LAPORAN PROYEK AKHIR RE-KALKULASI TRANSMISI MESIN ...
Transcript of LAPORAN PROYEK AKHIR RE-KALKULASI TRANSMISI MESIN ...
1
LAPORAN PROYEK AKHIR
RE-KALKULASI TRANSMISI MESIN PEMERAS BATANG SORGHUM
Re-calculation of Sorghum Squeezer Machine’s Transmission System
Diajukan untuk memenuhi persyaratan guna
memperoleh gelar Ahli Madya (A.Md)
Program Studi DIII Teknik Mesin
Disusun oleh:
TAUFIK LIESTYANTO NUGROHO
I 8 1 0 8 0 4 8
PROGRAM DIPLOMA III TEKNIK MESIN PRODUKSI
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2011
2
3
4
HALAMAN MOTTO
Manusia sepantasnya berusaha dan berdoa, tetapi Tuhan yang
menentukan.
Rasa percaya diri adalah setengah dari kesuksesan kita.
Melakukan apa yang orang lain tidak akan pernah mau melakukannya
adalah bentuk usaha membuat perubahan yang nyata.
Bukan kita yang sepantasnya memikirkan diri kita terus. Namun tugas kita
adalah memikirkan Tuhan(Allah) dan Tuhan yang akan memikirkan diri
kita
Unsur keberhasilan ada pada energy tuhan,dan tuhan yang membuat kita
semua beruntung dan berhasil, melupakaNYA adalah cara untuk menutup
harapan(keberuntungan dan keberhasilan) secara perlahan.
5
HALAMAN PERSEMBAHAN
Sebuah hasil karya yang kami buat demi mengukir sebuah cita-cita, yang ingin ku-
persembahkan kepada:
1. Allah SWT, karena dengan Rahmad serta Hidayah-Nya saya dapat
melaksanakan `Tugas Akhir’ ini dengan baik serta dapat menyelesaikan laporan
ini dengan lancar.
2. Kedua Orang Tua yang saya sayangi dan cintai Ayahanda Sri listyo dan Ibunda
Siti Mutmainah serta kedua saudara Elly Kurnia dan Hafis Saputra yang telah
memberi dorongan moril maupun materil serta semangat yang tinggi sehingga
saya dapat menyelesikan tugas akhir ini.
3. Teman-teman D III Produksi dan Otomotif terimakasih karna kalian ada
disampingku saya setegar batu karang dan sedingin es di kutup utara.
4. Sahabat-sahabtaku yang selalu menerangi langkahku dengan cinta kalian
hingga semua halang rintangan itu semudah saya menyayangi kalian.
5. Bapak-bapak Dosen yang dengan senang hati senantiasa memberikan bimbingan
disetiap pijakan kaki saya melangkah.
6. Orang-orang disekitar saya yang telah berbaik hati berikan saya motivasi disaat
saya lengah dan senantiasa berikan saya kehangatan cinta kasih kalian selama
kuliah.
7. Masa lalu ku yang memberikan dorongan Motifasi meskipun impian yang belum
tercapai, Yanti wanita yang menginspirasi makna hidup dan keindahan islam
dan grup band Vennous yang memberikan makna persahabatan kalian akan
menjadi semangat untuk menggapai impianku
6
ABSTRAKSI
Taufik Liestyanto N, 2011, RE-KALKULASI TRANSMISI MESIN PEMERAS BATANG SORGHUM.
Program Studi Diploma III Teknik Mesin Produksi, Fakultas Teknik, Universitas
Sebelas Maret Surakarta.
Sorghum (Sorghum bicolor L.) merupakan salah satu jenis tanaman serelia
yang mempunyai potensi besar untuk dikembangkan di Indonesia karena
mempunyai daerah adaptasi yang luas. Tanaman sorghum toleran terhadap
kekeringan dan genangan air serta relatif tahan terhadap gangguan hama atau
penyakit. Batang sorghum apabila diperas akan menghasilkan nira yang rasanya
manis. Nira inilah yang akan dimanfaatkan sebagai bio etanol dengan proses
fermentasi. Untuk meningkatkan efektivitas dan produktivitasnya maka sistem
transmisi roda gigi dikombinasikan dengan sistem lain seperti sistem Roller
sebanyak tiga buah, sehingga akan didapat unjuk kerja dari mesin pemeras batang
sorghum yang lebih optimal.
Cara kerja mesin ini adalah tenaga dari motor diesel akan dipindahkan
melalui belt menuju puli besar setelah itu putaran ditransmisikan melalui roda gigi
transportir pertama ke roda gigi sedang kemudian putaran itu ditransmisikan lagi
oleh roda gigi transportir kedua ke roda gigi besar. Putaran roda gigi besar ini
dihubungkan dengan roda gigi pada rol depan sehingga poros rol berputar.
Selanjutnya putaran poros rol depan ini ditransmisikan ke poros rol atas dan
belakang melalui tiga buah roda gigi, sehingga poros rol atas dan belakang dapat
berputar. Penggilasan rol pertama masih tersisa nira dalam ampas yang kemudian
digilas kembali oleh rol belakang sehingga tidak ada lagi nira yang tersisa dalam
ampas. Nira tersebut akan jatuh ke penadah yang telah disediakan. Putaran ketiga
7
buah rol tersebut dibuat searah agar saat sorghum yang dimasukkan dapat terbawa
oleh rol.
8
Secara garis besar proses mesin pemeras sorgum adalah mula-mula
sorgum dimasukkan antara rol atas dan rol depan kemudian rol menggilas sorgum.
Penggilasan rol pertama masih tersisa nira dalam ampas yang kemudian digilas
kembali oleh rol belakang sehingga tidak ada lagi nira yang tersisa dalam ampas.
Nira tersebut akan jatuh ke penadah yang telah disediakan. Nira yang telah
terkumpul dalam penadah tersebut dapat langsung digunakan untuk proses
pembuatan bio etanol selanjutnya.
9
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat, karunia dan hidayah-Nya.
Sehingga laporan Proyek Akhir dengan judul Re-Kalkulasi Transmisi Mesin
Pemeras Batang Sorghum ini dapat terselesaikan dengan baik tanpa halangan
suatu apapun. Laporan Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu
persyaratan dalam mata kuliah Tugas Akhir dan merupakan syarat kelulusan bagi
mahasiswa DIII Teknik Mesin Produksi Universitas Sebelas Maret Surakarta
dalam memperoleh gelar Ahli Madya (A.Md)
Dalam penulisan laporan ini penulis menyampaikan banyak terima kasih
atas bantuan semua pihak, sehingga laporan ini dapat disusun. Dengan ini penulis
menyampaikan terima kasih kepada :
1. Bapak Rendy Adhi Rachmanto, ST, MT, selaku pembimbing I.
2. Bapak Ir. Agustinus Sujono, MT,selaku pembimbing II.
3. Bapak Heru Sukanto, ST, MT, selaku Ketua Program D-III Teknik Mesin
Universitas Sebelas Maret Surakarta.
4. Laboran Proses Produksi dan Motor Bakar Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
Penulis menyadari dalam penulisan laporan ini masih jauh dari
sempurna. Oleh karena itu kritik, pendapat dan saran yang membangun dari
pembaca sangat dinantikan. Semoga laporan ini dapat bermafaat bagi penulis pada
khususnya dan bagi pembaca bagi pada umumnya.
Surakarta, Juli 2011
Penulis
10
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .................................................................................... i
HALAMAN PERSETUJUAN ..................................................................... ii
HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................... iii
HALAMAN MOTTO .................................................................................. iv
HALAMAN PERSEMBAHAN .................................................................. v
ABSTRAKSI ............................................................................................... vi
KATA PENGANTAR ................................................................................. vii
DAFTAR ISI ................................................................................................ viii
DAFTAR GAMBAR ................................................................................... xi
DAFTAR TABEL ........................................................................................ xii
DAFTAR NOTASI ...................................................................................... xiii
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ..................................................................... 1
1.2. Perumusan masalah .............................................................. 4
1.3. Batasan Masalah .................................................................. 4
1.4. Tujuan Proyek Akhir ............................................................ 4
1.5. Manfaat Proyek Akhir .......................................................... 4
1.6. Metode Pemecahan Masalah ................................................ 5
1.7. Sistematika Penulisan .......................................................... 5
BAB II DASAR TEORI
2.1. Pengertian Tanaman Sorghum ............................................. 6
2.2. Pengertian Sistem Transmisi ............................................ 7
2.3. Teori Roda Gigi................................................................. 7
2.3.1 Roda Gigi Lurus........................................................ 8
2.3.2 Nama-Nama Bagian Roda Gigi ............................... 8
2.4. Komponen-Komponen Mesin Pemeras Batang Sorghum . 12
2.4.1.............................................................................. Roda
Gigi ........................................................................... 12
11
2.4.2.............................................................................. Poros
................................................................................... 12
2.4.3.............................................................................. Rol
................................................................................... 14
2.4.4.............................................................................. Puli
................................................................................... 14
2.4.5.............................................................................. Sabuk
................................................................................... 14
2.5. Pasak ................................................................................. 17
2.6........................................................................................ Stat
ika ............................................................................................ 18
2.6.1.............................................................................. Gaya
Luar ................................................................................ 19
2.6.2.............................................................................. Gaya
Dalam ............................................................................. 19
2.6.3.............................................................................. Tumpu
an .................................................................................... 19
2.6.4.............................................................................. Diagra
m Gaya Dalam ................................................................ 20
2.7. Mesin Bubut ....................................................................... 20
2.8........................................................................................ Pengec
oran Atau Penuangan ( Casting) ........................................... 22
BAB III PERENCANAAN DAN PERHITUNGAN
3.1. Cara Kerja Sistem Transmisi pada Mesin Pemeras
Batang Sorghum.................................................................... 23
3.2. Perencanaan Puli dan Sabuk ................................................. 23
3.3. Perhitungan Roda Gigi ......................................................... 31
3.3.1 Menghitung Kekuatan Roda Gigi ................................ 35
3.4. Desain Poros Roda Gigi ........................................................ 36
3.5. Menentukan Dimensi Pasak ................................................. 43
3.5.1 Lubang Pasak .............................................................. 44
12
3.6. Desain rumah bearing .......................................................... 45
3.7. Perhitungan Sambungan Las................................................. 46
3.8. Menentukan Kapasitas Penggilingan Mesin Batang
Sorghum ............................................................................... 47
BAB IV ANALISA SISTEM TRANSMISI RODA GIGI LURUS
4.1. Pembuatan Mesin ................................................................. 48
4.1.1 ............................................................................. Bahan
Yang Digunakan ...................................................... 48
4.1.2 ............................................................................. Alat
Yang Dibutuhkan ..................................................... 48
4.1.3 ............................................................................. Peta
Operasi Kerja ........................................................... 49
4.2. Perawatan Alat ...................................................................... 56
4.3. Analisa Biaya Komponen Mesin .......................................... 58
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan .......................................................................... 60
5.2. Saran...................................................................................... 60
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 61
LAMPIRAN
13
DAFTAR GAMBAR
Gambar1.1 MesinPemerasBatang Sorghum ................................................. 2
Gambar 2.1 Roda Gigi LurusLuar (Yefri Chan, ST. MT., 2011) ................ 8
Gambar 2.2 Bagian-bagian dari Roda Gigi Lurus
( Khurmi dan Gupta, 2002 ) ...................................................... 11
Gambar 2.3 Sebuah Rol Pemeras Batang Sorghum
( Yefri Chan, ST. MT., 2011 ) ................................................. 14
Gambar 2.4 Panjang Sabuk dan Sudut Kontak Pada Sabuk Terbuka
( Kurmi, R.S., 2002 ) ................................................................ 15
Gambar 2.5 Sketsa Prinsip Statika Kesetimbangan ( Popov, E.P., 1996 ).... 18
Gambar 2.6 Sketsa Reaksi Tumpuan Rol ( Popov, E.P., 1996 ) .................. 20
Gambar 2.7 Sketsa Reaksi Tumpuan Sendi ( Popov, E.P., 1996 )................ 20
Gambar 3.1 Sabuk dan Puli ( Kurmi, R.S., 2002 ) ....................................... 24
Gambar 3.2 Desain Poros Puli dan Roda Gigi Pinion .................................. 38
Gambar 3.3Desain Poros Roda Gigi Pinion dengan Roda Gigi ................... 42
Gambar 4.1 Roda Gigi Lurus ........................................................................ 53
Gambar 4.2 Proses Penuangan ( Hardi Sujana, 2008 ) ................................. 54
14
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Daftar Harga Komponen Mesin.................................................... 58
15
DAFTAR NOTASI
D1 = Diameter puli penggerak (mm)
D2 = Diameter puli pengikut (mm)
N1 = Kecepatan puli penggerak (Rpm)
N2 = Kecepatan puli pengikut (Rpm)
d = Diameter puli pengikut (mm)
N = Putaran puli pengikut (Rpm)
L = Panjang total sabuk (mm)
x = Jarak titik pusat puli penggerak dengan puli pengikut (mm)
r1 = Jari-jari puli kecil (mm)
r2 = Jari-jari puli besar (mm)
T1 = Tegangan tight side sabuk (N)
T2 = Tegangan slack side sabuk (N)
μ = Koefisien gesek
θ = Sudut kontak (rad)
β = Sudut alur puli (o)
v = Kecepatan sabuk (m/s)
P = Daya yang dipindahkan oleh sabuk (W)
M = Momen (N.mm)
s = Jarak (mm)
= Tegangangeser (N/mm2)
F = Gaya (N)
A = Luaspenampang (mm2)
Y = Jarak sumbu netral ke titik tempat tegangan yang ditinjau
Tm = Waktu permesinan memanjang (menit)
L = Panjang pemakanan (mm)
S = Pemakanan (mm/put)
n = Putaran mesin (rpm)
16
v = Kecepatan pemakanan (m/mnt)
r = Jari-jari bahan (mm)
d = Diameter pelubangan (mm)
max = Tegangan geser maksimum (N/mm2)
F = Beban yang diterima (N)
dc = Diameter baut (mm)
17
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sorghum (Sorghum bicolor L.) merupakan salah satu jenis tanaman serelia
yang mempunyai potensi besar untuk dikembangkan di Indonesia karena
mempunyai daerah adaptasi yang luas. Tanaman sorghum toleran terhadap
kekeringan dan genangan air serta relatif tahan terhadap gangguan hama atau
penyakit. Batang sorghum apabila diperas akan menghasilkan nira yang rasanya
manis. Kadar air dalam batang sorghum kurang lebih 70 persen yang artinya
kandungan niranya kurang lebih sebesar itu. Nira inilah yang akan dimanfaatkan
sebagai bio etanol dengan proses fermentasi. Pada saat ini sudah banyak mesin
yang telah dibuat sebagai pemeras sorghum namun masih sangat sederhana dan
kurang menghasilkan pemerasan yang bagus. Untuk meningkatkan efektivitas dan
produktivitasnya maka sistem transmisi roda gigi dikombinasikan dengan sistem
lain seperti sistem roller sebanyak tiga buah, sehingga akan didapat unjuk kerja
dari mesin pemeras batang sorghum yang lebih optimal. Alasan pemilihan roda
gigi lurus karena mampu mentransmisikan daya yang sangat besar dan optimal,
sedangkan menggunakan tiga buah roller karena pada saat pemerasan pertama
masih ada sisa nira yang cukup banyak pada ampas dan perlu diperas kembali.
Penggunaan kombinasi roda gigi lurus dengan tiga buah roller ini akan
menghasilkan kinerja mesin pemeras batang sorghum yang optimal.
Cara kerja mesin ini adalah tenaga dari motor diesel akan dipindahkan
melalui belt menuju puli besar setelah itu putaran ditransmisikan melalui roda gigi
18
transportir pertama ke roda gigi sedang kemudian putaran itu ditransmisikan lagi
oleh roda gigi transportir kedua ke roda gigi besar. Putaran roda gigi besar ini
dihubungkan dengan roda gigi pada rol depan sehingga poros rol berputar.
Selanjutnya putaran poros rol depan ini ditransmisikan ke poros rol atas dan
belakang melalui tiga buah roda gigi, sehingga poros rol atas dan belakang dapat
berputar. Putaran ketiga buah rol dibuat searah agar saat sorghum dimasukkan,
sorghum dapat terbawa rol.
Secara garis besar proses mesin pemeras sorghum adalah mula-mula
sorghum dimasukkan antara rol atas dan rol depan kemudian rol menggilas
sorghum. Penggilasan rol pertama masih tersisa nira dalam ampas yang kemudian
digilas kembali oleh rol belakang sehingga tidak ada lagi nira yang tersisa dalam
ampas. Nira tersebut akan jatuh ke penadah yang telah disediakan. Nira yang telah
terkumpul dalam penadah tersebut dapat langsung digunakan untuk proses
pembuatan bio etanol selanjutnya.
Tugas Akhir ini dimaksudkan untuk memberikan suatu fasilitas penunjang
yang dapat dimanfaatkan oleh mahasiswa dalam mempraktekkan dan mengamati
secara langsung tentang pemerasan Mesin Pemeras Batang Sorghum. Dalam
sistem transmisi, harus dapat diketahui bagaimana mekanisme kerja suatu alat.
Pada Tugas Akhir ini penulis tertarik untuk mengamati cara kerja transmisi pada
Mesin Pemeras Batang Sorghum.
19
Gambar 1.1 Mesin Pemeras Batang Sorghum.
20
Pengumpulan informasi dan data
(Gathering Information)
Lihat alternatif solusi
(Concept Genrt)
Pilih solusi yang diinginkan
(Concept Evaluation)
Sintesis dan analisis rancangan, meliputi:
geometri, kinematika, dinamika, kekuatan material, proses produksi,
estimasi biaya, dll.
Rancangan memuaskan
Detail rancangan
Produksi, pengujian dan
pembuatan Prototipe
Modifikasi untuk produksi
hasil rancangan.
Conceptual Design
Embodiment Design
Detail Design
Design problems (Define Problem)
Ya
Tidak
Flow chat Rancang Bangun Transmisi Mesin Pemeras Batang Sorghum.
21
1.2 Perumusan Masalah
Perumusan masalah dalam proyek akhir ini adalah bagaimana merancang,
membuat, dan menguji sistem transmisi mesin pemeras batang sorghum yang
sederhana dan efektif. Masalah yang akan diteliti meliputi:
1. Cara kerja mesin.
2. Analisis perhitungan mesin.
3. Perkiraan perhitungan biaya.
4. Pembuatan mesin.
1.3 Batasan Masalah
Berdasarkan rumusan masalah di atas, maka batasan-batasan masalah
pada proyek akhir ini adalah:
1. Perhitungan dibatasi hanya pada komponen mesin yang meliputi putaran
roda gigi dan kekuatan poros.
2. Cara kerja sistem transmisi pada mesin pemeras sorghum beserta kapasitas
pemerasan mesin pemeras batang sorghum.
1.4 Tujuan Proyek Akhir
Tujuan dalam penulisan Tugas Akhir ini sebagai berikut :
1. Melakukan perhitungan dan menganalisa dimensi dalam perancangan
transmisi mesin pemeras batang sorghum.
1.5 Manfaat Proyek Akhir
Manfaat yang diperoleh dari penyusunan laporan Tugas Akhir ini sebagai
berikut :
1. Memberikan informasi tentang bagaimana cara kerja sistem transmisi pada
mesin pemeras batang sorghum.
2. Menerapkan ilmu perkuliahan elemen mesin dan mata kuliah lainnya yang
berhubungan dengan sistem transmisi mesin pemeras batang sorghum
yang diperoleh dari bangku perkuliahan.
22
1.6 Metode Pemecahan Masalah
Dalam penyusunan laporan ini penulis mengunakan beberapa metode
antara lain :
1. Observasi
Penulis melakukan pengamatan langsung terhadap kegiatan-kegiatan
khususnya pada obyek-obyek yang berkaitan langsung dengan penggunaan
mesin pemeras batang sorghum.
2. Interview
Penulis melakukan tanya jawab dengan operator serta para tenaga ahli.
3. Konsultasi
Penulis melakukan konsultasi untuk memperoleh bimbingan serta
petunjuk dari pembimbing lapangan dan sumber-sumber.
4. Literatur
Literatur berupa : petunjuk kerja operator kuliah, internet, serta buku-buku
referensi dari perpustakaan Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
1.7 Sistematika Penulisan.
Dalam penyusunan laporan ini, penulisan melakukan pengumpulan data
dengan berbagai cara antara lain :
1. Studi Lapangan (Observasi)
Data yang penulis peroleh dari studi lapangan berasal dari :
a) Pengamatan selama berada di Kudus.
b) Bimbingan dari pemilik bengkel.
2. Studi Pustaka (Library Research)
Studi pustaka yang dilakukan untuk memperoleh data-data pendukung
diperoleh dari :
a) Manual book yang terdapat di perpustakaan Universitas Sebelas
Maret Surakarta.
b) Internet.
23
3. Bertanya langsung kepada karyawan dan pemilik Bengkel Bubut & Las
“Agung Barokah” Dawe-Kudus.
24
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Pengertian Tanaman Sorghum
Sorghum termasuk dalam genus Poaceae, yang merupakan kelompok
tanaman berbunga seperti gandum, beras, jagung, dan tebu. tanaman ini biasanya
memiliki batang berongga dengan daun yang tumbuh pada batang secara
menyirip. Sorghum (Sorghum bicolor L.) adalah tanaman serealia yang potensial
untuk dibudidayakan dan dikembangkan, khususnya pada daerah-daerah marginal
dan kering di Indonesia. Keuntungan tanaman sorgum terletak pada daya adaptasi
agroekologi yang luas, tahan terhadap kekeringan, produksi tinggi, perlu input
lebih sedikit serta lebih tahan terhadap hama dan penyakit dibading tanaman
pangan lain. Selain itu, tanaman sorghum memiliki kandungan nutrisi yang tinggi,
sehingga sangat baik digunakan sebagai sumber bahan pangan maupun pakan
ternak alternatif. Tanaman sorghum telah lama dan banyak dikenal oleh petani
Indonesia khususnya di daerah Jawa, NTB dan NTT. Di Jawa sorghum dikenal
dengan nama Cantel, dan biasanya petani menanamnya secara tumpang sari
dengan tanaman pangan lainnya. Produksi sorghum Indonesia masih sangat
rendah, bahkan secara umum produk sorghum belum tersedia di pasar-pasar.
Beberapa keuntungan tanaman sorghum dibanding tebu sebagai berikut:
1. Adaptasi tanaman sorghum jauh lebih luas dibanding tebu sehingga
sorghum dapat ditanam di hampir semua jenis lahan, baik lahan subur
maupun lahan kering.
2. Tanaman sorghum memerlukan pupuk relatif lebih sedikit dan
pemeliharaannya lebih mudah daripada tanaman tebu.
3. Laju fotosintesis dan pertumbuhan tanaman sorghum jauh lebih tinggi dan
lebih cepat dibanding tanaman tebu.
4. Umur panen tanaman sorghum lebih cepat hanya 3-4 bulan, dibandingkan
pada tebu yang sampai 7 bulan.
25
26
2.2 Sistem Transmisi
Sistem Transmisi adalah sistem yang berfungsi untuk konversi torsi dan
kecepatan (putaran) dari mesin menjadi torsi dan kecepatan yang berbeda-beda
untuk diteruskan ke penggerak akhir. Konversi ini mengubah kecepatan putar
yang tinggi menjadi lebih rendah tetapi lebih bertenaga, atau sebaliknya.
Transmisi daya dengan roda gigi mempunya keuntungan, diantaranya
tidak terjadi slip yang menyebabkan speed ratio tetap, tetapi sering adanya slip
juga menguntungkan, misalnya pada ban mesin (belt), karena slip merupakan
pengaman agar motor penggerak tidak rusak. Apabila putaran keluaran (output)
lebih rendah dari masukan (input) maka transmisi disebut : reduksi (reduction
gear), tetapi apabila keluaran lebih cepat dari pada masukan maka disebut : inkrisi
(increaser gear).
Transmisi daya (Power transmission) adalah upaya untuk menyalurkan /
memindahkan daya dari sumber daya (motor diesel, bensin, turbin gas, motor
listrik, dll) ke mesin yang membutuhkan daya (mesin bubut, pompa, kompresor,
mesin produksi, dll).
2.3 Teori Roda Gigi.
Roda gigi digunakan untuk mentransmisikan daya besar dan putaran yang
tepat. Roda gigi memiliki gigi di sekelilingnya, sehingga penerusan daya
dilakukan oleh gigi-gigi kedua roda yang saling berkaitan. Roda gigi sering
digunakan karena dapat meneruskan putaran dan daya yang lebih bervariasi dan
lebih kompak, selain itu roda gigi juga memiliki beberapa kelebihan jika
dibandingkan dengan alat transmisi lainnya, yaitu :
Sistem transmisinya lebih ringkas, putaran lebih tinggi dan daya yang
besar.
Sistem yang kompak sehingga konstruksinya sederhana.
Kemampuan menerima beban lebih tinggi.
Efisiensi pemindahan dayanya tinggi karena faktor terjadinya slip sangat
kecil.
27
Kecepatan transmisi roda gigi dapat ditentukan sehingga dapat digunakan
dengan pengukuran yang kecil dan daya yang besar.
Roda gigi harus mempunyai perbandingan kecepatan sudut tetap antara
dua poros. Di samping itu terdapat pula roda gigi yang perbandingan kecepatan
sudutnya dapat bervariasi.
2.3.1 Roda gigi Lurus
Roda gigi lurus digunakan untuk poros yang sejajar atau paralel.
Dibandingkan dengan jenis roda gigi yang lain roda gigi lurus ini paling mudah
dalam proses pengerjaannya (machining) sehingga harganya lebih murah.
Ciri-ciri roda gigi lurus adalah :
1. Daya yang ditransmisikan < 25.000 Hp.
2. Putaran yang ditransmisikan < 100.000 Rpm.
Jenis-jenis roda gigi lurus antara lain :
1. Roda gigi lurus (External Gearing).
Roda gigi lurus (External Gearing) pasangan roda gigi lurus ini digunakan
untuk menaikkan atau menurunkan putaran dalam arah yang berlawanan.
Gambar 2.1 Roda Gigi Lurus Luar.
( Yefri Chan, ST. MT., 2011)
2.3.2 Nama-nama Bagian Roda gigi
Berikut beberapa buah istilah yang perlu diketahui dalam perancangan
roda gigi yang perlu diketahui yaitu :
28
1. Lingkaran pitch (pitch circle)
Lingkaran khayal yang menggelinding tanpa terjadinya slip. Lingkaran ini
merupakan dasar untuk memberikan ukuran-ukuran gigi seperti tebal gigi, jarak
antara gigi dan lain-lain.
2. Pinion
Roda gigi yang lebih kecil dalam suatu pasangan roda gigi.
3. Diameter lingkaran pitch (pitch circle diameter)
Merupakan diameter dari lingkaran pitch.
4. Diametral Pitch
Jumlah gigi persatuan pitch diameter
5. Jarak bagi lingkar (circular pitch)
Jarak sepanjang lingkaran pitch antara profil dua gigi yang berdekatan
atau keliling lingkaran pitch dibagi dengan jumlah gigi, secara formula dapat
ditulis :
z
dt b1
6. Modul (module)
Modul adalah perbandingan antara diameter lingkaran pitch dengan jumlah
gigi.
z
dm b1
7. Adendum (addendum)
Jarak antara lingkaran kepala dengan lingkaran pitch dengan lingkaran
pitch diukur dalam arah radial.
8. Dedendum (dedendum)
Jarak antara lingkaran pitch dengan lingkaran kaki yang diukur dalam arah
radial.
9. Working Depth
Jumlah jari-jari lingkaran kepala dari sepasang rodagigi yang berkontak
dikurangi dengan jarak poros.
29
10. Clearance Circle
Lingkaran yang bersinggungan dengan lingkaran addendum dari gigi yang
berpasangan.
11. Pitch point
Titik singgung dari lingkaran pitch dari sepasang roda gigi yang
berkontak yang juga merupakan titik potong antara garis kerja dan garis pusat.
12. Operating pitch circle
lingkaran-lingkaran singgung dari sepasang roda gigi yang berkontak dan
jarak porosnya menyimpang dari jarak poros yang secara teoritis benar.
13. Addendum circle
Lingkaran kepala gigi yaitu lingkaran yang membatasi gigi.
14. Dedendum circle
Lingkaran kaki gigi yaitu lingkaran yang membatasi kaki gigi.
15. Width of space
Tebal ruang antara rodagigi diukur sepanjang lingkaran pitch.
16. Sudut tekan (pressure angle)
Sudut yang dibentuk dari garis normal dengan kemiringan dari sisi kepala
gigi.
17. Kedalaman total (total depth)
Jumlah dari adendum dan dedendum.
18. Tebal gigi (tooth thickness)
Lebar gigi diukur sepanjang lingkaran pitch.
19. Lebar ruang (tooth space)
Ukuran ruang antara dua gigi sepanjang lingkaran pitch
20. Backlash
Selisih antara tebal gigi dengan lebar ruang.
21. Sisi kepala (face of tooth)
Permukaan gigi diatas lingkaran pitch.
22. Sisi kaki (flank of tooth)
Permukaan gigi dibawah lingkaran pitch.
30
23. Puncak kepala (top land)
Permukaan di puncak gigi
24. Lebar gigi (face width)
Kedalaman gigi diukur sejajar sumbunya.
Gambar 2.2 Bagian-bagian dari Roda Gigi Lurus.
( Khurmi dan Gupta, 2002)
31
2.4 Komponen-Komponen Mesin Pemeras Batang Sorghum.
2.4.1 Gear
Gear merupakan sebuah alat yang yang digunakan untuk meneruskan daya
dari poros ke poros lain. (Kurmi, 2002)
Rumus- rumus perhitungan roda gigi :
- Modul (m)
- Jumlah gigi (Z)
- Kelonggaran ( clearance = C )
a. Menghitung pitch (P)
P = π x m
b. Tinggi gigi (h)
h = 2 x m + C
c. Menghitung diameter tusuk
d = m x Z
d. Menghitung diameter dalam
df = d – 2 (m + C)
e. Menghitung diameter luar
da = (m x Z) + 2h
f. Adendum : 1 m
g. Dedendum : 1,25 m
h. Working depth : 2 m
i. Total depth : 2,25 m
j. Filled radius at root : 0,4 m
2.4.2 Poros
Dalam pembuatan mesin pemeras batang sorghum, rol diperlukan untuk
memeras batang sorghum. Poros sendiri adalah batang logam berpenampang
lingkaran yang berfungsi untuk memindahkan putaran atau mendukung suatu
beban.
32
Jika poros meneruskan daya, maka poros mengalami momen puntir akibat
daya yang diteruskan sehingga pada penampang normal sepanjang poros terjadi
tegangan puntir. Poros transmisi berfungsi meneruskan daya, pada poros terjadi
gaya puntir dan pada penampang poros terjadi tegangan puntir.
Bahan poros yang digunakan harus sesuai dengan fungsi poros tersebut.
Untuk mendapatkan dimensi poros yang sesuai, dibutuhkan gaya-gaya yang
bekerja pada poros tersebut. Dengan gaya tersebut dapat ditentukan momen yang
bekerja. Dengan mengetahui kekuatan material poros dan momen yang terjadi
maka didapatkan diameter poros yang diperlukan.
Bahan dan diameter yang digunakan pada poros rol adalah sama. Untuk
mengetahui beban reaksi yang terjadi pada poros dirumuskan sebagai berikut :
1. Tinjauan terhadap momen puntir ekuivalen (Kurmi, 2002;462)
Te = ………………………………………………….(2.1)
atau dengan persamaan :
Te = τs D3 ( Poros padat )
Te = C Do3 (1 - K4) ( Poros berongga )
2. Tinjauan terhadap momen lengkung ekuivalen (Kurmi, 2002;463)
Me = ( M + )……………………………………….(2.2)
atau :
Me = D3 ( Poros padat )
Me = Do3(1 - K4) ( Poros berongga )
Dimana : Te = momen puntir ekuivalen ( Kgm)
Me = momen bending ekuivalen ( Kgmm )
Do = diameter luar poros ( mm )
K = Di / Do ( ditentukan = 0,4 )
τs =tegangan geser ( Kg/mm2 )
σt = tegangan tarik ( Kg/mm2 )
M = momen lentur yang terjadi ( Kg/mm )
33
T = torsi yang terjadi (Kg/mm)
2.4.3 Rol
Sebuah rol pemeras terdiri dari mantel (selubung) yang biasanya terbuat
dari besi cor dan di pasang dengan cara disusutkan pada sebuah poros yang
terbuat dari baja tempa. Berikut ini adalah gambar dari seperangkat rol pemeras
batang sorghum.
( Yefri Chan, ST. MT., 2011)
Gambar 2.3 Sebuah Rol Pemeras Batang Sorghum.
Biasanya, menurut standar dari Amerika ukuran diameter leher poros
seperti gambar diatas adalah separuh dari diameter rol gilingan.
Mantel rol sendiri terbuat dari besi cor dengan campuran dari beberapa
logam lain seperti karbon, mangan, silisium, fosfor, dan belerang dengan
maksud untuk memperoleh hasil pengecoran yang baik sebagai rol pemeras,
yaitu permukaannya keras dan berbutir kasar.
2.4.4 Puli
Puli merupakan salah satu elemen dalam mesin yang berfungsi sebagai
alat yang meneruskan daya dari satu poros ke poros yang lain dengan
menggunakan sabuk. Puli besi cor (Cast Iron Pulley). Puli secara umum terbuat
dari cast iron, karena harganya yang lebih murah. Puli yang digunakan pada
motor dan kompresor ini adalah terbuat dari cast iron.
2.4.5 Sabuk
Sabuk berfungsi sebagai alat yang meneruskan daya dari satu poros ke
poros yang lain melalui dua puli dengan kecepatan rotasi sama maupun berbeda.
34
2.4.5.1 Perencanaan Puli dan Sabuk
1. Perbandingan kecepatan.
Perbandingan antara kecepatan puli penggerak dengan puli pengikut
ditulis dengan persamaan sebagai berikut :
..................................................................... (2.3)
Dimana:
D1 = Diameter puli penggerak (mm)
D2 = Diameter puli pengikut (mm)
N1 = Kecepatan puli penggerak (Rpm)
N2 = Kecepatan puli pengikut (Rpm)
2. Kecepatan linier sabuk.
Kecepatan linier sabuk dapat ditulis dengan matematis sebagai berikut :
v = 60
.. Nd.................................................................. (2.4)
Dimana:
v = Kecepatan linier sabuk (m/s)
d = Diameter puli pengikut (mm)
N = Putaran puli pengikut (Rpm)
3. Panjang Sabuk.
Panjang sabuk adalah panjang total dari sabuk yang digunakan untuk
menghubungkan puli penggerak dengan puli pengikut. Dalam perancangan
ini digunakan sabuk terbuka.
(Khurmi, R.S., 2002)
35
Gambar 2.4 Panjang Sabuk dan Sudut Kontak Pada Sabuk Terbuka.
Persamaan panjang total sabuk terbuka dapat ditulis sebagai berikut
(Khurmi, R.S., 2002):
x
rrxrrL
221
21
)(2)( ................................. (2.5)
Dimana :
L = Panjang total sabuk (mm)
x = Jarak titik pusat puli penggerak dengan puli pengikut (mm)
r1 = Jari-jari puli kecil (mm)
r2 = Jari-jari puli besar (mm)
4. Perbandingan tegangan pada sisi kencang dan sisi kendor
Persamaan perbandingan tegangan antara sisi kencang dengan sisi kendor
dapat ditulis sebagai berikut : (Khurmi, R.S., 2002)
cosec..log3,22
1 T
T.......................................... (2.6)
Dimana :
T1 = Tegangan tight side sabuk (N)
T2 = Tegangan slack side sabuk (N)
μ = Koefisien gesek
θ = Sudut kontak (rad)
β = Sudut alur puli (o)
5. Sudut kerja puli (α)
Persamaan sudut kerja puli dapat ditulis dengan persamaan sebagai berikut
: (Khurmi, R.S., 2002)
Sin α = X
rr112
(untuk sabuk terbuka) ..................... (2.7)
Sudut kontak puli:
θ = (180 – 2 α). 180
rad (untuk sabuk tertutup) ....... (2.8)
6. Kecepatan sabuk (v)
Besarnya kecepatan sabuk dapat dihitung dengan persamaan sebagai
36
berikut : (Khurmi, R.S., 2002)
v = 60
.. Nd.................................................................. (2.9)
Dimana:
v = Kecepatan sabuk (m/s)
d = Diameter sabuk (mm)
N = Putaran sabuk (rpm)
7. Daya yang ditransmisikan oleh sabuk
Persamaan daya yang dipindahkan oleh sabuk dapat ditulis dengan
persamaan sebagai berikut : (Khurmi, R.S., 2002)
P = (T1 - T2) . v . n ................................................... (2.10)
Dimana:
P = Daya yang dipindahkan oleh sabuk (W)
T1 = Tegangan tight side sabuk (N)
T2 = Tegangan slack side sabuk (N)
v = Kecepatan sabuk (m/s)
n = Banyak sabuk
2.5 Pasak
Pasak adalah salah satu penahan beban, dimana beban yang timbul atau
beban yang terjadi adalah beban geser dan beban bending. Pada perancangan
pasak dalam memilih besar pasak tergantung dari besar perhitungan antara
perhitungan menurut tegangan geser dan tegangan bending.
1. Tegangan geser
Tegangan geser adalah tegangan yang disebabkan oleh gaya yang bekerja
sepanjang/sejajar dengan luas penampang gaya.
Persamaan yang digunakan adalah :
A
F ........................................................................ (2.11)
Dimana :
= Tegangan geser (N/mm2)
F = Gaya (N)
37
A = Luas penampang (mm2) (Khurmi dan Gupta, 2002)
2. Tegangan bending
Dimana rumus yang digunakan :
w =
oI
YM .................................................................. (2.12)
Y
IZ o ....................................................................... (2.13)
w =
Z
M.................................................................... (2.14)
Dimana :
M = Momen lentur
Y = Jarak sumbu netral ke titik tempat tegangan yang ditinjau
w
= Tegangan lentur
oI
= Momen inersia
Z = Section modulus
2.6 Statika
Statika adalah ilmu yang mempelajari tentang statika dari suatu beban
terhadap gaya-gaya dan juga beban yang mungkin ada pada bahan tersebut.
Dalam ilmu statika keberadaan gaya-gaya yang mempengaruhi sistem menjadi
suatu obyek tinjauan utama. Sedangkan dalam perhitungan kekuatan rangka,
gaya-gaya yang diperhitungkan adalah gaya luar dan gaya dalam.
Beban
Reaksi Reaksi
Beban puli
Gambar 2.5 Sketsa Prinsip Statika Kesetimbangan.
( Popov, E.P., 1996 )
Beban roda gigi
38
2.6.1 Gaya Luar
Adalah gaya yang diakibatkan oleh beban yang berasal dari luar sistem
yang pada umumnya menciptakan kestabilan konstruksi. Gaya luar dapat berupa
gaya vertikal, horisontal dan momen puntir. Pada persamaan statis tertentu untuk
menghitung besarnya gaya yang bekerja harus memenuhi syarat dari
kesetimbangan :
ΣFx = 0 ..................................................................... (2.15)
ΣFy = 0 .................................................................... (2.16)
ΣM = 0 .................................................................... (2.17)
2.6.2 Gaya Dalam
Gaya dalam dapat dibedakan menjadi :
1. Gaya normal (normal force) adalah gaya yang bekerja sejajar sumbu
batang.
2. Gaya lintang geser (shearing force) adalah gaya yeng bekerja tegak lurus
sumbu batang.
3. Momen lentur (bending momen).
Persamaan kesetimbangannya adalah : (Popov, E.P., 1996)
Σ F = 0 atau Σ Fx = 0
Σ Fy = 0 (tidak ada gaya resultan yang bekerja pada suatu benda)
Σ M = 0 atau Σ Mx = 0
Σ My = 0 (tidak ada resultan momen yang bekerja pada suatu benda)
2.6.3 Tumpuan
Dalam ilmu statika, tumpuan dibagi atas :
1. Tumpuan rol/penghubung.
Tumpuan ini dapat menahan gaya pada arah tegak lurus penumpu,
biasanya penumpu ini disimbolkan dengan :
Gambar 2.6 Sketsa Reaksi Tumpuan Rol.
2. Tumpuan sendi.
Reaksi ( Popov, E.P., 1996 )
39
Tumpuan ini dapat menahan gaya dalam segala arah.
Gambar 2.7 Sketsa Reaksi Tumpuan Sendi.
2.6.4 Diagram Gaya Dalam.
Diagram gaya dalam adalah diagram yang menggambarkan besarnya
gaya dalam yang terjadi pada suatu konstruksi. Sedang macam-macam diagram
gaya dalam itu sendiri sebagai berikut :
1. Diagram gaya normal (NFD).
Yaitu diagram yang menggambarkan besarnya gaya normal yang terjadi
pada suatu konstruksi.
2. Diagram gaya geser (SFD).
Yaitu diagram yang menggambarkan besarnya gaya geser yang terjadi
pada suatu konstruksi.
3. Diagram moment (BMD).
Yaitu diagram yang menggambarkan besarnya momen lentur yang terjadi
pada suatu konstruksi.
2.7 Mesin Bubut
Proses permesinan adalah waktu yang dibutuhkan untuk mengerjakan
elemen-elemen mesin, yang meliputi proses kerja mesin dan waktu pemasangan.
Pada umumnya mesin-mesin perkakas mempunyai bagian utama yaitu :
a. Motor penggerak (sumber tenaga).
b. Kotak transmisi (roda-roda gigi pengatur putaran).
c. Pemegang benda kerja.
d. Pemegang pahat/alat potong.
Prinsip kerja mesin mesin bubut adalah benda kerja yang berputar dan
pahat yang menyayat baik memanjang maupun melintang. Sedangkan macam-
Reaksi
Reaksi
( Popov, E.P., 1996 )
40
macam pekerjaan yang dapat dikerjakan dengan mesin ini adalah antara lain :
- Pembubutan memanjang dan melintang
- Pengeboran
- Pembubutan dalam atau memperbesar lubang
- Membubut ulir luar dan dalam
Perhitungan waktu kerja mesin bubut adalah:
1. Kecepatan pemotongan (v).
V = π.D. ..................................................................... (2.18)
Dimana :
D = diameter banda kerja (mm).
N = kecepatan putaran (rpm).
2. Pemakanan memanjang
Waktu permesinan pada pemakanan memanjang adalah :
n = d
v
.
1000.
................................................................. (2.19)
Tm = nS
L
r .................................................................. (2.20)
Dimana :
Tm = waktu permesinan memanjang (menit)
L = panjang pemakanan (mm)
S = pemakanan (mm/put)
n = putaran mesin (Rpm)
d = diameter benda kerja (mm)
v = kecepatan pemakanan (m/mnt)
3. Pada pembubutan melintang
Waktu permesinan yang dibutuhkan pada waktu pembubutan melitang
adalah :
Tm = nS
r
r ................................................................... (2.21)
Dimana :
r = jari-jari bahan (mm)
41
2.8 Pengecoran atau penuangan (casting)
Pengecoran atau penuangan (casting) merupakan salah satu proses
pembentukan bahan baku/bahan benda kerja yang relatif mahal dimana
pengendalian kualitas benda kerja dimulai sejak bahan masih dalam keadaan
mentah. Komposisi unsur serta kadarnya dianalisis agar diperoleh suatu sifat
bahan sesuai dengan kebutuhan sifat produk yang direncanakan namun dengan
komposisi yang homogen serta larut dalam keadaan padat.
Proses penuangan juga merupakan seni pengolahan logam menjadi bentuk
benda kerja yang paling tua dan mungkin sebelum pembentukan dengan
panyayatan (chipping) dilakukan. Sebagai mana ditemukan dalam artifacts kuno
menunjukkan bukti keterampilan yang luar biasa dalam pembentukan benda dari
bahan logam dengan menuangkan logam yang telah dicairkan (molten metals)
kedalam cetakan pasir khusus menjadi bentuk tertentu. Pengecoran dengan
menggunakan cetakan pasir juga merupakan teknologi yang menuangkan larutan
cair dari logam secara hati-hati kedalam cetakan pasir yang sudah dipersiapkan
dengan hasil yang mendekati sempurna. Oleh karena itulah proses pembentukan
melalui teknik penuangan ini juga digunakan pada level kebangsawanan seperti
pembuatan benda-benda seni seperti ornament alam dan alat memasak dan lain-
lain.
42
BAB III
PERENCANAAN DAN PERHITUNGAN
3.1 Cara KerjaSistemTransmisiPadaMesinPemerasBatangSorghum
Cara kerja mesin ini adalah tenaga dari motor diesel akan dipindahkan
melalui belt menuju puli besar setelah itu putaran ditransmisikan melalui roda gigi
transportir pertama ke roda gigi sedang kemudian putaran itu ditransmisikan lagi
oleh roda gigi transportir kedua ke roda gigi besar. Putaran roda gigi besar ini
dihubungkan dengan roda gigi pada rol depan sehingga poros rol berputar.
Selanjutnya putaran poros rol depan ini ditransmisikan ke poros rol atas dan
belakang melalui tiga buah roda gigi, sehingga poros rol atas dan belakang dapat
berputar. Putaran ketiga buah rol dibuat searah agar saat batangsorghum
dimasukkan, batangsorghum dapat terbawa oleh rol.
Secara garis besar proses mesin pemeras batangsorghum adalah mula-
mula batangsorghum dimasukkan antara rol atas dan rol depan kemudian rol
menggilas batangsorghum. Penggilasan rol pertama masih tersisa nira dalam
ampas yang kemudian digilas kembali oleh rol belakang sehingga tidak ada lagi
nira yang tersisa dalam ampas. Nira tersebut akan jatuh ke penadah yang telah
disediakan. Nira yang telah terkumpul dalam penadah tersebut dapat langsung
digunakan untuk proses pembuatan bio etanol selanjutnya.
3.2 PerencanaanPulidanSabuk
Diketahuispesifikasitransmisipadamesinpemerasbatangsorghumdandiesel
sebagaiberikut :
2. Putarandiesel ( 1N ) = 1420 Rpm
3. Diameter puli yang digerakan ( 2D ) = 795 mm
4. Panjangsumbupuli dieseldanpuli yang digerakkan( x ) = 4m
43
Analisa perhitungan :
1. Kecepatan sabuk.
V =
=
= 29,72 m/s
2. Panjang sabuk yang digunakan.
x
ddxddL
4
)(2)(
2
221
21
=
=1,57(1,195)+8+
=1,876+8+0,01
=9,886 m
3. Sudut kontak ( ) yang terjadi pada sabuk antara puli diesel dan pulimesin
pemeras batang sorghum.
x = 4 m
B Puli diesel
Puli yang digerakkan
A
44
Gambar3.1Sabukdanpuli.
Untuksabukterbuka, sudutsinggung yang terjadiantarasabukdanpuli
Sin x
dd
x
rr
21212
=
=
= 2,83°
Sudut kontak puli pada motor :
θ = (180° – 2 .α) 180
= (180° – 2. 2,83°) 180
14,3
= (174,34°). 0,1744
= 3,04rad
Sudut kontak puli pada roda gigi :
θ = (180°+ 2 .α) 180
= (180° + 2. 2,83°) 180
14,3
= (185,66°). 0,1744= 3,04 rad
4. Koefisien gesekan.
μ = 0,54 –
= 0,54 –
45
= 0,54 –
= 0,54 - 0,233= 0,3
MenghitungBesarnyaKapasitasMesinPemerasBatangSorghum :
Luassatubatangsorghum
= 3,14 (12)2
= 452, 16 mm2
Luassepuluhbatangsorghum = 452, 16 mm2 x 10 batang
= 4521, 6 mm2
Gaya pemerasanadalah:
(Ft) =
=
= 2,74kN
Gaya perasdengansudut 70Ø
Ft = 2740 N/ cos 70Ø
= 8375 N
Kemudianuntukmenentukandaya yang
diperlukanpadamesinpemerastebuiniadalahsebagaiberikut :
Torsi padarolatas :
T = Gaya x ½ diameter
= 8375N x 0.105 m
= 877,5Nm
Dayauntukmemutarrol :
P =
= 3673,8 watt
=
= 4,92 HP
46
Perbandingantranmisi
1. M
otor Puli A
=
N2 =
= 732,32 Rpm
2. P
uli B - Pinion C
Satuporos, maka NA = NC
NA = 732,32 Rpm
3. P
inion C – Roda Gigi D
ND =
=
= 150,35Rpm
4. R
oda Gigi D – Pinion E
Satuporosmaka ND=NE
ND = 150,35Rpm
5. Pinion E – Roda Gigi F
NF =
47
=
= 39,8 Rpm 40 Rpm
Torsi padarodagigiØ 875 mm :
T =
=
= 877,5N.m
DayauntukmemutarporosrodagigiØ 875 mm:
P =
=
= 16734 watt
Torsipadaporospuli :
T =
=
= 234N.m
Dayauntukmemutarporospuli :
P =
=
= 17904 watt
=
≈ 24 HP
48
Olehkarenaitu, kitamengambil diesel dengandaya 24 HP.
Daya yang ditransmisikan P = 24 HP
17904 W = ) v = ) 29,72
=
= ..........(i)
2,3 log =
log
2
1
T
T =
log
2
1
T
T = 0,397
2
1
T
T = 2,49 ...........(ii)
Dari persamaan (i) dan (ii)
602,42 + = 2,49
602,42 = 1,49
= 404,38 N
= 1006,72 N
49
5. Massa per meter panjang sabuk (m).
m = Area x Panjang x Densitas
= A x 9,886m x 1140kg/m3= 9886 A kg/m2
6. Gaya tarik sentrifugal (Tc).
Tc = m x V2
= 9886 A kg/m2x (29,72m/s)2
= 9886 A x 883,2784 N
= 8,732. A N
7. Gaya tarik total.
T = T1+ Tc
= 1006,72N+8,732. A N ............(iii)
8. Gaya tarik maksimum pada sabuk (T).
T = A.
= 4. A N .............(iv)
Dari persamaan (iii) dan (iv)
1006,72N+8,732. A N = 4. A N
4,732. A N = 1006,72 N
A = 212,747.
A = 212,747
9. Daya yang ditransmisikan sabuk pada kecepatan v = 29,35m/s.
P = )( 21 TT v
= (1006,72 N– 404,38N)29,35 m/s
= 17678,679watt
= 23,70 hP
50
Daya yang ditransmisikan hanya 23,70 hP hal ini dikarenakan pada
saat sabuk berputar terjadi selip antara sabuk dengan puli oleh karena itu daya
yang ditransmisikan tidak 24 hP.
3.3 PerhitunganRoda Gigi
1. Dalam menghitung roda gigi 124 mm maka diperlukan data-data sebagai
berikut :
- Modul (m) : 8 mm
- Jumlah gigi (Z) : 11
- Kelonggaran ( clearance = C ) : 0,25 m
a. Menghitung pitch(P)
P = π x m
= π x 8 mm
= 25,12 mm
b. Tinggi gigi (h)
h = 2 x m + C
= 2 x 8 + 0,25 x 8 mm
= 18 mm
c. Menghitung diameter tusuk
d = m x Z
= 8 mm x 11
= 88 mm
d. Menghitung diameter dalam
df = d – 2 (m + C)
51
= 88 mm – 2 (8mm + 0,25 x 8mm)
= 60 mm
e. Menghitung diameter luar
da = (m x Z) + 2h
= 88 mm + 36 mm= 124 mm
f. Adendum : 1 m : 8 mm
g. Dedendum : 1,25 m : 10 mm
h. Working depth : 2 m : 16 mm
i. Total depth : 2,25 m : 18 mm
j. Filled radius at root : 0,4 m : 3,2 mm
2. Dalam menghitung roda gigi 875 mm maka diperlukan data-data sebagai
berikut :
- Modul (m) : 14 mm
- Jumlah gigi (Z) : 58
- Kelonggaran ( clearance = C ) : 0,25 m
a. Menghitung pitch(P)
P = π x m
= π x 14 mm
= 43,96 mm
b. Tinggi gigi (h)
h = 2 x m + C
= 2 x 14 + 0,25 x 14 mm
= 31,5 mm
c. Menghitung diameter tusuk
d = m x Z
= 14 mm x 58
= 812 mm
d. Menghitung diameter dalam
df = d – 2 (m + C)
= 812 mm – 2 (14 mm + 0,25 x 14 mm)
= 777 mm
52
e. Menghitung diameter luar
da = (m x Z) + 2h
= 812 mm + 63 mm
= 875 mm
f. Adendum : 1 m : 14 mm
g. Dedendum : 1,25 m : 17 mm
h. Working depth : 2 m : 28 mm
i. Total depth : 2,25 m : 31,5 mm
j. Filled radius at root : 0,4 m : 5,6 mm
3. Dalam menghitung roda gigi 215 mm maka diperlukan data-data sebagai
berikut :
- Modul (m) : 10 mm
- Jumlah gigi (Z) : 17
- Kelonggaran ( clearance = C ) : 0,25 m
a. Menghitung pitch(P)
P = π x m
= π x 10 mm
= 31,4 mm
b. Tinggi gigi (h)
h = 2 x m + C
= 2 x 10 + 0,25 x 10 mm
= 22,5 mm
c. Menghitung diameter tusuk
d = m x Z
= 10 mm x 17
= 170 mm
d. Menghitung diameter dalam
df = d – 2 (m + C)
= 170 mm – 2 (10 mm + 0,25 x 10 mm)
= 145 mm
e. Menghitung diameter luar
53
da = (m x Z) + 2h
= 170 mm + 45 mm)
= 215 mm
f. Adendum : 1 m : 10 mm
g. Dedendum : 1,25 m : 12,5 mm
h. Working depth : 2 m : 20 mm
i. Total depth : 2,25 m : 22,5 mm
j. Filled radius at root : 0,4 m : 4 mm
4. Dalam menghitung roda gigi 604 mm maka diperlukan data-data sebagai
berikut :
- Modul (m) : 8 mm
- Jumlah gigi (Z) : 71
- Kelonggaran ( clearance = C ) : 0,25 m
a. Menghitung pitch(P)
P = π x m
= π x 8 mm
= 25,12 mm
b. Tinggi gigi (h)
h = 2 x m + C
= 2 x 8 + 0,25 x 8 mm
= 18 mm
c. Menghitung diameter tusuk
d = m x Z
= 8 mm x 71
= 568 mm
d. Menghitung diameter dalam
df = d – 2 (m + C)
= 568 mm – 2 (8 mm + 0,25 x 8 mm)
= 548 mm
e. Menghitung diameter luar
da = (m x Z) + 2h
54
= 568 mm + 36 mm)
= 604 mm
f. Adendum : 1 m : 8 mm
g. Dedendum : 1,25 m : 10 mm
h. Working depth : 2 m : 16 mm
i. Total depth : 2,25 m : 18 mm
j. Filled radius at root : 0,4 m : 3,2 mm
3.3.1 Menghitung Kekuatan Roda Gigi
1. kekuatan roda gigi 124 yang berfungsi sebagai pinion
a. menghitung kecepatan pinion
Dalam menghitung kecepatan dari pinion dibutuhkan data-data
sebagai berikut:
- Modul (m) : 8 mm
- Jumlah gigi dari pinion (Tp) : 11
- Jumlah putaran dari roda gigi pinion ( ) : 124 rpm
- Jumlah gigi dari roda gigi ( ) : 71
- Allowable Static Stress (fo) lampiran 4 : 10,5 kg/
- Lebar muka gigi (b) : 15,708 mm
- Faktor keamanan (Cs) lampiran 5 :1,25
Kecepatan dari pinion adalah :
= 342,64 m/menit
= 5,7 m/ detik
55
3.4 Desain Poros Roda Gigi
DesainPorosPulidanRodaGigi Pinion Dengan Gear
Diketahui : P = 24 PK = 17904 watt T1 = 1006,72 N
N = 730 Rpm T2 = 404,38 N
WGear = 39,24 N
WPuli = 1066,35 N
σ = 40 Mpa = 40
Km = 2
Kt = 2
DGear = 124 mm =RGear = 63 mm
DPuli = 795 mm = RPully = 397,5 mm
Maka torsi yang di transmisikanoleh shaft:
T = = 234 Nm =234000Nmm
Bebankebawah vertical porospadapuli
= T1 + T2 + Wpuli =(1006,72 +404,38 + 1066,35) N
= 2477,45 N
Torsi pada gear samapadaporos ,makabeban vertical keatasporospada gear :
Ft =
= 3,9 x 103 N
Total bebanvertikalkeataspadaporos
Ft – Wgear = 3900 – 39,24 = 3860,76 N
RC
3860,76 N
2477,45 N
RD
56
Dari momen di D
RC x 270 = 3860,76 x 380 + 2477,45 x 110
RC =
RC = 6443 N
RD + 3860,76 = RC + 2477,45 N
RD = 6443 + 2477,45- 3860,76
RD = 1104,79 N
B.M di gear danpuli = 0
B.M di A = 3860,76 110 = 424.683,6 Nmm
B.M di B = 2477,45 110 = 271.519,5 Nmm
B.M maksimum di A, maka M = MA = 424,7 Nmm
Moment punter equvivalen
Te =
=
=
=
= 978,6 Nmm
Te =
978,6 =
= 124.662,42
d = 49,95mm atau 50 mm
Diameter yang digunakan 50 mm
57
Dari hasil perhitungan diatas dapat dinyatakan bahwa poros pada mesin
dengan diameter 60 mm aman karena melebihi diameter yang diperlukan
yaitu 50 mm.
58
Gambar 3.2DesainPorosPulidanRoda Gigi Pinion.
BC D
110270
A C
BD
A
A
A
C D
B
B
DC
B
CD
(a) Space Diagram
(e) B.M Diagram
(d) NFD
(c) SFD
(b) Torsi Diagram 234x103 Nmm
124184,5Nmm
304815,5Nmm
39,24 N 1066,35 N
1128,95 N 2771,05 N
A B
110
Pinion Puli
59
DesainPorosRoda Gigi Pinion Dengan Gear
Diketahui : T = 234x103Nmm
N = 150 Rpm
AC = 85 mm
BD = 85 mm
Dc = 215 mm = Rc = 175 mm
Dd = 604 mm = Rd = 302 mm
AB =290 mm
σ = 84 N/mm2
τ = 40 Mpa = 40 N/mm2
Θc = 80o
Wd = 810 N
Θc = 72o
Wc = 108 N
Km = 2
Kt = 2
Daya yang ditransmisikan :
P x 60 = T.2π.N
P =
= 3673,8 Kw
Karena Torsi kebawah di C dan di D sama. Maka, gayatangensialdigearC :
FtC = =
= 1337 N
Ftc’ =
=4327 N
Gaya total kebawah di C = Ftc + Wc=4327 N + 108 N = 4435 N.
Gaya tangensial gear D :
60
FtD = = = 774,8 N
Ftd’ =
= = 4612 N
Gaya total kebawah di C = FtD + WD=4612 N + 810 N = 5422 N.
Maka, RAdan RB = Reaksipada A dan B.
RA + RB = 5422 N + 4435 N
= 9857 N
Momen di A
RB x 290 = 5422 x 205 + 4435 x 85
RB =
RB = 5133 N
RA = 9857 – 5133 = 4724 N
B.M di C
MC = RA x 85
= 4724 x 85
= 401540Nmm
B,M di D
MD = RB x 85
= 5133 x 85
= 436305Nmm
Maximum bending momen :
A
C
D
B120
290
RB RA
5422 N4435 N
61
M = MD = 436305Nmm
MomenPuntirEquivalent :
Te =
=
=
=
= 9,89 x Nmm
9,89 x Nmm =
d³ = 112927,5
d ≈ 50 mm
untuk Equivalent bending momen ( Me)
Me =
62
= 930805Nmm
930805 Nmm=
d³ = 112927,5
d = 48 mm
darikedua diameter tersebutdiambil yang paling besar:
d = 50 mm
Dari hasil perhitungan diatas dapat dinyatakan bahwa poros pada mesin
dengan diameter 65 mm aman karena melebihi diameter yang diperlukan
yaitu 50 mm. Namun sebaiknya diameter poros yang digunakan adalah 60
mm, tidak terlalu besar melebihi 50 mm.
63
3. A B
C D
120
290
A C
BD
A
A
A C D
B
B
DC
B
C D
(a) Space Diagram
(e) B.M Diagram
(d) NFD
(c) SFD
(b) Torsi Diagram 234x103 Nmm
436305 Nmm 401540 Nmm
4435N 5422N
5113 N 4724 N
Gambar 3.3DesainPorosRoda Gigi Pinion Dengan Gear.
64
3.5 Menentukan Dimensi pasak
Pasakdigunakanuntukmenahangaya geser antara poros dengan rol
maupun poros dengan gear. Bahanpasakterbuatdari ST 42,
kekuatanbahandiketahuikekuatangesersebesar τ=40
N/mm2dankekuatantariksebesar
σ= 70 N/mm2.
1. Kekuatanijin pasak
- Tegangantarikmaksimumpasak
σu = 70 N/mm2
σmax =σy
= 40 N/mm2
- Tegangangesermaksimumpasak
τ max = σ max
= 40 N/
= 20 N/
2. Diameter poros diketahui 50 mm, dari tabel didapat
w = 16 mm
t = 10mm
dan bila diketahui T = l x w x τ x = l x 16 x 42 x = 16800 l N mm......(i)
dan juga T = x τ x = x 42 x = 1,03 x N ....................(ii)
maka dari persamaan (i) dan (ii) didapat
l = = 61, 31 mm
dan bila diketahui T = l x x σ x = l x x 70 x = 87510 l N mm......(iii)
maka dari persamaan (ii) dan (iii) didapat
65
l = = 117,7 mm
maka dimensi pasak adalah w = 16 mm t = 10 mm l = 117,7 mm
3.5.1 Lubangpasak
Proses penggefrasisan untuk lubangpasakw = 16 mm, t = 10 mm, l =
117,7 mm dengan menggunakan 2 mata frais, diameter 5 mm dan 16 mm dua
tahap. Bahan poros baja ST 34. Sebelum proses pengefraisan, terlebih dahulu
pastikan matafrais tidak dalam keadaan rusak.
1. Waktu pengerjaan dengan mata frais 5 mm :
Putaran (n) = 150 rpm.
Sr = 0,18
Kedalaman (l) = 10 mm.
Waktu untuk sekali pengefraisan :
Tm =nSr
ld
.
.3,0
=
= 0,167 menit
Pengefraisan dilakukan di 4 titik, sehingga waktu pengefraisan :
= 4 x 0,167
= 0.668 menit
Waktu setting = 5 menit
Waktu pengefraisan untuk mata frais 5 mm adalah 0.668 + 5 = 5.668menit.
2. Waktu pengefraisan 16 mm dengan mata frais28 mm :
Putaran (n) = 150 rpm.
Sr = 0,18
Kedalaman(l) = 10 mm.
Waktu untuk sekali pengefraisan :
Tm =nSr
ld
.
.3,0
66
= = 0,38 menit
Pengefraisan dilakukan di 4 titik, sehingga waktu pengefraisan :
= 4 x 0,38
= 1.52 menit
Waktu setting = 5 menit
Waktu pengerjaan untuk mata frais 5 mm adalah 1.52 + 5 = 6.52 menit.
Waktu total pengerjaan untuk pengefraisan lubang pasak= 12,188 menit
atau 13 menit
3.6 Desain untuk rumah bearing
Untuk diameter bearing 40 mm, diameter bor 17 mm, lebar bearing 12
mm. Dengan no bearing 203 hasil ini didapat dari tabel bearing maka tebal rumah
bearing adalah :
Diketahui
= 60 mm ( jarak antar baut)
w = 946,5 N
σ ( tegangan bending cast iron) = 15 N/
t = 21,75 mm
Untuk diameter bearing 50 mm, diameter bor 20 mm, lebar bearing 15
mm. Dengan nomor bearing 304 hasil ini didapat dari tabel bearing maka tebal
rumah bearing adalah :
Diketahui
a =70 mm ( jarak antar baut)
w = 1134 N
σ ( tegangan bending cast iron) = 15 N/
67
t = 23 mm
Dari hasil perhitungan diatas dapat dinyatakan bahwa rumah bearing yang ada pada mesin adalah aman dengan tebal 25 mm.
3.7 Perhitungan Las
Pengelasan yang ada pada kontruksi alat ini terbagi menjadi 2 jenis,
untuk bagian rangka adalah las sudut dan las V menggunakan las listrik.
Perhitungan kekuatan las pada sambungan tepi padarangka dengan tebal plat 10
mm, panjang pengelasan 500 mm, sehingga untuk memperhitungkan kekuatan las
ditentukan A dengan :
A = 10mm .sin 45 . 500 mm
= 10mm .0,707 .500 mm
= 3535 mm2
Elektroda yang digunakan E 6013.
E 60 = Kekuatan tarik terendah setelah dilaskan adalah 60.000 psi atau 420
N/mm2.
1 = Posisi pengelasan mendatar, vertical atas kepala dan horizontal
3 = Jenis listrik adalah DC poloaritas bolik (DC+) diameter elektroda 5 mm,
arus 230 – 270 A, tegangan 27-29 V
Tegangan yang terjadi pada sambungan adalah :
Fmax =
= 1471,5 N
A
F max
68
3535
5,1471 N
= 0,416 N/mm2
Tegangan tarik ijin las (t)
t = 0,5 . ijin
= 0,5 . 420 N/mm2
= 210 N/mm2
Karena pengelasan < ijin, maka pengelasan aman.
3.8 MenentukanKapasitasPenggilasanBatangSorghum.
Kapsitaspenggilasan = keliling roll x jumlahputaran
= 2 π r x 40 Rpm
= 2 π 0.105 x 40 Rpm
= 26,376 m/menit
Kapasitas = kapasitaspenggilasan x beratsorghum x jumlahbatangsorghum
= 26,3 x 0,125 kg/m x 10
= 65,94 Kg/menit x 60
= 3956 Kg/jam
Atau 4000 Kg/jam.
Makakapasitasmesinpemerasbatangsorghuminiadalah 4000 Kg/jam.
69
BAB III
PERENCANAAN DAN PERHITUNGAN
3.1 Cara KerjaSistemTransmisiPadaMesinPemerasBatangSorghum
Cara kerja mesin ini adalah tenaga dari motor diesel akan dipindahkan
melalui belt menuju puli besar setelah itu putaran ditransmisikan melalui roda gigi
transportir pertama ke roda gigi sedang kemudian putaran itu ditransmisikan lagi
oleh roda gigi transportir kedua ke roda gigi besar. Putaran roda gigi besar ini
dihubungkan dengan roda gigi pada rol depan sehingga poros rol berputar.
Selanjutnya putaran poros rol depan ini ditransmisikan ke poros rol atas dan
belakang melalui tiga buah roda gigi, sehingga poros rol atas dan belakang dapat
berputar. Putaran ketiga buah rol dibuat searah agar saat batangsorghum
dimasukkan, batangsorghum dapat terbawa oleh rol.
Secara garis besar proses mesin pemeras batangsorghum adalah mula-
mula batangsorghum dimasukkan antara rol atas dan rol depan kemudian rol
menggilas batangsorghum. Penggilasan rol pertama masih tersisa nira dalam
ampas yang kemudian digilas kembali oleh rol belakang sehingga tidak ada lagi
nira yang tersisa dalam ampas. Nira tersebut akan jatuh ke penadah yang telah
disediakan. Nira yang telah terkumpul dalam penadah tersebut dapat langsung
digunakan untuk proses pembuatan bio etanol selanjutnya.
3.2 PerencanaanPulidanSabuk
Diketahuispesifikasitransmisipadamesinpemerasbatangsorghumdandiesel
sebagaiberikut :
1. Putarandiesel ( 1N ) = 1420 Rpm
2. Diameter puli yang digerakan ( 2D ) = 795 mm
3. Panjangsumbupuli dieseldanpuli yang digerakkan( x ) = 4m
70
Analisa perhitungan :
1. Kecepatan sabuk.
V =
=
= 29,72 m/s
2. Panjang sabuk yang digunakan.
x
ddxddL
4
)(2)(
2
221
21
=
=1,57(1,195)+8+
=1,876+8+0,01
=9,886 m
3. Sudut kontak ( ) yang terjadi pada sabuk antara puli diesel dan pulimesin
pemeras batang sorghum.
x = 4 m
B Puli diesel
Puli yang digerakkan
A
71
Gambar3.1Sabukdanpuli.
Untuksabukterbuka, sudutsinggung yang terjadiantarasabukdanpuli
Sin x
dd
x
rr
21212
=
=
= 2,83°
Sudut kontak puli pada motor :
θ = (180° – 2 .α) 180
= (180° – 2. 2,83°) 180
14,3
= (174,34°). 0,1744
= 3,04rad
Sudut kontak puli pada roda gigi :
θ = (180°+ 2 .α) 180
= (180° + 2. 2,83°) 180
14,3
= (185,66°). 0,1744= 3,04 rad
4. Koefisien gesekan.
μ = 0,54 –
= 0,54 –
72
= 0,54 –
= 0,54 - 0,233= 0,3
MenghitungBesarnyaKapasitasMesinPemerasBatangSorghum :
Luassatubatangsorghum
= 3,14 (12)2
= 452, 16 mm2
Luassepuluhbatangsorghum = 452, 16 mm2 x 10 batang
= 4521, 6 mm2
Gaya pemerasanadalah:
(Ft) =
=
= 2,74kN
Gaya perasdengansudut 70Ø
Ft = 2740 N/ cos 70Ø
= 8375 N
Kemudianuntukmenentukandaya yang
diperlukanpadamesinpemerastebuiniadalahsebagaiberikut :
Torsi padarolatas :
T = Gaya x ½ diameter
= 8375N x 0.105 m
= 877,5Nm
Dayauntukmemutarrol :
P =
= 3673,8 watt
=
= 4,92 HP
73
Perbandingantranmisi
1. M
otor Puli A
=
N2 =
= 732,32 Rpm
2. P
uli B - Pinion C
Satuporos, maka NA = NC
NA = 732,32 Rpm
3. P
inion C – Roda Gigi D
ND =
=
= 150,35Rpm
4. R
oda Gigi D – Pinion E
Satuporosmaka ND=NE
ND = 150,35Rpm
5. Pinion E – Roda Gigi F
NF =
74
=
= 39,8 Rpm 40 Rpm
Torsi padarodagigiØ 875 mm :
T =
=
= 877,5N.m
DayauntukmemutarporosrodagigiØ 875 mm:
P =
=
= 16734 watt
Torsipadaporospuli :
T =
=
= 234N.m
Dayauntukmemutarporospuli :
P =
=
= 17904 watt
=
≈ 24 HP
75
Olehkarenaitu, kitamengambil diesel dengandaya 24 HP.
Daya yang ditransmisikan P = 24 HP
17904 W = ) v = ) 29,72
=
= ..........(i)
2,3 log =
log
2
1
T
T =
log
2
1
T
T = 0,397
2
1
T
T = 2,49 ...........(ii)
Dari persamaan (i) dan (ii)
602,42 + = 2,49
602,42 = 1,49
= 404,38 N
= 1006,72 N
76
5. Massa per meter panjang sabuk (m).
m = Area x Panjang x Densitas
= A x 9,886m x 1140kg/m3= 9886 A kg/m2
6. Gaya tarik sentrifugal (Tc).
Tc = m x V2
= 9886 A kg/m2x (29,72m/s)2
= 9886 A x 883,2784 N
= 8,732. A N
7. Gaya tarik total.
T = T1+ Tc
= 1006,72N+8,732. A N ............(iii)
8. Gaya tarik maksimum pada sabuk (T).
T = A.
= 4. A N .............(iv)
Dari persamaan (iii) dan (iv)
1006,72N+8,732. A N = 4. A N
4,732. A N = 1006,72 N
A = 212,747.
A = 212,747
9. Daya yang ditransmisikan sabuk pada kecepatan v = 29,35m/s.
P = )( 21 TT v
= (1006,72 N– 404,38N)29,35 m/s
= 17678,679watt
= 23,70 hP
77
Daya yang ditransmisikan hanya 23,70 hP hal ini dikarenakan pada
saat sabuk berputar terjadi selip antara sabuk dengan puli oleh karena itu daya
yang ditransmisikan tidak 24 hP.
3.3 PerhitunganRoda Gigi
1. Dalam menghitung roda gigi 124 mm maka diperlukan data-data sebagai
berikut :
- Modul (m) : 8 mm
- Jumlah gigi (Z) : 11
- Kelonggaran ( clearance = C ) : 0,25 m
a. Menghitung pitch(P)
P = π x m
= π x 8 mm
= 25,12 mm
b. Tinggi gigi (h)
h = 2 x m + C
= 2 x 8 + 0,25 x 8 mm
= 18 mm
c. Menghitung diameter tusuk
d = m x Z
= 8 mm x 11
= 88 mm
d. Menghitung diameter dalam
df = d – 2 (m + C)
78
= 88 mm – 2 (8mm + 0,25 x 8mm)
= 60 mm
e. Menghitung diameter luar
da = (m x Z) + 2h
= 88 mm + 36 mm= 124 mm
f. Adendum : 1 m : 8 mm
g. Dedendum : 1,25 m : 10 mm
h. Working depth : 2 m : 16 mm
i. Total depth : 2,25 m : 18 mm
j. Filled radius at root : 0,4 m : 3,2 mm
2. Dalam menghitung roda gigi 875 mm maka diperlukan data-data sebagai
berikut :
- Modul (m) : 14 mm
- Jumlah gigi (Z) : 58
- Kelonggaran ( clearance = C ) : 0,25 m
a. Menghitung pitch(P)
P = π x m
= π x 14 mm
= 43,96 mm
b. Tinggi gigi (h)
h = 2 x m + C
= 2 x 14 + 0,25 x 14 mm
= 31,5 mm
c. Menghitung diameter tusuk
d = m x Z
= 14 mm x 58
= 812 mm
d. Menghitung diameter dalam
df = d – 2 (m + C)
= 812 mm – 2 (14 mm + 0,25 x 14 mm)
= 777 mm
79
e. Menghitung diameter luar
da = (m x Z) + 2h
= 812 mm + 63 mm
= 875 mm
f. Adendum : 1 m : 14 mm
g. Dedendum : 1,25 m : 17 mm
h. Working depth : 2 m : 28 mm
i. Total depth : 2,25 m : 31,5 mm
j. Filled radius at root : 0,4 m : 5,6 mm
3. Dalam menghitung roda gigi 215 mm maka diperlukan data-data sebagai
berikut :
- Modul (m) : 10 mm
- Jumlah gigi (Z) : 17
- Kelonggaran ( clearance = C ) : 0,25 m
a. Menghitung pitch(P)
P = π x m
= π x 10 mm
= 31,4 mm
b. Tinggi gigi (h)
h = 2 x m + C
= 2 x 10 + 0,25 x 10 mm
= 22,5 mm
c. Menghitung diameter tusuk
d = m x Z
= 10 mm x 17
= 170 mm
d. Menghitung diameter dalam
df = d – 2 (m + C)
= 170 mm – 2 (10 mm + 0,25 x 10 mm)
= 145 mm
e. Menghitung diameter luar
80
da = (m x Z) + 2h
= 170 mm + 45 mm)
= 215 mm
f. Adendum : 1 m : 10 mm
g. Dedendum : 1,25 m : 12,5 mm
h. Working depth : 2 m : 20 mm
i. Total depth : 2,25 m : 22,5 mm
j. Filled radius at root : 0,4 m : 4 mm
4. Dalam menghitung roda gigi 604 mm maka diperlukan data-data sebagai
berikut :
- Modul (m) : 8 mm
- Jumlah gigi (Z) : 71
- Kelonggaran ( clearance = C ) : 0,25 m
a. Menghitung pitch(P)
P = π x m
= π x 8 mm
= 25,12 mm
b. Tinggi gigi (h)
h = 2 x m + C
= 2 x 8 + 0,25 x 8 mm
= 18 mm
c. Menghitung diameter tusuk
d = m x Z
= 8 mm x 71
= 568 mm
d. Menghitung diameter dalam
df = d – 2 (m + C)
= 568 mm – 2 (8 mm + 0,25 x 8 mm)
= 548 mm
e. Menghitung diameter luar
da = (m x Z) + 2h
81
= 568 mm + 36 mm)
= 604 mm
f. Adendum : 1 m : 8 mm
g. Dedendum : 1,25 m : 10 mm
h. Working depth : 2 m : 16 mm
i. Total depth : 2,25 m : 18 mm
j. Filled radius at root : 0,4 m : 3,2 mm
3.3.1 Menghitung Kekuatan Roda Gigi
1. kekuatan roda gigi 124 yang berfungsi sebagai pinion
a. menghitung kecepatan pinion
Dalam menghitung kecepatan dari pinion dibutuhkan data-data
sebagai berikut:
- Modul (m) : 8 mm
- Jumlah gigi dari pinion (Tp) : 11
- Jumlah putaran dari roda gigi pinion ( ) : 124 rpm
- Jumlah gigi dari roda gigi ( ) : 71
- Allowable Static Stress (fo) lampiran 4 : 10,5 kg/
- Lebar muka gigi (b) : 15,708 mm
- Faktor keamanan (Cs) lampiran 5 :1,25
Kecepatan dari pinion adalah :
= 342,64 m/menit
= 5,7 m/ detik
82
3.4 Desain Poros Roda Gigi
DesainPorosPulidanRodaGigi Pinion Dengan Gear
Diketahui : P = 24 PK = 17904 watt T1 = 1006,72 N
N = 730 Rpm T2 = 404,38 N
WGear = 39,24 N
WPuli = 1066,35 N
σ = 40 Mpa = 40
Km = 2
Kt = 2
DGear = 124 mm =RGear = 63 mm
DPuli = 795 mm = RPully = 397,5 mm
Maka torsi yang di transmisikanoleh shaft:
T = = 234 Nm =234000Nmm
Bebankebawah vertical porospadapuli
= T1 + T2 + Wpuli =(1006,72 +404,38 + 1066,35) N
= 2477,45 N
Torsi pada gear samapadaporos ,makabeban vertical keatasporospada gear :
Ft =
= 3,9 x 103 N
Total bebanvertikalkeataspadaporos
Ft – Wgear = 3900 – 39,24 = 3860,76 N
RC
3860,76 N
2477,45 N
RD
83
Dari momen di D
RC x 270 = 3860,76 x 380 + 2477,45 x 110
RC =
RC = 6443 N
RD + 3860,76 = RC + 2477,45 N
RD = 6443 + 2477,45- 3860,76
RD = 1104,79 N
B.M di gear danpuli = 0
B.M di A = 3860,76 110 = 424.683,6 Nmm
B.M di B = 2477,45 110 = 271.519,5 Nmm
B.M maksimum di A, maka M = MA = 424,7 Nmm
Moment punter equvivalen
Te =
=
=
=
= 978,6 Nmm
Te =
978,6 =
= 124.662,42
d = 49,95mm atau 50 mm
Diameter yang digunakan 50 mm
84
Dari hasil perhitungan diatas dapat dinyatakan bahwa poros pada mesin
dengan diameter 60 mm aman karena melebihi diameter yang diperlukan
yaitu 50 mm.
85
Gambar 3.2DesainPorosPulidanRoda Gigi Pinion.
BC D
110270
A C
BD
A
A
A
C D
B
B
DC
B
CD
(a) Space Diagram
(e) B.M Diagram
(d) NFD
(c) SFD
(b) Torsi Diagram 234x103 Nmm
124184,5Nmm
304815,5Nmm
39,24 N 1066,35 N
1128,95 N 2771,05 N
A B
110
Pinion Puli
86
DesainPorosRoda Gigi Pinion Dengan Gear
Diketahui : T = 234x103Nmm
N = 150 Rpm
AC = 85 mm
BD = 85 mm
Dc = 215 mm = Rc = 175 mm
Dd = 604 mm = Rd = 302 mm
AB =290 mm
σ = 84 N/mm2
τ = 40 Mpa = 40 N/mm2
Θc = 80o
Wd = 810 N
Θc = 72o
Wc = 108 N
Km = 2
Kt = 2
Daya yang ditransmisikan :
P x 60 = T.2π.N
P =
= 3673,8 Kw
Karena Torsi kebawah di C dan di D sama. Maka, gayatangensialdigearC :
FtC = =
= 1337 N
Ftc’ =
=4327 N
Gaya total kebawah di C = Ftc + Wc=4327 N + 108 N = 4435 N.
Gaya tangensial gear D :
87
FtD = = = 774,8 N
Ftd’ =
= = 4612 N
Gaya total kebawah di C = FtD + WD=4612 N + 810 N = 5422 N.
Maka, RAdan RB = Reaksipada A dan B.
RA + RB = 5422 N + 4435 N
= 9857 N
Momen di A
RB x 290 = 5422 x 205 + 4435 x 85
RB =
RB = 5133 N
RA = 9857 – 5133 = 4724 N
B.M di C
MC = RA x 85
= 4724 x 85
= 401540Nmm
B,M di D
MD = RB x 85
= 5133 x 85
= 436305Nmm
Maximum bending momen :
A
C
D
B120
290
RB RA
5422 N4435 N
88
M = MD = 436305Nmm
MomenPuntirEquivalent :
Te =
=
=
=
= 9,89 x Nmm
9,89 x Nmm =
d³ = 112927,5
d ≈ 50 mm
untuk Equivalent bending momen ( Me)
Me =
89
= 930805Nmm
930805 Nmm=
d³ = 112927,5
d = 48 mm
darikedua diameter tersebutdiambil yang paling besar:
d = 50 mm
Dari hasil perhitungan diatas dapat dinyatakan bahwa poros pada mesin
dengan diameter 65 mm aman karena melebihi diameter yang diperlukan
yaitu 50 mm. Namun sebaiknya diameter poros yang digunakan adalah 60
mm, tidak terlalu besar melebihi 50 mm.
90
3. A B
C D
120
290
A C
BD
A
A
A C D
B
B
DC
B
C D
(a) Space Diagram
(e) B.M Diagram
(d) NFD
(c) SFD
(b) Torsi Diagram 234x103 Nmm
436305 Nmm 401540 Nmm
4435N 5422N
5113 N 4724 N
Gambar 3.3DesainPorosRoda Gigi Pinion Dengan Gear.
91
3.5 Menentukan Dimensi pasak
Pasakdigunakanuntukmenahangaya geser antara poros dengan rol
maupun poros dengan gear. Bahanpasakterbuatdari ST 42,
kekuatanbahandiketahuikekuatangesersebesar τ=40
N/mm2dankekuatantariksebesar
σ= 70 N/mm2.
1. Kekuatanijin pasak
- Tegangantarikmaksimumpasak
σu = 70 N/mm2
σmax =σy
= 40 N/mm2
- Tegangangesermaksimumpasak
τ max = σ max
= 40 N/
= 20 N/
2. Diameter poros diketahui 50 mm, dari tabel didapat
w = 16 mm
t = 10mm
dan bila diketahui T = l x w x τ x = l x 16 x 42 x = 16800 l N mm......(i)
dan juga T = x τ x = x 42 x = 1,03 x N ....................(ii)
maka dari persamaan (i) dan (ii) didapat
l = = 61, 31 mm
dan bila diketahui T = l x x σ x = l x x 70 x = 87510 l N mm......(iii)
maka dari persamaan (ii) dan (iii) didapat
92
l = = 117,7 mm
maka dimensi pasak adalah w = 16 mm t = 10 mm l = 117,7 mm
3.7.1 Lubangpasak
Proses penggefrasisan untuk lubangpasakw = 16 mm, t = 10 mm, l =
117,7 mm dengan menggunakan 2 mata frais, diameter 5 mm dan 16 mm dua
tahap. Bahan poros baja ST 34. Sebelum proses pengefraisan, terlebih dahulu
pastikan matafrais tidak dalam keadaan rusak.
1. Waktu pengerjaan dengan mata frais 5 mm :
Putaran (n) = 150 rpm.
Sr = 0,18
Kedalaman (l) = 10 mm.
Waktu untuk sekali pengefraisan :
Tm =nSr
ld
.
.3,0
=
= 0,167 menit
Pengefraisan dilakukan di 4 titik, sehingga waktu pengefraisan :
= 4 x 0,167
= 0.668 menit
Waktu setting = 5 menit
Waktu pengefraisan untuk mata frais 5 mm adalah 0.668 + 5 = 5.668menit.
2. Waktu pengefraisan 16 mm dengan mata frais28 mm :
Putaran (n) = 150 rpm.
Sr = 0,18
Kedalaman(l) = 10 mm.
Waktu untuk sekali pengefraisan :
Tm =nSr
ld
.
.3,0
93
= = 0,38 menit
Pengefraisan dilakukan di 4 titik, sehingga waktu pengefraisan :
= 4 x 0,38
= 1.52 menit
Waktu setting = 5 menit
Waktu pengerjaan untuk mata frais 5 mm adalah 1.52 + 5 = 6.52 menit.
Waktu total pengerjaan untuk pengefraisan lubang pasak= 12,188 menit
atau 13 menit
3.8 Desain untuk rumah bearing
Untuk diameter bearing 40 mm, diameter bor 17 mm, lebar bearing 12
mm. Dengan no bearing 203 hasil ini didapat dari tabel bearing maka tebal rumah
bearing adalah :
Diketahui
= 60 mm ( jarak antar baut)
w = 946,5 N
σ ( tegangan bending cast iron) = 15 N/
t = 21,75 mm
Untuk diameter bearing 50 mm, diameter bor 20 mm, lebar bearing 15
mm. Dengan nomor bearing 304 hasil ini didapat dari tabel bearing maka tebal
rumah bearing adalah :
Diketahui
a =70 mm ( jarak antar baut)
w = 1134 N
σ ( tegangan bending cast iron) = 15 N/
94
t = 23 mm
Dari hasil perhitungan diatas dapat dinyatakan bahwa rumah bearing yang ada pada mesin adalah aman dengan tebal 25 mm.
3.9 Perhitungan Las
Pengelasan yang ada pada kontruksi alat ini terbagi menjadi 2 jenis,
untuk bagian rangka adalah las sudut dan las V menggunakan las listrik.
Perhitungan kekuatan las pada sambungan tepi padarangka dengan tebal plat 10
mm, panjang pengelasan 500 mm, sehingga untuk memperhitungkan kekuatan las
ditentukan A dengan :
A = 10mm .sin 45 . 500 mm
= 10mm .0,707 .500 mm
= 3535 mm2
Elektroda yang digunakan E 6013.
E 60 = Kekuatan tarik terendah setelah dilaskan adalah 60.000 psi atau 420
N/mm2.
1 = Posisi pengelasan mendatar, vertical atas kepala dan horizontal
3 = Jenis listrik adalah DC poloaritas bolik (DC+) diameter elektroda 5 mm,
arus 230 – 270 A, tegangan 27-29 V
Tegangan yang terjadi pada sambungan adalah :
Fmax =
= 1471,5 N
A
F max
95
3535
5,1471 N
= 0,416 N/mm2
Tegangan tarik ijin las (t)
t = 0,5 . ijin
= 0,5 . 420 N/mm2
= 210 N/mm2
Karena pengelasan < ijin, maka pengelasan aman.
3.8 MenentukanKapasitasPenggilasanBatangSorghum.
Kapsitaspenggilasan = keliling roll x jumlahputaran
= 2 π r x 40 Rpm
= 2 π 0.105 x 40 Rpm
= 26,376 m/menit
Kapasitas = kapasitaspenggilasan x beratsorghum x jumlahbatangsorghum
= 26,3 x 0,125 kg/m x 10
= 65,94 Kg/menit x 60
= 3956 Kg/jam
Atau 4000 Kg/jam.
Makakapasitasmesinpemerasbatangsorghuminiadalah 4000 Kg/jam.
96
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Dari hasil Re-Kalkulasi Transmisi Mesin Pemeras Batang Sorghum ini
dapat disimpulkan :
1. Mesin pemeras batang sorghum ini bekerja dengan menggunakan
penggerak diesel dengan daya 24 hP dan putaran 1420 Rpm.
2. Mesin Pemeras Batang Sorghum ini memiliki kapasitas 4000 kg/jam.
3. Total biaya untuk membuat Mesin Pemeras Batang Sorghum sebesar
Rp.22.180.000,-
4. Mesin Pemeras Batang Sorghum ini memiliki tiga buah roller dengan
putaran 40 Rpm dan tiga tingkatan sistem transmisi dengan tiga buah
poros penyangga.
5.2 Saran
Terkait dengan referensi dan data yang didapat masih kurang, maka
perhitungan dilakukan dengan asumsi data sehingga bila dilakukan perhitungan
ulang jawaban yangdiasumsikan masih kurang akurat dan kurang tepat.