Perencanaan Prototipe Mesin Press Keling - Universitas Negeri Padang Repository

LAPORAN PENELlTlAN
PERENCANAAN

PROTOTIPE MESIN PRESS KELING

Drs, Nizwardi Jalinus, M,Ed,
(Ketua Tim Peneliti)

Penelitian ini dibiayal oleh :
Proyek Operasi dan Perawatan Fasilitas IKlP Padang
Tahun Anggaran 199 1/ 1992
Surat perjanjian Kerja No, : 68/PT37,H9/N,Zn2/199 1
Tanggal, 13 September 199 1
/I-,

/

-

fitr*

INSTITUT KEGURUAN DAN ILMU PENDlDlKAN PADANG
1992

PERSONALIAN PENELlTlAN

PERENCANAAN
PROTOTIPE MESlN PRESS KELING
SEMI OTOMATIS

KETUA

-

: Drs, Nizwardi Jalinus, M,Ed.

Anggota : Drs. Syahril

Y N N N Y N Y N Y Y N N Y N W N N N W Y ~ U N ~ W Y W N ~ Y Y Y N N Y N Y Y N Y ~ N N N ~ N N N U N N N N N N U

PT, MESlN FPTK lKlP PADANG

1992

~ i z w a r d i - J .P e n e l i t i a n P r o t o t i p e M e s i n P r e s s K e l i n g S e m i
Otomatis
Padang

:

Fakultas Pendidikan Teknologi dan Kejuruan
I K I P P a d a n g , J a n u a r i 1992.

Penelitian ini
suatu mesin

bertujuan untuk

berdasarkan analisis

mesin, kekuatan,

dimensi dan

mengetahui Spesifikasi

teoritis

dari

j e n i s bahan,

kapasitas

kemampuan beban

s e r t a a n a l i s i s m e k a n i k d a n d i n a m i k a mesin.
Hipotesis yang
press k e l i n g

akan diuji

d i tentukan

"

adalah

oleh

kernarnpuan

kapasi t a s

daya

t e r i s t i k o b j - e k , y a i t u d i m e n s i obj-ek dan j e n i s

Penelitian ini

merupakan studi

dan

.

mesin
karak-

bahan.

rancangan.

Metodologi

penelitian meliputi perencanaan konstruksi yang terdiri d a r i
desain

konstrusi

dan

melakukan pemilihan

elemen,

menganalisa

alternatif desain

hasil

desain,

d a n rnengambar elernen

dan konstruksi sesuai dengan pemilihan alternatif.
Analisis teoritis

desain dilakukan

dengan.menggunakan

b e b e r a p a r u m u s e l e m e n m e s i n d a n d i n a m i k a rnesin y a n g r e l e v a n ,
seperti analisa
elemen

yang

beban,
meliputi

daya

dan

energi,

konstruksi,

dimensi-dimensi

poros,

alat

pemindah

gerakan.
Untuk mengetahui
hasil a n a l i s a

.

tingkat

keterandalan

r a n c a n g a n d i l a k u k a n uji-uji

bahan, k e m a m p u a n beban p a d a m a s i n g - m a s i n g

Hasil u j i
bahwa h a s i l

berdasarkan

analisis

rancangan dapat

untuk digunakan.

teoritis

dipenuhi dan

dan

ketepatan

terhadap kekuatan

tahapan rancangan.
dapat

diketahui

memenuhi

syarat

Kesimpulan
dinyatakan

hasil

bahwa

k a p a s i t a s mesin,

analisis

kemampuan

teoritis

rancangan

suatu

ketepatan rancangan

mesin

ditentukan

dapat
oleh

dan penggunaan elemen

a t a u komponen m e s i n y a n g s e s u a i d e n g a n f u n g s i n y a .
Hasil penelitian
berupa

pembuatan

diharapkan dapat
untuk produksi

ini

menuntut

prototip

mesin

adanya

tindak

press

keling,

lanjut
yang

d i s i m u l a s i k a n b a i k u n t u k p e n g a j a r a n maupun
yang sederhana

i n d u s t r i t e r k a i t.

dan dapat

dimanfaatkan o l e h

KATA PENGANTAR

Penelitian

merupakan

perguruan tinggi.

salah

Karya ilmiah

satu

karya

ilmiah

di

ini harus dilaksanakan oleh

..

dosen IKIP

Padang

dalam

rangka

meningkatkan

mutu,

baik

sebagai dosen maupun sebagai peneliti.
Oleh karena

itu, Pusat Penelitian IKIP Padang berusaha

mendorong dosen/peneliti
bagian

dari

kegiatan

untuk melakukan penelitian sebagai
akademiknya.

Dengan, demikian

mutu

dosen/peneliti dan hasil penelitiannya dapat ditingkatkan.
Akhirnya saya merasa gembira bahwa penelitian ini telah
dapat

diselesaikan

pemeriksaan dari

oleh

peneliti

tim penilai

dengan

usul dan

melalui

laporan

proses

penelitian

Puslit IKIP Padang.
Padang,

Februari 1992

Kepala Pusat Penelitian

IKIP Padang,

DAFTAR IS1

.
. .
.

A B S T R A K
KATA PENGANTAR
DAFTAR I S 1
DAFTARGAMBAR

.

. Latar

.
.
.

C

. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
.......

.

...
. . . . . .
. . . . . .
. . . . .

Belakang Masalah
Perumusan M a s a l a h
Tujuan P e n e l i t i a n
Kegunaan P e n e l i t i a n

.

D
E

.

.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
.....

.
.
.
.

. . . . .

2
P e r h i t u n g a n d a y a dengan Roda Daya
P e r e n c a n a a n Pemindahan Gerakan
1 Poros
2
Sabuk dan P u l l i
3
R a n t a i dan s p r o k e t
4.Kopling
Rancangan P e n e l i t i a n
Pertanyaan P e n e l i t i a n

........
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . .

.
.

.

I11

.
.
.
.

......
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
LANDQSQN TEORI DAN PENGJUAN HIPOTESIS . . . . . .
A . P e r h i t u n g a n Beban . . . . . . . . . . . . . . .
B . P e r h i t u n g a n Daya
. . . . . . . . . . . . . . .
1. P e r h i t u n g a n d a y a t a n p a Roda Daya . . . . . .
A
B
C
D

11-

. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
.......

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
.............

. METODOLOGI

. . . . . .
A.DesainPene1itian
......
B . Prosedur P e n e l i t i a n . . . . . .
C . T e k n i k dan A l a t p e n g a m b i l D a t a
D. A n a l i s a D a t a d a n . E v a l u a s i . . .
PENELITIAN

.
.
.
.
.

.
.
.
.
.

.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.

. .
..
. .
..
..
..

ii
i v
v

v i

1
2
3

-3
4
4

5
5
5
8
8
10
12
13
15
16

17
17

'19
22
22

. ANALISA DAN PEMBAHASAN HASIL PENELITIAN
26
A . D a s a r P e r e n c a n a a n Beban . . . . . . . . . . . .
26
B . A n a l i s a Daya
. . . . . . . . . . . . . . . . . 26
C . P e r h i t u n g a n Dim-ensi P o r o s . . . . . . . . . . .
30
D . P e r . h i t u n g a n Pemindahan Gerakan
. . . . . . . . 32
E. Pengujian H a s i l A n a l i s i s
. . . . . . . . . . . 37
V . PENUTUP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
42
A . K e s i m p u l a n H a s i l P e n e l i t i a n . . . . . . . . . .42~
B . Saran-saran . . . . . . . . . . . . . . . . .
44
DAFTAR KEPUSTAKAAN
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
IV

CURICULUMVITAE
GAMBARKERJA

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

46

47

D A F T A R GAMBAR

Halaman

Gambar

.
2.
1

R a n c a n g a n penelitian mesin fress keling

. . . . . . .

....
Waktu . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . .

15

D i m e n s i P a k u Keling d a n L i n t a s a n P e n g e l i n g a n

17
18

3

.

Diagram Hubungan Gaya dengan

4

.

R a n c a n g a n Mesin Press Keling

19

BAB I
PENDAHULUAN

A.

L a t a r B e l a k a n g Masalah
Berdasarkan kebijaksanaan
p e l aksanaan

pembangunan

i n d u s t r i merupakan
untuk

i n i

P e l it a

ke

1ima,

sek t o r

s a l a h s a t u s e k t o r yang d i p r i o r i t a s k a n

dikembangkan.

kembaigkan

umum

P e m e r i n t a h dalam a r a h dan

Industri-industri

termasuk

yang

ingin'

di-

i n d u s t r i k e c i l dan rumah tangga,

k a r e n a banyaknya tenaga k e r j a yang d i s e r a p s e k t o r i n i .
Industri
industri

kecil

rumah

diupayakan

khususnya

tangga

merupakan

pemerintah

diarahkan untuk

industri

untuk

'kerajinan

perbengkelan

dapat

perluasan lapangan

dan
yang

berkembang

dan

k e r j a dan kesempatan

berusaha demi p e n i n g k a t a n k e s e j a h t e r a a n r a k y a t .
Dalam

proses

pemerintah
peralatan

mewujudkan

menganjurkan
produksi

ditingkatkan baik
ekonomis yang

' k e b ijaksanaan

agar

untuk

ini,

penelitian-penelitian

industri

kecil

terus

d a r i s e g i t e k n o l o g i dan m e m i l i k i n i l a i

maksudnya a d a l a h memenuhi k r i t e r i a rancang

bangun perekayasaan

dan h a r g a yang d a p a t t e r j a n g k a u o l e h

konsumen.
B e r d a s a r k a n h a s i l o b s e r v a s i pada i n d u s t r i / b e n g k e l
Sumatera B a r a t
pengelingan,
ditinjau dari

yang memproduksi a l a t - a l a t

pada

umumnya d i l a k u k a n

faktor e f f i s i e n s i

kecepatan k e r j a ,

,

m e l a l u i proses

s e c a r a manual.

kerja,

d i

dengan

Jika

indikasi

k e a k u r a t a n h a s i l p e k e r j a a n dan k u a l i t a s

kerja, maka

proses kerja

manual tergolong

pada tingkat

effisiensi yang rendah.
Secara teoritis kecepatan kerja yang meliputi waktu,
mesin lebih

kuantitas kerja
secara manual.

Kualitas yang

dan keakuratan

kerja mesin

tinggi

dari

proses

kerja

meliputi bentuk, kehalusan
lebih baik jika dibandingkan

dengan proses kerja secara manual.
Industri
industri

kecil

yang

dimaksud

adalah

industri-

yang memproduksi alat-alat, seperti sepatu rem,

plat kopling,

dan

peralatan

proses pengelingan.

lainnya

Industri

ini

yang

membutuhkan

membutuhkan

berbagai

mesin perkakas, salah satunyaa adalah rnesin press keling.
mesin ini

Dengan adanya

diharapkan

dapat

menggantikan

proses pengelingan secara manual.
Untuk

meningkatkan

ef isiensi

keci 1

industri

tersebut, maka perlu diupayakan suatu rancangan ~ e r a ~ l a t a n
mesin press
Untuk itu

keling yang digerakkan dengan motor listrik.
perlu dibuat

press keling

dengan sistem

diharapkan dapat
memproduksi

suatu rancangan
semi

. bermanfaat

perkakas

dan

bagi

peralatan mesin

outomatis.
industri

Hasil
kecil

peralatan-peralatan

ini
yang

melalui

proses pengelingan.

B. Perurnusan Hasalah
Dalam penelitian

ini diperlukan

berbagai data-data

teknis elemen. Untuk rnenentukan ha1 tersebut perlu dibuat
rancangan mesin

tersebut' yang

kapasitas dan kemampuan beban.

meliputi

desain

mesin,

U n t u k mendapatkan
maka p e r l u

jawaban a t a s permasalahan d i a t a s

diad.akan p e n e l i t i a n

dan pembuatan

rancangan

m e s i n p r e s s k e l i n g a n s e s u a i dengan r a n c a n g bangunnya.

C. Tujuan Penelitian
B e r d a s a r k a n pada

masalah p e n e l i t i a n

d i atas,

maka

t u j u a n yang akan d i c a p a i a d a l a h :

1. U n t u k membuat rancangan m e s i n p r e s s k e l i n g .
2.

U n t u k mengetahui

kapasitas suatu

mesin,

berdasarkan

b e s a r n y a daya yang d i g u n a k a n .

3.

U n t u k mengetahui

data-data

teknis

( s p e s i f i k a s i ) suatu

mesin p r e s s k e l i n g beradasarkan a n a l i s i s t e o r i t i s .

D,

Kegunaan Penelitian
Manfaat

dari

penelitian

dan

pembuatan

rancangan

mesin p r e s s k e l i n g i n i a d a l a h :

1. M e n i n g k a t k a n

efisiensi

proses t r a d i s i o n a l

2.

kerja

industri

kecil

dari

k e p r o s e s permesinan.

Mendukung

kesempatan yang l e b i h l u a s b a g i kemungkinan

tumbuhnya

industri

kecil

yang

p e n g e l i n g a n dalam p r o d u k s i n y a ,
k e c i l dan

b e n g k e l yang

memanfaatkan

proses

terutama untuk i n d u s t r i
rem,

memproduksi s e p a t u

plat

k o p l i n g dan p e r l a t a n l a i n n y a .

3.

Salah

satu

alternatif

teknologi tepat
dapat

guna yang

dipergunakan

dan

khususnya i n d u s t r i k e c i l .

teknologi

dalam

mencari

sederahana dan murah u n t u k
dijangkau

oleh

masyarakat,

BAB I1
TINJAUAN KEPUSTAKAAN
Proses pengelingan
dengan sumber
tenaga

yang

ketelitian,
baik.

Hal

tergantung

tradisional adalah

tenaga adalah

dari

tenaga

.dibutuhkan relatif

besar

keakuratan

hasil

disebabkan

pengelingan

proses

pada tenaga

secara

manual,

manusia.
dengan

tingkat

relatif

pengelingan

Jumlah

kurang

sepenuhnya

(power) dan keahlian (skill) serta

ketelitian (feeling) para pekerja.
Suatu rancang
beberapa elemem
(sabuk), rantai,

bangun mesin

mesin seperti

dan

bantalan, roda

dari beberapa

kombinasi

keling

membutuhkan

motor listrik, pully, V belt

kopling, poros,

lain-lain. Gabungan
teknik

press

daya

dan

peralatan di atas dengan

pergerakan

akan

diperoleh

suatu

mekanisme mesin press keling semi otomatis.
Berdasarkan peralatan

yang

akan

digunakan

di

atas,

teori-teori tentang alat-alat tersebut, seperti daya, sabuk,
rantai, poros, kopling, bantalan, roda daya dan lainnya akan
mendasari perhitungan

rancang bangun

'mesin ini. Di samping

itu perhitungan konstruksi dan kekuatan bahan akan mendukung
mesin ini, tanpa mengabaikan faktor estetikanya.
A. Perhitungan Beban
Perhitungan beban
maksudkan adalah
harus

diberikan

(usaha). Sehingga

maksimum

dari

suatu

mesin

di-

untuk menentukan besar gaya tumbuk yang
mesin
gaya

untuk
maksimum

dapat

melakukan

kerja

yang

diberikan

mesin

dapat memenuhi kebutuhan beban maksimum.

5

Gaya maksimun

yang

diperlukan

untuk

pengelingan,

adalah:
F = A 7

. .

Dimana :
A = ndt = luas penampang

keliling (m2)
d = diameter keling (m)
t = tebal/tinggi maksimum (m)
r = tegangan geser bahan paku keling (N/m2 = Pa)
F = gaya maksimum yang diperlukan (N).
(G.H.Martin,1985:395)
Seluruh variabel

yang mempengaruhi

gaya maksimum

harus

diambil harga (ukuran rancangan) yang tertinggi.

B. Perhitungan Daya
1. Perhitungan Daya Tanpa Roda Daya

Kerja

(usaha)

yang

dilakukan

untuk

pengelingan,

adalah:
W k = Y F t
Maka

besarnya

usaha

yang

dilakukan

dalam

waktu

untuk

dapat

pengelingan nyata, disebut daya P (watt).
p

=

Wk

----

ts
dimana:
Wk = usaha yang dilakukan (joule)
ts = waktu nyata pengelingan (detik)
Sedangkan daya

rencana yang

melakukan pergerakan

diperlukan

lebih kurang

dua kali dari daya

yang dibutuhkan.
2. Perhitungan Daya dengan Roda Daya

Sumber

tenaga

listrik. Tenaga

ini

yang

digunakan

diubah

menjadi

adalah

tenaga

tenaga

kinetik

rotasi melalui motor listrik. Besarnya daya yang harus
diambil

dari

motor

listrik

tergantung

pada

beban

6

maksimum yang
yang h a r u s

bekerja.

Untuk

d i b e r i k a n motor

mengurangi j u m l a h
listrik,

maka

daya

penggunaan

r o d a daya s a n g a t m e n g u n t u n g k a n u n t u k mesin i n i .
.

Sebuah r o d a
yang b e r p u t a r

dan d i g u n a k a n

dalam mesin.
karena r o d a

daya ( f l y w h e e l )

adalah

masa

s e b a g a i penyimpan t e n a g a

Keuntungan pemakaian
daya d a p a t

sebuah

roda

daya

adalah

memberikan tambahan daya s a a t

p r o s e s p e n g e l i n g a n yang membutuhkan tenaga b e s a r dalam
k o n d i s i mesin b e k e r j a c e p a t dan gaya yang t i b a - t i b a .
Pengunaan

roda

daya

dapat

m e m p e r k e c i l tenaga

motor l i s t r i k

t e n a g a yang

kecil

lebih

dapat

mengurangi
atau

motor

digunakan.

dan
dengan

Hal

i n i

d i s e b a b k a n tenaga d a r i ' m o t o r ' d i s i m p a n dalam r o d a daya,
selama s e l a n g

waktu

antara

proses

pengelingan

dan

wak t u p e n g e l i n g a n b e r i k u t n y a .
Energi k i n e t i s

d a r i sebuah

benda

yang

berputar

adalah:
Ek = '4 I R
dimana:

I = momen kelembaman d a r i s u a t u massa t e r h a d a p
sumbu p u t a r n y a .
R = percepatan sudutnya.

Apabila

kecepatan

mesin
roda

daya.

tenaga
Jika

akan

tersimpan

d i

dikurangi,

tenaga akan d i k e l u a r k a n o l e h r o d a daya.

i n i disebabkan

dalam

bertambah,

kecepatan
Hal

o l e h percepatan sudut berbanding l u r u s

dengan k e c e p a t a n s u d u t n y a .
M e n u r u t GH.Martin
dan

ukuran

roda

( 1 9 8 5 ) , u n t u k menentukan massa
daya,

terlebih

dahulu

harus

'

.

ditentukan :
a.
b.
c.

D i a m e t e r p l a t r a t a - r a t a r o d a daya (Dl
Kecepatan p l a t r a t a - r a t a r o d a daya ( V )
K o e f i s i e n f l u k t u a s i k e c e p a t a r o d a daya
Kecepatan r a t a - r a t a

j u m l a h kedua
d i b a g i dua.
jari

(C).

d a r i s u a t u r o d a daya a d a l a h

kecepatan pada

dua t i t i k

yang

berbeda

N i l a i k e c e p a t a n i n i t e r g a n t u n g pada j a r i -

rata-rata

p l a t r a d a daya,

semakin b e s a r R ,

maka V

akan b e s a r .

4

K o e f i s i e n f l u k t u a s i a d a l a h v a r i a s i d a r i kecepatan
yang d i p e r l u k a n .
a n t a r a 0,2
harga C

Besarnya k o e f i s i e n f l u k t u a s i b e r k i s a r

sampai 0,002.

mencapai

0,2.

Untuk mesin-mesin
Sedangkan

s i n k r o n s e p e r t i motor l i s t r i k ,

untuk

j a r i rata-rata

pada k e c e p a t a n V,

d a n Va

mesin-mesin

mencapai 0,002.

J i k a diumpamakan sebuah masa ( m )
b e r p u t a r pada

perkakas

(R),

d a r i r o d a daya

maka e n e r g i k i n e t i s

adalah:

sedang kan

J i k a ditentukan
dalam tenaga

waktu

kinetis,

(t)

yang menyatakan

maka

h a r u s d i a m b i l d a r i r o d a daya,

E = '4 M ( V L 2
D i m a n a :( V ,

Paka

-

Vz)

Energi atau
adalah:

- up=)

= CV

:
E = '4 M ( 2 CV')

perubahan

tenaga

yang

J a d i Massa e f e k t i f

d a r i r o d a daya,

adalah:

E
M = -----CV"
Karena

adanya

pengaruh

dari

efek

jari-jari

t e r h a d a p massa e f e k t i f

r o d a daya,

daya a d a l a h

90% d a r i massa e f e k t i f n y a .

kira-kira

(R)

maka massa d a r i r o d a
Jadi

M a s s a ' r o d a daya yang s e b e n a r n y a . a d a 1 a h :

E
M = ------ x 90%
CV'
dimana:
M = massa r o d a daya ( K g )
E = t e n a g a k i n e t i s d a r i r o d a daya
V = k e c e p a t a n r a t a - r a t a r o d a daya

C.

(Joule)
(m/s).

Perencanaan Pemindahan Gerakan
~ n t u k ' m e n t r a n s m i s i k a n daya d i g u n a k a n
pemindahan g e r a k a n ,
r a n t a i dan s p r o k e t

s e p e r t i poros,

sabuk

elemen-elemen

(V belt),

pully,

(gigi tarik).

1. Poros
Dalam perencanaan
yang

harus

bekerja,
lentur

sebuah p o r o s

diperhatikan,

beban

yang

m e l i p u t i beban l e n t u r dan beban p u n t i r .

Beban

meliputi

sedangkan beban

gaya

antara

ada beberapa ha1

akibat

lain

pembebanan

berat,

p u n t i r a d a l a h a k i b a t gaya tumbuk a t a u

gaya g e s e r .
Untuk

menen t u k a n

beban l e n t u r ,
yang b e k e r j a
diizinkan.

ukuran

t e r g a n t u n g pada
dan tegangan

poros

yang

mengalami

b e s a r n y a momen

lentur

(bahan

l e nt w r

p o r o s ) yang

Ukuran d i a m e t e r p o r o s d a p a t d i h i t u n g dengan

rumus:
10,2
d s = [------

M,l""

0-a

dirnana
d s = d i a m e t e r p o r o s u n t u k beban l e n t u r ( m m )
MI
= momen tahanan l e n t u r (kg.mrn)
u, = tegangan l e n t u r bahan p o r o s (kg/mmz).
u= u
, / Sf= x Sf2
Ue
= tegangan t a r i k bahan (kg/mmz)
= f a k t o r keamanan u n t u k beban s t a t i s
SfI
(harga ma, = 6 )
Sf,
= f a k t o r keamanan u n t u k beban d i n a m i s
( h a r g a maw = 2).

Sedangkan u n t u k
utama b e r u p a

p o r o s yang

p u n t i r atau

poros kopling.

Pada

mengalami pernbebanan

rnomen p u n t i r ,

poros

i n i

s e p e r t i pada

terdapat

pembebanan

tumbukan b e r u p a t a r i k a n a t a u t e k a n a n d a r i r a n t a i .
d i s i n i p e r l u d i p e r h i t u n g k a n adanya f a k t o r

Maka

kearnanan dan

f a k t o r k o r e k s i daya dengan e f e s i e n s i mekanisnya.
Besarnya mornen p u n t i r yang b e k e r j a a d a l a h :
Pd

T

= 9,74

x

----

103

N,
dirnana:
T
Pd
Po
fc
N,

= momen p u n t i r / t o r s i (kg.mrn)
= Po
fc
( d a y a rencana, kW)

.

= daya awal (kW)
= f a k t o r k o r e n s i daya.
= k e c e p a t a n p u t a r a n p o r o s pengerak

Untuk menentukan
mernperhatikan

momen

g e s e r yang d i i z i n k a n .
d i k o r e k s i dengan

ukuran
puntir

diameter
yang

(rprn).

poros,

bekerja,

harus

tegangan

Disarnping i t u rnomen p u n t i r h a r u s

faktor

koreksi

tumbukan dan

k o r e k s i beban l e n t u r k a l a u ' mernungkinkan.

faktor

Rumus yang d i g u n a k a n a d a l a h :
5,1

ds = [

-----

.

K t

.T

Cb

]I/"

7,

- dimana:

ds = diameter poros ( m m )
T,
= tegangan g e s e r yang d i i z i n k a n (kg/mm2)
7,
= U e / s f 2 ,s f =
UB
= Kekuatan t a r i k bahan p o r o s (kg/mmZ)
s f l = f a k t o r keamanan bahan p o r o s
(bahan S-C = 6 )
sf,
= f a k t o r keamanan b e n t u k p o r o s
( p o r o s dengan p a s a k / b e r t i n g k a t = 2 ) .
K t = F a k t o r k o r e k s i momen p u n t i r
(beban tumbukan sedang = 1 , O - 1,s)
Cb = F a k t o r k o r e k s i beban l e n t u r
( h a r g a n y a = 1 , O - 2,J).

2. Sabuk dan Pulli
Untuk me,mindahkan
poros roda

daya d a r i

daya d i g u n a k a n

Dipilihnya alat

i n i

adalah

dapat

karena

s e w a k t u mesin

sabuk

sebagai

(V

alat

rneredam

beroperasi,

motor

pengerak

b e l t ) dan p u l l i .
pemindah

terjadinya

dan

ke

disamping

gerakan
puntiran

itu

lebih

e f i s i e n dan harganya l e b i h murah b i l a d i b a n d i n g dengan
alat-alat

yang l a i n .

Dalam menentukan

dan p e m i l i h a n

penampang sabuk,

t e r l e b i h d a h u l u d i t e n t u k a n daya rencana,
pengerak.

putaran p u l l i

Dengan b a n t u a n d i a g r a m p e m i l i h a n sabuk d a p a t

d i t e n t u k a n t i p e sabuk yang cocok u n t u k d i p a k a i .
Penen t u a n
ditentukan
diperoleh.

berdasarkan
Dengan

minimum d a p a t
dianjurkan.

diameter

minimun
tipe

bantuan

d i k e t a h u i ukuran

Sedangkan

penampang

tabel

,

p u l li

dapat

sabuk

pemilihan

yang

diameter

d i a m e t e r minimum yang

u n t u k menentukan u k u r a n n o m i n a l

l a i n n y a d a p a t d i g u n a k a n persamaan b e r i k u t :

(Sularso,

1978 : 1 9 6 9 )

Penentuan j a r a k
sabuk d a p a t

.

sumbu p o r o s dan p a n j a n g k e l i l i n g

d i l a k u k a n berdasarkan

k o n d i s i d a r i mesin

yang d i r e n c a n a k a n .

A p a b i l a tempat yang t e r s e d i a cukup

besar

maksimum

maka

kondisi

nilai

yang

kurang

ditetapkan jarak
tersebut,

dapat

luas,

digunakan.

maka

p o r o s sementara.

terlebih

Untuk
dahulu

Berdasarkan ukuran

maka p a n j a n g k e l i l i n g sabuk d a p a t d i t e n t u k a n

dengan rumus:

= 2C +

nI2

(Dp

+

d p ) + 1/4C ( D P

- dp)=

dimana:
L = p a n j a n g k e l i l i n g sabuk, s e c a r a t e o r i t i s
C = j a r a k sumbu p o r o s sementara ( m m ) .
(Sularso,
Berdasarkan h a s i l
maka u k u r a n
kan dengan
dipasaran

(mm)

1978 : 1 6 8 ) .

perhitungan t e o r i t i s tersebut,

panjang k e l i l i n g t e r s e b u t harus d i s e s u a i ukuran panjang

(diperdagangkan),

keliling

sabuk

dan s e k a l i g u s

yang

ada

menentukan

nomor sabuknya.
S e t e l a h nomor sabuk dan u k u r a n sabuk yang s t a n d a r
diketahui,

maka

jarak

poros

yang

d i h i t u n g dengan rumus:
b + Ib2

- 8(Dp

-

dp)=

c = ..........................
8

sebenarnya

dapat

dimana:
b = 2L - n ( D p + d p )
C = j a r a k sumbu yang s e b e n a r n y a ( m m )
L = p a n j a n g k e l i l i n g sabuk y a n g s e b e n a r n y a (mm).
(Sularso,

1978:1974)

3 . R a n t a i dan S p r o k e t
Sebagaimana t e l a h d i j e l a s k a n d i a t a s ,
i n i digerakan

o l e h motor

rpm.

tersebut

Putaran

m e n j a d i 280

l i s t r i k dengan p u t a r a n 1400
direduksi

melalui

rpm pada t i n g k a t p e r t a m a ,

berikutnya putaran

bahwa m e s i n

d i r e d u k s i menjadi

sabuk

V,

dan pada t i g k a t
rpm

60

dengan

rantai rol.
Keuntungan pemakaian r a n t a i ,
mampu meneruskan
rantai

i n i

adalah karena r a n t a i

d a y a yang b e s a r dan t a n p a s l i p .

diharapkan

dapat

menjamin

Jadi

perbandingan

p u t a r a n yang t e t a p .
Dalam p e r e n c a n a a n dan p e m i l i h a n r a n t a i yang t e p a t
u n t u k s u a t u mesin,
yang akan

(N).

Dengan

h a r u s b e r d a s a r k a n daya r e n c a n a

d i t r a n s m i s i k a n dan

diketahuinya variabel

diagram pemilihan r a n t a i r o l ,

-

-

p u t a r a n p'oros

(Pd)

pengerak

tersebut,

melalui

dapat ditentukan

:

Nomor r a n t a i
Jumlah r a n g k a i a n r a n t a i
Jarak bagi ( p )
Batas kekuatan r a t a - r a t a (FB)
Beban maksimum yang d i i z i n k a n ( F u )
J u m l a h g i g i s p r o k e t k e c i l (Z,).
Berdasarkan diagram

maka u k u r a n n o m i n a l

pemilihan

rantai

l a i n n y a dapat ditentukan,

- Jumlah g i g i s p r o k e t besar ( Z n ) = Z x x
- Diameter j a r a k b a g i s p r o k e t k e c i l ( d p )
dp = p / s i n (180':' / Z L )

NI/Nz

tersebut,
seperti:

- Diameter j a r a k b a g i s p r o k e t besar (Dp)
Dp = p /

-

sin

(180''

/

Z2)

Diameter l u a r sproket k e c i l ( d p )
d p = (0,6 + c o t (180':' / Z I ) p

- Diameter l u a r s p r o k e t besar (Dp)
Dp = ( 0 , 6

-

+ cot

(180C' /

Kecepatan r a n t a i ( v ) =

Zn)

p

p x

ZI

x NI

------------1000 x 60

1 0 2 x Pd

-

Beban r e n c a n a ( F ) =

-

v
Panjang r a n t a i (dalam j a r a k

-

J a r a k surnbu p o r o s ( d a l a m j a r a k

----------bagi)

(Lp) =

bagi)

(Cp) =

- J a r a k sumbu yang s e b e n a r n y a ( C ) = Cp x p.
(Sularso,

1987:202)

U n t u k m e n g a t a s i keausan r a n g t a i a k i b a t panas yang
terjadi,

yang

disebabkan o l e h

gesekan,

pelumasan s e b a g a i

penahan e f e k

digunakan

minyak

adalah

s e p e r t i SAE 20-30

dan

panas.

dengan

perlu

diberi

Pelumas

viskositas

yang

rendah,

S A E 30-40 dengan s i s t e m t e t e s .

4 - Kopling
K o p l i n g yang
kopling tidak
Kopling i n i
positif,

dirancang untuk

tetap,

yaitu

meneruskan

artinya

mornen

daya

mesin

kopling
(momen)

diteruskan

i n i

cakar

adalah
tunggal.

dengan

kontak

tidak

dengan

p e r a n t a r a a n gesekan m e l a i n k a n m e l a l u i sebuah c a k a r .

Un t u k menentukan d i m e n s i k o p l i n g yang cocok un t u k
suatu desain,

harus berdasarkan

akan d i t e r u s k a n
kan d a t a

dan p u t a r a n

tersebut dapat

besarnya

poros kopling.

daya

yang

Berdasar-

d i k e t a h u i d i m e n s i yang l a i n ,

y a i tu:

D a = 2 d s + 25 ( m m )
h

= 0 , s ds + 8 ( m m )

Dimana :
DL
=
D2 =
D,
=
=
h

d i a m e t e r dalam k o p l i n g
diameter l u a r k o p l i n g
diameter poros k o p l i n g
tebal/panjang cakar.

B e s a r n y a gaya

yang b e k e r j a

pada j a r i - j a r i

rata

adalah:

r,

= (DL + D2)/4

F t = T/r,
Dimana :
rm = j a r i - j a r i r a t a - r a t a
= gaya t a n g e n s i a l ( k g )
Ft
T
= t o r s i (momen p u n t i r ) .
Tegangan g e s e r

T

(kg/mmZ)

yang t i m b u l

pada a k a r

cakar adalah:

Mornen ta'hanan l e n t u r

Besarnya tegangan

( Z ) c a k a r adalah:

lentur o

(kg/mmz), a d a l a h :

15

Tegangan g e s e r maksimum
7

mrk

-

7

(kg/mmZ),

,
,
k

adalah:

(I
ub2 + 47=)/2

($ularso,1987:58)

D. Rancangan Penelitian
Penelitian i n i
s u a t u mesin

a d a l a h s t u d i rancangan u n t u k membuat

berdasarkan a n a l i s i s t e o r i t i s d a r i kekuatan,

kemampuan beban

dan

daya,

ukuran

beban

dan

analisis

mekanik dan d i n a m i k a rancangan m e s i n .
B e r d a s a r k a n ha1 t e r s e b u t ,
mesin u n t u k

d a p a t melakukan

tersebut harus

d i p e r l u k a n s u a t u rancangan
proses

pengelingan.

Mesin

mampu rnelakukan k e r j a s e s u a i dengan beban

maksimum yang d i r a n c a n g .
Beban
kebutuhan
proses.

maksimum
daya

yang

Hubungan

d i m e n s i dan

diidentifikasikan

harus

diberikan

antara

j e n i s bahan

b e r d a s a r k a n daya
spesifikasi

dapat

mesin

karakteristik
objek,

dengan

yang d i g u n a k a n ,
sederahana.

untuk
beban

sebagai
melakukan
meliputi

kemampuan

akan m e n g h a s i l k a n s u a t u
Untuk

lebih

jelasnya

p e r h a t i k a n diagram b e r i k u t :

I:
+
/

DAYA MOTOR

------------

mesin

-dimensi , - j e n i s

SFESIFIKASI MESIN
- d i m e n s i rancangan
- J e n i s dan t i p e
elernen,dll.

Gambar 1. Rancangan p e n e l i t i a n m e s i n p r e s s k e l i n g

E. Pertanyaan Penelitian
Alternatif
dapat

rancangan

menggantikan

(dengan
dengan

tangan).
sistem

Suatu
semi

d i g e r a k a n dengan
tradisional.

tentukan

keling.

kelingan

secara

prototype

otornatis

k e l i n g diharapkan

mesin

(kecepatan

tradisional
press

keling

tinggi

yang

m o t o r l i s t r i k ) d a p a t rnengantikan p r o s e s

Maka h i p o t e s i s yang akan d i u j i a d a l a h :

Kemampuan

objek,

alat

rnesin p r e s s

dan

kapasitas

oleh

yaitu

daya

press keling.

bekerja

d i m e n s i paku

Sehingga

mesin

press

dengan

keling,

keling

di-

karakteristik

j e n i s bahan paku

d a p a t d i t e n t u k a n s p e s i f i k a s i mesin

BAB I 1 1

METODOLOGI PENELITIAN
Metodologi penelitian
masalah teknik

yang akan

perencanaan dan

dijelaskan menyangkut

pengujian hasil perencanaan

yang meliputi :
A.

D e s a i n r a n c a n g bangun m e s i n

Dalam pembuatan
terlebih

dahulu

rancang bangun

harus

mesin press keling,

ditentukan

beberapa

alternatif

sesuai dengan formulasi yang diinginkan, yang meliputi:
1. K a p a s i t a s m e s i n

Mesin press

keling

melakukan pengelingan
berarti waktu

ini

dirancang

sebanyak 60

yang diperlukan

untuk

dapat

buah permenit, dan

untuk pembuatan 1 buah

kelingan adalah 1 (satu) detik.
Perencanaan beban
dimensi

paku

ditumbuk.
berdasarkan

keling

Penentuan
kebutuhan

lebih jelasnya

maksimum,
secara
ukuran
yang

adalah

maksimum
maksimum
umum

dimensi tersebut

perencanaan
yang
paku

dilapangan.

harus
keling
Untuk

dapat dilihat gambar

berikut:

Gambar 2. Dimensi paku keling dan lintasan
pengel ingan

-

Perencanaan
( L ) = 50 mm

-

Panjang
k e p a l a paku
d i t u m b u k ( 1 ) = 1 0 mm

panjang l i n t a s a n

MaRa w a k t u
dari

satu

keling

(langkah) pengelingan

(maksimum)

pengelingan nyata

kali

pengelingan.

yang

adalah 1/5

untuk

lebih

harus

detik,
jelasnya

p e r h a t i k a n d i a g r a m gaya b e r i k u t :

.

Gambar 3.

D i a g r a m hubungan g a y a dengan w a k t u

2, Rancangan Mesin
M e s i n p r e s s k e l i n g i n i d i r a n c a n g dengan d a t a - d a t a
sebagai b e r i k u t :

-

-

P u t a r a n p o r o s m o t o r l i s t r i k (NI)
= 1400 rpm
Daya m o t o r ( P o ) = 3 / 4 HP
P u t a r a n p o r o s p e r a n t a r a ( N 2 ) = 280 rpm
P u t a r a n p o r o s k o p l i n g (N3) = 6 0 rpm.

Pemindahan g e r a k a n
d i g u n a k a n sabuk
dipasang

(V belt)

sebuah

gerakan

dari

d a r i motor ke poros perantara

roda
poros

dan p u l l i .
daya,

Pada p o r o s

sedangkan

perantara

ke

i n i

pemindahan

poros

kopling

d i g u n a k a n r a n t a i dan s p r o k e t .
Untuk
linier

mengubah

pada

eksentrik

yang

Gerakan l i n i e r

poros

gerakan
kopling,

dilengkapi
yang t e r j a d i

rotasi
maka
dengan

menjadi

gerak

digunakan

poros

cincin

diteruskan

oleh

(ring).
batang

( l i n k ) ke o b j e k dengan p r i n s i p g e r a k gaya.
Untuk
digunakan

mengatasi
kopling

gerakan r o t a s i
bagian i n i
proses

dan l i n i e r .

sangat penting,

penyetelan.

Untuk

terus
dan

Penggunaan

menerus,
penghubung

kopling

pada

k a r e n a s e l a n g waktu a n t a r a

pertama

wak t u

yang

pemutus

sebagai

pengelingan

dibutuhkans

gerakan

dengan

beberapa

yang

saat

berikutnya

untuk

proses

l e b i h j e l a s n y a p e r h a t i k a n rancangan

mesin i n i s e b a g a i b e r i k u t :

Gambar 4.
B.

Rancangan Mesin P r e s s K e l i n g

Prosedur Penelitian

Prosedur
keling

i n i

perencanaanya.

penelitian
dilakukan
Proses

dalam

secara

pembuatan
bertahap

mesin
sesuai

pree$
dengan

p e n g e r j a a n dan p e n g u j i a n d i l a k u k a n

dengan m e n g i k u t i l a n g k a h - l a n g k a h

sebagai b e r i k u t :

1. Perencanaan k o n s t r u k s i
Perencanaan k o n s t r u k s i mesin p r e e s k e l i n g i n i m e l i p u t i
beberapa t a h a p , y a i t u :
a. Merencana k o n s t r u k s i
b. Merencana elemen-elemen k o n s t r u k s i
c . Menggambar k o n s t r u k s i dan d e t a i l
d. Menentukan t o l e r a n s i .

2 . Survey M a t e r i a l
Sebelum d i l a k u k a n pembuatan p r o t o t i p e mesin p r e s s
k e l i n g sesuai
terlebih

dengan h a s i l

dahulu

Survey i n i

harus

dimaksudkan

untuk

a.

Motor l i s t r i k

material.

mendapatkan

data-data

Data-data

antara lain:

- Daya (HP)

:

-

Putaran (rpm)

: - Diameter ( i n )
- Berat I kg)

Roda daya

c.

Pulli

d.

Sproket

e.

B e r i n g : D i a m e t e r dalam dan l u a r

Data-data
dan

- Jenis/tipe.
- D i a m e t e r l u a r ( i n ) dan l u b a n g ( m m ) .
:

- Jumlah g i g i ( b u a h )
(mm)

t e r s e b u t s a n g a t d i b u t u h k a n dalam perencanaan

perhitungan

mesin

ini.

Data

membantu dalam p e m i l i h a n a l t e r n a t i f
3.

yang d i p e r l u k a n

d a r i beberapa elemen

b.

:

bangun,

survey

dan s p e s i f i k a s i

m e s i n yang d i p e r l u k a n ,

rancang

dilakukan

t e k n i s yang add d i lapangan.
m e l i p u t i dimensi

seleksi

tersebut

dapat

desain.

Proses P e m b u a t a n M e s i n

Pada p r o s e s pembuatan mesin p r o t o t i p e mesin p r e s s
keling i n i

d i b a g i menurut

gambar d e t a i l

bagian k o n s t r u k s i ( l i h a t lampiran),
a.

Pembuatan

poros,

p o r o s pengerak.

terdiri

dan b a g i a n -

yang t e r d i r i d a r i :

d a r i p o r o s p e r a n t a r a dan

P r o s e s yang

d i l a k u k a n a d a l a h pem-

b u b u t a n d i a m e t e r dan p e n g e f r a i s a n c e l a h a l u r s p i .
b.

P e n g e r j a a n pembuatan k o p l i n g .
a d a l a h pembubutan
alur spi.

P r o s e s yang d i l a k u k a n

d i a m e t e r dan

pengefraisan celah

c.

Pembuatan po,ros

eksentrik.

Proses

yang

dilakukan

a d a l a h pembubutan . l u b a n g e k s e n t r i k dan p e n g e f r a i s a n
celah a l u r spi.
d.

Pembuatan

mekanisme p e r g e r a k a n ,

batang-batang
sambungan.
pembubutan
f.

penghubung

Proses

yang t e r d i r i d a r i

(link)

yang d i l a k u k a n

dan

sambungan-

a d a l a h f r a i s dan

.

Pembuatan

b a t a n g dan

dilakukan

adalah

lubang peluncur.

pembubutan

lubang

P r o s e s yang
dan

batang

p e l u n c u r s e r t a sarnbuangannya.
g.

Pembuatan landasan dan mata k e l i n g a n .

4, Proses Perakitan
Setelah

bagian-bagian

konstruksi

k e l i n g i n i selesai dikerjakan,
adalah

perakitan

dan l a s .

konstruksi.

dengan s i s t e m

Untuk b a g i a n

Sistem

penyambungan

yang k o n s t r u k s i

d i l a k u k a n penyambungan l a s .

press

maka l a n g k a h b e r i k u t n y a

bagian-bagian

perakitan dilakukan

mesin

bodi

baut

umumnya

Sedangkan b a g i a n mekanisme

p e r g e r a k a n d i l a k u k a n dengan b a u t dan mur.
Perancangan

dan

secara beraturan,
sampai k e
yang d a p a t

pelaksanaan

mulai d a r i

mata k e l i n g a n

motor

harus
pengerak

h a r u s merupakan s u a t u s i k l u s

d i l e p a s pisahkan.

membantu dalam

bagian

perakitan

Karena

proses perbaikan

l e b i h j e l a s p e r h a t i k a n gambar

ha1

i n i

dan perawatan.

( l i h a t lampiran).

dapat.
Untuk

5 - Proses P e n g u j i a n
Proses pengujian
nentukan,

sebab

spesifikasi

t e r h a d a p mesin

dengan p e n g u j i a n

mesin

ini.

a.
b.
c.
d.

C.

me-

i n i dapat diket,ahui

Pengujian

m e l i p u t i b e b e r a p a u j i coba,

i n i sangat

yang

dilakukan

yaitu:

D i a m e t e r paku k e l i n g
Panjang k e p a l a k e l i n g
J e n i s bahan p a k u k e l i n g
K e c e p a t a n penumbukan.

T e k n i k dan A l a t P e n g a m b i l D a t a
Teknik

pengumpulan

blangko untuk
atau

data

dilakukan

mencatat dimensi

komponen

mesin

digunakan untuk

yang

pengukuran

dengan

menggunakan

dan k a r a k t e r i s t i k elemen

digunakan.

Alat-alat

karakteristik

objek

yang
adalah

v e r n i e r c a l i p e r dan m i c r o m e t e r .

D.

A n a l i s a D a t a dan E v a l u a s i
Analisa data

yang dimaksud a d a l a h a n a l i s i s t e o r i t i s

dengan j a l a n m e l a k u k a n p e n g u j i a n s e c a r a t e o r i t i s t e r h a d a p
h a s i l perhitungan-perhitungan
dilakukan a n a l i s i s
apakah rancangan

d e s a i n mesin

teoritis i n i

ini.

Tujuan

a d a l a h u n t u k mengetahui

tersebut t e l a h

memenuhi

syarat-syarat

%

s e s u a i dengan k r i t e r i a t e o r i t i s .
Untuk

memenuhi

a n a l i s i s harus

syarat-syarat

dilakukan terhadap

tersebut,

beberapa

h a s i l rancangan.

U j i

yang d i l a k u k a n m e l i p u t i :

1. P o r o s y a n g mengalami beban p u n t i r
Kriteria uji:

,

Dimensi poros

d a p a t memenuhi persamaan i n i .

d a p a t digunakan

apabila

7,

Sf2

X

---------

2

(Cb

,

.

K t

7 )

a

= tegangan g e s e r yang d i i z i n k a n
= tegangan g e s e r yang b e k e r j a
f 2 = f a k t o r keamanan p o r o s t e r h a d a p pemakaian pasak
= faktor
k o n s e n t r a s i tegangan
p u n t i r untuk poros
dengan a l u r pasak
Cb = f a k t o r k o r e k s i t e r h a d a p beban l e n t u r
K t
f a k t o r , k o r e k s i t e r h a d a p beban p u n t i r .
(Sularso,
Jika tidak

1987:6)

memenuhi k r i t e r i a

tersebut,

maka d i a m e t e r

poros harus d i r e v i s i menjadi l e b i h besar.

2.

Poros yang mengalami beban l e n t u r
Kriteria uji:

Dimensi poros

d a p a t digunakan

apabila

d a p a t memenuhi persamaan i n i .

n , = f a k t o r keamanan k e l e l a h a n
a W b = tegangan l e n t u r yang d i p e r b o l e h k a n s e s u a i dengan
k e l a s p o r o s ( k e l a s 1 s.d 4 ) y a i t u 10 s.d 1 5
ub = tegangan l e n t u r yang b e k e r j a pada tumpuan.
(Sularso,
Jika tidak

1987:15)

memenuhi k r i t e r i a

tersebut,

maka d i a m e t e r

p o r o s h a r u s d i r e v i s i m e n j a d i l e b i h besar.

3.

D i m e n s i Sabuk dan
Kriteria uji:

Pulli

D i m e n s i sabuk dan p u l l i d a p a t digunakan

a p a b i l a d a p a t memenuhi beberapa persamaan b e r i k u t i n i .
a.

Kecepatan sabuk

b.

J a r a k sumbu p o r o s p u l l i

V
C
dk
Dk

=
=
=
=

k e c e p a t a n p u t a r sabuk
j a r a k sumbu p o r o s
diameter l u a r p u l l i k e c i l
diameter l u a r p u l l i besar.
(Sularso,

Jika tidak

1987:176)

memenuhi k r i t e r i a

tersebut,

maka

ukuran

sabuk dan p u l l i h a r u s d i r e v i s i m e n j a d i l e b i h b e s a r .

4. D i m e n s i R a n t a i d a n Sproket
uji:

Kriteria

Dimensi

digunakan a p a b i l a

rantai

d a p a t memenuhi

dan

sproket

beberapa

dapat

persamaan

berikut:
a.

Kecepatan r a n t a i

b.

J a r a k sumbu p o r o s

c.

F a k t o r keamanan beban

d.

P e r b a n d i n g a n beban

S f = f a k t o r keamanan beban
F
= beban yang b e k e r j a
F u = beban maksimun yang d i i z i n k a n .
(Sularso,
Jika tidak

1987:204)

memenuhi k r i t e r i a

tersebut,

maka

ukuran

r a n t a i dan s p r o k e t h a r u s d i r e v i s i m e n j a d i l e b i h b e s a r .

5 . Dimensi Pasak

Kriteria uji:

Dimensi

pasak

dan

alur

pasak

dapat

digunakan apabila dapat memenuhi persamaan berikut:
b

---- -<

(0,25

-

0,35)

ds

Dimana:
b = lebar pasak
d s = diameter poros.
(Sularso, 1987:26)
Jika tidak

memenuhi kriteria

tersebut,

maka

ukuran

pasak dan alur harus direvisi menjadi lebih besar.
6 . Desain Kopling

Kriteria uji:

Dimensi kopling dapat digunakan apabila

dapat memenuhi persamaan berikut:

'-r-

= tegangan geser yang diizinkan

'-rmak.

= tegangan geser maksimum yang bekerja.

(Sularso, 1987:60)
Jika tidak

memenuhi kriteria

tersebut, maka

kopling harus direvisi menjadi lebih besar.

dimensi

BAB.

IV

ANALISA DAN PEMBAHASAN HASIL PENELITIAN
Dalam

bab

pembahasan

ini

hasil

akan

disajikan

analisa

dasar-dasar

rancangan

dan

analisa,

analisa

data

penelitian.
A. D a s a r P e r e n c a n a a n B e b a n
1. G a y a M a k s i m u m
G a y a m a k s i m u m yang d i p e r l u k a n u n t u k m e n u m b u k keling,
adalah:
F = A ' T

= (Ttdt) 7
= TI (8.10-J)(10.10-3)
= 77912 N

.

310.106

2. K e r j a ( u s a h a ) yang d i l a k u k a n u n t u k pengelingan:
Wk = '4 F.t
= '4 ( 7 7 9 1 2 ) 10.lO-J
= 390 :: 400 j o u l e .

B. A n a l i s a D a y a
1. A n a l i s a D a y a T a n p a R o d a D a y a

J i k a perencanaan
daya, maka

m e s i n ini t a n p a m e n g u n a k a n r o d a

seluruh daya

yang dibutuhkan

untuk k e r j a

h a r u s d i b e r i k a n o l e h m o t o r listrik.
Maka

tenaga

rata-rata

yang

diperlukan

pengel i n g a n adalah:
usaha

Daya awal ( P o ) =

-----------

=

Wk

----

waktu nyata

ts

= 2000 J / s ( w a t t )

( l i h a t g a m b a r 2. Untuk l u a s d a e r a h ABDE).

selama

Mengigat
atas adalah
n y a t a yang
J a d i tenaga

gaya

( F ) yang d i p e r l u k a n pada gambar d i

s e l u a s ABCDE,

maka t e n a g a s e s a a t maksimum

f ( 2 x Po) = 4000 w a t t .

dibutuhkan adalah
yang d i b u t u h k a n

a t a u yang

d a r i m o t o r l i s t r i k a d a l a h f 4 KW

(+

harus d i a m b i l

5,46

HP).

2, h n a l i s a d e n g a n Roda Daya
Digunakan r o d a
daya m o t o r
kan m o t o r
detik,

daya a d a l a h u n t u k mengurangi k a p a s i t a s

yang akan d i p a k a i .

Daya yang h a r u s d i b e r i -

= luas

t i a p perioda

DEFG.

Dengan

waktu 1

adalah:

=

P

=
=

Wk/T
400/1
400 w a t t

Maka daya rencana Pd ( w a t t )
Pd=

=
=

f

P x fc
400 x 1,4
560 w a t t
(=/4
HP).

f c = f a k t o r k o r e k s i daya.

harga normal

(1,O-1,5).

J a d i k a p a s i t a s m o t o r yang d i g u n a k a n hanya 3 / 4 HP.
Sedangkan kekurangan
daya.

Maka

daya h a r u s

dalam waktu

diberikan oleh

roda

pengelingan n y a t a ( t s ) , motor

hanya memberikan daya sebesar

( l u a s ABDE,

l i h a t gambar

2 ) . Maka besarnya tenaga ( u s a h a ) yang d i b e r i k a n m o t o r ,
adalah:
W
k

Wk,

=

----

-

f

=
J a d i tenaga
r o d a daya

400

----5

80 J o u l e .

yang h a r u s

diambil atau

a d a l a h s e l u a s ABFG.

diberikan

oleh

Besarnya usaha t e r s e b u t

adalah:

E = Wk - Wk,

= 400 - 8 0
= 3 2 0 Joule.

atau luas DEFG - ABED

dimana : E = tenaga yang harus diambil dari motor.
Maka terlihat bahwa tenaga yang diberikan motor selama
kerja pengelingan

adalah 1/5 dari jumlah total tenaga

yang diperlukan.
a. Henentukan massa roda daya

Berdasarkan observasi diketahui:

- Ukuran

@

roda daya ( D ) yang dipilih = 4 5 0 mm.

-

Koefisien fluktuasi untuk mesin perkakas = 0 . 1 5

-

Jumlah putaran poros roda daya = 2 8 0 rpm.

Maka kecepatan rata-rata roda daya =

Jadi massa roda daya, adalah:

= 44

Kg.

Jadi ukuran roda daya =

@

4 5 0 mm x 4 4 Kg.

b. Energi Kinetik
U n t u k menentukan
yang d i s i m p a n

besarnya

roda

daya,

energi

kinetik

terlebih.

rotasi

dahulu

harus

d i k e t a h u i p e r c e p a t a n s u d u t r o d a daya.

Maka e n e r g i k i n e t i k r o t a s i r o d a daya a d a l a h :

dimana,
Maka :

I = M K"
Ek = '4

M K"

0"

= 958 J o u l e
dimana:
r = K = j a r i - j a r i r a t a - r a t a r o d a daya = 0 . 2 M
( r o d a daya yang d i g u n a k a n j e n i s p e l a t ) .
c , Perlambatan sudut saat tumbukan
Perubahan

energi

kinetik

saat

p e r c e p a t a n s u d u t s a a t tumbukan,

tumbukan

atau

adalah:

Maka p e r l a m b a t a n s u d u t s a a t tumbukan a d a l a h :

Maka k e c e p a t a n p u t a r a n p o r o s s a a t tumbukan,

adalah:

= 214 rpm
J a d i perlambatan

kecepatan

-

tumbukan a d a l a h = 280

putaran

poros

akibat

214 = 66 rpm.

C , Perhitungan D i m e n s i Poros
1, Poros y a n g mengalami beban l e n t u r
Pada p o r o s i n i beban yang b e k e r j a a d a l a h beban l e n t u r ,
dengan

jumlah

beban

(pembebanan)

adalah

sebagai

berikut:

-

-

b e r a t r o d a daya ( 4 4 k g )
berat p u l l i + flywheel
b e r a t poros

= 15 k g

Total

= 70 kg

5 50 kg
=

5 kg

----------------- i-

berat

(Wo?

B e r a t s e t a l a h d i k o r e k s i a t a u b e r a t rencana adalah:
Wd = Wo f c

= 70 x 1,2

= 85 k g .
Jika jarak
maka,

b a n t a l a n maksimum a d a l a h = 250 mm.

posisi t i t i k

tengah ( 1 )

Momen yang b e k e r j a :

Bahan p o r o s = S3OC-D.
u
bahan = 5 8 .kg/mmZ
Ua
= Us / Sfj. X 5fn
= 5 8 / 6 x 2
= 4,83 kg/mmz.
Maka : d i a m e t e r p o r o s a d a l a h :

= 125 mm.

d s = 28 mm

z 35 mm.

P o r o s yang d i r e n c a n a k a n mempunyai a l u r dan p a s a k ,
ukuran poros

yang d i p e r o l e h

b e s a r d a r i @ 28,

yaitu

harus dibuat

maka

lebih lebih

@ 3 5 mm.

2. Poros yang mengalami beban p u n t i r

- Daya yang d i t r a n s m i s i k a n ( P d )

-

P u t a r a n p o r o s pengerak

- T o r s i ( T ) = 9 , 7 4 x 10"

= 4 kW

( N 7 ) = 6 0 rpm
(Pd/N2)

= 9,74 x 10" ( 4 / 6 0 )
= 64933 kg.mm

- Bahan p o r o s = S35C-D.
bahan = 72 kg/mmz

K t = 1,s ( p o r o s mengalami beban tumbukan)
( p o r o s t i d a k mengalami beban l e n t u r ) .
Cb = 1
Maka d i a m e t e f

poros adalah:

= 4 3 mm.
Karena p o r o s
pasak s e r t a

yang

poros b e r t i n g k a t ,

d i p e r o l e h harus
yaitu

@

direncanakan

dibuat l e b i h

45 mm a t a u 50 mm.

mempunyai

alur

dan

maka u k u r a n p o r o s yang
l e b i h besar

dari @

43

D. P e r h i t u n g a n pemindahan g e r a k a n
1. Sabuk ( V b e l t ) dan P u l l i

- Daya rencana yang d i t r a n s m i s i k a n ( P d ) = 4

kW

- P u t a r a n motor pengerak ( N + ) = 1400 rpm
- P u t a r a n p o r o s yang d i g e r a k a n ( N 2 ) = 280 rpm
- Momen/Torsi yang d i b e r i k a n m o t o r pengerak:

-

'

Momen/Torsi

yang d i b e r i k a n p o r o s yang d i g e r a k a n :

B e r d a s a r k a n daya

rencana dan

m e l a l u i diagram
t i p e sabuk

p u t a r a n m o t o r pengerak,

p e m i l i h a n penampang

V yang

y a i t u sabuk V , t i p e

cocok dengan

sabuk

beban

dan

diperoleh
putaran,

A.

Ukuran n o m i n a l p u l l i:

-

D i a m e t e r minimum p u l l i k e c i l yang d i a n j u r k a n =
d
= dp = 9 5 mm

,,,

- Perbandingan p u t a r a n (i)
= N,/.N=

-

Diameter p u l l i besar:
Qp = dp x i
= 95 x 5 = 475 mm

-

Diameter l u a r p u l l i k e c i l
dk = 9 5 + ( 2 x 4 , s )
= 104 mm

(dk) =

-

Diameter l u a r p u l l i besar
Dk = 475 + ( 2 x 4 , s )
= 486 mm

(DR) =

- Kecepatan p u t a r a n sabuk :

"

=

T[

X

dp

X

N+

------------60 x

1000

= 1400/280 = 5

-

Jarak

-

P a n j a n g k e l i l i n g sabuk

(L) :

-

Ukuran

yang add

sabuk s t a n d a t -

mendekati harga
No.

-

81.

Jarak

c -

(C) =

p o r o s sementara

(Sularso,

tersebut

? 550 mm

d i ~ a s a r a n , dan yang

adalah (L

1987:168).

(C):

sumbu p o r o s y a n g s e b e n a r n y a

2324,2

= 2 0 5 7 ) dengan

-

95)"

pada a l u r p u l l i

(8):

+ 1 (2324,2Iz

-

8(475

...............................
8

= 548,4 mm.

-

Sudut kontak sabuk

-

J u m l a h sabuk y a n g h a r u s d i g u n a k a n

z

-

(n):

2 buah ( l e b i h b a i k d i p a k a i 2 buah)

Daerah p e n y e t e l a n p o r o s :
2 5 mm
Penyetelan maju ( c l )
P e n y e t e l a n mundur ( c z )
4 0 mm.

+

+

2. Perhitungan R a n t a i dan Sproket

- Daya r e n c a n a yang d i t r a n s m i s i k a n ( P d ) = 4 kW

-

P u t a r a n p o r o s pengerak

= 280 rpm

(N,)

- P u t a r a n p o r o s yang d i g e r a k a n ( N 3 ) = 60 rpm
- P e r b a n d i n g a n p u t a r a n (i)
= N ~ / N J= 2 8 0 / 6 0 = 4,6
- J a r a k sumbu k i r a - k i r a ( C ) = 350 mm
Pemilihan

sementara

pemiliahn ukuran

nomor

rantai.

rantai r o l

(lihat

Dari
hal.

diagram
4

diperoleh:

-

-

-

Nomor r a n t a i = 50
j a r a k b a g i ( p ) = 15,875 mm
Jumlah r a n t a i = t u n g g a l
B a t a s k e k u a t a n r a t a - r a t a ( F B ) = 3200 kg
Beban maksimum y a n g . d i i z i n k a n (F,)
= 520 kg
J u m l a h g i g i s p r o k e t k e c i l (Z,) = 13 buah

- Jumlah g i g i s p r o k e t besar

(Zz)

= Z1 x i
= 13 x 4,6
= 60 buah

- Diameter p i t c h s p r o k e t k e c i l ( d p ) =
dp =

15,875

----------sin(180/13)

= 66,3

-

mm.

Diameter p i t c h sproket besar
15,875
Dp = -----------

(Dp) =

sin(180/60)

- Diameter l u a r sproket k e c i l ( d k )
dk = 096 + c o t

(Le''/LJ)

.

15.875

= 7 3 , 9 mm

- Diameter l u a r s p r o k e t k e c i l ( d k )
dk = 096 + c o t

= 312,4

mm

(le"'/ao)

15.875

maka

-

Kecepatan r a n t a i

(v) =

- Beban r e n c a n a yang b e k e r j a

(F):

= 425 kg.

- F a k t o r keamanan r a n t a i ( S f )

-

Panjang r a n t a i

L

:

( L ) dalam j a r a k

bagi :

= 83 mata r a n t a i .

-

J a r a k sumbu p o r o s ( d a l a m j a r a k

-

J a r a k sumbu y a n g s e b e n a r n y a

C a r a pelumasan r a n t a i ,

(C)

bagi)

(Cp) =

= Cp x p

s i s t e m t e t e s dengan o l i e .

3 . Perhitungan k o p l i n g
D a r i perhitungan d i atas diketahui:

-

= 50 mm

D i a m e t e r p o r o s k o p l i n g ( d s ) mak.
M o m e n / t o r s i = 64933 kg.mm

Dengan mengunakan f o r m u l a s i

k o p l i n g cakar,

pada bab 2 .

Maka d a p a t d i t e n t u k a n :

-

D i a m e t e r dalam ( D L ) = 1 , 2 d s
= 7 0 mm

-

Diameter l u a r

(D,)

+ 10

= 2 d s + 25
= 1 2 5 mm

- T e b a l k o p l i n g ( t ) dan t i n g g i c a k a r ( h )

-

Jari-jari

rata-rata

kopling

= ( D +
~ ~ = ) / 4
= 27,5mm.

(r,)

- Gaya t a n g e n s i a l yang b e k e r j a

= 0,5 ds + 8
= 33 mm

(Ft)

= T/r,
= 1332 k g .

x

8

- Tegangan g e s e r c a k a r

(7)

=

Ft

--------------TI
(Dzz - DL')

- Momen t a h a n a n l e n t u r c a k a r ( Z ) = 107396,5

mmx

1332 x 33

- Tegangan l e n t u r c a k a r ( u b )

=

-----------1 x 107396,5

- Tegangan g e s e r maksimum

( T

m r k )

= (I
ubz + 4 7 1 1 2

E. PENGUJIAN HaSIL aNaLISIS.
Pengujian data

d i l a k u k a n secara

h a s i l perhitungan-perhitungan
u n t u k mengetahui

Untuk
analisis

memenuhi
harus

Formulasi untuk

Tujuannya

tersebut telah

dapat

s e s u a i dengan k r i t e r i a t e o r i t i s .
syarat-syarat

dilakukan
u j i analitis

a n a l i s a d a t a bab 3.

terhadap

d e s a i n mesin i n i .

apakah r a n c a n g a n

memenuhi s y a r a t - s y a r a t

teoritis

tersebut,

terhadap
i n i telah

hasil

beberapa
rancangan.

d i j e l a s k a n pada

Pengujian rneliputi:

1. Poros yang mengalami beban puntir
Data-data untuk u j i poros i n i d i a m b i l d a r i perhitungan
rancangan poros.
7,

( b a h a n S35C-D)

= 6 kg/mmZ

Dengan mengunakan f o r m u l a s i u j i ,

Kriteria u j i
dapat
dipenuhi,
p o r o s t e r s e b u t b i s a digunakan.

maka

maka d i p e r o l e h :

ukuran

diameter

-2. Poros yang mengalami beban lentur
D a r i p e r h i t u n g a n p o r o s beban

lentur, diketahui:

n

= f a k t o r keamanan k e l e l a h a n

uwb

= - Poros k e l a s 1, nilai nya 10
kg/mmZ
- P o r o s k e l a s 2 , n i l a i n y a 1 0 , 5 kg/mmz

-

=

(di,i~+h,

kg/mmz
kg/mmz

P o r o s k e l a s 3 , n i l a i n y a 11
P o r o s k e l a s 4 , n i l a i n y a 15

---------------------JOT.

dimana:

m = f a k t o r tambahan t e g a n g a n
(beban ditumpu pada ujungnya,

Dengan menggunakan

Kriteria d a p a t
b i s a digunakan.

formulasi u j i ,

dip