4.1.3 Efisiensi Roda Gigi Efisiensi :
= CosY
Cos TanY
Cos
……..
27
dimana =
25 05
, 20
25 05
, 20
Cos Cos
Tan Cos
= 045
, 93
, 023
, 93
,
= 0,9302
= 93,02 diambil 93
4.2. Perencanaan Poros I
Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari mesin. Putaran utama dalam transmisi seperti itu dipegang oleh poros. Dalam perencanaan ini
mesin digester mempunyai data sebagai berikut :
Pd = daya rencana =
28,6 kW
n = putaran elektromotor
= 1500
Rpm Sehingga momen rencana dapat dihitung dengan persamaan :
T =
9,74 x
10
5
n P
d
……..
28
27
Sularso, Kiyokatsu Suga. “Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin”. Hal. 279
28
Sularso, Kiyokatsu Suga. “Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin”. Hal. 7-8
Universitas Sumatera Utara
= 9,74
x 10
5
1500 6
, 28
= 18570,93
Kg. mm
Bahan poros dipilih baja karbon tempa Sl 45 dengan kekuatan tarik
B
- 45 kgmm
2
maka tegangan geser izin :
2 1
.
f f
B a
S S
……..
29
dimana :
B
= kekuatan tarik =
45 kgmm
2
S
f1
= faktor keamanan akibat kelelahan lentur =
6 diambil
S
f2
= faktor akibat konsentrasi tegangan yang cukup besar = 1,3 – 3,0
= 2,7
diambil jadi
:
a
= 7
, 2
. 6
45
= 2,77
kgmm
2
untuk mencari diameter poros I dapat diperoleh dengan persamaan :
ds =
3 1
. .
. 1
, 5
T C
K
b t
a
……..
30
29
Sularso, Kiyokatsu Suga. “Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin”. Hal. 7-8
30
Sularso, Kiyokatsu Suga. “Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin”. Hal. 277
Universitas Sumatera Utara
dimana : K
1
= 1,5 – 3,0 karena beban kejutan dan tumbukan =
2,5 diambil
C
b
= 1,2 – 2,3 terjadi pemakaian dengan beban lentur =
1,5 diambil
maka diameter poros I :
ds =
3 1
93 ,
18570 .
5 ,
1 .
5 ,
2 .
77 ,
2 1
, 5
= 50,4
mm
Tegangan geser yang terjadi pada poros I :
a
=
3
. 1
, 5
ds T
……..
31
=
3
4 ,
50 93
, 18570
. 1
, 5
= 0,74
kgmm
2
karena tegangan geser yang terjadi lebih besar dari tegangan izin 2,770,74 maka poros terhadap tegangan geser aman.
4.3 Perencanaan Bantalan
Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman dan
31
Sularso, Kiyokatsu Suga. “Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin”. Hal. 277
Universitas Sumatera Utara
panjang umur. Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak berfungsi dengan
baik maka prestasi seluruh system akan menurun atau tak dapat bekerja secara semestinya. Jadi, bantalan dalam permesinan dapat disamakan peranannya dengan
pondasi pada gedung.
Gambar 4.4 Skema motor penggerak terhadap poros
Universitas Sumatera Utara
Keterangan gambar : 1. Sabuk V – Belt
5. Bantalan 9. Kopling
2. Puli 6. Roda gigi cacing
10. Baut pengikat 3. Motor penggerak
7. Bantalan 11. Bantalan
4. Roda gigi lurus 8. Spline dan naf
12. Bantalan Pada perencanaan ini bantalan yang dipilih adalah bantalan rol kerucut
dengan baris tunggal dan jumlah bantalan yang dipakai 2 buah.
Gambar 4.5 Bantalan rol kerucut baris tunggal
Gaya tangensial di ulir cacing Wwt =
w
R Mt
Dimana : Mt = momen torsi pada poros cacing
R
w
= jari-jari roda gigi cacing =
2
w
D
P = Daya rencana 28,6 kW =
746 ,
6 ,
28
= 38,33
hp
Universitas Sumatera Utara
Mt = 9,74 x 10
5
n P
d
= 9,74 x 10
5
1500 6
, 28
= 18570,93
kg. mm
R
w
= 2
4 ,
50
= 25,2
mm W
wt
= 2
, 25
93 ,
18570
= 731,13 Kg
Gaya tangensial pada roda gigi cacing. W
GT
= W
wt
n Cos
f Tan
n Cos
fTan
1
Dimana : f =
koefisien gesek
= 0,05
Tan =
w
D Nw
Mat.
Dimana : Ma = modul aksial = 11 mm
Nw = jumlah cacing = 1 buah D
w
= diameter cacing = 50,4 mm Maka :
Universitas Sumatera Utara
Tan 4
, 50
1 11 x
= 0,21 = Tan
-1
. 0,21 . 12 n
= sudut tekan normal 14,5 ± 20
Gaya tangensial W
Gt
: W
Gt
= W
wt
n Cos
f Tan
n Cos
fTan
1
= 73,13
16 05
, 12
16 12
05 ,
1 Cos
Tan Cos
Tan
= 562,58
Kg W
wt
= - W
Ga
= W
x
W
Ga
W
wr
= - W
Gr
= W
y
W
Gr
W
wa
= - W
Gt
= W
z
W
wa
W
wr
= W
Gr
fSin Cos
n Cos
n Sin
.
W
wr
= 562,8
12
05 ,
12 .
16 16
Sin Cos
Tan Sin
W
wr
= - W
Gr
= W
y
= 166,76
kg
4.3.1 Perencanaan Bantalan Pada Poros Penggerak poros I
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.6 Analisa gaya pada bantalan poros penggerak poros I
Jarak antara bantalan A dengan bantalan B adalah 200 mm, dimana worm gear roda gigi cacing berada di tengah-tengah poros drum, maka perhitungan
gaya-gaya yang bekerja pada sumbu x adalah sebagai berikut. Gaya yang bekerja pada sumbu – x :
Universitas Sumatera Utara
FX
= 0
FX
= - FA
x
+ FB
x
- W
wa
FA
x
= W
wa
FA
x
= FA
x
. 365,65 =
2
wa
W =
2 13
, 731
= 365,65 Kg Jumlah momen dari A terhadap sumbu Z :
MA
= 2
. 2
.
w wa
wr Y
D W
AB W
AB FB
= 0
= 2
, 25
58 ,
562 2
200 76
, 166
200
Y
FB =
02 ,
14177 12507
200
Y
FB =
02 ,
26684 200
Y
FB FB
Y
= 200
02 ,
26684 = 133,42 Kg
Jumlah momen di A terhadap sumbu Y.
MA
= 2
.
w wt
z
D W
AB FB
= FB
z
. 200 – 731,13.25,2 = 0 = FB
z
. 200 – 18424,47 = 0 FB
Z
= 200
47 ,
18424 = 92,12 Kg
Gaya-gaya vertikal sumbu Y
FY
= W
wr
– FA
y
– FB
z
= 0 FA
Y
= 2
wr
W =
2 76
, 166
= 83,38 Kg
Universitas Sumatera Utara
FZ
= W
Gt
FB
z
– FA
z
= 0 FA
z
= W
Gt
- FB
z
FA
z
= 562,58 – 92,12 =
470,46 Kg
Gaya radial bantalan A RA =
2 2
76 ,
166 58
, 470
RA = 499,14 KG
Gaya radial pada bantalan B RB =
2 2
12 ,
92 42
, 133
RB = 162,13 Kg
Perhitungan Bantalan A Fr = 499,14 KG
Fa = 365,56 Kg Dipilih bantalan rol silindris :
N
o
= 30310 d = 50
mm D = 110
mm C = 8900
Kg C
o
= 7150 Kg P = X . V . Fr . Y . Fa ……..
32
73 ,
14 ,
499 .
1 56
, 365
Kg V
Fa
Fr
32
Sularso, Kiyokatsu Suga. “Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin”. Hal. 135
Universitas Sumatera Utara
maka diambil : X = 0,65
Y = 1,71 V = 1
P = 0,4.1.499,14 + 1.7.365,56 =
821,1 kg
Faktor kecepatan : F
n
=
10 3
3 ,
33
n
……..
33
10 3
22 3
, 33
= 1,13 Faktor
umur :
f
h
= f
h
. P
C
= 1,13 . 1
, 821
8900
f
h
= 12,24 Umur nominal Lh adalah umur bantalan :
Lh = 500 fh
103
……..
34
= 500 . 12,24
103
Lh = 2113041,68 jam Perhitungan pada Bantalan B:
Fr = 162,13 Kg Fa = 365,56 Kg
33-34
Sularso, Kiyokatsu Suga. “Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin”. Hal. 277
Universitas Sumatera Utara
Dipilih bantalan rol silindris : No
= 30310 D = 50
mm C = 8900
Kg C
o
= 7150 KG P
= X . V . Fr . Y . Fa
Fr
V Fa
= Kg
13 ,
162 .
1 56
, 365
= 2,07
maka diambil : X = 0,4
Y = 1,7 V = 1
P = 0,4.1.162,13+1,7.365,56 = 686,45 Kg
Faktor kecepatan : F
n
=
10 3
3 ,
33
n
10 3
22 3
, 33
= 1,13
Faktor umur
: f
h
= f
h
. P
C
= 1,13 . 45
, 686
8900
Universitas Sumatera Utara
f
h
= 12,96 Umur nominal Lh adalah umur bantalan :
Lh = 500 fh
103
……..
35
= 500 . 12,96
103
Lh = 2.556.544,42 jam
4.3.2 Perencanaan Bantalan Pada Poros Yang digerakkan poros II
Gambar 4.7 Analisa gaya pada bantalan poros yang digerakkan poros II
35
Sularso, Kiyokatsu Suga. “Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin”. Hal. 277
Universitas Sumatera Utara
Perhitungan gaya yang bekerja pada sumbu X :
FX
= 0
FX
=
CX
+ + W
Ga
= 0
X D
F
X C
F = =
X D
F
2 1
. 731,13 =
365,56 Kg.
MZ
=
. 2
. 2
CD
F CD
W D
W
D GR
W Ga
Y D
F = 5
, 113
2 5
, 113
76 ,
166 2
W Ga
D W
= 5
, 113
75 ,
56 .
76 ,
166 2
, 25
. 13
, 731
= 245,71
Kg
MY
= W
GR
.
2
CD
F CD
Z D
Y D
F =
CD CD
W
Ga
2
= 5
, 113
2 5
, 113
. 76
, 166
= 83,38 kg
= -
FY
Y C
Y D
Gr
F F
W
= 166,76 + 245,71
Y C
F = 412,47
kg = -
FY
Z C
Z D
Gt
F F
W
Universitas Sumatera Utara
=
Z C
F
Z D
GT
F W
= 562,58
– 245,71
= 316,87 kg
Perhitungan Bantalan C : Fr =
520,13 Kg
Fa = 365,56
Kg dipilih bantalan rol silindris NO. Seri 02 dengan spesifikasi :
d = 100 mm
C = 15714 Kg
B = 24 mm
P = X . V . Fr . Y . Fa
Fr
V Fa
= Kg
13 ,
520 .
1 56
, 365
= 0,70 maka diambil :
X = 0,4 Y = 1,7
P = 0,4 . 1 . 520 + 1,7 . 365,56 = 526,65 Kg
Faktor kecepatan : f
n
=
10 3
3 ,
33
n
=
10 3
22 3
, 33
f
n
= 1,13 Faktor Umur :
f
h
= f
n
. P
C
Universitas Sumatera Utara
= 1,13
. 65
, 829
15714
= 18,94
Umur nominal Lh adalah umur bantalan Lh
= 500 . f
h 103
= 500
. 18,94
103
Lh = 905538,55 jam
Perhitungan Bantalan D : Fr = 480,1 Kg
fa = 365,56 Kg
dipilih bantalan
rol jenis AFBMA No. Seri 02
d = 100 mm
C = 15714 Kg
B = 34 mm
P = X . V . Fr . Y . Fa
Fr
V Fa
= Kg
1 ,
480 .
1 56
, 365
= 0,76 maka diambil :
X = 0,4 Y = 1,7
P = 0,4 . 1 . 480 + 1,7 . 365,56 = 813,64 Kg
Faktor kecepatan : f
n
=
10 3
3 ,
33
n
Universitas Sumatera Utara
=
10 3
22 3
, 33
f
n
= 1,13 Faktor Umur :
f
h
= f
n
. P
C
= 1,13
. 64
, 813
15714
= 21,82
Umur nominal Lh adalah umur bantalan Lh
= 500 . f
h 103
= 500
. 21,82
103
Lh = 14515070,8 jam
4.4 Perencanaan Poros II
