Putra Tanujaya_2110100025_Continous Bucket Elevator

8/11/2019 Putra Tanujaya_2110100025_Continous Bucket Elevator

1/54

LAPORAN

PERENCANAAN ELEMEN MESINSISTEM TRANSMISI CONTINOUS BUCKET ELEVATOR

PUTRA TANUJAYA 2110100025

JURUSAN TEKNIK MESINFakultas Teknologi Industri

Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Surabaya 2013


2/54

Continous Bucket Elevator [2110100025]

Perencanaan Elemen Mesin

Continous Bucket Elevator 1

Lembar Pengesahan

Perancangan Elemen Mesin

Sistem Transmisi Continous Bucket Elevator

Disusun Oleh :

Putra Tanujaya 2110100025

Disetujui oleh :

Dosen Pembimbing

Alief Wikarta, S.T., Msc.Eng., Ph.D.

Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknologi Industri

Institut Teknologi Sepuluh Nopember

2013


3/54




KATA PENGANTAR

Puji syukur saya panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas rahmat dan

pertolongan-Nya, sehingga tugas perencanaan elemen mesin dengan judul

Sistem Transmisi Continuous Bucket Elevator

dapat terselesaikan.

Tugas perencanaan elemen mesin ini merupakan salah satu mata kuliah

wajib bagi mahasiswa jurusan Teknik Mesin. Tugas perencanaan ini merupakanaplikasi dari berbagai ilmu yang ada di jurusan yaitu: mekanika teknik,

kinematika dan dinamika, elemen mesin, menggambar teknik dan mata kuliah

pendukung lainnya.

Tidak lupa saya ucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Alief Wikarta, S.T., MSc.Eng., Ph.D. selaku dosen pembimbing, terima

kasih atas bimbingan dan kesabarannya, sehingga saya dapat menyelesaikan

tugas perencanaan elemen mesin ini.

2. Teman Teman kelompok PEM Alfina Widyastuti, Eka Marliana, dan

Imamuddin Wicaksana yang telah mengerjakan PEM dengan rajin, sehingga

tidak saling menghambat progres satu sama lain dan dapat selesai tepat pada

waktunya.

akhir kata semoga perencanaan ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Surabaya, Mei 2013

Penyusun

Putra Tanujaya


4/54




DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL

HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................... 1

KATA PENGANTAR ................................................................................. 2

DAFTAR ISI ............................................................................................... 3

BAB I PENDAHULUAN ........................................................................... 5

1.1 Latar Belakang Masalah ................................................................. 5

1.2 Tujuan Penulisan ............................................................................ 5

1.3 Batasan Masalah ............................................................................. 6

BAB II DASAR TEORI DAN PERENCANAAN ELEMEN MESIN .... 7

2.1 Roda Gigi ...................................................................................... 7

2.2 Poros .............................................................................................. 7

2.3 Pasak ............................................................................................... 8

2.4 Bantalan .......................................................................................... 8

2.5 Kopling .......................................................................................... 9

BAB III PERHITUNGAN KONSTRUKSI .............................................. 10

3.1 Data Bucket yang digunakan ........................................................ 10

3.2 Perhitungan kapasitas .................................................................. 10

3.3 Perhitungan Gaya ........................................................................ 11

3.3.1 Perhitungan ketika beban naik ................................................... 12

3.3.2 Perhitungan ketika beban turun . ................................................ 13

3.4 Perencanaan Daya Motor ........................................................... 13

3.5 Perhitungan Wheel dan Rantai .................................................. 14

3.6 Perencanaan kopling ................................................................... 163.6.1 Geometri kopling ........................................................................ 16

3.6.2 Gaya-gaya yang terjadi pada kopling ......................................... 16

3.7 Perencanaan Roda Gigi Cacing ................................................... 18

3.7.1 Data awal perencanaan ................................................................ 18

3.7.2 Dimensi roda gigi cacing ............................................................. 18

3.7.3 Perhitungan beban dinamik ......................................................... 19

3.7.4 Perhitungan panjang roda gigi dengan AGMA ........................... 19


5/54




3.7.5 Perhitungan effisiensi roda gigi ................................................. ....19

3.8 Perencanaan Poros ...... 21

3.8.1 Perencanaan Poros I ............... 21

3.8.2 Perencanaan Poros II .............. 24

3.8.3 Perencanaan Poros III ................ 28

3.8.4 Perencanaan Poros IV ............ 32

3.9 Perencanaan Bantalan ..... 36

3.9.1 Perencanaan Bantalan pada Poros I. .............. 36

3.9.2 Perencanaan Bantalan pada Poros II ................. 37

3.9.3 Perencanaan Bantalan pada Poros III ................ 37

3.9.4 Perencanaan Bantalan pada Poros IV................. 38

3.10 Perencanaan Pasak .. 40

3.10.1 Perencanaan Pasak pada Wheel I ... ............ 40

3.10.2 Perencanaan Pasak pada pulley driver .. ......... 41

3.10.3 Perencanaan Pasak pada pulley driven .. ......... 42

3.10.4 Perencanaan Pasak pada Wheel II .. ................ 42

3.10.5 Perencanaan Pasak pada Roda Gigi Cacing ................ 43

3.10.6 Perencanaan Pasak pada Kopling................ ................ 43

BAB IV KESIMPULAN...... 45

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN


6/54




BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG MASALAH

Perkembangan teknologi khususnya dalam dunia teknik mesin telah

mengajak manusia untuk mengupayakan sesuatu yang lebih baik.. Ini terbukti

dengan makin baiknya mesin-mesin yang dirancang oleh manusia.

Kesempurnaan suatu mesin dinyatakan dengan tingkat efisiensi yang tinggi,

tahan lama dan harga yang murah, tetapi kadangkala dari ketiga faktor tersebut

ada yang tidak memenuhi standard industri.

Salah satu peralatan atau mesin yang harus memenuhi ketiga faktor tersebut

diatas adalah sistem tranmisi (sistem drive), karena transmisi daya ini merupakan

hal yang pokok dalam sistem transmisi, diharapkan sistem ini mempunyai tingkat

efisiensi yang tinggi , harga yang murah , tahan lama dan mudah dalam

perawatan, yang sesuai dengan standar industri.

Bertitik tolak dari keadaan ini maka penulis mencoba untuk merancang

suatu sistem tranmisi daya khususnya untuk continuous bucket elevator pada

ketinggian 20 feet, 100 fpm.

1.2 TUJUAN PERENCANAAN

Tujuan Umum

1. Memenuhi salah satu syarat kelulusan mata kuliah Perencanaan Elemen

Mesin pada jurusan Teknik Mesin, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.2. Membentuk kemampuan mahasiswa dalam proses pemakaian komponen-

komponen dasar mesin didalam suatu sistem pemesinan dengan

mengimplementasikan ilmu-ilmu Elemen Mesin I dan Elemen Mesin II

dengan standar-standar yang berlaku.

3. Membentuk kreatifitas dalam berinovasi dalam merancang suatu alat

dengan prisip mekanis.


7/54




Tujuan Khusus

1. Dapat merancang sebuah transmisi daya pada continuous bucket elevator

berkapasitas 20 ton perjam.

2. Dapat menganalisa dan menentukan gaya-gaya yang terjadi pada elemen

mesin dalam konstruksi tersebut.

3. Dapat melakukan pemilihan elemen mesin, bahan standar pada

perencanaan mesin.

1.3 BATASAN MASALAH

Dalam perencanaan ini penulis hanya membahas analisa gaya-gaya elemen

mesin yang mendukung sistem kerja dari transmisi daya pada sebuah continuous

bucket elevator.

1.4 SISTEMATIKA PEMBAHASAN

Adapun sistematika laporan ini adalah :

BAB I : Pendahuluan

Berisi tentang latar belakang masalah, tujuan perancangan, batasan

masalah, mekanisme keja mesin dan sistematika pembahasan.

BAB II : Dasar teori dan perencanaan elemen mesin

Berisi tentang teori daya motor, roda gigi, poros, pasak, bantalan,

kopling.

BAB III : Perhitungan

Berisi tentang perhitungan dalam menentukan daya motor dan

perhitungan yang berkaitan dengan sistem tranmisi berupa rantai, roda

gigi cacing, perencanaan poros, pasak, bantalan dan kopling.

BAB IV : Penutup

Berisi tentang kesimpulan dan saran


8/54




BAB II

DASAR TEORI

2.1 RODA GIGI

Jika dari dua buah roda berbentuk silinder atau kerucut yang saling

bersinggungan pada kelilingnya salah satu diputar maka yang lainnya akan

berputar pula. Alat yang menggunakan cara kerja semacam ini untuk

mentransmisikan daya disebut roda gesek. Cara ini cukup baik untuk meneruskan

daya kecil dengan putaran yang tidak perlu tepat.

Guna mentransmisikan daya besar dan putaran yang tepat tidak dapatdilakukan dengan roda gesek. Untuk itu kedua roda harus dibuat gigi pada

kelilingnya sehingga penerusan daya dilakukan oleh gigi-gigi roda yang saling

berkait. Roda gigi semacam ini, dapat berbentuk silinder ataupun kerucut yang

biasa disebut dengan roda gigi.

2.2 POROS

Merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin. Hampir

semua mesin meneruskan daya bersama-sama dengan putaran. Peranan utama

transmisi dipegang oleh poros. Hal-hal penting dalam perencanaan poros yang

harus diperhatikan adalah :

1. Kekuatan poros

Suatu poros transmisi dapat mengalami beban puntir, lentur atau gabungan

keduanya, juga ada poros yang mengalami bebab tarik atau tekan seperti pada

poros baling-baling kapal atau turbin.

2. Kekakuan poros

Meskipun poros mempunyai kekuatan yang cukup tetapi jika lenturan ataupun

defleksi puntirnya terlalu besar akan mengakibatkan ketidaktelitian atau

getaran dan suara. Karena itu disamping kekuatan poros, kekakuannya juga

harus diperhatikan dan disesuaikan dengan mesin yang akan melayani poros

tersebut.


9/54




3. Putaran kritis

Bila putaran suatu mesin dinaikkan maka pada suatu harga putaran tertentu

dapat mengalami getaran yang besar. Putaran ini disebut putaran kritis. Hal ini

dapat terjadi pada mesin yang berputar yang dapat mengakibatkan kerusakan

pada bagian poros dan bagian yang lainnya.

4. Korosi

Bahan-bahan tahan korosi harus dipilih untuk poros yang kontak dengan fluida

korosif. Demikian pula untuk poros-poros yang mengalami kavitasi, maka

perlu dipertimbangkan perlindungan terhadap korosi.

5.

Bahan poros

Poros-poros yang dipakai untuk meneruskan putaran tinggi dan beban berat

umumnya dibuat dari baja paduan dengan pengerasan kulit yang sangat tahan

terhadap keausan.

2.3 PASAK

Pasak adalah suatu elemen mesin yang dipakai untuk menetapkan bagian-

bagian mesin seperti roda gigi, sproket, pulley, kopling, dll. Momen diteruskandari poros ke naf atau dari naf ke poros.

Fungsi yang sama dengan pasak dilakukan juga oleh seplain (spline) dan

gerigi (serration) yang mempunyai gigi luar poros dan gigi dalam dengan jumlah

gigi yang sama dengan naf dan saling terkait yang satu dengan yang lainnya.

2.4 BANTALAN

Bantalan adalah elemen masin yang menumpu poros berbeban, sehingga

putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman dan

panjang umur. Bantalan harus kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen

mesin lainnya bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak berfungsi dengan baik

maka prestasi seluruh sistem akan menurun atau tidak dapat berfungsi

sebagaimana mestinya.


10/54




2.5 KOPLING

Koplin tetap a!ala" suatu elemen mesin #an $er%unsi se$aai

penerus putaran !an !a#a !ari poros penerak ke poros #an !ierakkan&

!imana ke!ua poros terse$ut terletak pa!a satu aris lurus'

(al)"al #an perlu !iper"atikan !alam perencanaan koplin a!ala" *

1. Pemasangan yang mudah dan cepat.

2. Ringkas dan ringan.

3. Aman pada putaran tinggi, getaran dan tumbukan kecil.

4. Dapat mencegah beban lebih.

5. Terdapat sedikit mungkin gerakan aksial pada poros, jika terjadi

pemuaian karena panas.


11/54



Continous Bucket Elevator 1+

BAB III

PERHITUNGAN KONSTRUKSI

3.1 DATA MATERIAL YANG DIGUNAKAN

Perencanaan sistem transmisi daya pada bucket elevator, daya motor akan

bergantung pada besarnya kapasitas batu bara dan ketinggian angkut.

Selain besarnya kapasitas, maka diperlukan data-data lain dan asumsi untuk

mengukur daya motor yang akan digunakan, agar perhitungan menjadi lebih

mudah. Data-data itu antara lain :

1. Material :

a. Batubara dengan berat : 43 lb/ft3.

b. Kapasitas : 25 ton perjam.

c. Ketinggian angkut : 100 feet.

2. Bucket :

a. Type : MF 12 x 8 x 115/8

b. Jarak antar bucket (S) : 12 in atau 1 ft.

c. Kecepatan bucket 100 fpm.

d. Kapasitas bucket 0.163 ft3/bucket.

3. Rantai :

a. Type : SBS110

b. Berat rantai : 6.3 lb/ft

c. Gaya maksimum yang diizinkan : 6300 lb

3.2 PERHITUNGAN KAPASITAS

Perhitungan kapasitas terhadap kapasitas yang ditentukan :

)/( jamtonxNxVQ bc =

Perhitungan jumlah bucket permenit :

min)/(bucket

S

VN bb =


12/54




dengan :

Q : Kapasitas batubara yang diangkat (ton per jam)

Nb: Jumlah bucket permenit (bucket/min)

: Berat jenis batu bara ( lb/ft3)

S : Jarak antar pusat bucket (in)

Vb: Kecepatan keliling bucket (ft/min)

Vc : Kapasitas bucket (ft3/bucket)

Jumlah bucket permenit :

ftinx

inftNb

112

12min/100=

min/100bucketNb =

Perhitungan kapasitas :

Untuk berat jenis 40 lb/ft3

:

kgtonx

lbkgx

jamx

ftlbxbucketxftQ

100045.0min6043

min100163.0 3

3=

jamtonQ /92.18=

Berdasarkan perhitungan untuk kapasitas 20 ton/jam, dapat diangkut oleh bucket

type MF ukuran 12 x 8 x 115/8

3.3 PERHITUNGAN GAYA

F2= Gaya ketika beban naik

F1 = Gaya ketika beban turunF2F1

D


13/54




3.3.1 Perhitungan gaya ketika beban naik

Besarnya gaya ketika beban naik dinyatakan dengan persamaan:

fmcb FFFFF +++= 2 Dimana :

Fb = (H x Wb) / S

Fc = (H x Wc)

Fm = (H x Wm) / S

Ff = (Hox Wm) / S

dengan :Fb = Gaya akibat berat bucket (lb)

H = Ketinggian elevator , jarak dari poros atas dengan poros bawah (ft)

Wb= Berat tiap bucket (lb)

S = Jarak tiap bucket (in)

Fr= Gaya akibat berat belt atau rantai ( lb )

Wb= Berat belt atau rantai perfeet (lb)

Fm= Gaya akibat berat material dalam bucket ( lb )

Wm= Berat material dalam setiap bucket (lb)

Ff= Gaya gesekan ketika beban naik ( lb )

Ho= faktor ketinggian (ft)

10 untuk bucket elevator type continuous

30 untuk bucket elevator type centrifugal discharge

Didapat besarnya total gaya :

lbftinx

inftlbxftxft

SWxHF m

m 18.1401

1212

43163.02033

===

lbft

inx

in

lbxft

S

WxHF bb 400

1

12

12

2020===

lbftlbxftWxHF rc 1263.620 ===

lbft

inx

in

ftlbxftxft

S

WxHF mf 09.70

1

12

12

43163.010 330===

Sehingga total gaya ketika beban naik F1= Fm+ Fb+ Fc+ Ff= 736.27 lb


14/54




3.3.2 Perhitungan gaya ketika beban turun

Besarnya gaya yang terjadi ketika beban turun hanya disebabkan oleh

berat rantai dan bucket. Sehingga dapat dihitung :

cbFFF += 2

lbft

inx

in

lbxft

S

WxHF bb 400

1

12

12

2020===

lbftlbxftWxHF rc 1263.620 ===

Total gaya ketika beban turun F2= Fb+ Fr= 526 lb

Sehingga pemilihan rantai aman karena memenuhi 6300 lb > 526 lb.

3.4 Perencanaan daya motor

Didapat F2= 526 lb

F1= 736.27 lb

D = 12, R = 6

Gaya Resultan :

Fr = F1 + F2

Fr = 904.8588 lb

Torsi :

RxFFT )( 21 =

= (736.27 526)lb x 6 in

= 1261.62 lb.in.

Dx

Vn B

=

in

ftxinx

fpm

12

112

100

= = 31.84 rpm

HprpmxinlbnxT

P 633.063000

84.31.62.1261

63000===

Sehingga dipilih motor dengan daya 1.5 HP dan putaran 1200 rpm

F2F1

D


15/54




3.5 PERHITUNGAN BELT DAN PULLEY

3.5.1 Perhitungan untuk belt dan pulley

Data awal perencanaan :

Type belt : Flat belt

Jari jari driver : 1.5 inch

Jari jari driven : 6 inch

Putaran driven (n2) : 31.847 rpm

Jarak pusatpulley

( ) ( ) "625.19"85.7"96.122 21 =+=+=

RRc Panjang pulley

L = 4C2-((D-d)

2)0.5

+0.5(DD+dd)

L = 4(19.625)2-((12-3)

2)0,5

+0.5(12(3.524)+3(2.755))

0121 465.17sin =

=

c

RRsudut

Gaya yang terjadi pada pulley

Torsi

n

HxKxndxT

000,631 =

281.927388.127

125.15.1000,631 ==

xxxT

Nilai F1 dan F2


16/54




1875.6183

)281.927(22)1( 2 ===

d

TFF

a

(F1)a = (b) (Fa) (Cp) (C)

(F1)a = (3) (100) (2.5) (1) = 750

F2= (F1)a [(F1)a-F2]

F2= 750 (618.1875) = 131.812 lb

FcFaF

Fi

+=

2

2)1(

lbFi 89.815010.0

2

8125.131750=

+=

Maka didapatkan F1 dan F2

d

TFcFF i ++=1

d

TFcFF i +=2

11253

28.927010.089.8151 =++=F

81.5063

28.927010.089.8151 =+=F

( ) ( ) cos21221 22 xFxFxFFFr ++=

( ) ( ) lbxxxFr 675.1316465.17cos81.5061125281.5061125 022 =++=

Pulley aman karena Fmax> F, 2100 lb > 1316.675lb


17/54




3.6 Perencanaan Kopling

3.6.1 Geometri kopling

Bahan poros yang digunakan adalah AISI 1080 dengan nilai Syp = 112000

psi dan diamater poros 1.1 inch.

Panjang naf (L) L = 2 x (1.5D) = 3.3

Diameter naf (Dn) Dn = 2D =2.2

Diameter flens (Dt) Dt = 4D = 4.4

Jumlah Baut N = 0.5D + 3 = 4 buahJarak baut D = 3D = 3.3

3.6.2 Gaya-gaya yang terjadi pada kopling

Torsi poros (T)

inlbx

T .405.315388.127

637.063000==

Gaya pada bagian kritis naf (Ft)

lbDn

TFt 731.286

22.2

405.315

2' ===

Tegangan geser yang terjadi ( a )

PsixxtxDx

Ft

n

a 884.518.02.2

731.286'===


18/54




3.6.3 Kekuatan Baut

Bahan yang digunakan adalah AISI 1020 dengan nilai Su = 65000 psi dan

Syp = 43000 psi. Dari perhitungan sebelumnya diperoleh jumlah baut empat buah

dan diameter baut 0.39 inch. Baut yang digunakan harus memenuhi syarat :

T

Perhitungan :

T =

T =

.

. = 600.367 Psi

Maka :

T

T

600.367 21500 maka, baut dinyatakan aman.


19/54




3.7 PERENCANAAN RODA GIGI CACING

3.7.1 Data awal perencanaan

Putaran awal (nw) : 1200 rpm

Daya motor : 1.5 Hp

Lead angle ( w ) : 100

Ntw : 2

C (jarak center) : 8 inch

3.7.2 Dimensi Roda Gigi Cacing

Ratio putaran antara worm dan gear :

42.9388.127

1200===

rpm

rpm

n

nr

g

w

v

Jumlah gigi pada gear : teethteethxNtNt

Ntr

g

g

w

v 84.1873.48242.9 ====

Assumsi bahwa jarak center ( c ) = 8 in, dengan rekomendasi AGMA didapat :

Bahwa : gw pc

d 32.2

875.0

( Reff 1, hal 626 )

gw pd 32.2

8 875.0

gw pd 3"8040.2 diambil harga dw= 2.8

didapat hargapg= 0.933

346.3933.0

1416.3===

g

gp

P

didapat diameter gigi : "64.5346.3

19===

g

g

gP

Ntd

sehingga jarak center yang aktual adalah : "223.42

=

+

=gw

ddc

Pengecekan untuk harga diameter worm didapat : "603.12.2

)( 875.0=

aktualCdw

sehingga untuk harga dw= 2.8 memenuhi.


20/54




3.7.3 Perhitungan beban dinamik

Lead : 212 === xpwxNtl w

Tan 39.0"603.1

2 ===xdx

l

w

w

066.21== gw

61.366.21cos

346.3

cos===

g

g

g

PPn

fpmxxrpmxdxnxVp ggg 251.188"12

'1"64.5388.127 ===

inlbrpm

hpx

T .405.315388.127

63.0000,63

==

didapat : lbinlb

d

TF

g

t 696.111

2"64.5

.405.315

2

===

t

g

db FVp

FF

+==

1200

1200 ( Reff 1, hal 627 )

lblbFF db 218.129696.1111200

251.1881200=

+==

3.7.4 Perhitungan panjang roda gigi dengan AGMA

+=

505.4

g

g

NtpL ( Reff 1, hal 634)

"55.450

195.41 =

+=L

3.7.5 Perhitungan Effisiensi roda gigi

Kecepatan keliling worm gear :

www dxxnVp =

fpmxxxrpmVpw 628

"12'1"21200 ==

Koefisien gesekan sebagai fungsi dari kecepatan sliding dinyatakan :

w

wVpVscos

= ( Reff 1, hal 631 )

fpmfpm

Vs 701.67566.21cos

6280 ==


21/54




didapat koefisien gesekan :

36.0

32.0

Vs

f = ( Reff 1, hal 631 )

03.0701.675

32.036.0 ==f

lbxx

FtF

wn

n 147.48466.21sin9cos

696..111

sincos===

lbxxFF wnna 959.464coscos ==

lbxFF nnr 732.75sin ==

wn

wn

f

feff

cotcos

tancos

+

= ( Reff 1, hal 631 )

94.066.21cot03.09cos

66.21tan03.09cos=

+

=eff


22/54




3.8 Perencanaan Poros

3.8.1 Perencanaan Poros I

,kema am$ar untuk poros -

Perhitungan wheel dan rantai diperoleh harga-harga:

Fr = Gaya pada rantai = 904.858 lb

RA

= Reaksi tumpuan pada titik A

RC = Gaya tumpuan pada titik C

WW= Gaya berat pada wheel I =16.399 lb

T = Torsi yang terjadi pada poros = 1261.62 lb.in

Mr = Momen Resultan = 4442.30 lb.in

Menentukan Diameter Poros I:

Untuk menentukan diameter suatu poros dengan persamaan Soderberg :

3

1

2

2

1 )(5.0.

16

+

Tr

Ses

SypMr

Se

Syp

N

sypD

N = Safety Factor

Mr = Momen Resultan

Tr = Torsi Resultan

Syp = Yeild Material

10

10

F2

Fr

F1

A

B

C

Wheel IY

ZX


23/54




3

1

22

1 62.126154.41684

22600030.4442

04.37895

226000

3

2260005.0.

16

+

xD

maka D1 = 1.072 inch

Diambil harga poros terkecil 2 inch dan terbesar 3 inchi

Meninjau kekuatan poros terhadap defleksi:

Pada perancangan poros, defleksi tidak diizinkan melebihi 0.001in/ft dari

total panjang poros yang berada diantara dua buah support/bearing.

Dengan melakukan perhitungan defleksi menggunakan software md Solid

didapatkan nilai dari defleksi pada poros satu sebesar 0.000137 in/ft, sehingga

dapat disimpulkan bahwa defleksi yang terjadi pada poros masih memenuhi syarat

yaitu 0.000137 in/ft < 0.001 in/ft.

Meninjau kekuatan poros terhadap slope:

Pada perancangan poros, toleransi misalignment pada bearing yang di

ijinkan 0.25 degree.Dengan melakukan perhitungan misalignment menggunakan software md

Soliddidapatkan nilai dari pada misalignmentporos satu sebesar 0.001433 degree,

sehingga dapat disimpulkan bahwa misalignment yang terjadi masi memenuhi

syarat yaitu 0.00143 degree < 0.25 degree.


24/54




a. Gambar FBD; Diagram Geser; Diagram momen

b. Gambar FBD; Slope; Defleksi Poros


25/54




3.8.2 Perencanaan Poros II

Skema gambar untuk poros II

Dari perhitungan Wheel dan rantai diperoleh harga-harga:

Frb = Gaya resultan pada wheel 2 = 904.858 lb

Frd = Gaya resultan pada sproket 1 = 397.653lb

Wd = Gaya berat pada pulley 1 [Driven] = 104.916 lb

Wb = Gaya berat pada wheel 2 = 16.399 lb

RA = Reaksi tumpuan pada titik A

RC = Reaksi tumpuan pada titik B


Menentukan Diameter Poros II:


3

1

2

2

1 )(5.0.

16

+

Tr

Ses

SypMr

Se

Syp

N

sypD

N = Safety Factor

Mr = Momen Resultan

Tr = Torsi Resultan


10

8A

C B

A

FrbF2

F1

F3

F4

Frd

Pulley 1

Wheel

Y

ZX


26/54




3

1

22

1 62.126154.41684

226000017.5087

04.37895

226000

3

2260005.0.

16

+

xD

maka D1 = 1.11 inch

Diambil harga poros terkecil 2 inch dan terbesar 3 inch.




Dengan melakukan perhitungan defleksi menggunakan software md Solid,

didapatkan didapatkan nilai dari defleksi pada poros dua. Pada diagram defleksi

didapatkan besar defleksi dari bidang horizontal dan vertikal, sehingga :

!"#$"%&' ( )*!"#$"%&' +,-',/01$2 3 *!"#$"%&' 4"-0'%1$2

!"#$"%&' ( )*567.89:5;7.?@:5;


27/54




a. Momen diagram (VERTIKAL/HORIZONTAL)

Gambar FBD ; Diagram Geser ; Diagram Momen (Vertikal)

Gambar FBD ; Diagram Geser ; Diagram Momen (Horizontal)


28/54




Gambar FBD; Slope; Defleksi Poros

Gambar FBD ; Slope ; Defleksi (VERTIKAL)

Gambar FBD ; Slope ; Defleksi (Horizontal)


29/54




3.8.3 Perencanaan Poros III

Skema gambar untuk poros III

Dari perhitungan Sproket 2 dan gear diperoleh harga-harga:

Fra = Gaya resultan pada Wheel driver = 397.653 lb

Frc = Gaya radial pada gear = 75.732 lb

Ftc = Gaya tangensial pada gear = 464.959 lb

Fa = Gaya aksial pada gear = 111.696 lb

Wc = Gaya berat gear = 5,51 lb

Wa = Gaya berat pulley driver = 5.723 lb

Dgear = 5.64 in, R = 2.82 in

RA = Reaksi tumpuan pada titik A

RB = Reaksi tumpuan pada titik B


Menentukan Diameter Poros III:


3

1

22

1 )(5.0.

16

+

Tr

Ses

SypMr

Se

Syp

N

sypD

N = Safety Factor

Mr = Momen Resultan

Tr = Torsi Resultan


3

3A

D

B

C

Y

ZX

4

F1

F2

Fra

Gear


30/54




3

1

22

1 405.31554.41684

226000576.2439

04.37895

226000

3

2260005.0.

16

+

xD

maka D1 = 0.870 inch

Diambil harga poros 1.12 inch







!"#$"%&' ( )*!"#$"%&' +,-',/01$2 3 *!"#$"%&' 4"-0'%1$2

!"#$"%&' ( )*5@;.?5:5;5.@>:5;


31/54








32/54




b. Gambar FBD; Slope; Defleksi Poros

Gambar FBD ; Slope ; Defleksi (Vertikal)

Gambar FBD ; Slope ; Defleksi (Horizontal)


33/54




3.8.4 Perencanaan Poros IV

Skema gambar untuk poros IV

Dari perhitungan Kopling dan worm diperoleh harga-harga:

Wd = Gaya berat kopling = 9.7 lb

T = Torsi = 315.405 lb

Ftd = Gaya tangensial kopling = 143.365 lb

Fab = Gaya aksial worm gear = 111.696 lb

Frb = Gaya radial worm gear = 75.732 lb

Ftb = Gaya tangensial worm gear = 464.959 lb

Dworm= 1.6 in , R = 0.8 in

Ra = Reaksi tumpuan pada titik A

Rb = Reaksi tumpuan pada titik B

Mr = Momen Resultan = 1054,9927 lb.in

Menentukan Diameter Poros VI:


3

1

2

2

1 )(5.0.

16

+

Tr

Ses

SypMr

Se

Syp

N

sypD

N = Safety Factor

Mr = Momen Resultan

Tr = Torsi Resultan


Rav

3.2

2.2

A

B

C

D

Worm

5

Y

ZXWd

Rcv

Frb

FtbFab

Ftd

Rch

Rah


34/54




3

1

22

1 405.31554.41684

226000992.1054

04.37895

226000

3

2260005.0.

16

+

xD

maka D1 = 0.62 inch

Diambil harga poros 1.11 inch







!"#$"%&' ( )*!"#$"%&' +,-',/01$2 3 *!"#$"%&' 4"-0'%1$2

!"#$"%&' ( )*;.;;=58?2 3 *9=@C@7:5;


35/54








36/54








37/54




3.9. Perencanaan Bantalan

Pada perencanaan bantalan, pemilihan tipe bantalan disesuaikan dengan

gaya-gaya yang bekerja pada poros ( tempat bantalan dipasang ). Kemudian

diamati gaya yang lebih besar antara gaya aksial dengan gaya radial, selanjutnya

ditentukan jenis bantalan yang sesuai. Sedangkan untuk perhitungan umur

bantalan didasarkan pada beban yang diterima, dinyatakan dengan :

nxP

ChL

b

60

10 6

10

= ( Reff 1, hal 485 )

dengan : L10h = Umur bearing dalam jam operasi

n = putaran poros

C = Beban dinamis

P = Beban ekivalen

b = 3 ( ball bearing ) , 3.3 ( roller bearing )

3.9.1 Perencanaan bearing pada poros I

Diameter poros = 2 in

Ra = Rb (Gaya reaksi tumpuan ) = 460.62 lbDari tabel bantalan standard type deep groove ball bearing

C = 14500 lb

Co= 6950 lb

Perhitungan gaya dalam arah radial :

( ) lbRF avr 62.4602

==

Karena tidak ada beban aksial maka P = Fs.X.V.Fr

Perhitungan beban ekuivalen :

Harga P = 1 x 1 x 483.17 lb = 460.62lb

Sehingga umur bearing menjadi :

nxP

ChL

b

60

106

10

=

jamx

x

xhL6

63

10 1032.16

847.3160

10

62.460

14500=

=


38/54




3.9.2 Perencanaan bearing pada poros II

Diameter poros = 2 in

Rav = 1080.8 lb Rbv = !".#$ lb

Rah = 1$.0% lb Rbh = $$%."1 lb


( ) ( ) lbRRF ahavra 53.109222

=+=

( ) ( ) lbRRF bhbvrb 144.63122

=+=

Diambil Fr = 631.144 lb

&idak ada beban aksial

Dengan type deep groove ball bearing

C = 14500 lb

Co= 6950 lb

Perhitungan beban ekuivalen :

P . /s'0''/r

'arga P = 1 ( 1 ( 1 ( %#1.1)) lb = %#1.1)) lb

Sehingga umur bearing menjadi :

nxP

ChL

b

60

106

10

=

jamxx

xhL5

63

10 1045.63847.3160

10

144.631

19500=

=

3.9.3 Perencanaan bantalan pada poros III

Diameter poros = 1.1 in

Rav = 103.87 lb Rbv = 38.92 lb

Rah = 407.33 lb Rbh = 162.53 lb


( ) ( ) lbRRF ahavra 374.42022

=+=


39/54




( ) ( ) lbRRFbhbvrb 125.167

22=+=


Faksial= 111.696 lb

Dengan type bearing deep groove ball bearing

C = 48900 lb

Co= 30000 lb

26.0374.4201

696.111==

xVxF

F

r

a, lebih kecil dari harga e sehingga dipilih X = 1, Y=0.

Beban ekivalen dinamis :

ars FxYFxVxXxFP +=

lbxxP 374.420374.42011 ==

jamxx

xhL 863

10 1005.10388.12760

10

374.420

48900=

=

3.9.4 Perencanaan bantalan pada poros IV

Diameter poros = 1.1 in

Rav = 138.203 lb Rbv = 151.541 lb

Rah = 836.645 lb Rbh = 1005.45 lb


( ) ( ) lbRRFahavra 982.847

22=+=

( ) ( ) lbRRF bhbvrb 808.101622

=+=


Faksial= 111.696 lb

Dengan type deep groove ball bearing

C = 39566.9 lb

Co= 26977.1 lb

109.0808.10161

696.111==

xVxF

F

r

a, lebih besar dari harga e sehingga X = 0.56, Y= 1.56


40/54




Beban ekivalen dinamis :

ar FxYFxVxXP +=

lbxxP 808.1016808.101611 ==

jamxx

xhL5

63

10 1073.27120060

10

808.1016

9.39566=

=


41/54




3.10 Perencanaan Pasak

Analisa pada pasak adalah analisa terhadap tegangan geser dan tegangan

tekan/kompresi. Agar pasak aman terhadap dua kondisi diatas perlu dilakukan

langkah perhitungan sebagai berikut :

Syarat aman tegangan geser :

LDxSsxW

Tx

DxLxWxSsT

LxWFAFSs

DxFT

=

==

=

2

2/

//

2

Syarat aman kompresi :

LDxScxW

Tx

4 ( Reff 1, hal 367 )

dengan : T = Torsi pada poros

W = Lebar pasak

L = Panjang pasak

3.10.1 Perencanaan pasak pada wheel 1

Data-data yang diketahui :

T = 1261.62 lb.in

N = 1.5

Syp = 34000 Psi, bahan AISI 1006

Ssyp = 20184 Psi

Lebar wheel = 3.85 in

Panjang pasak direncanakan 3.85 in

Untuk D = 2 in maka , (lebar pasak 0.75in, tinggi pasak 0.75 in)

W

L

H

F

W

H

D


42/54




Perhitungan terhadap beban geser

N

Ssyp

DxLxW

Txs =

2

5.1

16994

1.185.35.0

62.12612=

xx

xs

655.387


43/54




5.1

29300

125.385.34/3

85.49884=

xx

xe

1310.774


44/54




Panjang pasak direncanakan 1.89 in

Untuk D = 2in maka , (lebar pasak 0.75 in, tinggi pasak 0.75 in)

Perhitungan terhadap beban geser

N

Ssyp

DxLxW

Txs =

2

5.1

16994

289.14/3

85.49882=

xx

xs

333.761


45/54




N

Syp

DxLxW

Txe =

4

5.129300

269.02/185.49884 =xx

xe

1828.083


46/54




BAB IV

KESIMPULAN

Dari perencanaan dan perhitungan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan

sebagai berikut:

Rantai: type SBS-110 dengan jarak center 6

Bucket : type MF 12x8x115/8

Wheel : diamater 24

Motor : TOSHIBA, Electric Motors, 1,5 HP, 1200 rpm, Frame No 182T.

Roda gigi

Roda gigi cacing : diameter 1.6 inch, panjang 4.55 inch

Roda gigi : diameter 5.64 inch, lebar gigi 0.69 inch

Poros

Poros I : diameter 1.1 AISI 9261.

Poros II : diameter 1.1 AISI 9261.

Poros III : diameter 1.1 AISI 9261.

Poros IV : diameter 1.1 AISI 9261.

Pasak : Square Key ( pasak datar segi empat)

Poros I : pada wheel I , L = 5, AISI 1006.

Poros II : pada wheel II, L = 5, pada pulley driven, L = 2.25, AISI 1006.

Poros III : pada pullry driver, L = 2.25 pada gear, L = 0.69, AISI 1006.

Bantalan

Bantalan poros I : ID 1.1, Deep groove ball bearing

Bantalan poros II : ID 1.1, Deep groove ball bearing

Bantalan poros III : ID 1.1, Spherical Roller

Bantalan poros IV: ID 1.1, Spherical Roller

Kopling: Type Rigid coupling, 4 baut, AISI 1080

Belt dan pulley :

Belt: Flat belt, panjang 71.512

Driven Pulley : diameter 12.

Drive Pulley : diameter pitch 3.


47/54




DAFTAR PUSTAKA

1. Deutschman aaron D, Michels WJ, and Wilson CE, 1975. Machine Design.

COLLIER MACMILLAN PUBLISHERS. LONDON

2. Khurmi Gupta. Theory of machines. Wiley, 2 edition, 2009.

3. N, Rudenko, Material Handling Equipment, Peace Publishers Moscow, 1964

4. Richard G Budynas, J Keith Nisbett 2011. Shigleys Mechanical Engineering

Design, Ninth Edition. McGrawHill. 2011

5. Takhesi Sato G, Sugiarto H N. 1996. Menggambar Mesin Menurut Standard

Iso.Jakarta. PT. Pradnya Paramita.


48/54




BAB VI

LAMPIRAN

6.1 Material

6.1.1 Material Poros

AISI 9261Physical Properties Value (British)

Hardness (Brinell) 514

Tensile (Ultimate) 258000

Tensile (Yield) 226000

Modulus Elasticity 30300

6.1.2 Material Pasak






6.1.3 Material Kopling






6.1.4 Material Baut






6.2 Bearings

6.2.1 Ball BearingPrincipal Dimension Value

Inner Bore 30 mm

Outer Bore 52 mm

C 14500

Co 6950

6.2.2 Spherical RollerPhysical Properties Value (British)

Inner Bore 30 mm

Outer Bore 62 mm

C 48900

Co 30000


49/54

00,632

71,42

00,81

D2rotavelEtekcuB

D.hPatrakiWfeilA

:!"#EW

a$a%u&aartuP

4A

1'(1EE!)04:1:E*A+)

.("WD

:E*#

(#)#-E"#WADE*A+)((D

:*A#EA/

EADEA"#)E/A

DABED

PA!)AEB

)E"DE

:!)##':DE#'#+EP)E)#WE!())E*

)EE/#**#/#EA)(#)E/#D

:!)##'E+A')

:)E+AE*(

:AE#*

:A*"A

A.

"'/

D3-PPA

D3!+

WAD


50/54

86,52

22,6

58,3

D2satAnagnotoProtavelEtekcuB

D.hPatrakiWfeilA

ayauna!artuP

"!#$%EW

&A

'()'!EE#*+'"'"EA-*

.)$WD

"E!%!

)%*%/E0$%WA0DEA-*!))D

"A%0E!A1

E!ADE0!A$%*E1A

DA0BED

P0A#*3AE0B

*E$DE

"#*%%("DE%(%-EP*E*%W0E#!)**E

*0E!E1%%1%E0A*)%*E1%D

"#*%%(E-A(0*

"*E-A0E)!

"0AE%

"0A$A

A.4

$(1

D/PPA

D3#-

WA0D


51/54

05,2

52,1

00,3

00,4

D2tlebtalf_revirdhcni3yellup

D.hPatrakiWfeilA

ayauna!artuP

"!#$%&W

4A

1'(1!&)2"1"&*A+)

.($WD

"&*!%!

(%)%-&$%WAD&*A+)!((D

"*A%&!A/

&!AD&!A$%)&/A

DA&D

PA#)A&

)&$D&

"#)%%'"D&%'%+&P)&)%W!())&*

)&!&/%**%/%&A)(%)&/%D

"#)%%'&+A')

")&+A&*(!

"A&%*

"A*$A

A.

$'/

D-PPA

D#+

WAD


52/54

05,2

52,1

00,21

00,31

D2tlebtalf_nevirdhcni21yelluP

D.hPatrakiWfeilA

ayajunaTartuP

T!"#$W

%A

1&'1T$$!(%1$)A*(

.'+"WD

$)T#T

+'#(#$-"+#WA-D$)A*(T'+'D

)A#-$TA

$TAD$-/TA+"#($A+

D+A-/$D

P-A!(A$-

($"D$

!(#+#&D$#*$P($(#W-$!T'(($)+/

(-$T$#))#+#$-A(+'#(+$#D

!(#+#&$*A&-/(

($*+A-$)'T

-A$+#)

-A)/"+A

A.

"&

D3PPA

D3!*

+WA-D


53/54

58,3

08,0

00,21

00,31

D.hPatrakiWfeilA

ayajunaTartuP

:THGIW

D2leehW !A1"#1TH$5:1:%A&$

.#'GWD

:%TIT

'#I$I()G'IWA)D%A&$T#'#D

:%AI)TA*

TAD)+TA'GI$*A'

D'A)+D

P)AH$-A)

$GD

:H$I'I":DI"I&P$$IW)HT#$$%'+

$)T*I%%I*'I)A$'#I$'*ID

:H$I'I"&A")+$

:$&'A)%#T

:)A'I%

:)A%+G'A

A.

G"*

D/(PPA

D/-H&

'WA)D


54/54

56,1

02,2

04,4

05,0

*&I'I+G*IWAD(A)'T&*&DD*A/D

PAH'$A/

'GD

:H'I*I%:DI%I)P''IWHT&''(*

'T-I((I-*IA'*&I'*-ID

:H'I*I%)A%'

:')*A(&T

:A*I(

Putra Tanujaya_2110100025_Continous Bucket Elevator

Documents

Transcript of Putra Tanujaya_2110100025_Continous Bucket Elevator