GEAR BOX MESIN BUBUT SETARA DENGAN TIPE LC 340A TUGAS AKHIR - Gear box mesin bubut setara dengan tipe LC 340A - USD Repository

GEAR BOX MESIN BUBUT SETARA DENGAN TIPE LC 340A TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin Disusun oleh :

IKANA EBDHA KURNIAWAN NIM : 005214040 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

A GEAR BOX OF LATHE EQUIVALENT WITH LC 340A TYPE FINAL PROJECT

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements to Obtain the Sarjana Teknik Degree in Mechanical Engineering

By:

IKANA EBDHA KURNIAWAN

Student Number : 005214040 MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT ENGINEERING FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2007

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, Desember 2006 Penulis

Ikana Ebdha Kurniawan

Kupersembahkan karya ini

kepada:

Ayah dan Ibu Tercinta,

Adik-adikku: Shasa,Zendra dan Andin

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk dapat menyelesaikan pendidikan S1 di Universitas Sanata Dharma.

Pada kesempatan ini atas segala bantuan baik material maupun spiritual sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan, dengan hormat penulis menyampaikan terima kasih kepada:

1. Romo Ir. Greg. Heliarko S.J.,SS., B.S.T., M.A., MSc, Dekan Fakultas Teknik Universitas Sanata Dharma.

2. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., Ketua Program Studi Jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma.

3. Bapak Ir. Rines, M.T., Dosen Pembimbing Utama Tugas Akhir.

4. Bapak Ir. Y.B. Lukiyanto, M.T., Dosen Pembimbing Akademik.

5. Kedua orangtuaku yang telah memberi dorongan semangat moril maupun materiil.

6. Teman-teman satu angkatan Teknik Mesin 2000, Andre, M. Rully, Bli Sinar, Ken-ken, Lina, Ela dan semua pihak yang telah memberikan bantuan serta dukungan sehingga penyusunan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan.

Akhirnya penyusun mengharapkan semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat dan memberikan tambahan ilmu serta pengetahuan tentang desain dan perancangan bagi penulis pada khususnya dan bagi para pembaca pada umumnya.

Yogyakarta, Desember 2006 Penulis,

Ikana Ebdha Kurniawan

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i HALAMAN SOAL ......................................................................................... ii HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ............................................. iii HALAMAN PENGESAHAN ......................................................................... iv HALAMAN PERNYATAAN ........................................................................ v HALAMAN PERSEMBAHAN ...................................................................... vi KATA PENGANTAR ..................................................................................... vii DAFTAR ISI ................................................................................................... ix DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xii DAFTAR TABEL ........................................................................................... xvi

INTISARI ........................................................................................................ xviii

BAB I PENDAHULUAN ................................................................................. 1

1.1. Pengenalan Mesin Bubut ................................................................ 1

1.2. Bagian Utama ................................................................................. 1

1.3. Rumusan Masalah .......................................................................... 2

1.4. Batasan Masalah ............................................................................. 2

BAB II DASAR TEORI .................................................................................... 3

2.1. Pengantar ........................................................................................ 3

2.2. Motor Listrik .................................................................................. 3

2.3. Gear Box ......................................................................................... 4

2.4. Sistem Transmisi ............................................................................ 4

2.4.1. Transmisi Sabuk-V .............................................................. 6

2.4.2. Roda Gigi ............................................................................ 6

2.4.3. Poros .................................................................................... 8

2.4.4. Pasak .................................................................................... 8

BAB III PERHITUNGAN DAYA DAN DIAGRAM KECEPATAN ............. 9

3.1. Perhitungan Daya ........................................................................... 9

3.2. Penentuan Putaran-Putaran Spindel ............................................... 12

3.3. Penentuan Formula Struktur ........................................................... 15

BAB IV PERANCANGAN TRANSMISI SABUK DAN PULI ...................... 22

4.1. Perancangan Transmisi Sabuk ........................................................ 22

BAB V PERHITUNGAN RODA GIGI LURUS .............................................. 35

5.1. Menentukan Jumlah Gigi Rida Gigi................................................ 35

5.2. Perhitungan Pasangan Roda Gigi 1 dan 2 ....................................... 36

BAB VI PERHITUNGAN POROS ................................................................. 55

6.1. Poros I ............................................................................................. 55

6.1.1. Putaran 90, 125 dan 180 rpm ................................................ 57

6.1.2. Putaran 250, 355 dan 500 rpm .............................................. 61

6.1.3. Putaran 710, 1000 dan 1410 rpm .......................................... 63

6.2. Perhitungan poros II ....................................................................... 68

6.3.1. Putaran 90 rpm .................................................................... 69

6.3.2. Putaran 125 rpm .................................................................. 73

6.3.3. Putaran 180 rpm .................................................................. 75

6.3.4. Putaran 250 rpm .................................................................. 77

6.3.5. Putaran 355 rpm .................................................................. 79

6.3.6. Putaran 500 rpm .................................................................. 81

6.3.7. Putaran 710 rpm .................................................................. 83

6.3.8. Putaran 1000 rpm ................................................................ 85

6.3.9. Putaran 1410 rpm ................................................................ 87

6.3. Perhitungan poros III ...................................................................... 94

6.3.1. Putaran 90, 250 dan 710 rpm................................................ 95

BAB VII PERHITUNGAN BANTALAN, PASAK dan PELUMASAN ........ 106

7.1. Perhitungan Bantalan ...................................................................... 106

7.1.1. Perhitungan Bantalan A ....................................................... 106

7.1.2. Perhitungan Bantalan B ....................................................... 108

7.1.3. Perhitungan Bantalan C ....................................................... 109

7.1.4. Perhitungan Bantalan D ....................................................... 110

7.1.5. Perhitungan Bantalan E ....................................................... 112

7.1.6. Perhitungan Bantalan F ....................................................... 113

7.2. Perhitungan Pasak ......................................................................... 115

7.2.1. Perhitungan Pasak I ............................................................. 115

7.2.2. Perhitungan Pasak II ............................................................ 117

7.3. Pelumasan ....................................................................................... 119

BAB VIII KESIMPULAN ................................................................................ 123 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 127 LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Bagian utama mesin bubut ............................................................. 2Gambar 3.1. Diagram formula struktur yag mungkin digunakan ....................... 15Gambar 3.2. Diagram struktur ............................................................................. 16Gambar 3.3. Speed chart ..................................................................................... 16Gambar 3.4. Skema transmisi untuk menghasilkan putaran 90 rpm ................... 17Gambar 3.5. Skema transmisi untuk menghasilkan putaran 125 rpm ................. 18Gambar 3.6. Skema transmisi untuk menghasilkan putaran 180 rpm ................. 18Gambar 3.7. Skema transmisi untuk menghasilkan putaran 250 rpm ................. 19Gambar 3.8. Skema transmisi untuk menghasilkan putaran 355 rpm ................. 19Gambar 3.9. Skema transmisi untuk menghasilkan putaran 500 rpm ................. 20Gambar 3.10. Skema transmisi untuk menghasilkan putaran 710 rpm .............. 20Gambar 3.11. Skema transmisi untuk menghasilkan putaran 1000 rpm ............ 21Gambar 3.12. Skema transmisi untuk menghasilkan putaran 1410 rpm ............ 21Gambar 4.1. Diagram pemilihan sabuk-V ........................................................... 23Gambar 4.2. Ukuran penampang sabuk-V .......................................................... 23Gambar 4.3. Profil alur sabuk-V ......................................................................... 24Gambar 4.4. Sudut kontak puli dan sabuk ........................................................... 27Gambar 5.1. Diagram pemilihan modul .............................................................. 35Gambar 6.1. Diagram pembebanan poros I putaran 90, 125 dan 180 rpm ......... 57Gambar 6.2. Diagram pembebanan vertikal poros I putaran 90, 125 dan 180 rpm

58 Gambar 6.3. Diagram pembebanan horisantal poros I putaran 90, 125 dan 180 rpm .................................................................................................. 58

Gambar 6.4. Diagram momen lentur vertikal poros I putaran 90, 125 dan 180 rpm

60 Gambar 6.5. Diagram momen lentur horizontal poros I putaran 90, 125 dan 180 rpm .................................................................................................. 60

Gambar 6.7. Diagram pembebanan vertikal poros I putaran 250, 355 dan 500 rpm

......................................................................................................... 61

Gambar 6.8. Diagram pembebanan horisantal poros I putaran 250, 355 dan 500 rpm .................................................................................................. 61Gambar 6.9. Diagram momen lentur vertikal poros I putaran 250, 355 dan 500 rpm................................................................................................... 62Gambar 6.10. Diagram momen lentur horisontal poros I putaran 250, 355 dan 500 rpm ................................................................................................ 62Gambar 6.11. Diagram pembebanan poros I putaran 710, 1000 dan 1410 rpm .. 63Gambar 6.12. Diagram pembebanan vertikal poros I putaran 710, 1000 dan 1410 rpm ................................................................................................ 63Gambar 6.13. Diagram pembebanan horisantal poros I putaran 710, 1000 dan 1410 rpm ........................................................................................ 63Gambar 6.14. Diagram momen lentur vertikal poros I putaran 710, 1000 dan 1410 rpm ................................................................................................ 64Gambar 6.15. Diagram momen lentur horisontal poros I putaran 710, 1000 dan 1410 rpm ....................................................................................... 64Gambar 6.16. Diagram pembebanan poros II putaran 90 rpm ............................ 69Gambar 6.17. Diagram pembebanan vertikal poros II putaran 90 rpm ............... 69Gambar 6.18. Diagram pembebanan horisantal poros II putaran 90 rpm ........... 69Gambar 6.19. Diagram momen lentur vertikal poros II putaran 90 rpm ............. 71Gambar 6.20. Diagram momen lentur horisontal poros II putaran 90 rpm ......... 72Gambar 6.21. Diagram pembebanan poros II putaran 180 rpm .......................... 73Gambar 6.22. Diagram pembebanan vertikal poros II putaran 180 rpm ............. 73Gambar 6.23. Diagram pembebanan horisantal poros II putaran 180 rpm ......... 73Gambar 6.24. Diagram momen lentur vertikal poros II putaran 180 rpm ........... 74Gambar 6.25. Diagram momen lentur horisontal poros II putaran 180 rpm ....... 74Gambar 6.26. Diagram pembebanan poros II putaran 125 rpm .......................... 75Gambar 6.27. Diagram pembebanan vertikal poros II putaran 125 rpm ............. 75Gambar 6.30. Diagram momen lentur horisontal poros II putaran 125 rpm ....... 76Gambar 6.31. Diagram pembebanan poros II putaran 250 rpm .......................... 77Gambar 6.32. Diagram pembebanan vertikal poros II putaran 250 rpm ............. 77Gambar 6.33. Diagram pembebanan horisantal poros II putaran 250 rpm ......... 77Gambar 6.34. Diagram momen lentur vertikal poros II putaran 250 rpm ........... 78Gambar 6.35. Diagram momen lentur horisontal poros II putaran 250 rpm ....... 78Gambar 6.36. Diagram pembebanan poros II putaran 355 rpm .......................... 79Gambar 6.37. Diagram pembebanan vertikal poros II putaran 355 rpm ............. 79Gambar 6.38. Diagram pembebanan horisantal poros II putaran 355 rpm ......... 79Gambar 6.39. Diagram momen lentur vertikal poros II putaran 355 rpm ........... 80Gambar 6.40. Diagram momen lentur horisontal poros II putaran 355 rpm ....... 80Gambar 6.41. Diagram pembebanan poros II putaran 500 rpm .......................... 81Gambar 6.42. Diagram pembebanan vertikal poros II putaran 500 rpm ............. 81Gambar 6.43. Diagram pembebanan horisantal poros II putaran 500 rpm ......... 81Gambar 6.44. Diagram momen lentur vertikal poros II putaran 500 rpm ........... 82Gambar 6.45. Diagram momen lentur horisontal poros II putaran 500 rpm ....... 82Gambar 6.46. Diagram pembebanan poros II putaran 710 rpm .......................... 83Gambar 6.47. Diagram pembebanan vertikal poros II putaran 710 rpm ............. 83Gambar 6.48. Diagram pembebanan horisantal poros II putaran 710 rpm ......... 83Gambar 6.49. Diagram momen lentur vertikal poros II putaran 710 rpm ........... 84Gambar 6.50. Diagram momen lentur horisontal poros II putaran 710 rpm ....... 84Gambar 6.51. Diagram pembebanan poros II putaran 1000 rpm ........................ 85Gambar 6.52. Diagram pembebanan vertikal poros II putaran 1000 rpm ........... 85Gambar 6.53. Diagram pembebanan horisantal poros II putaran 1000 rpm ....... 85Gambar 6.54. Diagram momen lentur vertikal poros II putaran 1000 rpm ......... 86Gambar 6.55. Diagram momen lentur horisontal poros II putaran 1000 rpm ..... 86Gambar 6.56. Diagram pembebanan poros II putaran 1410 rpm ........................ 87Gambar 6.57. Diagram pembebanan vertikal poros II putaran 1410 rpm ........... 87Gambar 6.58. Diagram pembebanan horisantal poros II putaran 1410 rpm ....... 87Gambar 6.61. Diagram pembebanan poros III putaran 90, 250, 710 rpm ........... 95Gambar 6.62. Diagram pembebanan vertikal poros III putaran 90, 250 dan 710 rpm ................................................................................................ 95Gambar 6.63. Diagram pembebanan horisantal poros III putaran 90, 250 dan 710 rpm ................................................................................................ 95Gambar 6.64. Diagram momen lentur vertikal poros III putaran 90, 250 dan 710 rpm ................................................................................................ 97Gambar 6.65. Diagram momen lentur horisontal poros III putaran 90, 250 dan 710 rpm ................................................................................................ 97Gambar 6.66. Diagram pembebanan poros III putaran 125, 355 dan 1000 rpm . 98Gambar 6.67. Diagram pembebanan vertikal poros III putaran 125, 355 dan 1000 rpm ................................................................................................ 98Gambar 6.68. Diagram pembebanan horisantal poros III putaran 125, 355 dan 1000 rpm ....................................................................................... 98Gambar 6.69. Diagram momen lentur vertikal poros III putaran 125, 355 dan 1000 rpm ................................................................................................ 99Gambar 6.70. Diagram momen lentur horisontal poros III putaran 125, 355 dan 1000 rpm ....................................................................................... 99Gambar 6.71. Diagram pembebanan poros III putaran 180, 500 dan 1410 rpm 100Gambar 6.72. Diagram pembebanan vertikal poros III putaran 180, 500 dan 1410 rpm .............................................................................................. 100Gambar 6.73. Diagram pembebanan horisantal poros III putaran 180, 500 dan 1410 rpm ..................................................................................... 100Gambar 6.74. Diagram momen lentur vertikal poros III putaran 180, 500 dan 1410 rpm .............................................................................................. 101Gambar 6.75. Diagram momen lentur horisontal poros III putaran 180, 500 dan 1410 rpm ..................................................................................... 101

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Koefesien dan kekuatan tarik bahan benda kerja yang dapat dikerjakan mesin ....................................................................................... 13Tabel 3.2. Rasio jangkauan ...................................................................... lampiranTabel 3.3. Hasil perhitungan pengaturan kecepatan ................................. 14Tabel 4.1. Faktor koreksi .......................................................................... lampiranTabel 4.2. Diameter minimum puli yang diijinkan dan dianjurkan .......... 24Tabel 4.3. Ukuran alur puli sabuk-V ........................................................ 25Tabel 4.4. Standart Panjang sabuk V ...................................................... lampiranTabel 4.5. Daya yang ditransmisikan sabuk-V Standart .......................... lampiranTabel 4.6. Faktor koreksi karena perbandingan putaran .......................... lampiranTabel 4.7. Daerah penyetelan jarak sumbu poros ..................................... lampiranTabel 4.8. Angka gesekan rata-rata puli dan sabuk .................................. lampiranTabel 5.1. Faktor kerja K untuk roda gigi ............................................... lampiran

I Tabel 5.2. Faktor kontak FE dari pasangan roda gigi ............................... lampiran

Tabel 5.3. Penyimpangan jarak bagi dan jarak bagi kontak yang diijinkan menurut DIN 3962 (cuplikan) ................................................. lampiranTabel 5.4. Harga pegangan untuk factor dinamik K dari pasangan-pasangan roda

gigi ........................................................................................... lampiran

Tabel 5.5. Faktor bentuk gigi Y sehubungan dengan factor koreksi x dan jumlah

gigi pengganti Z atau Z (menurut DIN 3990) ..................... lampiran

n vn

Tabel 5.6. Material roda gigi dan batas patah dinamis/kontinu (menurut DIN

3990) ........................................................................................ lampiran

Tabel 5.7. Faktor sudut kemiringan .......................................................... 43Tabel 5.8. Faktor material menurut DIN 3990 ......................................... lampiranTabel 5.9. Harga yang biasa digunakan untuk umur roda gigi dengan beban puncak ..................................................................................... 47Tabel 6.1. Baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja yang difinish dinginTabel 6.3. Diameter poros ........................................................................ lampiranTabel 6.4. Tekanan permukaan ijin .......................................................... lampiranTabel 7.1. Bantalan bola ............................................................................ lampiranTabel 7.2. Bantalan rol kerucut ................................................................ lampiranTabel 7.3. Ukuran pasak dan alur pasak ................................................... lampiranTabel 7.4. Hasil perhitungan ks/v dari tiap-tiap roda gigi ........................ lampiranTabel 7.5. Pemilihan viskositas kinematik oli pelumas roda gigi pada temperature

40 C berdasarkan harga karakteristik pelumasan ks/v (menurut DIN 51 509)...................................................................................... 122

INTISARI

Speed gearbox ini dirancang untuk mentransmisikan putaran dari motor listrik ke spindel dengan 9 variasi putaran Langkah pertama dalam perancangan speed gearbox ini adalah menentukan jangkauan kecepatan spindel dan formula struktur dari speed gearbox. Langkah selanjutnya menentukan besarnya daya yang dibutuhkan untuk pemotongan benda kerja. Kemudian dari hasil perhitungan ini menjadi dasar perancangan untuk struktur mesin yang lainnya.

Dari hasil perancangan speed gearbox ini diperoleh bahwa rasio progresi geometrik yang digunakan dalam pengaturan kecepatan spindel adalah 1,41 dengan jangkauan kecepatan 90 sampai 1410 rpm. Formula struktur yang dipilih adalah z = 3 (1) × 3 (3). Sebagai penggerak utama dipilih motor listrik dengan daya 1,1 kW dan kecepatan putar 1410 rpm.

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Pengenalan Mesin Bubut

Mesin bubut atau lathe machine merupakan mesin perkakas untuk tujuan proses pemotongan logam (metal-cutting proses). Operasi dasar dari mesin bubut adalah melibatkan benda kerja yang berputar dan cutting tool-nya bergerak linier. Kekhususan operasi mesin bubut digunakan untuk memproses benda kerja dengan hasil atau bentuk penampang lingkaran atau benda kerja silinder walaupun kenyataannya bisa juga digunakan untuk mengerjakan operasi mesin yang lain. Mesin bubut bisa digunakan untuk menghasilkan benda kerja tirus, ulir, pengeboran, pembuatan lekukan, Dan pembuatan profil-profil tertentu. Menurut bagian benda kerja yang dibubut, pengerjaan dapat dibedakan menjadi dua macam. Pengerjaan pada bagian luar benda kerja yang disebut outside turning, sedangkan pengerjaan pada bagian dalam benda kerja yang disebut inside turning.

1.2 Bagian Utama

Setiap mesin perkakas mempunyai konstruksi atau bagian utama yang harus dirancang dan didesain kekuatan konstruksi dari mesin perkakas tersebut.

Bagian utama dari mesin bubut seperti gambar 1.1.

Gambar 1.1. Bagian Utama Mesin Bubut (Sumber : Eko Marsahyo, ST, Msc. "Mesin Perkakas Pemotongan Logam", Bayumedia Publishing, hal : 30 )

1. Spindel : bagian yang berputar (terpasang pada headstock) untuk memutar chuck (pencekam benda kerja).

2. Headstock : bagian dimana transmisi penggerak berada.

3. Tailstock : bagian yang befungsi mengatur center/titik tengah yang dapat diatur untuk proses bubut pararel maupun taper.

4. Tool post : bagian diamana cutting tool dicekam kuat dengan toolholder -nya.

5. Carriage : bagian yang berfungsi menghantarkan cutting tool yang bergerak sepanjang meja bubut saat operasi pembubutan berlangsung.

1.3 Prinsip Kerja

Benda kerja yang terpasang pada chuck diputar oleh transmisi penggerak yang dihubungkan dengan spindel poros transmisi. Spindel mempunyai tingkat kecepatan yang bervariasi dengan penggerak utama motor listrik. Saat benda kerja berputar atau saat operasi pembubutan berlangsung., mata pahat (cutting tool) yang terpsaang kuat pada tool post bergerak sepanjang meja bubut Dan setiap pemakanan terhadap benda kerja, cutting tool diatur oleh apron secara manual atau secara otomatis.

I.4 Rumusan Masalah

Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penyusun mencari data selanjutnya merancang dan membandingkan gear box yang setara dengan mesin bubut tipe LC 340 A dengan variasi putaran, daya dan putaran motor listrik yang sama. Hasil perancangan yang diperoleh meliputi :

1. Koefesien dan kekuatan tarik bahan benda kerja yang dapat dikerjakan mesin.

2. Variasi putaran spindel.

3. Perbandingan variasi tiap putaran.

4. Komponen yang digunakan serta pelumasannya.

I.5 Tujuan Perancangan

Dengan menggunakan teori mengenai mesin perkakas dan dengan menggunakan tabel-tabel standar, tujuan perancangan dari gear box mesin bubut

1. Merancang sebuah speed gearbox untuk mesin bubut yang sederhana, murah, dan dengan dimensi sewajarnya.

2. Mengoptimalkan fungsi operasional speed gearbox dalam menghasilkan produk yang diinginkan

1.6 Mekanisme Perancangan

Sebelum melakukan perancangan gear box mesin bubut yang setara dengan mesin bubut tipe LC 340 A akan diuraikan mengenai langkah-langkah perancangan : 1. Perhitungan daya dan putaran.

2. Perancangan transmisi.

3. Pelumasan.

4. Gambar kerja secara detail.

I.7 Batasan Masalah

Dalam perancangan ini tidak meliputi perancangan feed box. Perancangan gear box mesin bubut yang setara gear box mesin bubut tipe LC 340 A meliputi :

1. Perhitungan daya dan putaran.

2. Perancangan transmisi dan pelumasan.

3. Gambar kerja secara detail.

BAB II DASAR TEORI

2.1 Pengantar

Telah diketahui sebelumnya gear box mesin bubut type LC340A menggunakan transmisi sabuk dan roda gigi lurus untuk menghasilkan 9 variasi putaran. Daya motor istrik yang digunakan (P) = 1,1 kW, putaran (n) = 1440 rpm. Jumlah variasi putaran (z) mesin bubut = 9 variasi putaran dengan putaran terkecil (n ) = 60 rpm dan untuk putaran terbesar (n ) = 2000 rpm.

min maks

Untuk menghasilkan variasi putaran output digunakan roda gigi lurus dengan pembagian dua tingkat kecepatan. Gear box mesin bubut terletak disebelah kiri dalam bentuk sebuah coran yang kuat dan dibaut secara presisi pada landasan mesin. Mengenai gear box dan elemen pendukung lainnya akan dijelaskan sebagai berikut :

2.2 Motor Listrik

Dari motor listrik yang tersedia harus dipertimbangkan tipe pergerakan atau hubungan antara motor penggerak dengan mesin yang digerakkan. Agar motor listrik yang akan digunakan aman dan sesuai dengan kebutuhannya, faktor yang harus dipertimbangkan adalah mencari gaya pemotongan maksimal yang dihasilkan untuk mengerjakan benda kerja. Gaya pemotongan untuk memotong benda kerja harus lebih kecil dari gaya yang dihasilkan oleh. Sehingga motor

2.3 Gear Box

Pada waktu melakukan pembubutan, putaran spindel utama bervariasi, putaran ini dapat diatur menurut kebutuhan. Untuk penerus daya dan putaran dari motor digunakan sabuk yang digerakkan dengan puli, pengubahan kecepatan diatur dengan roda gigi yang dioperasikan dari kontrol tangan sebelah luar. Di dalam gear box spindel utama terpasang pada bantalan. Fungsinya untuk memindahkan putaran ke benda kerja. Spindel harus terpasang kokoh, dan terbuat dari baja. Elemen-elemen transmisi yang terdapat pada gear box adalah roda gigi lurus, pasak, poros, bantalan, tuas pengubah kecepatan dan oli sebagai pelumasannya. Mengenai elemen mesin dan sistem yang terdapat pada gear box akan dijelaskan sebagai berikut :

2.4 Sistem Transmisi

2.4.1 Transmisi Sabuk-V

Transmisi sabuk digunakan untuk meneruskan putaran di antara dua sumbu poros yang berjarak cukup jauh. Sebagian besar transmisi sabuk menggunakan sabuk-V karena selain mudah penangannya dan harganya yang murah, untuk meneruskan putaran mempunyai putaran yang halus & bebas kejutan sehingga cocok untuk meneruskan putaran yang tinggi. Gaya gesekan juga akan bertambah karena pengaruh bentuk baji, yang akan menghasilkan transmisi daya yang besar pada tegangan yang rendah dibandingkan dengan sabuk yang rata. Sisi negatif dari penggunaan transmisi sabuk adanya selip, sehingga

2.4.2 Roda Gigi

Untuk perancangan ini akan digunakan transmisi roda gigi sebagai penerus daya dan putaran dari motor listrik. Pemillihan transmisi roda gigi lurus ini karena mempunyai keunggulan tersendiri dibanding dengan transmisi roda gigi yang lain antara lain mampu mentransmisikan putaran yang lebih tinggi dan tepat, dapat digeser. Selain itu roda gigi juga mempunyai kelemahan, yaitu memerlukan ketelitian yang lebih besar dalam pembuatan, pemasangan, maupun pemeliharaannya. Dalam perancangan ini dipilih transmisi roda gigi karena mengutamakan ketepatan putaran dan dapat digeser untuk menghasilkan variasi putaran output.

2.4.3 Poros

Poros merupakan salah satu bagian terpenting dalam setiap bagian elemen mesin. Peranan poros yang utama adalah meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran. Klasifikasi poros untuk meneruskan daya menurut pembebanan adalah : poros transmisi, spindel, gandar. Hal-hal penting dalam perencanaan poros untuk merencanakan poros yang baik, maka harus memperhatikan hal-hal berikut : kekuatan poros, kekakuan poros, putaran kritis, korosi, bahan poros.

Macam-macam pembebanan terhadap poros karena gaya-gaya yang diakibatkan oleh letak dari poros tersebut antara lain : poros dengan beban puntir, poros dengan beban lentur murni, poros dengan beban puntir dan lentur.

2.4.4 Pasak

Pasak adalah salah satu elemen mesin yang dipakai untuk menetapkan bagian-bagian mesin seperti roda gigi, sproket, puli, kopling dan lainnya pada poros. Momen diteruskan dari poros ke naf atau dari naf ke poros.

Menurut letaknya pada poros, pasak dapat dibedakan antara lain pasak pelana, pasak rata, pasak benam, dan pasak singgung yang umumnya berpenampang segi empat. Di samping macam di atas ada pula pasak tembereng dan pasak jarum. Yang paling umum dipakai adalah pasak benam yang dapat meneruskan momen yang besar. Untuk momen dengan tumbukan dapat dipakai pasak singgung.

Pasak benam mempunyai penampang segi empat dimana terdapat bentuk prismatis dan tirus yang kadang-kadang diberi kepala untuk memudahkan pencabutannya. Kemiringan pada pasak tirus umumnya sebesar 1/100, dan pengerjaannya harus hati-hati agar naf tidak eksentrik.pada pasak yang rata, sisi sampingnya harus pas dengan alur pasak agar pasak tidak menjadi goyah dan rusak. Untuk pasak umumnya dipilih bantalan yang mempunyai kekuatan tarik

yang lebih dari 60 kg (lg/mm ), lebih kuat daripada porosnya. Kadang-kadang sengaja dipilih bahan yang lemah untuk pasak, sehingga pasak akan lebih dahulu rusak dari pada poros atau nafnya. Hal ini disebabkan karena harga pasak yang murah serta mudah menggantinya.

2.4.5 Bantalan

Agar putaran atau gerak bolak-balik paa suatu poros berbeban dapat berlangsung secara halus, aman dan berumur panjang maka harus ditumpu dengan bantalan. Bantalan harus cukup kokoh ubtuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak berfungsi dengan baik maka pretasi seluruh system akan menurun atau tak dapat bekerja secara semestinya.

Jenis Bantalan dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

a) Atas dasar gerakan bantalan terhadap poros Bantalan luncur, bantalan gelinding.

b) Atas dasar arah beban terhadap poros Bantalan radial, bantalan aksial, bantalan gelinding khusus.

2.4.6 Pelumasan

Agar peralatan yang dirancang ini dapat digunakan untuk jangka waktu yang relatif lama maka diperlukan perawatan yang baik. Perawatan yang dapat diberlakukan adalah pelumasan. Pelumasan bisa diberikan terutama untuk bagian dari alat yang saling bergsekan dalam pengoperasiannya.

BAB III MENENTUKAN BAHAN BENDA KERJA BERDASARKAN DAYA YANG TERSEDIA DAN DIAGRAM KECEPATAN Dari data yang telah diketahui pada bab ini akan dibahas mengenai bahan

benda kerja yang dapat dikerjakan mesin. Bahan yang direncanakan untuk dilkerjakan dengan mesin bubut ini adalah baja.

Putaran (n) 1440 rpm Spindel Putaran maksimal (n

maks

) 2000 rpm Putaran minimal (n

min

) 60 rpm Jumlah putaran (z)

Data yang telah diketahui dari mesin bubut LC 340 A, sebagai berikut : Motor listrik Daya (P) 1,1 kW

3.1 Perhitungan Daya

3.1.1 Daya Total Pembubutan

total

= Nm x .. .. . .. . (3.2) = 1,1 x 0,85 = 0,935 kW keterangan :

(Nc)

total

= daya total pembubutan (kW) Nm = daya motor (kW)

(Samsudin, hal : 37) . . . (3.1) (Nc)

Nc) ( Nm

total

3.1.2 Daya Pemotongan dan Daya Pemakanan

Agar kebutuhan daya untuk gerak pengumpanan termasuk dalam kebutuhan daya total, maka harga Nc terhitung harus dinaikkan sekitar 5 %.

(Nc) = Nc + 0.05 . Nc ..... . .. .. (3.3)

total

= 1,05 . Nc

(Nc) t otal

Nc = ..... . .. .. . (3.4)

1,05

, 935 = 1 ,

05 = 0,89 kW

Nf = 0,05 x Nc .. . .. . .... (3.5) = 0,05 x 0,89

= 0,04 kW keterangan : Nc = daya pemotongan (kW) Nf = daya pemakanan (kW)

3.1.3 Gaya Pemotongan

Pz x

V Nc = (Samsudin, hal : 37) ... . .. (3.6) 60 x 102

60 x 102 x 0,89 Pz =

15,24 = 357,4 kg. Keterangan : Pz = gaya pemotongan (kg) V = kecepatan potong (m/menit) (Samsudin, hal : 43) = 50 S.F.P.M = 15 m/menit (untuk baja)

3.1.4 Bahan Benda Kerja

Untuk proses pembubutan : Pz = k x t x s

... . .. (3.7) Maka, k =

m s x t Pz

keterangan : k = koefisien bahan benda kerja yang dapat dikerjakan mesin (Tabel 3.1) t = tebal pemotongan (mm) s = kecepatan pemakanan (mm/put) m = exponen yang tergantung pada bahan yang dikerjakan.

= 0,75 (untuk baja dan besi tuang) Dengan berbagai variasi kedalaman pemotongan (t) dan kecepatan pengumpanan (s), harga koefesien dan kekuatan tarik diperoleh dalam tabel berikut : Bahan benda kerja yang dikerjakan = baja.

Jenis alat iris yang dipalai = HSS. Pc = 357,4 kg.

Tabel 3.1 Koefesien dan kekuatan tarik bahan benda kerja yang dapat dikerjakan mesin. s (mm/menit) 0,2 0,6

2 t (mm) K (kg/mm ) K (kg/mm ) B B 2 597.52 > 120 262.13 110 -120 5 239.01 100 -110 104.85 < 30

3.2 Penentuan Putaran-putaran Spindel

Telah diketahui jumlah putaran (z) = 9, kecepatan potong (V) untuk baja = 15,24 m/menit, putaran minimal (n ) = 60 rpm. Sehingga diameter maksimal

min

(d ) benda kerja diperoleh sebagai berikut :

maks V 1000 min n

(3.8)

min D maks

V 1000 min

maks n min

15,24 1000

60 = 80,89 mm.

3.2.1 Nilai Progresi Geometrik

Mesin perkakas dalam perancangan ini digolongkan mesin perkakas semi otomatis. Berdasarkan tabel progresi geometrik (pada lampiran) maka mesin perkakas tersebut mempunyai nilai rasio jangkauan 16-24, sehingga :

Ø =

1.41

27.1

7.9

4 252.29

1.41

19.2

5.6

5 355.73

1.41

13.6

4.0

6 501.58

9.7

3 178.93

2.8

7 707.22

1.41

6.9

2.0

997.19

1.41

4.9

1.4

9 1406.03

1.41

11.1

1 z

min = 90 rpm.

1 Rn . ...... ... (3.9)

41 ,

keterangan : Ø = nilai progresi geometrik.

Rn = nilai rasio jangkauan.

= untuk mesin perkakas semi otomatis (16-24) (tabel 3.2 pada lampiran) Sesuai tabel kecepatan-kecepatan spindel standar diambil n

Dengan (z) = 9 berdasarkan pada "Geometrik Progression",

38.2

1 z min

1 n n ,

maka hasil perhitungan pengaturan kecepatan adalah sebagai berikut : Tabel 3.3 Hasil perhitungan pengaturan kecepatan.

nx Ø dx (mm) dx (mm)

90.00

1.41

53.9

15.7

2 126.90

1.41

1.41 3.5 -

3.2.2 Penentuan Formula Struktur

Dari jumlah putaran (z) = 9 dari group transmisi ini direalisasikan dalam 2 tingkat kecepatan. Untuk 9 putaran dapat dituliskan formula struktur :

(a) z = p (X ) x p (X ) (b) z = p (X ) x p (X )

1 X = 1 ; X = p

X = 1 ; X = p

z = 3(1) x 3(3) z = 3(3) x 3(1) Untuk menentukan formula struktur yang terbaik harus diperhatikan faktor-faktor yang ada.

(a) (b) 3(3) x 3(1) 3(1) x 3(3)

Gambar 3.1 Diagram formula struktur yang mungkin digunakan.

Formula struktur yang dipilih adalah 3 (1) x 3 (3). Larik-larik tersebut digambarkan dengan mengingat batas-batas rasio transmisi. Batasan rasio transmisi yang dipakai adalah i 2 dan i 0,25 sehingga dibuat diagram

maks min

Gambar 3.2 Diagram Struktur.

Gambar 3.3 Speed Chart.

250 2000 rpm 710 n

500 355

90 125 180 1000 1410

1440 rpm

III

I II

keterangan gambar Speed Chart :

4 II. Poros I pada kotak trasmisi.

III. Poros II pada kotak trasmisi.

IV. Poros III pada kotak trasmisi.

Berikut ini adalah gambar sistem transmisi pandangan depan pada tiap-tiap variasi putaran beserta mekanisme tiap-tiap variasi putarannya : Untuk putaran 90 rpm roda gigi yang beroperasi antara lain roda gigi Z , Z , Z