commit to user 17
T
pisau
= Ft . r
pisau
= 125 N . 76,2 mm = 9525 Nmm = 9,5 Nm
3.4 Perhitungan Diameter Poros Pisau Pemotong
Spesifikasi perencanaan poros :
Bahan yang sering digunakan dalam pembuatan poros adalah baja karbon ST
42.
Diketahui: Bahan poros
= ST 42 Tegangan ultimate bahan
σ
u
= 42 Nmm
2
Lampiran 2 Tegangan geser ijin
τ = 23 Nmm
2
T
1
= 163 N
dari perhitungan Sistem Transmisi
T
2
= 11,5 N
dari perhitungan Sistem Transmisi
Berat total pisau = 7 kg = 70 N
Berat puli = 0,3 kg = 3 N
Susunan pisau dan gaya-gaya yang dihasilkan oleh
belt
dapat terlihat pada gambar 3.5:
Gambar 3.5 Susunan pisau dan gambar gaya pada
belt
Sin α =
x r
r
1 2 -
= 480
1 ,
38 2
, 76
mm mm
-
=
0,079 α = 4,55°
commit to user 18
Uraian gaya yang terjadi pada
belt
seperti terlihat pada gambar 3.6:
Gambar 3.6 Uraian Gaya T
1
dan T
2
pada Belt
3.4.1. Perhitungan gaya yang bekerja Beban pada poros pemotong dipengaruhi oleh :
Berat total pemotong = 7kg = 70 N
Berat puli = 0,3kg = 3 N
T
1
= 163 N
T
2
= 11,5 N Gaya vertikal dan horizontal pada T
1
dan T
2
: Dv
= T
1V
– T
2V
+ W
puli
= T
1
. cos 捠 – T
2
. cos 捠 + 3N
= 163 N . cos 4,55° - 11,5 N . cos 4,55° + 3 N = 163N . 0,99 – 11,5N . 0,99 + 3N
= 161,37 – 11,385 + 3 N = 152,985 N
D
H
= T
1
. sin 捠 – T
2
. sin 捠
= 163 N . sin 4,55° - 11,5 N . sin 4,55° = 163 . 0,079 – 11,5 . 0,079
= 12,887 – 0,9085 = 11,94 N
commit to user 19
3.4.2. Uraian gaya vertikal Uraian gaya vertikal seperti terlihat pada gambar 3.7:
Gambar 3.7 Uraian gaya vertikal a.
Kesetimbangan gaya luar ∑
Fx
= 0 R
AX
= 0 ∑
F
Y
= 0 A
V
+ C
V
= W
B
+ D
V
∑ M
A
= 0 W
B
. 95 – C
V
. 190 + D
V
. 260 = 0
70 . 95 – C
V
. 190 + 152,9 . 260 = 0
6650 – C
V
. 190 + 152,9 . 260 = 0
6650 – C
V
. 190 + 39754 = 0
– C
V
. 190 + 46404 = 0
– C
V
. 190 = - 46404
C
V
=
櫰 6 쇸5
C
V
= 244,23 N ∑
F
Y
= 0 A
V
+ C
V
= W
B
+ D
V
A
V
+ 244,23 N = 70N + 152,9N A
V
= 70 + 152,9 – 244,23 N A
V
= - 21,33 N
commit to user 20
Keseimbangan gaya dan titik potong pada gaya vertikal seperti terlihat pada gambar 3.8:
Gambar 3.8 Kesetimbangan gaya dan titik potong pada gaya vertikal b.
Kesetimbangan gaya dalam: Ø
Potongan x-x kiri seperti terlihat pada gambar 3.9:
Gambar 3.9 Reaksi gaya dalam potongan x-x kiri vertikal Nx = 0
Vx = -21,33 N Mx = 21,33 . x
Jarak Titik
Gaya Normal Gaya Geser
Momen x = 0
A N
A
= 0 V
A
= -21,33 N M
A
= 0 x = 95
B N
B
= 0 V
B
= -21,33 N M
B
= 2026,35Nmm
Ø Potongan y-y kiri seperti terlihat pada gambar 3.10:
Gambar 3.10 Reaksi gaya dalam potongan y-y kiri vertikal
commit to user 21
Nx
=
Vx = -Wb – Av = -91,33 N Mx = Av . x + W
B
.x-95 Jarak
Titik Gaya Normal Gaya Geser N Momen Nmm
x = 95 B
N
B
= 0 V
B
= -91,33 M
B
= 2026,35 x = 190
C N
C
= 0 V
C
= -91,33 M
C
= 10703
Ø Potongan z-z kanan seperti terlihat pada gambar 3.11:
Gambar 3.11 Reaksi gaya dalam potongan z-z kanan vertikal Nx = 0
Vx = 152,9 N Mx = 152,9 . x
Jarak Titik Gaya Normal
Gaya Geser N Momen Nmm
x = 0 D
N
D
= 0 V
D
= 152,9 N M
D
= 0 x = 70
C N
C
= 0 V
C
= 152,9 N M
C
= 10703 Ø
Diagram: Diagram NFD, SFD dan BMD seperti terlihat pada gambar 3.12:
commit to user 22
Gambar 3.12 NFD, SFD dan BMD gaya vertikal 3.4.3. Uraian gaya horizontal
Uraian gaya horizontal dapat dilihat pada gambar 3.13:
Gambar 3.13 Uraian gaya horizontal c.
Kesetimbangan gaya luar ∑
Fx
= 0 R
AX
= 0 ∑
F
Y
= 0 A
H
+ C
H
= D
H
∑ M
A
= 0 D
H
. 260 – C
H
. 190 = 0
11,96 . 260 – C
H
. 190 = 0
3109,6 – C
H
. 190 = 0
– C
H
. =
190 6
, 3109
-
C
H
= 16,36 N
commit to user 23
∑
F
Y
= 0 A
H
+ C
H
= D
H
A
H
+ 16,36 N = 11,96 N A
H
= 11,96 – 16,36 N A
H
= - 4,4 N Kesetimbangan gaya dan titik potong gaya horizontal dapat dilihat pada
gambar 3.14:
Gambar 3.14 Kesetimbangan gaya dan titik potong uraian gaya horizontal a.
Kesetimbangan gaya dalam : Ø
Potongan x-x kiri seperti terlihat pada gambar 3.15:
Gambar 3.15 Reaksi gaya dalam potongan x-x kiri horizontal Nx = 0
Vx = -4,4 N Mx = 4,4 . x
Jarak Titik Gaya Normal
Gaya Geser N MomenNmm
x = 0 A
N
A
= 0 V
A
= - 4,4 M
A
= 0 x = 190
C Nc = 0
Vc = - 4,4 Mc = 836
commit to user 24
Ø Potongan y-y kanan seperti terlihat pada gambar 3.16:
Gambar 3.16 Reaksi gaya dalam potongan y-y kanan horizontal Nx = 0
Vx = 11,94 N Mx = 11,94 . x
Jarak Titik Gaya Normal
Gaya Geser Momen
x = 0 D
N
D
= 0 V
D
= 11,94 N M
D
= 0 Nmm x = 70
C N
C
= 0 V
C
= 11,94 N M
C
= 836 Nmm
Ø Diagram NFD, SFD dan BMD gaya horizontal dapat dilihat pada
gambar 3.17:
Gambar 3.17 Diagram NFD, SFD dan BMD gaya horizontal
commit to user 25
Ø Momen resultan terbesar antara momen vertikal dan horizontal :
M
R
=
2 2
V H
M M
+ =
2 2
836 ,
10.703 +
=
69 ,
114,55 +
=
115,25
= 10,74 Nm Ø
Momen ekuivalen : Me = ½ M +
2 2
M T
+
= ½ .10,74 +
2 2
5 ,
9 10,74 +
= ½ . 10,74 + 25
, 90
3476 ,
115 +
= ½ . 25,07 = 12,53933 N.m
d. Perhitungan diameter poros yang diijinkan :
d
=
3
. .
32
b
Me
s p
=
3
42 .
14 ,
3 33
, 12539
. 32
=
3
88 ,
131 79
, 401258
=
3
60 ,
3042 mm
3
= 14,5 mm Maka diameter poros pisau yang diijinkan minimal adalah 14,5 mm.
Dalam kenyataanya poros yang digunakan adalah berdiameter 20 mm,
jadi kontruksi dinyatakan AMAN. 3.5. Perhitungan Pasak
Diketahui : Bahan pasak ST 37 dengan,
� ijin = 21 Nmm² lampiran 3
Dporos = 20 mm
commit to user 26
w =
=
堸
= 5 mm t
=
堸
. w
= 23 . 5 = 3,3 mm
=
.
=
,쇸 .堸 .
= 31,4 mm
Torsi poros motor =
돨 . 6 堸 .
=
滛堸 .6 堸 . ,쇸 .쇸
= 4,913 Nm Ø
Menguji kekuatan pasak T
= . w . r . �
4,913 Nm = 31,4 mm . 5 mm . 10 mm. �
4913 Nmm = 1570 mm³ �
= 3,13 Nmm² Karena
τ τ ijin yaitu 3,13 Nmm² 21 Nmm² maka pasak dinyatakan
AMAN. 3.6. Perhitungan Bantalan
Direncanakan bantalan untuk poros pisau pemotong dengan data – data sebagai berikut :
- Beban radial W
R
= 11,94 N -
Beban aksial W
A
= 222,985 N Diketahui beban radial W
R
sebesar 11,94 N dan diameter poros d 20 mm, maka nomor bantalan yang digunakan adalah 204 dengan data – data
sebagai berikut: -
Lebar bantalan : 14 mm -
Diameter luar bantalan D : 47 mm -
Kapasitas beban statis C
o
: 6550 N -
Kapasitas beban dinamis C : 10000 N Beban radial ekuivalen W
e
yaitu dengan menggunakan persamaan : Beban radial ekuivalen statis W
e
- Faktor radial x dan y
commit to user 27
W
A
C
o
= 222,9856550 = 0,03 Maka dari tabel didapat x = 0,56 dan y = 2
- Faktor keamanan K
s
= 1,0 untuk beban merata dan terpusat -
Beban aksial W
A
= 222,985 N -
Faktor rotasi v = 1 Maka,
W
e
= x . v . W
R
+ y . W
A
. K
s
= 0,56 . 1 . 11,94 + 2 . 222,985 . 1,0 = 1357,96 N
Jadi bantalan dengan nomor 204 aman di pilih karena W
e
C 10400 N
commit to user
BAB IV PEMBUATAN DAN PEMBAHASAN