pesawat pengangkut dapat dibagi menjadi pesawat material tumpukan (bulk load), pesawat pengangkut material berbentuk satuan (unit load), atau pesawat pengangkut campuran material tumpukan dan material satuan.

3. Berdasarkan daya penggerak yang digunakan pesawat pengangkut dapat dibedakan atas: peralatan mekanik, peralatan pneumatik, dan peralatan hidraulik.

2.3 Spesifikasi Konveyor Sabuk

Konveyor sabuk merupakan alat transportasi material secara mekanis yang memiliki arah lintasan horizontal, miring atau kombinasi dari keduanya yang terdiri dari sabuk yang bertumpu pada beberapa roller dan pulley sebagai penggerak

2.3.1 Kecepatan dan Kapasitas konveyor sabuk

Kecepatan dan kapasitas konveyor sabuk tergantung dari jenis material yang dipindahkan serta dimensi sabuk yang dipergunakan. Bahan-bahan yang tidak mudah rusak dan memiliki berat jenis yang cukup besar dapat diang,kut dengan kecepatan tinggi.

Untuk kapasitas pengangkutan tertentu dapat dipilih kecepatan dan lebar sabuk yang tepat. Semakin lebar sabuk, semakin besar kapasitasnya. Pada perencanaan konveyor, biasanya dipilih kecepatan rendah dengan lebar sabuk yang lebih besar, mengingat factor dinamis yang timbul pada kecepatan tinggi yang mengakibatkan impact dan gaya inersia terhadap muatan yang dapat merusak bahan.

Konveyor sabuk dapat dipergunakan untuk membawa muatan dalam arah horizontal dan miring (arah mendaki maupun menurun). Besarnya sudut tanjakan maksimum tergantung dari sifat bahan yang diangkut. Semakin besar gesek yang terjadi antara sabuk dengan muatan, semakin tinggi sudut tanjakan maksimumnya

2.4 Dasar Pemilihan Pesawat Pengangkut

Pada dasarnya pemilihan tipe suatu pesawat pengangkut memerlukan pengetahuan khusus dari rancangan dan disesuaikan dengan kemampuan serta operasinya.

Ada beberapa pertimbangan yang mendasari dalam pemilihan pesawat pengangkut, antara lain:

1. Karakteristik pemakaian

Hal ini menyangkut jenis dan ukuran material,sifat material serta kondisi medan atau ruang kerja alat.

2. Proses Produksi.

Menyangkut kapasitas perjam dari unit, kontinuitas pemindahan, metode penumpikan material dan lamanya alat beroperasi.

3. Prinsip-prinsip ekonomi.

Meliputi ongkos pembuatan, pemeliharaan, pemasangan, biaya operasi dan juga biaya penyusutan dari harga awal alat tersebut.

4. Pesawat pengangkut dengan alat pembawa (with pulling member) seperti: belt conveyor, apron conveyor, bucket conveyor, escalator.

2.5 Konveyor

Ada beberapa jenis konveyor yang menurut konstruksinya dibedakan menjadi dua golongan utama, yaitu:

2.5.1 Konveyor yang menggunakan pulley Yang termasuk jenis ini antara lain : a. Konveyor sabuk

1. Muatan berupa material curah maupun unit load 2. Daya penggerak relative kecil

3. Kapasitas angkut cukup besar

4. Biaya operasi dan perawatan murah 5. Konstruksi sederhana

6. Relatif aman terhadap breakdown 7. Selama operasi tidak terlalu bising b. Escalator

1. Biasanya dipergunakan untuk memindahkan manusia, sehingga tidak dapat dipergunakan untuk material curah

2. Biaya pembuatan dan operasi cukup besar 3. Kapasitas angkut relative kecil

c. Overhead Konveyor

1. Beban berupa unit muatan

2. Biaya pembuatan dan perawatan mahal 3. Kapasitas pengangkutan tertentu

2.5.2 Konveyor tanpa menggunakan pulley Yang termasuk jenis ini adalah:

a. Screw Conveyor

1. Hanya dipergunakan untuk beban curah 2. Biaya pembuatan dan perawatan mahal

3. Kapasitas pengangkutan tertentu 4. Konstruksinya rumit

b. Oscilating conveyor

1. Dipergunakan untuk keperluan khusus 2. Kapasitas angkut relative kecil

3. Biaya perawatan dan pembuatan besar 4. Konstruksinya rumit

1. Dipergunakan untuk unit beban 2. Kapasitas angkut relative kecil

3. Untuk muatan jenis tertentu kurang aman

2.6 Spesifikasi Konveyor sabuk

Konveyor sabuk merupakan alat transportasi material secara mekanis yang memiliki arah lintasan horizontal, miring atau kombinasi dari keduanya yang terdiri dari sabuk yang bertumpu pada beberapa roller dan pulley sebagai penggerak

2.6.1 Kecepatan dan Kapasitas Konveyor sabuk

Kecepatan dan kapasitas konveyor sabuk tergantung dari jenis material yang dipindahkan serta dimensi sabuk yang dipergunakan. Bahan-bahan yang tidak mudah rusak dan memiliki berat jenis yang cukup besar dapat diang,kut dengan kecepatan tinggi.

Untuk kapasitas pengangkutan tertentu dapat dipilih kecepatan dan lebar sabuk yang tepat. Semakin lebar sabuk, semakin besar kapasitasnya. Pada perencanaan konveyor, biasanya dipilih kecepatan rendah dengan lebar sabuk yang lebih besar, mengingat factor dinamis yang timbul pada kecepatan tinggi yang mengakibatkan impact dan gaya inersia terhadap muatan yang dapat merusak bahan

2.6.2 Kemiringan Konveyor Sabuk

Konveyor sabuk dapat dipergunakan untuk membawa muatan dalam arah horizontal dan miring (arah mendaki maupun menurun). Besarnya sudut tanjakan maksimum tergantung dari sifat bahan yang diangkut. Semakin besar gesek yang terjadi antara sabuk dengan muatan, semakin tinggi sudut tanjakan maksimumnya

2.6.3 Jenis-jenis Konveyor Sabuk

Konveyor sabuk dapat dicirikan dengan adanya sabuk atau kawat baja yang berputar melingkari pulley penggerak dan mendukung beberapa roll yang ditumpu oleh suatu struktur. Pengelompokan konveyor sabuk dapat

dilakukan dari beberapa segi yaitu, arah lintasan, jumlah pulley penggerak, jenis sabuk dan lain-lain

2.6.3.1Cara Memindahkan Beban

Ditinjau dari caranya mengangkut muatan, konveyor sabuk dibagi atas dua kelompok, yaitu kontinu dan terputus-putus.

a. Pengangkutan beban secara kontinu

Untuk memindahkan muatan yang berupa material curah dapat dilakukan secara kontinu, dengan kapasitas dan kecepatan yang tetap. Sehingga distribusi muatan pada elemen pengangkut terbagi secara merata

b. Beban dipindahkan secara terputus-putus

Untuk mengangkut beban yang berupa unit muatan seperti, balok, peti kemas dan sebagainya, biasanya dilakukan secara terputus-putus. Sehingga distribusi muatan pada elemen-elemen pengangkut tidak merata.

2.6.3.2Jenis Sabuk

Sabuk untuk konveyor yang dipergunakan sebagai penumpu benda, dapat dibuat dari bahan tekstil (textile belt), atau logam (metal belt). Kawat baja yang dianyam dengan bentuk dan ukuran tertentu dapat dipergunakan sebagai sabuk (steel wire belt). Konveyor tipe ini dipergunakan untuk keperluan khusus dengan kondisi operasi yang tertentu.

Konveyor sabuk yang paling banyak dipergunakan saat ini adalah yang memiliki sabuk yang terdiri dari beberapa lapisan katun dan karet. Permukaan sabuk yang terbuat dari karet berfungsi untuk melindungi keausan dan memberikan gesekan yang cukup antara sabuk dengan pulley dan roll, sehingga belt dapat digerakkan. Jumlah lapisan katun tergantung dari lebar sabuk dan kapasitas muatan. Semakin panjang lintasan konveyor sabuk dan semakin besar kapasitasnya. Jumlah lapisan katun yang dipergunakan semakin banyak.

Apabila diinginkan konveyor yang memiliki kecepatan pengangkutan yang tinggi dan harga sabuk yang murah, dapat dirancang dengan menggunakan jenis penarik belt khusus. Ditinjau dari komponen penarik beban, konveyor sabuk dibedakan menjadi dua, yaitu:

a. Chain- konveyor

Jenis ini menggunakan rantai untuk menarik beban

Gambar 2.1 Chaim-konveyor sabuk b. Rope- Konveyor

Untuk memindahkan beban yang berada diatas sabuk, dipergunakan tali yang memutar sabuk.

Gambar 2.2 Rope- Konveyor sabuk

2.6.4 Kelebihan dan Kekurangan Konveyor Sabuk

Dibandingkan dengan pesawat pengangkut lainnya. Konveyor sabuk mempunyai beberapa kelebihan dan kekurangan

Beberapa kelebihan yang dimiliki oleh konveyor sabuk antara lain: - Aliran pengangkutan beban kontinu

- Kapasitas angkutnya besar

- Daya penggerak yang dipergunakan relative kecil - Biaya perawatan dan operasi murah

- Konstruksinya sederhana

- Relatif aman terhadap break down - Tidak menimbulkan polusi

Sedangkan kelemahan yang dimilikinya adalah:

- Diperlukan modal awal yang besar untuk membangun instalasinya - Jarak pengangkutan terbatas

- Beban tidak dapat diturunkan pada sembarang tempat, tanpa bantuan alat khusus

- Memerlukan perawatan yang kontinu - Memiliki lintasan yang tetap

2.6.5 Sabuk

Sabuk merupakan elemen terpenting pada system konveyor sabuk. Secara umum sabuk terdiri dari tiga bagian utama yaitu, lapisan atas (top cover), kakas (carcass) dan lapisan bawah (botton cover). Lapisan sabuk berfungsi untuk melindungi kakas dari keausan dan kerusakan selama operasi. Kakas berfungsi untuk meneruskan tegangan pada sabuk saat start dan selama memindahkan muatan. Selain itu, kakas juga dapat menyerap gaya impact beban akibat kecepatan sabuk sehingga tetap stabil. Sabuk yang baik harus memiliki kekuatan yang tinggi, ringan, higroskopis yang tinggi, fleksibel serta tahan lama. Ditinjau dari persyaratan ini, maka sabuk yang terdiri dari beberapa lapisan katun dan karet merupakan jenis yang terbaik.

Gambar 2.3 Penampang sabuk yang terdiri dari top cover -1, carcase -2, dan bottom cover-3

Cover sabuk dibuat dari bahan karet, campuran karet atau bahan elastomer. Tebal lapisan pada permukaan atas sabuk yang langsung berhubungan dengan beban lebih besar dari lapisan bawahnya. Sesuai dengan fungsi utamanya, yakni sebagai pelindung kakas, cover harus memiliki ketahanan terhadap keausan, kelembaban serta member kekakuan agar sabuk dapat menahan maksimum antara dua roller idler tanpa terjadinya lendutan yang terlalu besar.

Kakas merupakan elemen penegang konveyor sabuk . Elemen kakas yang baik harus tahan terhadap impact, mampu mendukung muatan serta tahan lama. Kebanyakan kakas dibuat dari beberapa lapis bahan yang ditenun. Ada beberapa tipe tenunan yang umum dijumpai dalam pembuatan kakas, yaitu Plain weawe, solid woven weawe, straight- warp weave dan woven cord weave.

Sabuk yang dipergunakan pada konveyor sabuk sangatlah panjang. Sehingga adanya sambungan tidak dapat dihindari. Ada berbagai cara penyambungan sabuk, tetapi yang paling baik untuk konveyor sabuk adalah seperti pada gambar 2.6

Gambar 2.4 Cara penyambung sabuk yang benar

Dengan memperluas bidang tekan, maka gaya yang mampu ditahan semakin besar. Kekuatan sabuk pada bagian sambungan seperti gambar diatas berkisar antara 80% sampai 85 % dari kekuatan sabuk keseluruhan 2.6.6 Pulley

Pulley dipergunakan untuk menumpu sabuk pada ujung-ujung konveyor. Pada ujung dimana penggerak diterapkan dipergunakan pulley penggerak, dan pada ujung terminal lainnya ditempatkan idler pulley. Ada berbagai macam tipe pulley, tetapi pada dasarnya konstruksi dari pulley tersebut sama saja kecuali ukurannya yaitu terdiri dari pulley tersebut sama saja kecuali ukurannya yaitu terdiri dari silinder baja atau besi cor yang ditumpu pada poros dan bantalan.

Gambar 2.5 Pulley

Untuk perencanaan konveyor sabuk dengan kondisi operasi tertentu sebaiknya dipilih tipe pulley yang tepat.

Selain pulley penggerak dan idler pulley, kadang-kadang juga dipergunakan pulley yanjg diberi pemberat untuk mengencangkan sabuk.

Untuk memperluas bidang gesek antara pulley penggerak dengan sabuk dapat juga dipergunakan sabuk pulley.

2.6.7 Idler Roll

Roller idler merupakan elemen pendukung sabuk selama proses pengangkutan beban berlangsung. Idler roll biasanya berbentuk silinder yang terbuat dari besi cor, yang berputar pada bantalan bush. Jumlahnya dapat satu, tiga sampai lima buah roller

Lebar roller idler ditentukan berdasarkan lebar sabuk yang dipergunakan. Ukuran dan diameternya ditentukan berdasarkan kecepatan dan beban muatan yang diterima. Semakin lebar sabuk yang dipergunakan, semakin panjang pula roller idler, dan semakin tinggi kecepatannya semakin besar diameter roll

Pada dasarnya terdapat dua macam bentuk susunan dari roller idler, yaitu bentuk flat yang terdiri dari hanya sebuah roller saja, dan troughed roller yang dapat terdiri dari tiga atau lima buah roller.

Gambar 2.6 Susunan roller idler a. Troughed roller idler b. Flat roller idler

Sudut kemiringan maksimum troughed roller dapat mencapai 450

terhadap horizontal. Akan tetapi untuk mencegah tekukan sabuk yang terlalu tajam umumnya dibatasi berkisar antara 200 _{sampai 35}0

Jarak antara roller yang satu terhadap lainnya tergantung dari muatan yang diangkut dan kekuatan sabuk. Karena tidak menumpu beban, maka jarak return roller dua kali dari jarak roller bagian atas yang langsung berhubungan dengan beban.

2.6.8 Sistem Penggerak

Sumber penggerak yang dipergunakan sebagai penggerak pada umumnya terdiri dari motor listrik induksi yang di transmisikan ke pulley penggerak melalui suatu susunan roda gigi reduksi. Poros motor listrik dihubungkan dengan sistem transmisi roda gigi melalui kopling fleksibel. Selanjutnya daya dari sistem transmisi roda gigi reduksi diteruskan ke pulley dengan menggunakan kopling tetap.

Sistem penggerak yang ideal untuk konveyor sabuk adalah drum motor. Pada alat ini motor listrik dan sistem roda gigi reduksi ditempatkan pada bagian dalam drum yang berfungsi sebagai pulley penggerak. Drum motor biasanya memiliki sistem transmisi roda gigi plametary. Keunggulan dari sistem ini adalah ringan dan kompak. Akan tetapi desainnya rumit dan memerlukan pengerjaan yang teliti. Disamping itu pada kondisi pengoperasian dingin atau panas yang terus menerus prestasi drum motor kurang baik (menurun).

Pada kondisi operasi tertentu dapat direncanakan sistem penggerak yang memungkinkan konveyor sabuk untuk bergerak bolak-balik, atau dapat juga dipergunakan sebuah motor penggerak untuk menggerakkan dua buah konveyor sabuk dengan arah gerak yang berlawanan.

Gambar 2.7 Sistim Transmisi bergerak

Agar sabuk dapat berputar, maka koefisien gesek antara pulley dan sabuk harus cukup besar. Hal ini dapat dilakukan dengan melapisi pulley dengan semacam karet. Cara lain yang dapat ditempuh adalah dengan memperbesar sudut lingkup sabuk pada pulley penggerak sehingga bidang gesek menjadi lebih besar. Metode ini biasanya dilakukan dengan menggunakan pulley majemuk atau jockey pulley (snub pulley). Usaha ini terutama dilakukan pada daerah yang berdebu atau daerah beriklim dingin, dimana kemungkinan terjadi slip cukup besar.

Adapun cara pengaturan sistem pulley majemuk maupun jockey pulley dapat dilihat pada gambar berikut.

Gamabr 2.8 a. Jockey pulley b. pulley majemu

2.6.9 Pengencangan Sabuk

Untuk mencegah lendutan yang berlebihan dan menyesuaikan tegangan yang diperlukan, serta mereduksi regangan yang terjadi dengan tujuan utama agar sabuk dapat terus diputar oleh pulley diperlukan alat bantu yang disebut take up.

Pengencangan pulley dapat dilakukan dengan menarik pulley menjauhi terminalnya dengan peralatan mekanis seperti, pegas, ulir atau dengan menggunakan pemberat yang dihubungkan dengan tali yang berputar pada katrol. Cara lain yang umum dilakukan dengan melilitkan pulley yang dibebani dengan pemberat

Gambar 2.9 Berbagai cara pengencangan sabuk 2.6.10 Frame

Rangka penumpu berfungsi untuk tumpuan dari seluruh komponen sabuk konveyor serta mengarahkan aliran muatannya.

Batang memanjang Batang tegak

Rangka ini terdiri dari batang profil tegak, memanjang dan melintang yang disambung satu satu sama lainnya dengan menggunakan las atau keling. Untuk menumpu roller idler biasanya dipergunakan semacam tumpuan yang terbuat dari besi cor dengan bentuk profil L yang dipasangkan pada rangka penumpu dengan menggunakan mur dan baut. Tinggi dari frame pada umumnya 400 sampai 500 mm dengan jarak spasi antara batang penumpu berkisar 2 sampai 3,5 meter atau disesuaikan dengan kebutuhan.

2.6.11 Pembersih Sabuk

Untuk menjaga agar sabuk tetap bersih terbebas dari debu atau sisa-sisa muatan, dipergunakan alat pembersih sabuk. Ada berbagai macam tipe pembersih sabuk yang penggunaannya disesuaikan dengan kondisi operasi. Untuk material yang kering dapat dipergunakan penyapu yang berbentuk plat yang dilapisi dengan karet. Sedangkan untuk bahan-bahan yang basah, biasanya dipergunakan sikat dari serat kapron yang berputar atau dengan menyemprotkan air bertekanan tinggi pada bagian-bagian yang sulit dibersihkan

BAB III

PERENCANAAN KONVEYOR SABUK 3.1 Material Yang Diangkut

Dalam merencanakan sebuah konveyor sabuk, peninjauan terhadap material yang diangkut perlu dilakukan. Peninjauan ini bertujuan untuk mendapatkan data-data mengenai karakteristik material dan variable-variabel yang diperlukan dalam perencanaan konveyor ini.

3.1.1 Karakteristik Material

Pada perencanaan ini karakterial material yang diangkut adalah material kayu gergajian. Bentuk dan ukuran material yang dipindahkan merupakan factor penting yang berhubungan langsung dalam merencanakan dimensi sebuah konveyor, meliputi kekuatan dan kemampuan konveyor dalam pengoperasiannya.

Dari hasil survey yang dilakuan di P.T. TANJUNG TIMBERINDO INDUSTRI yang mana mempunyai massa :

a. Jenis kayu : Meranti

b. Ukuran kemasan kayu : 8 cm x 16 cm

c. Panjang : 6000 mm

d. Berat kemasan : 40 kg

e. Dengan kadar air : 15 %

3.2.1 Data Perencanaan

♦ Kapasitas angkut, Q = 30 ton perjam

♦ Panjang lintasan, L = 50 meter

♦ Sudut tanjakan, α = 00

♦ Kecepatan, V = 0,8 m/s

♦ Berat tiap kemasan, G = 40 Kg

♦ Lebar sabuk B = 0,762 meter

3.2.2 Perencanaan Sabuk

Sabuk direncanakan ditumpu dengan menggunakan flat roller idler

Z

Gambar 3.1 Dimensi Sabuk

a. Berat sabuk

Pada perencanaan ini, dipilih sabuk yang terbuat dari bahan katun yang mempunyai kekuatan tarik, Kt = 30 Kg/Cm2 ( A. Spivakovsky, ‘’ Conveyor

and related Equipment.”) dengan cover kwalitas I yang terbuat dari bahan karet campuran sintasis

Gambar 3.2 Penampang Sabuk

♦ Jumlah lapisan sabuk yang dianjurkan untuk lebar sabuk 800 mm adalah i = 4 sampai 8 (tabel . 7, lihat lampiran), dipilih i = 4

♦ Tebal lapisan sabuk, �2 = 1,25 mm (ref. 2, hal. 71)

♦ Tebal lapisan top cover, �1 = 1,0 mm

♦ Tebal lapisan bottom cover �3 = 1,0 mm, (table 2-1)

♦ Tebal sabuk keseluruhan adalah, � = �1 + �2 + �3 = 7,0 mm

B b

c c

� 1

� 2

Tabel 2-1 Tebal Cover untuk textile belt yang dilapis dengan karet

Load characteristic Material

Cover thickness, mm (see Fig. 32) Loaded

Side �1

Return Side �2

Granular and powdered nonabrasive

Fine-grained and small lumped, abrasive, medium and heavy weight (a’ < 60 mm; V < 2 tons per cu m ) Medium-lumped, slightly abrasive , medium and heavy weight (a’ < 160 mm; V< <2 tons per cu m)

Ditto abrasive

Large-lumped, abrasive , heavy weight (a’ > 160 mm; V> >2 tons per cu m)

Light loads in paper and cloth packing Loads in soft containers Loads in hard containers weighing up to 15 kg Ditto wrighing over 15 kg Untared loads

A. Bulk Loads Grain, coal dust Sand, foundry sand, cement, crushed stone coke

Coal, peat briquettes

Gravel, clinker, stone ore, rock salt

Manganese ore, brown iron one

B. Unit Loads Paecels, packages books

Bags, bales, packs

Boxes, barrels, baskets

Machine parts, ceramic articles, building

elements

1,5 1.5 to 3.0

3.0

4.5

6.0

1.0 1.5 to 3.0 1.5 to 3.0 1.5 to 4.5

15 to 6.0

1.0 1.0 1.0 1.5 1.5 1.0 1.0 1.0 1.0 to 1.5

1.0 to 1.5

Sesuai dengan referensi ( A. Spivakovsky, ‘’ Conveyor and related Equipment.”) berat sabuk persatuan panjang adalah:

qp = 1,1 . B (�1 + �1 + �2 . 1 + �3 ) (II - 2)

= 1,1 . 0,762 (1,0 + 1,25 . 4 + 1,0 ) = 5,87 kg/m

3.2.3 Beban-beban yang Diterima Sabuk

Beban-beban yang diterima oleh sabuk terdiri dari beban yang diangkut. Berat sabuk sendiri dan tahanan-tahanan yang terjadi disepanjang sistem konveyor sabuk.

Tahanan-tahanan yang terjadi pada system konveyor sabuk terdapat pada bagian sisi tegang, bagian lengkung sabuk dan sisi kendornya. Adapun besarnya tahanan-tahanan tersebut dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut

a. Tahanan pada sisi tegang sabuk

Gambar 3.3 Tahanan Sabuk

Wt = (q + qb + q’p ) L. w’ (II - 3)

Dimana :

q = berat muatan persatuan panjang, kg/m qb = berat sabuk persatuan panjang, kg/m

q’P = berat bagian roll yang berputar, kg/m

L = panjang lintasan conveyor, m

w' = koefisien tahanan idler roll terhadap bearing w’ = 0,022 (lihat tabel 2 - 2)

b. Tahanan pada sisi balik sabuk

Wb = ( qb + q”p ) L W’ (II - 4)

Dimana q”P adalah berat idler roll yang berputar pada sisi balik sabuk

+

+

_{6 5}

q” p

q’ p

q b

8 7 Wt W

b

4 1

Tabel 2 – 2 Faktor tahanan idler pada bantalan

Operating conditions

Characteristic of the operating conditions

Factor to’ fo : idlers Flat Throughing

Favourable Operation in clean, dry premises in the absence

of abrasive dust 0.018 0.020

Medium Operation in heated

premises in the presence of a limited amout of abrasive dust,

normal air humidity 0.022 0.025

Adverse Operation in unheated

premises or out-of doors large amount of abrasive dust, excessive moisture or other

factors present

adversely affecling the

operation of the bearing 0.035 0.040 Sumber : Referensi ( A. Spivakovsky, ‘’ Conveyor and related Equipment.”)

halaman 104 c. Tahanan pada lengkung sabuk

Besarnya tahanan yang terjadi pada saat sabuk melalui pulley merupakan selisih tegangan tarik antara sisi kencang sabuk dengan sisi kendornya.

Gambar 3.4 Tahanan pada Bagian Lengkung Sabuk ♦ T = tegangan tarik pada sisi tegang sabuk, Kg

+

T t T

♦ Tk = tegangan tarik pada sisi kendor sabuk, Kg

♦ θ = sudut lingkup sabuk pada pulley, radian

Rasio tegangan yang terjadi antara kedua sisi pada flat belt dapat dilihat pada gambar berikut

Gambar 3.5 Tegangan pada sabuk

Untuk elemen sabuk sepanjang P - Q dengan sudut lingkungan pada pusat pulley θ, gaya –gaya yang bekerja adalah:

♦ Tegangan sabuk T pada titik P

♦ Tegangan sabuk T + δT pada titik Q

♦ Gaya normal reaksi RN dan

♦ Gaya gesek F = µRN, dimana µ adalah koefisien gesek antara sabuk dengan pulley

Penjumlahan dari gaya - gaya horizontal menghasilkan :

RN = ( T + δT) sin ��₂ + T sin ��₂ (i) Untuk harga ��₂ µ , sin ��₂ = ��₂ sehingga persamaan menjadi :

RN = (T ) + δT) ��

2 + T ��

2

= T ��+ ST ��₂

Karena δT ��₂ <<< dapat diabaikan, maka:

Penjumlahan dari gaya - gaya yang bekerja pada arah vertical diperoleh: F= ( T + δT) cos ��

2 + T cos ��

2 (iii)

Untuk ��

2 <<< , cos ��

2 = 1 dan F = µ x RN ,

RN = (T ) + δT) ��₂ + T ��₂ = T ��+ ST ��₂

Sehingga x µ T + δT - T atau RN ��

µ (iv)

Dengan menggabungkan persamaan (ii) dan (iv) akan di dapatkan: T �� = ��

µ atau

��

T = µ . ��

Dengan menggunakan integrasi, diperoleh : Ln = ��

�_� = �. � atau Tt = �

� .� _{. T}

k (II-5)

Besarnya tegangan efektif Te merupakan selisih antara tegangan pada sisi

tegang sabuk dengan tegangan pada sisi kendornya

Te = Tt - Tk = Tk (�� .�− 1) (II-6)

Harga koefisien gesek �, untuk pulley yang terbuat dari baja atau besi cor dengan bahan sabuk dari katun adalah sebesar � = 0,20 (tabel .21, lihat lampiran)

Selanjutnya berdasarkan gambar 2.4 tegangan konveyor sabuk pada titik 1 – 2 adalah :

T2 = T1 . �� .�

= 1,87 T1

Tahanan sabuk antara titik 2 – 3

Wt. 2-3 = (q + qb + q’b ) L. w’

T 2 T

1 2

= 31,41 Kg Tegangan tarik pada titik 3 - 4

T3 = T2 + Wt . 2 – 3

= 1,87 T1 + 31,41

T3 = T4 . �� .� � = 0,30

= 0,33 T3 � = 2100

Tahanan sabuk antara titik 4 - 5

Wt. 4-5 = (qb + q’b ) L. w’

Wt. 2-3 = (5,87 + 2,93) 0,75. 0,022 = 0,15 Kg

T5 = T4 + Wk . 4 – 5

= 0,62 T1 + 10,52

Tegangan sabuk pada titik 5 – 6

T6 = T5 . �� .� � = 0,022

= 1,04 T5 � = 1020

Tahanan sabuk antara titik 6 - 7

Wk. 6-7 = (qb + q”b ) L. w’

= (5,87 + 2,93) 43,5. 0,022 = 8,42 Kg

Tegangan tarik sabuk antara titik 7 - 8 T7 = T6 + Wk . 6 – 3

= 1,04 T5 + 8,42

= 0,65 T1 + 19,36

T8 = T7 . �� .� � = 0,020

= 1,04 T7 � = 1020

Tahanan sabuk antara titik 8 - 1

Wk. 8-1 = (qb + q”b ) L . w’

= 0,15 Kg Tegangan tarik sabuk antara titik 7 - 8

T1 = T8 + Wk . 8 – 1

= 0,68 T1 + 19,51

= 060,96 Kg

3.2.4 Distribusi Tegangan Tarik disepanjang Sabuk Konveyor Sabuk

Setelah teggangan tarik sabuk pada titik – 1 diperloleh, maka gaya tarik pada titik-titik lainnya dapat dihitung. Hasil perhitungan secara lengkap beserta distribusi tegangan disepanjang sabuk dapat dilihat pada gambar berikut:

- T1 = 60,96 N - T2 = 114 N

- T3 = 145,41 N - T4 = 47,98 N

- T5 = 48,13 N - T6 = 50,06 N

- T7 = 58,48 N - T8 = 60,81 N

Gambar 3.6 Distribusi tegangan tarik disepanjang sabuk

Dari gambar diatas dapat diketahui bahwa gaya tarik maksimum terjadi pada titik -3, dimana sabuk diputar oleh pulley penggerak yaitu sebesar, T = 145, 41 Kg

3.2.5 Pemeriksaan Kekuatan Sabuk

Untuk mengetahui kemampuan sabuk dalam mengangkut beban, kekuatan sabuk perlu diperiksa dengan cara menghitung besarnya faktor keamanan.

Besarnya faktor keamanan ( A. Spivakovsky, ‘’ Conveyor and related Equipment.”) adalah:

�

�

=

��−

�

���� (II - 7)

Dimana:

Kt = Kekuatan tarik sabuk persatuan lebar. Unuk sabuk dengan

bahan katun biasa Kt = 30 Kg/Cm

Tm = Tegangan tarik maksimum yang diterima sabuk.

B = Lebar sabuk, 762 mm

�

� =

30

−

76,20

145,41

= 15,77

Dari perhitungan diatas terlihat bahwa faktor keamanan sabuk

cukup besar. Hal ini berarti sabuk yang dipilih dapat dipergunakan

3.2.6 Pemeriksaan Jumlah Lapisan Sabuk

Jumlah lapisan sabuk minimum dapat dicari dengan menggunakan persamaan 111, referensi 2

�

≥

�− ����

�. �_�

(II - 8)

Dimana k adalah faktor keamanan yang besarnya tergantung dari jumlah lapisan sabuk. Menurut tabel 2 – 3, besarnya k = 9,0

Tabel 2-3 Gaktor keamanan untuk pemilihan jumlah lapisan sabuk

Number of belt pilles 2 to 4 1 to 5 6 to 8 9 to 11 12 to14

Safety factor k 9 9.5 10 10.5 11.0

Sehingga jumlah lapisan sabuk minimum adalah :

�

=

9,0

−

145,41

30 .76,20

= 1,0

Terlihat bahwa jumlah lapisan sabuk yang dipilih telah memenuhi

persyaratan

3.2.7 Perencanaan Roller Idler

Konveyor sabuk yang direncanakan untuk mengangkut kertas merupakan jenis flat konveyor sabuk. Sehingga hanya ada satu jenis idler yang dipergunakan yaitu flat roll idler.

Gambar 3.7 Dimensi roller idler

Menurut referensi ( A. Spivakovsky, ‘’ Conveyor and related Equipment.”) dianjurkan untuk lebar belt 400 - 800 mm, diameter roller, D = 108 mm. Panjang roller direncanakan, Bf = 900 mm

Konstruksi flat roller idler terdiri dari silinder baja yang ditumpu pada poros yang dilengkapi dengan bantalan dan rumah bantalan. Pemantauan roller idler seperti terlihat pada gambar berikut:

L1 L1

L2

Gambar 3.8 Penempatan roller idler

Jarak spasi tiap roller pada sisi tegang sabuk, 11 adalah 1300.

Sedangkan untuk return idler, 12 = 11 . 2 = 2600 mm (tabel.10, lihat

lampiran)

a. Berat roller idler

Berat bagian roller yang berputar persatuan panjang sabuk dapat dicari dengan menggunakan persamaan 140 dan persamaan 141, referensi ( A.

Bf

��′ = 10 . ₁�+ 3

1 (II - 9)

= 10 . 0,762+ 3

1300

= 5,86 Kg/m

 Pada sisi balik sabuk

��" = 10 . ₁�+ 3

2 (II-10)

= 2,93 Kg/m

b. Kecepatan putar roller idler

 Pada sisi tegang sabuk

�� = 60_{� .}._�� (II-11)

= 60 .0,80

�.0,108

= 141,47 rpm c. Beban pada roller

Beban-beban yang diterima oleh roller idler terdiri dari berat muatan kertas, berat sabuk dan berat shell roller idler sendiri

Gambar 3.9 Distribusi beban pada roller

Beban angkut berupa unit muatan. Sehinggga distibusi muatan yang diterima oleh roller tidak merata. Dalam perhitungan ini akan dicari beban maksimum yang diterima oleh sebuah roller

Dengan metode Clapayron diperoleh:

qp qp qp qp

q q

q

qb

300 350 650 350 350 350

qp.1

q qb.1 qp. qb11 _q

b.1 q

qp.1

A B C

1300 1300

��1= ��2 = ₆� _. �_�� . _. ��_� (�2 − �12) (II-12)

= ₆ 1

. �� .130 20 . 30 (130

2 _{− 30}2_{) + 5,87 . (1,3)}2 _{. 65 .}

(1302 − 652) + 5,86 . (1,3)2 . 130 (1302 − 02) = ₂₅₈₀1

�� (9600000 + 8173087 + 21757769)

= 15322,037 / EI (i)

= �₃� . �

� � (II-13)

��1 = �_{�2 =} 130_�� 3��

(ii) Dengan menggabungkan persamaan (i) dan (ii) akan didapatkan:

�� = �� =========== 41825,30 = 43,33 Mb Mb = 965,27 Kg-Cm

Rb = 5,86 . 1,3 + 5,87 . 1,3 + 20

.30

130 + 2.�_�

130

= 7,62 + 7,62 + 4,6 + 13,74 Rb = 33,58 Kg

Gaya ini merupakan gaya yang harus ditanggung oleh sebuah roller idler. Gaya lintang tersebut diasumsikan terdistribusi secara merata disepanjang roller.

Reaksi tumpuan : R1 = R2 Rb/2 = 16,79 Kg

Momen bending maksimum Terjadi pada jarak x = ½ L

M = R . x - ½ q . x2

R1 R2

SFD R

= 3505.5 Kg. mm

Tegangan normal maksimum yang terjadi pada roller adalah :

λ max = �_��

� (II-15)

Dimana Wb adalah momen tahanan terhadap bending :

λ max = 32

. �_� .� � . (�4− �4)

Roller idler direncanakan memiliki diameter dalam sebesar, d = 98 mm,

maka besarnya tegangan maksimum yang terjadi adalah λ max = 0,89

Kg/mm2_{. Untuk ini dapat dipergunakan bahan plat tebal, t = 6 mm baja St}

50 yang memiliki kekuatan lentur maksimum sebesar λ b = 1700 Kg/Cm2

d. Poros roller idler

Reaksi tumpuan : R1 = R2 Rb/2 = 16,79 Kg

Momen bending maksimum Terjadi adalah

Mmax = Rr . 30

R1 R2

BMD M

R2

R1

= 503,7 Kg. mm Tegangan normal maksimum yang terjadi pada poros adalah :

λ max = �_����� ��

= �_� 32. ����

��3

Direncanakan poros memiliki diameter terkecil, d = 20 mm dan diameter, D = 22 mm dengan radius r = 1 mm dan panjang poros, L= 896 mm. sehingga diperoleh factor konsentrasi tegangan, Ks = 1,5 (gambar 1,2

lihat lampiran). Maka diperoleh harga tegangan normal maksimum λ max =

72,2 Kg/Cm2_{. Sehingga poros dapat dibuat dari bahan St 42-1 yang memiliki}

kekuatan tarik sebesar, λ b = 410 N/mm2

3.2.8 Pemilihan Bantalan Rolller Idler

Beban yang diterima bantalan berupa beban radial murni maka dapat dipilih jenis Deep Grove Ball - Bearing DIN 625. Dimensi yang sesuai dengan diameter poros dan memiliki umur relative lama adalah bantalan dengan nomor 6004

Gambar 3.10 Penampang bearing Dimensi bantalan :

♦ Diameter dalam d = 20 mm

♦ Diameter luar D = 42 mm

♦ Lebar bantalan B = 12 mm

♦ Beban dasar C = 453,60 Kg

♦

D d

♦ Beban aksial Pa = 0

♦ Beban ekivalen P = Pr = 16,79 Kg

♦ Umur bantalan Lh

Lh = 10 6 60 .� (

�

�)3 (II-16)

= 2323011 jam 3.2.9 Perencanaan Pulley

Pulley idler direncanakan dibuat dari bahan yang sama dengan pulley penggerak. Tetapi pada permukaan pulley penggerak dilapisi dengan karet. Hal ini dimaksudkan agar harga koefisien gesek sama besarnya dengan perhitungan sebelumnya, yaitu sebesar µ = 0,20 untuk idler pulley dan 0,3 untuk pulley penggerak

Kedua jenis pulley baik untuk idler maupun sebagai penggerak, direncanakan memiliki konstruksi yang sama, yaitu terdiri dari silinder tipis yang ditumpu oleh poros dan dilengkapi dengan bantalan. Konstruksi pulley beserta bantalan dan rumah bantalannya dapat dilihat pada gambar berikut

Gambar 3.11 Konstruksi pulley a. Lebar pulley

Untuk menjaga agar sabuk tidak mudah terlepas dari pulley, maka lebar sabuk dianjurkan berkisar antara 100 sampai 200 mm lebih besar dari lebar sabuk (referensi buku A. Spivakovsky, ‘’ Conveyor and related Equipment.”, halaman 84).

Lebar pulley direncanakan Bp = B + 1,38 mm

= 500 mm b. Diameter pulley

Diameter minimum pulley dapat dicari dengan , referensi ( A. Spivakovsky, ‘’ Conveyor and related Equipment.”)

Dp

≥

k . i (II-17)

Dimana k adalah factor yang besarnya tergantung dari jumlah lapisan sabuk yang dipergunakan. Untuk i = 2 sampai 6 harga k = 125 sampai 150 (ref. 2, hal. 84). Dipilih k = 125

Dp = 125 . 4

= 500 mm

3.2.10 Pemeriksaan Kekuatan Pulley

Dari perhitungan tegangan sabuk diketahui bahwa beban terbesar diterima oleh pulley penggerak. Dengan demikian pemeriksaan kekuatan cukup dilakukan pada pulley penggerak saja.

a. Tekanan pada permukaan pulley

�� 2

��

2

Gaya yang bekerja pada elemen luasan dF adalah: F radial = 0

P . dF = S . Sin ��₂ + (s + dS) sin ��₂ Untuk <<, maka sin ��₂ = ��₂

P. r . b . �� = S. ��

2 + (S + ds ) ��

2; karena ds ��

2 << dapat diabaikan.

3

4 T

4 T

3

S P

p. r. b . �� = S . �� untuk r = R dan b = B, maka:

P = �

� . � (II-18)

= ₂₅₀145,41

.762 = P = 0,08 Kg/Cm

2

b. Tegangan pada pulley

Dengan menggunakan penurunan rumus lama diperoleh:

• Tegangan pada permukaan dalam

��� = �� �0 2 _{+ �}

�2

�₀2− �_�2 - 2 �0

�02

�₀2− �_�2 (II-19)

• Tegangan pada permukaan luar

���� = 2 �� �� 2

�₀2− �_�2 - �0

�02 + �_�2

�₀2−�_�2 (II-20)

Dimana:

Pi = Tekanan pada permukaan dalam, Pi = 0

P0 = Tekanan pada permukaan luar, Pi = P

D0 = Diameter luar pulley, D0 = 500 mm

Di = Diameter dalam pulley, D = 470 mm

Dari kedua persamaan diatas terlihat bahwa tegangan terbesar terjadi pada permukaan dalam pulley, yang berupa tegangan kompresi.

λ max = − 2�₀ �0 2 �₀2_{− �}

12

= - _� �

(�₀−�₁)

λ max = -7 Kg/m2

Dari pemeriksaan tekanan terhadap permukaan pulley dan tegangan maksimumnya, dapat diambil kesimpulan bahwa pulley yang direncanakan dari bahan St 34 -1 tersebut cukup aman

3.2.11 Daya Motor Penggerak

Besarnya daya yang diperlukan untuk menggerakkan konveyor sabuk adalah:

� = �� . � . ��

75− 7_� (II-21)

Dimana :

Te = gaya tarik efektif pada pulley penggerak

= T3 - T4 = 97,43 Kg

V = Kecepatan linier konveyor sabuk, V = 0,8 m/s Sf = Faktor keamanan, diambil Sf = 3,0

7g = Efisiensi transmisi roda gigi reduksi, diasumsikan

7 g = 0,70

� = 97,43 . 0,8 . 3,0 75− 0,70

= 4,5 HP

3.3 Perencanaan Take Up

Seperti terlihat pada gambar 2.1 pengencangan sabuk dilakukan dengan cara menarik idler pulley menjauhi terminalnya dengan kabel yang dibebani melalui sebuah katrol.

a. Berat take up

Berat take up yang dipergunakan untuk menarik pulley, sebanding dengan penjumlahan tegangan sabuk pada titik -1 dan titik -2

GTU = T1 + T2

= 60,96 + 114 GTU = 174,96 Kg

2

1 G

TU

T 2 T

b. Take up travel

Panjang lingkaran take up maksimum adalah:

X = 0,01 . L (II- 22)

= 0,01 . 50

= 0,5 meter (dibuat X = 0,25 meter )

3.4 Perencanaan Roller Konveyor

Sebagai tambahan, disini akan direncanakan roller konveyor untuk memindahkan kayu gergajian dari unit pemotongan menuju ke unit potong. Dalam perencanaan ini, untuk mengangkut kayu potongan yang berada di atas roller, cukup digerakkan dengan tangan (dengan mendorong kayu tersebut).

3.4.1 Bagian-bagian Utama Roller Konveyor

3.4.1.1 Roller

Seperti halnya pada konveyor sabuk, konstruksi roller terdiri dari silinder yang terbuat dari baja atau besi cor yang bertumpu pada poros dan didukung dengan bantalan gelinding

Dimensi roller ditentukan oleh berat dan lebar beban yang diangkut. Semakin lebar beban angkut, semakin panjang roller yang diperlukan. Panjang m roller pada umumnya berkisar antara 50 sampai 100 mm lebih besar dari lebar muatan.

Gambar 3.12 Penampang roller a. Heavy type b. Extra-heavy type

Roller pitch (jarak antara roller yang satu dengan yang lain), tergantung dari berat dan lebar beban. Biasanya roller pitch berkisar antara ¼ sampai 1/5 dari lebar beban angkut.

Menurut tabel 2-4 untuk mengangkut kayu gergajian yang memiliki diameter 1100 mm dan berat mencapai 250 Kg, dapat dipilih roller dengan diameter D = 73 mm dan panjang 1200 mm. pitch roller dibuat 220 mm

Tabel 2-4 Karakteristk Uppowered konveyor Roller

Roller parameters Type of roller

Medium Heavy Extra –heavy Maximum load per roller, Kg

Maximum recommended load, Kg Roller diameter, mm

Axle diameter at the point the bear - ing is fit, mm

600 300 73 20 1200 600 105 30 2500 1200 155 45 Roller length Weight on the totating parts, kg

(rounded off) 300 400 500 600 800 3.4 4.2 5.0 5.7 6.5 6.4 7.8 9.2 10.6 12.0 15.8 19.8 21.5 24.4 27.3

1000 1200

7.3 8.8 -

13.4 16.3

-

30.2 35.9 41.7 Sumber : Referensi A. Spivakovsky, ‘’ Conveyor and related Equipment ”

3.4.1.2 Frame

Rangka roller konveyor terdiri dari baja profil yang disambung antara satu dengan lainnya dengan menggunakan baut atau las. Untuk menumpu roller dan mencegah agar roller tidak dapat bergeser dari tempatnya dipergunakan baja profil siku-siku yang diikatkan pada frame dengan baut

3.4.2 Perhitungan Roller Konveyor

3.4.2.1 Diameter Poros Roller

Beban angkut yang berupa gulungan kertas dengan berat sebesar 250 Kg, harus ditanggung oleh empat buah roller. Apabila berat roller diabaikan, maka beban setiap poros adalah sebesar G = 62,5 Kg

Reaksi tumpuan : RA = RB = 62.5/2 Kg

= 31, 25 Kg

Momen lentir maksimum Terjadi adalah

Mmax = RA . 600

= 18750 Kg - mm - Tegangan normal maksimum pada poros :

RA RB

BMD M

λ max = ����_�

= 32. ����

� . �3 =============� = �

32. �_���

� .λ_b � 1/3

Poros direncanakan dari bahan St. 42-1 yang memiliki kekuatan tarik

λ b = 410 . N/ mm2 , maka diperloleh :

d = �32 . 18750

� . 41,83 � 1/3

= 16,60 mm

Untuk menjaga keamanan terhadap momen torsi konsentrasi tegangan, diameter poros roller dibuat d = 20 mm

3.4.2.2 Umur Bantalan

Untuk menumpu poros roller dipilih bantalan dengan nomor 4903 yang memiliki dimensi

- Diameter dalam d = 22 mm

- Diameter luar D = 43 mm

- Lebar bantalan B = 12 mm - Beban dasar C = 500 kg - Umur bantalan Lh

Lh = 10

6 60 .� (

� �)3

Dengan mengasumsikan kecepatan pengangkutan sebesar V = 2 mps, didapatkan putaran roller sebesar

Lh = 10 6 60 . 262 (

500 31,25)

3

BAB IV

PERENCANAAN SISTEM TRANSMISI DAYA

Pada perencanaan ini dipergunakan motor listrik sebagai penggerak. Daya motor yang dihasilkan oleh motor penggeramk ditransmisikan ke pulley melalui system roda gigi reduksi. Untuk memperbesar efisiensi transmisi, maka dipilih system transmisi sederhana yang terdiri dari duabuah kopling tetap dan empat pasang roda gigi lurus.

Mengingat system yang direncanakan terdiri dari dua buah konveyor dengan spesifikasi gerakan dan kecepatan yang berbeda, maka dalam perencanaan system transmisi daya juga terdapat sedikit perbedan. Untuk mendapatkan gerakan periodic (intermitten) pada konveyor sabuk, dipergunakan mekanisme tambahan yang berupa roda genewa. Hal tersebut dianggap lebih ekonomis dari pada pengaturan motor listrik dengan metoda pemutusan arus ataupun dengan menggunakan kopling elektromagnetis.

Pada penggunaan kopling elektromagnetis, kemungkinan terjadinya slip sangat besar. Sehingga ketetapan gerakan sulit diharapkan. Sedangkan apabila dilakukan dengan cara pemutusan arus pada system motor penggerak, maka arus asut yang dibutuhkan akan sangat besar (mencapai 3 sampai 5 kali arus nominal).

Untuk menggerakkan konveyor sabuk diperlukan daya yang cukup besar dengan putaran poros rendah. Hal ini berarti dibutuhkan torsi yang besar. Dengan bentuk gerakan konveyor yang periodik, kemungkinan terjadinya beban kejut tak dapat dihindarkan. Untuk mengatasi hal ini dipergunakan kopling gesek yang dapat mereduksi beban kejut.

4.1 Pemilihan Motor Penggerak

Pada perencanaan ini dipilih motor AC sebagai penggerak, karena harganya relative murah dan penyediaan sumber daya juga lebih mudah diperoleh dibandingkan dengan motor DC. Karakteristik motor AC dapat dilihat pada kurva momen dan kuat arus terhadap putaran poros output.

Gambar 4.2 Karekteristik motor listrik Ac

Dari karakteristik motor diatas terlihat bahwa pada saat start (diputar sebelum ada beban, putaran n = 0 ) diperlukan torsi serta arus yang besar. Sehingga apabila dipergunakan untuk menggerakkan beban yang berat, arus listrik yang mengalir menjadi sangat besar dan dapat menyebabkan motor terbakar. Untuk mencegah hal ini perlu diupayakan agar putaran poros naik secara perlahan-lahan.

yang dihaslkan dan putaran motor, dapat dipilih dengan menentukan jumlah kutub dan performance motor yang tepat. Untuk menggerakkan konveyor sabuk, dipergunakan motor listrik tiga fase tertutup seluruhnya dengan spesifikasi menurut “Asea Motor Catalogue” sebagai berikut: Ket :

 Jenis motor : motor induksi 6 kutub

 Sumber tegangan : AC - 415 v - 50 Hz

 Nomor penunjukan : MBT 160 A

 Daya output rata-rata : 4,0 KW

 Putaran poros output : 3000 rpm

 Faktor daya : 0,70

 Effisiensi : 80 %

 Momen rate : 45 Nm

 Momen girasi GD2 _{: 0,00575 Kgm}2

 Berat motor : 52 Kg

 Starting : Y / Δ (star - Delta)

4.2 Perencanaan Kopling Gesek

Kopling ini menggunakan satu plat atau lebih yang dipasang diantara poros output dan input. Penerusan daya terjadi dengan adanya gesekan antara plat yang saling berpasangan. Bahan gesek biasanya terbuat dari serat untuk kekuatan, kemudian diimpregnasi dengan bahan ikat seperti damar untuk paduan dan diberi bahan tambahan guna mempertinggi koefisien gesek. Dalam keadaan bekerja kopling gesek tidak diperbolehkan terjadi slip.

4.2.1 Teori Dasar

Pada perencanaan ini diasumsikan bahwa:

- Keausan seragam pada seluruh permukaan gesek - Selama kopling bekerja tidak terjadi slip

a. Gaya-gaya yang bekerja

Gambar 4.3 Prinsip kerja kopling gesek

• Gaya normal

dN = P . dA = P . 2 . π . r. dr N = ∫ �� = ∫ �_��0 . 2 .�. �. ��

1

N = � .� (�₀2 − �₁2) (III -1)

• Gaya gesek dF = μ . dN

F = ∫ �� = ∫ �_��0 .��

1

F = � .� .� (�₀2 − �₁2) (III -2)

• Momen punter

dMr = r . dF = π . P. 2μ. r2 _{. dr}

Mr = ∫ ��� = 2

3 .µπ . P (�03 − �13) �₀

�1

Mr = 2₃� (�03− �13)

(�₀2− �₁2) (III -3)

b. Umur plat kopling

Pada dasarnya perhitungan umur kopling gesek merupakan laju keausan dari permukaan gesek. Besarnya laju keausan permukaan

berbanding lurus dengan kerja gesek. Sedangkan kerja gesek sebanding dengan gaya gesek kopling. Umur dari kopling gesek dipengaruhi oleh temperature kerja kopling. Makin tinggi temperature permukaan gesek akan semakin cepat laju keausan permukaan yang menyebabkan umur kopling semakin pendek. Penghubungan kopling yang terlalu sering akan mengakibatkan kerugian daya. Besarnya rugi daya tersebut diubah menjadi kalor untuk menaikkan temperature permukaan gesek yang berarti juga memperpendek umur kopling.

4.2.2 Perhitungan Kopling

4.2.2.1 Perhitungan Plat Gesek

Pada perencanaan ini dipilih bahan gesek untuk plat yang terbuat dari tenunan asbes dengan damar buatan yang memiliki koefisien gesek

μ = 0,4 dengan tekanan bidang maksimum yang diijinkan λ b = 0,05

sampai 2,0 N / mm2 _{(referensi SKF general catalogue bearing 1970,}

diasumsikan λ b = 0,05 N/mm2

a. Luas permukaan gesek

Momen torsi yang dipindahkan dari motor listrik sebesar 45 Nm pada putaran 745 rpm. Diameter rata-rata plat kopling direncanakan d = 120 mm, maka besarnya gaya gesek kopling adalah :

� = ��

� (III-5)

= ₀45

,06

F = 750 Newton

- Luas bidang gesek

� = �. λ b ======== � = �

λb (III-6)

= 750

A = 15000 mm b. Lebar bidang gesek

Kopling gesek yang direncanakan terdapat dua permukaan gesek, sehingga lebar bidang gesek setiap permukaan adalah:

� = �

2.2π .r (III-7)

= 7500

4 .� . 60

= 9,95 mm ======== dibuat b = 60 mm - Diameter bidang gesek

Diameter luar d0 = d + ½ b

= 150 mm Diameter dalam di = d - ½ b

= 90 mm

4.2.2.2 Perhitungan Pegas Piringan

Untuk menekan plat gesek dari kopling dipergunakan pegas piringan. Hal ini dimaksudkan untuk menghemaht tempat. Bentuk dari pegas ini dapat dilihat pada gambar 4.5

Gambar 4.5 Penampang pegas piringan

Defleksi maksimum pada saat pegas dibebani sama dengan tinggi panas, h. Dalam praktek sehari-hari biasanya defleksi pegas berkisar antara 1,0 sampai 2,0 kali tebal pegas, t .

a. Beban pegas

Beban yang diterima pegas merupakan gaya normal yang diperlukan untuk menekan plat gesek kopling. Dengan demikian :

� = �

µ (III-9)

= 750

0,4 = 1875 ������

b. Dimensi pegas

Dalam perencanaan ini dibuat pegas piringan dengan ukuran sebagai berikut :

 Diameter luar d0 = 160 mm  Diameter dalam di = 50 mm  Tinggi pegas ht = 5,0 mm  Tebal pegas δt = 3, 0 mm

 _{Tegangan ijin bahan λ}b =2.000

N/mm2 _{(DIN 2093, bahan pegas yang dinormalisasi memiliki} λ_{b =}

2200 – 2400 N/mm2 ₎

c. Pemeriksaan pegas

• Besar gaya pegas

�� = 4� �� 4 _�

(1− v2) αd₀2 δt �� ℎ_� �_�− � �_�� � ℎ_� �_�− �

2�_�+ 1�� (III-10)

Dimana :

4�

1− �2 = 9,23. 10

5 _�/��2 _{(ref. 6 hal. 218)}

Dari tabel 12/4 (lihat lampiran) didapatkan :

α = 0, 79

β = 1,46

δ = 1,81 f = 0,75 ht

sehingga diperoleh :

Fp = 7135,37 Newton

Gaya ini jauh lebih besar dari pada gaya normal yang diperlukan untuk menekan plat gesek yang besarnya adalah P = 1875 Newton. Dengan demikian maka perencanaan pegas dapat dipergunakan dengan baik.

Untuk meredam beban kejut pada saat start maupun ketika terjadi perubahan pembebanan, dipergunakan pegas sekrup sebanyak 6 buah. a. Gaya pegas

Gaya maksimum yang bekerja pada pegas pada pegas merupakan gaya gesek yang dittimbulkan plat kopling untuk meneruskan momen torsi. Sehingga F = 750 Newton

Kemampuan pegas untuk menahan beban dinamis dinotasikan dengan

persamaan 12/50 referensi 6

FD = π . τ . d3 / k . 8 . D (III-14)

b. Dimensi pegas

Pegas direncanakan dibuat menurut standart DIN 17224 dengan modulus geser G = 73000 dan tegangan tarik yang di ijinkan �b = 590

N/mm2_.

• Diameter kawat

Pegas direncanakan memiliki diameter D = 5d, dari tabel 12/5 (lihat lampiran) didapatkan k = 1,29 sehingga :

d = �8 _�� �

.� ��1/3 (III-15)

= �8 . 5 .125

590 � 1,29 �1/3

= 1,5 mm=============== dibuat d = 1,6 mm D = 5 . d

= 8,0 mm

• Jumlah lilitan aktif

Defleksi pegas direncanakan δ = 5 mm , maka :

i = �_� . � . �

�2 � � (III-16)

= 5 buah lilitan

• Tegangan pegas

λp = 8

� �

� . �3 � (III-17)

λp = 501,25 N/mm2 karena λp < λijin , maka pegas aman di pakai

4.3 Perencanaan Transmisi Roda Gigi

Untuk meneruskan daya dari motor listrik ke pulley penggerak, dipergunakan system transmisi roda gigi lurus. Dari data sebelumnya telah diketahui:

- Putaran poros output motor penggerak n = 745 rpm - Kecepatan sabuk konveyor sabuk v = 0,8 mps

- Diameter pulley penggerak Dp = 500 mm

Dengan asumsi bahwa tidak terjadi slip antara pulley penggerak dengan sabuk, maka putaran pulley adalah:

np = 60

�

�_� = 30,55 rpm

Indeks yang diberikan pada rloda genewa adalah 4:5, maka putaran pena penggerak adalah:

n rg = 5/4 . np = 38,1875 rpm

• Perbandingan transmisi (i) i = _��

�� = 19,51

Untuk memenuhi perbandingan transmisi sebesar ini, dipergunakan empat pasang roda gigi. Dengan metode trial and error diperoleh perbandingan transmisi untuk masing-masing tingkat.

Gambar 4.6 Susunan roda gigi transmisi 4.3.1 Transmisi Tingkat Pertama

GE AR BOX

Dengan menggunakan metode Nieman direncanakan pasangan roda gigi sebagai berikut:

- Modul m = 4 mm (dipilih)

- Sudut tekan α0 = 200

- Diameter pitch pinion d01 = 80 mm

- Perbandingan transmisi i = 1,90

Gambar 4.7 Transmisi roda gigi tingkat pertama

Dengan demikian maka besaran-besaran yang lain dapat ditentukan : a. Dimensi roda gigi

 Diameter pitch roda gigi pasangan (d02)

d02 = i d01 = 152 mm (III-18)

 Jumlah gigi (Z) Z1=�02

� = 20 ���ℎ (III-19a)

Z2=�_�02 = 38 ���ℎ (III-19b)  Faktor korigasi (X)

X1 = X2 = 0

Untuk factor korigasi X1 = X2, maka akan didapatkan

harga-harga jarak sumbu poros (a0), sudut tekan (α0) dan diameter pitch

tetap, yaitu : a0 = ab, α0= α0 dand0 =dh  Diameter kepala (dk)

dk1 = d01 + 2 m (1 + X1) (III-20a)

= 88 mm

dk2 = d02 + 2 m (1 + X2) (III-20b)

= 160 mm

 Sudut tekan puncak (α )

1 2 POROS

Cos αk1 = cos��

.�_�1

��1 (III-21a)

= 0,8245 ========== αk1 = 31,320

Cos αk2 = ��2

��2����� (III-21b)

= 0,8927 ========== αk2 = 26,780  Tinggi kepala (hk)

hk1 = 0,5 (dk1 - db1) (III-22a)

= 4,0 mm

hk2 = 0,5 (dk2 - db2) (III-22b)

= 4,0 mm

 Lebar gigi (b)

Untuk pinion yang ditumpu pada salah satu sisinya, perbandingan b/d = ≤ 0,7 dan b/d ≤ 1,2 untuk roda gigi yang ditumpu pada kedua ujungnya (referensi 7 halaman 411).

b = 0,7 d

= 56 mm ========== dibuat b = 30 mm

b. Kondisi operasi

 Momen puntir yang diteruskan roda gigi (Mp)

Mp = 716, 2 �

� (III-23)

= 7,1 Kg-mm

 Gaya tangensial pada lingkaran kontak (U) U = ��

�01/2 (III-24)

= 177,5 Kg

 Gaya tangensial per lebar gigi (u)

u = u/b (III-25)

= 5,92 Kg/mm

B = _� �

�_� (III-26)

= 0.074 Kg/mm2  Kecepatan tangensial (V)

V = �� . � . �

60 . 103 (III-27)

= 3,12 mps c. Faktor kesalahan gigi

Dari tabel 22/12 (lihat lampiran), untuk kecepatan tangensial roda gigi V = 3,12 mps, dapat dipilih kwalitas gigi no 9 DIN 3962 dengan splash lubricant dan finish machined. Sehingga diperoleh faktor ge= 4 dan gr = 2,0. Direncanakan pinion di tumpu pada salah satu sisinya (over hanging), maka gk = 0,3

 Berdasarkan DIN 3961, kesalahan dasar pitch (fe)

fe ≤ ge (3 + 0,3 m + 0,2 ��_�) (III-28)

= 23,96 µ

 Kesalahan arah gigi (fr)

Berdasarkan FZG, fr ≤ gr √�) (III-29) = 10,95 µ

 Kesalahan arah gigi efektif (fRw)

fRw = 0,75 fr + gk u . Cs (III-30) d. Faktor pembebanan

 Faktor beban kejut (Cs)

Dari tabel 22/18 (lihat lampiran), untuk pasangan roda gigi dengan penggerak motor listrik yang dipergunakan untuk menggerakkan belt conveyor, besarnya factor pembebanan kejut Cs = 1,1. Sehingga diperoleh factor kesalahan gigi efektif :

fRw = 0,75 . 10,95 + 0,3 . 5,92 . 1,1 = 10,17 µ

Factor kesalahan gigi yang diperhitungkan adalah kesalahan yang terbesar, yaitu f= fe = 23,96 µ

- Momen tahanan bending I/C = 4960 mm3

 Reaksi tumpuan

Dari perhitungan sebelumnya telah diperoleh harga gaya reaksi RB = 60,432 Kg. Batang melintang ini sebenarnya tidak menerma beban lentur. Dalam perhitungan ini dilakukan dengan asumsi, paku keling yang menahan batang penumpu roller idler tidak mampu menanggung beban.

Reaksi tumpuan

BMD

Gambar 5.5 Reaksi tumpuan

RM = RN = RB + ½ . G. L

= 60,432 + ½ . 4,9 . 1,10 = 63,13 Kg

 Momen maksimum Mmax = RM . 50

= 3156,5 Kgmm

 Tegangan normal �� = �max

�/� =

3156,5 4960,0

= 0,64 Kg/mm2

Untuk batang melintang ini dapat dipergunakan baja cor GST 38 yang memiliki kekuatan tarik sebesar �� = 20 N/mm

4.1.3 Perencanaan Batang Penumpu Return Roller Idler

M N

RB

Beban-beban yang diterima oleh batang penumpu return roller idler terdiri atas:

 Berat sabuk qb = 5,87 Kg/m

 Berat sabuk qP = 2,93 Kg/m

 Berat Perlengkapan lainnya diperkirakan qa = 1,5 Kg/m

Sebagaimana pada perhitungan batang penumpu roller idler, maka beban pada batang penumpu return roller idler juga diasumsikan terdistribusi merata dan sama besar pada kedua sisinya. Untuk ini dipilih batang profil L 50 x 50 x 5, dengan dimensi

- Berat persatuan panjang G = 3,77 Kg/m - Luas penampang potongan F = 480 mm2 - Momen tahanan Wx = 13223 mm3

Gambar 5.6 Reaksi tumpuan

Beban total persatuan panjang yang diterima oleh satu sisi batang penumpu adalah :

qtot = ½ (q h + qP + qa) + G = 8,92 Kg/m

 Berat total

C D E

BMD

Mmax _M

E

Mmax

RD RE

RC SFD

1100 Q = qtot . L

= 44,6 Kg

Dengan cara yang sama seperti pada perhitungan sebelumnya akan diperoleh harga-harga :

 Reaksi tumpuan RC = RD = 22,3 Kg RE = 44,6 Kg

 Momen maksimum Mmax = 6968,75 Kgmm

 Tegangan normal �� = 0,53 Kg/mm2

Dengan demikian dapat dipilih batang penumpu return roller idler dengan bahan yang sama yaitu GST 38

4.2 Perencanaan Struktur Roller Konveyor

Struktur roller konveyor terdiri dari batang memanjang sebagai penumpu roller yang didukung oleh sepasang batang tegak disisi kiri dan kanan. Bentuk struktur roller konveyor dapat dilihat gambar berikut

Gambar 5.7 Struktur rangka roller Konveyor a. Penampang memanjang b. Penampang melintang

a b

5000

4.2.1 Perencanaan Batang Memanjang

Beban-beban yang diterima oleh batang penumpu roller terdiri dari: - Muatan konveyor q = 250 Kg

- Berat roller beserta peralatan lainnya yang diperkirakan sebesar qp = 35 Kg / buah

Batang penumpu direncanakan dari baja peroleh L 100 x 100 x 10 yang memiliki dimensi:

Gambar 5.8 Profil batang rangka penumpu roller - Berat persatuan panjang G = 15,1 Kg/m

- Luas penampang potongan F = 1920 mm2 - Momen tahanan Wx = 24965 mm3

Dengan asumsi bahwa beban terdistribusi merata disepanjang batang, maka beban yang diterima oleh setiap batang memanjang adalah:

 Beban total

Q = ½ (q + qp . z ) + G . L = ½ (250 + 35 . 23) + 15,1 . 5 = 603 Kg

 Beban persatuan panjang qtot = Q/L

= 0,1206 Kg/mm a. Reaksi tumpuan

Dengan cara yang sama seperti pada perhitungan sebelumnya akan didapatkan harga-harga:

Gambar 5.9 Diagram momen batang

 Gaya reaksi tumpuan Rp = Rr = 301,5 Kg Rq = 603 Kg

 Momen pada batang

Mq = M max = 376875 Kgmm Mmax = 188437, 5 Kgmm

b. Tegangan normal �� = ����

�� =

18837,5 1920,0

= 7,55 Kg/mm2

Untuk batang memanjang ini dapat dipergunakan baja cor GST 38 yang memiliki kekuatan tarik ijin ��� = 160 N/mm2

P Q R

q tot

BMD

Mmax _MQ

Daftar Pustaka

1. Das, Braja M., Principles of Foundation Engineering, Fifth Edition, Thomson Learning, Inc, USA, 2004

2. G. Nieman, “Machine Element “, Volume I Fifth Edition, Springer Verlag,

Berlin, 1978

3. Hibeler, A. R. 1955, Dynamics of Machinery. London : John Wiley & Sons, Inc.

4. P.Stephin,”Strengh of Material”,Second Edition, Peace Publisher, Moscow,

1995

5. Spott, “Design of Machine Element”, Fifth Edition, Prentice-Hall, New

Jersey 1987

6. Sularso Ir,”Dasar dasar Perencanaan dan Pemilihan Mesin, Edisi Kedua,

Pradya Paramitha, Jakarta, 1980

7. Sutrisno Hadi,” Metodologi Reserch”, Second Edition, Pradya Paramitha,

Bandung, 1992

8. S.DObrovolsky, “ Machine Element “ Fifth Edition, Peace Publisher,

Moscow, 1995

9. Spott, “Design of Machine Element”, Fifth Edition, Prentice-Hall, New

Jersey 1987

10.Zulkarnaen, Pemilihan Bahan Untuk Konstruksi, Edisi Pertama, Pradya