UNIVERSITAS GUNADARMA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

Transkripsi

1 UNIVERSITAS GUNADARMA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERENCANAAN MESIN DAN ANALISA STATIK RANGKA MESIN PENCACAH RUMPUT GAJAH DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE CATIA V5 Disusun Oleh : Nama : Indra Gunawan NPM : Jurusan : Teknik Mesin Pembimbing : Dr-Ing. Mohamad Yamin Diajukan Guna Melengkai Sebagian Syarat Dalam Mencaai Gelar Sarjana Strata Satu (S) Jakarta 009

2 ABSTRAKSI Nama : Indra Gunawan NPM / NIRM : / Judul : Perencanaan Mesin Dan Analisa Statik Rangka Mesin Pencacah Rumut Gajah Dengan Menggunakan Software CATIA V5 Kata Kunci : Perencanaan dan Analisa Statik Rangka Mesin Pencacah Rumut Gajah Menggunakan Software CATIA V5 Mesin encacah rumut gajah meruakan alat untuk membantu ara eternak sai dalam mencacah rumut untuk dijadikan akan. Dalam engoerasiannya, mesin encacah ini dibantu oleh beberaa komonen enunjang yaitu motor listrik, uli, buah gear box yang berbeda jenisnya (sur dan cone gear), roler enghantar dan rangka. Dan eranan dari komonen enunjang tersebut sangatlah enting, karena itu erlu dilakukan erancangan yang baik dan salah satunya yaitu dari segi kekuatan, dimana rangka mesin menerima beban dari beberaa komonen itu sendiri mauun dari rumut yang akan cacah. Dalam enulisan tugas akhir ini, akan dibahas mengenai erencanaan uli, gear box (sur gear)dan kaasitas roduksi mesin serta analisa statik ada rangka melalui simulasi dengan menggunakan software CATIA V5. Analisa statik tersebut telah dilakukan ada rangka mesin dan material rangka mesin yang diakai adalah baja konstruksi S 0 C (AISI 00). Adaun hasil dari beberaa embebanan tersebut menghasilkan tegangan von mises maksimal 3,4 x 0 7 N/m dengan nilai eralihan maksimal sebesar 0,00985 mm. Daftar Pustaka Dosen Pembimbing : (Sebelas) buku : Dr-Ing. Mohamad Yamin

3 BAB I PENDAHULUAN.. Latar Belakang dan Rumusan Masalah Sebagai negara agraris, Indonesia memunyai otensi besar di bidang eternakan seerti eternakan kuda, kambing, sai, ayam, dan lain-lain. Hal ini ditunjang ula dengan banyak tersedianya berbagai macam tumbuhan untuk akan hewan-hewan ternak tersebut yang didukung dengan tanah yang subur, keanekaragaman komoditi dan sumber daya manusia terutama etani yang berjumlah besar di daerah edesaan. Salah satu sektor eternakan yang sangat otensial untuk dikelola secara rofesional adalah eternakan sai. Karena sai meruakan komoditas eternakan yang aling strategis karena meruakan ensulai utama kebutuhan daging dan susu bagi masyarakat. Untuk meningkatkan roduktivitas ternak, salah satu faktor enting yang harus dierhatikan adalah enyediaan akan hijauan baik secara kualitas dan kuantitas yang cuku agar emenuhan kebutuhan zat-zat makanan ternak daat berkesinambungan. Pada umumnya ara eternak rumahan melakukan roses emberian akan untuk hewan ternak diberikan dengan cara diotong-otong dengan cara manual menggunakan sabit atauun alat ertanian konvensional lainnya. Hal ini tentunya memakan waktu yang lama dan tenaga yang banyak. Terutama ada emberian akan rumut gajah yang meruakan akan utama ternak sai dikawasan kabuaten Majalengka Jawa Barat, kebanyakan ara etani hanya memberikan daun rumutnya saja ada ternak tana memberikan bagian batang dari rumut gajah tersebut dikarenakan ara eternak mengalami kesulitan dalam emotongannya. Padahal ada batang tersebut banyak terkandung nutrisi yang dibutuhkan oleh hewan ternak. Pada saat ini mesin encacah rumut gajah hanya dimiliki oleh eternakan-eternakan besar saja. Kalauun ada diasaran mesin yang kaasitasnya lebih kecil tetai harganya mencaai uluhan juta ruiah, sehingga ara etani kecil lebih memilih mengolah rumut gajah sebagai akan ternak dengan cara tradisional saja.

4 Untuk itu dibutuhkan suatu mekanisme yang daat membantu ara eternak kecil dalam emberian akan sebagai sarana untuk memermudah elaksanaan roses, menghemat tenaga ekerja dan meningkatkan jumlah roduksi... Permasalahan Permasalahan yang diambil ada tugas akhir ini, yaitu tentang struktur rangka yang dirancang sedemikian rua untuk daat menahan beban dari komonen-komonen mesin dalam engoerasian dan juga dari rumut itu sendiri. Beban-beban yang diberikan ada rangka adalah asumsi dari embebanan statik, yang akibatnya menimbulkan dislacement, deformasi, dan tegangan yang terjadi ada rangka tersebut. Dan sehubungan hal tersebut, maka dalam hal engujiannya digunakan software CATIA V5 yang telah memunyai lisensi dari Universitas Gunadarma dengan kode 6AEC3DA. Dan ermasalahan lain yang diambil adalah mengenai erencanaan dari beberaa bagian komonen yang menunjang roses roduksi mesin yaitu uli dan gear box (sur gear). Juga mengenai kaasitas roduksi emotongan yang diharakan memunyai kaasitas rodussi emotongan sebesar 7 kg/min..3. Pembatasan Masalah Pada tugas akhir ini, akan dibatasi dengan ermasalahan dalam hal erencanaan mesin emotong rumut gajah ini, antara lain yaitu :. Pembahasan mengenai analisa struktur dari rangka yang akan diakai dengan menggunakan software CATIA V5.. Menganalisa embebanan statik ada titik-titik daerah embebanan akibat komonen dan rumut. 3. Membahas tentang erencanaan uli yang akan digunakan. 4. Membahas tentang erencanaan gear box kedua (sur gear). 5. Membahas tentang kaasitas roduksi emotongan dari mesin. 6. Tidak membahas mengenai erencanaan motor listrik yang digunakan untuk memutar uli. 7. Tidak membahas tentang erencanaan gear box ertama (cone gear).

5 .4. Tujuan Tujuan dari tugas akhir ini, antara lain yaitu:. Mengetahui analisa statik ada struktur rangka yang akan digunakan oleh mesin dengan menggunakan software CATIA V5.. Memeroleh bentuk konstruksi mesin emotong rumut gajah, untuk mendaatkan kaasitas emotongan 7 kg/menit.

6 BAB II LANDASAN TEORI.. Pengenalan Rumut Gajah Rumut gajah yang dalam nama ilmiahnya dikenal dengan nama Pennisetum urureum ini meruakan rumut yang sangat dikenal di Indonesia, memunyai berbagai nama antara lain : Eleant graas, Naier graas, Uganda graas, elefente grass dan Pasto gigante grass. Rumut ini berasal dari Nigeria dan tersebar samai daerah sub-troik Afrika dan sekarang telah diintroduksi ke negara-negara troika dan sub-troik. Tanaman ini meruakan tanaman tahunan (erennial) dengan system erakaran yang kuat, tumbuh tegak membentuk rumun. Umumnya batang tumbuh tegak mencaai tinggi cm, diameter batang bagian bawah daat mencaai 3 cm. Peleah daun tidak berbulu dengan dasar bonggol yang berbulu. Panjang daun kira-kira 30-0 cm, dan lebar helai daun 0-30 mm, kadang-kadang tidak berbulu atau berbulu atau berbulu khususnya ada bagian dasar. Gambar. Rumut Gajah.. Teori Von Mises Von Mises (93) menyatakan bahwa akan terjadi luluh bilamana tegangan normal itu tidak tergantung dari orientasi atau sudut θ (invariant) kedua Deviator tegangan J melamaui harga kritis. Dimana : j k (.)

7 j 6 [( σ σ ) + ( σ σ ) + ( σ σ ) ] 3 3 (.) Untuk mengevaluasi tetaan k dan menghubungkannya dengan luluh dalam uji tarik uniaksial terjadi bila σ σ 0, σ σ3 0. σ 0 + σ 0 + 6k σ 3 k (.3) 0 Substitusi ersamaan (.3) dalam ersamaan (.) menghasilkan bentuk kriteria luluh Von Mises. [( σ σ ) + ( σ σ ) + ( σ σ ) ] σ (.4) Dari ersamaan (.4) daat diduga bahwa luluh akan terjadi bilamana selisih tegangan ada sisi kanan ersamaan melamaui tegangan luluh dalam uji tarik uniaksial σ 0. Untuk mengidentifikasi tetaan k dalam ersamaan (.), erlihatkan keadaan tegangan dalam geser murni, seerti dalam uji untir. σ Pada luluh: σ σ 3 τ σ + σ + σ 6 4 k 0 σ k (.5) Sehingga k menggambarkan tegangan luluh dalam keadaan geser murni (untir). Karena itu, kriteria von mises meramalkan bahwa tegangan luluh ada untiran akan lebih kecil dari ada dalam enegangan uniaksial, sesuai dengan: k σ 0 0, 577σ 0 (.6) 3 Kriteria luluh von mises mengisyaratkan bahwa luluh tidak tergantung ada tegangan normal atau tegangan geser tertentu, melainkan tergantung dari fungsi ketiga harga tegangan geser utama. Karena kriteria luluh didasarkan atas selisih tegangan normal, σ σ, dan sebagainya, maka kriteria tersebut tidak tergantung ada komonen tegangan hidrostatik. Karena kriteria luluh von mises melibatkan suku angkat dua, hasilnya tidak tergantung dari tanda tegangan individual. Semula Von Mises mengusulkan kriteria ini karena matematikanya sederhana. Setelah itu, ahli lainnya berusaha unutk memberikan arti fisik. Hencky (94)

8 menunjukan bahwa ersamaan (.4) setara dengan erumamaan bahwa luluh itu terjadi bilamana energi distorsi mencaai suatu harga kritis. Energi distorsi ialah bagian energi regangan total er volume satuan yang dierlukan untuk erubahan bentuk yang berlainan dengan energi energi erubahan volume..3. Beberaa Sifat Bahan Keuletan adalah sifat suatu bahan yang memungkinkan menyera energi ada tegangan yang tinggi tana atah, yang biasanya diatas batas elastis. Elastisitas adalah kemamuan bahan untuk kembali ke ukuran dan bentuk asalnya setelah gaya luar dileas. Sifat ini enting ada semua struktur yang mengalami beban yang berubah-ubah. Kekakuan adalah sifat yang didasarkan ada sejauh mana beban mamu menahan erubahan bentuk. Ukuran kekakuan suatu bahan adalah modulus elastisitasnya, yang dieroleh dengan membagi tegangan satuan dengan erubahan bentuk satuan-satuan yang disebabkan oleh tegangan tersebut. Kemamu-temaan adalah sifat suatu bahan yang bentuknya bisa diubah dengan memberikan tegangan-tegangan tekan tana kerusakan. Kekuatan meruakan kemamuan bahan untuk menahan tagangan tana kerusakan beberaa bahan seerti baja struktur, besi tema, alumunium dan tembaga, memunyai kekuatan tarik dan tekan yang hamir sama. Sementara kekuatan gesernya adalah kira-kira dua ertiga kekuatan tariknya..4. Faktor Keamanan (Factor of Safety) Kekuatan sebenarnya dari suatu struktur haruslah melebihi kekuatan yang dibutuhkan. Perbandingan dari kekuatan sebenarnya terhada kekuatan yang dibutuhkan disebut faktor keamanan. (factor of safety) n : () Kekua tan sebenarnya Faktor keamanan n (.7) Kekua tan yang dibutuhkan Faktor keamanan haruslah lebih bessar dari,0 jika harus dihindari kegagalan. Tergantung ada keadaan, maka faktor keamanan yang harganya sedikit diatas,0 hingga 0 yang diergunakan.

9 Mengikut sertakan faktor keamanan ke dalam desain bukanlah suatu hal yang sederhana, karena baik kekuatan dan keruntuhan memiliki berbagai macam arti. Keruntuhan daat berarti atah atau runtuhnya suatu struktur. Penentuan suatu faktor keamanan harus memerhitungkan kemungkinan embebanan yang melamauibatas (overloading) dari struktur, seerti jenis-jenis embebanan (statik, dinamik atau berulang), kemungkinan keruntuhannya lelah (fatique failure) dan lain-lain. Aabila faktor keamanan sangat rendah, maka kemungkinan kegagalan akan menjadi tinggi dan karena itu desain strukturnya tidak diterima. Sebaliknya bila mungkin tidak cocok bagi fungsinya (misalnya menjadi sangat berat)..5. Perhitungan Diameter Poros Menurut standar ASME rumus untuk menghitung diameter oros dinyatakan dengan: d s 5, K tcbt τ a 3 Dimana: d s diameter oros (mm) (.3) K t faktor koreksi (standar ASME,0,5 untuk beban dikenakan secara halus) C b faktor beban lentur (dierkirakan tidak akan terjadi embebanan lentur,0.6. Transmisi Sabuk-V Sabuk-V terbuat dari karet dan memunyai enamang traesium. Tenunan tetoron atau semacamnya diergunakan sebagai inti sabuk untuk membawa tarikan yang besar. Sabuk-V dibelitkan di keliling alur uli yang berbentuk V ula. Gaya gesekan akan bertambah karena engaruh bentuk baji, yang akan menghasilkan transmisi daya yang besar ada tegangan yang relatif rendah. Hal ini meruakan salah satu keunggulan sabuk-v dibandingkan dengan sabuk rata.

10 () Gambar. Diagram Pemilihan Sabuk-V Tabel. Ukuran Puli-V () Tabel. Diameter Minimum Puli yang Diizinkan dan Dianjurkan (mm) () Adaun erhitungan erencanaan uli, didasarkan ada beberaa erhitungan yang terurai seerti dibawah ini:

11 . Perhitungan erbandingan reduksi Sabuk-V biasanya diakai untuk menurunkan utaran, maka erbandingan yang umum diakai adalah erbandingan reduksi i (i > ), dimana n n D i ; u (.4) d u i Dimana: i erbandingan reduksi n utaran motor (rm) n. Jarak sumbu oros utaran oros (rm) D diameter uli yang digerakan (mm) d diameter uli enggerak (mm) Jarak sumbu oros daat dinyatakan sebagai berikut: b + b 8( D d ) C (.5) 8 Dan juga berlaku ersamaan : d + D C > 0 (.6) Dimana: C jarak sumbu oros (mm) b tebal alur uli (mm) 3. Keceatan linier sabuk Dimana: b L 3,4( D + d ) Untuk menghitung keceatan linier sabuk-v, berlaku ersamaan: π d n υ (.7) 60 x 000 Dimana: v keceatan linier sabuk (m/s) n 4. Sudut kontak utaran motor (rm) Sudut lilit atau sudut kontak θ dari sabuk ada alur uli enggerak harus diusahakan sebesar mungkin untuk memerbesar anjang kontak antara sabuk dan uli. Dan berlaku ersamaan:

12 57( D d ) θ 80 (.8) C ( D d ) sinγ (.9). C Dimana: θ sudut kontak (rad) γ jarak sumbu oros dengan sudut kontak 5. Gaya tangensial efektif yang bekerja ada uli T Fe (.0) d Dimana: Fe gaya tangensial efektif (kg) 6. Daya yang dihasilkan er sabuk Jika tarikan ada sisi tarik dan sisi kendor berturut-turut adalah dan F (kg), maka besar gaya tarikan efektif F (kg) untuk menggerakkan uli adalah: F e F F e F F μ 'θ e F e F F F e F e μ ' θ μ ' θ Besarnya daya yang daat ditransmisikan oleh satu sabuk adalah: e C Fa e μ ' θ ' π x 60 μ θ Fe υ e P F 0 e n n 000 ' π d n x x 60 x μ θ o e μ ' θ C ( d n) (.) Dimana: P o daya yang dihasilkan er sabuk (kw) μ ' koefesien gesek nyata antara sabuk dan uli F a gaya tarik yang diizinkan untuk setia sabuk (kg) 7. Jumlah sabuk yang dierlukan Dalam menentukan jumlah sabuk yang diakai, maka berlaku ersamaan sebagai berikut: Pd N (.) P o K θ Dimana: N jumlah sabuk

13 K faktor koreksi o 8. Panjang Lingkaran Jarak Bagi Sabuk (L) L 9. Safety factor ( D + d ) ( D d ) π +. C + (.3) 4. C Untuk faktor keamanan dalam erencanaan uli, berlaku ersamaan: F e Sf (.4) F izin Dimana: F daerah beban sesuai dengan jenis enamang yang diakai izin Tabel.3 Daerah Penyetelan Jarak Sumbu Poros () Tabel.4 Daerah Beban Untuk Tegangan Sabuk Yang Sesuai ().7. Roda Gigi Roda gigi memindahkan momen melalui kontak luncur antara ermukaan gigi yang berasangan. Untuk memenuhi ersyaratan, harus diilih kurva yang sesuai sebagai rofil gigi. Ada sejumlah kurva yang daat memenuhi keerluan tersebut, tetai kurva involut atau envolven adalah yang biasa diergunakan untuk roda gigi. Kurva involut daat dilukis dengan membuka benang dari gulungannya yang berbentuk silinder. Lintasan yang ditemuh ujung benang sejak mulai leas dari ermukaan silinder, akan membentuk involut (gambar.0), lingkaran silinder dimana benang digulung, disebut Lingkaran Dasar. Garis singgung bersama ini disebut Garis Kaitan atau Garis Tekanan.

14 .7.. Klasifikasi Roda Gigi Lurus (Sur Gear) Roda gigi lurus atau sur gear berfungsi untuk mentransmisikan gerakan utar antara oros-oros yang sejajar dengan roda gigi lurus dan sejajar dengan sumbu-sumbu utaran oros. Secara umum diakai untuk utaran-utaran rendah dan ada sistem dimana engontrolan kebisingan tidak menjadi masalah. Besarnya erubahan transmisi ditentukan oleh erbandingan utaran serta jumlah roda gigi dari masing-masing roda gigi (inion dan gear). Gambar.3 Roda Gigi Lurus () Dalam erencanaan roda gigi, biasanya ada beberaa faktor enunjang yang dierlukann dalam erencanaan, antara lain:. Jumlah daya yang diindahkan.. Jumlah utaran er menit. 3. Jumlah gigi. 4. Jenis roda gigi yang direncanakan. 5. Dan lain-lain..7.. Perhitungan Perencanaan Roda Gigi.. Perencanaan angka transmisi. Perencaan asangan roda gigi. Untuk utaran kurang dari 3600 rm, maka berlaku ersamaan (3) : r v ω ω n n Nt Nt d d Dimana: r v erbandingan keceatan ω keceatan sudut ( rad/sec) n keceatan keliling (rm) Nt jumlah gigi (.5)

15 d diameter itch circle (in) 3. Penentuan sudut tekan (θ) Sudut tekan yang umu digunakan adalah sebesar 0 atau 5. Setelah ditentukan jumlah gigi dan sudut tekan, kemudian daat ditentukan faktor lewis (Y dan Y ) yang daat dilihat ada tabel Values for lewis from factor. g 4. Pemilihan bahan roda gigi Bahan roda gigi daat diilih dari berbagai macam bahan tergantung dari kegunaan roda gigi tersebut. Setelah diilih bahan yang sesuai dan daat digunakan untuk erencanaan roda gigi, maka nilai S o (si) dan BHN dari bahan tersebut daat dilihat ada tabel emilihan bahan. 5. Penentuan diameter itch line Dengan mengasumsikan nilai P, diameter itch line daat ditentukan dari Nt ersamaan : P (.6) d Dimana : Nt jumlah gigi d diameter itch circle (in) P diameter itch (3) Tabel.5 Klasifikasi berdasarkan Kekasaran Roda Gigi Jenis Roda Gigi Nilai P Jenis Roda Gigi Nilai P Gigi kasar ½ < P < 0 Gigi agak kasar < P < 8 Gigi halus 0 < P < 8 Gigi agak halus 50 < P < Perhitungan keceatan itch line Setelah mendaatkan nilai diameter itch line, keceatan itch line daat dihitung dari ersamaan: π. d. n V (.7) Dimana: V keceatan itch line d diameter itch line n utaran oros

16 7. Perhitungan torsi Dimana: Besarnya torsi daat dihitung dengan menggunakan ersamaan: d d T Fn cosθ Ft (.8) Fn gaya normal F gaya tangensial t d diameter itch line θ sudut tekan 8. Perhitunga n gaya-gaya yang bekerja Sehingga dari harga-harga ersamaan sebelumnya, maka: Dimana : T. n h h daya inut n utaran d. V Ft π. d T torsi (in-ound) Dengan demikian akan menjadi: tersebut, bila disubsitusikan kedalam (.9) h Ft (.30) V Dari ersamaan gaya dinamik, didaat: F F F d d d V Ft untuk 0 < V 000 ft/min V Ft untuk 000 < V 4000 ft/min V Ft untuk V > 4000 ft/min 78 Dengan melihat konsentrasi tegangan, dieroleh gaya bending, yaitu: Dimana: Y F b S. b. y. S. b. (.38) P

17 FBbB gaya bending S safe static stresses b tebal roda gigi (in) Y faktor lewis P diameter itch Sedangkan beban keausan ijin daat dicari dari ersamaan: F d. b. Q K (.3) w. Dimana: d diameter inion b tebal roda gigi Q daat dicari dengan menggunakan ersamaan:. d g. Nt g Q d + d Nt + Nt g (.3) d g dengan : K faktor keausan diameter gear Nt jumlah gigi inion Nt g jumlah gigi gear Kemudian tebal roda gigi harus diuji dengan ersyaratan: 9 3 < b < P P Bila tebal roda gigi telah memenuhi ersyaratan, gaya bending daat dicari dari ersamaan-ersamaan diatas dan kemudian dibandingkan nilai gaya bending dengan nilai dinamik, dimana kondisi diangga aman adalah: F b F d Bila memenuhi ersyaratan, maka erencanaan roda gigi diangga aman. Pengujian selanjutnya adalah engujian dengan menggunakan metode AGMA Pengujian Dengan Metode AGMA S ad S at. K L (.33) K.K T R Dimana: S ad tegangan ijin max erencanaan (Psi) S tegangan ijin material (Psi) at

18 K L faktor umur (sebesar,7 untuk umur jam kerja atau 0 tahun) K T faktor temeratur K faktor keamanan R Sedangkan nilai K T daat dihitung dengan ersamaan: TF KT (.34) 60 Dimana: temeratur tertinggi minyak elumas ( F) 60 F T F Dan dari ersamaan: Dimana: σt FT. KO. P. K S. K σt K. b. J Ft m v m (.35) tegangan yang terjadi ada kaki gigi beban yang ditransmisikan K faktor koreksi beban lebih O P diameter itch K faktor koreksi ukuran S K (untuk roda gigi lurus) koreksi distribusi beban K faktor dinamis v b J lebar gigi faktor bentuk geometri Dan aabila S > σ t erencanaan aman ad.5.5. Pengujian Keausan Dengan Metode AGMA Dimana: σ c Ft. Co. CS. Cm. C f σ c C P (.36) C. d. b. l v tegangan tekan yang terjadi C koefisien yang tergantung dari sifat elastisitas bahan F t P gaya tangensial C faktor beban lebih d o diameter inion C faktor ukuran ( s,5)

19 C l C m f bila tidak ada masalah/engaruh efek ukuran faktor distribusi beban faktor geometri faktor kondisi ermukaan (engerjaan akhir sangat baik),5 (engerjaan tidak terlalu baik) Sehingga berlaku ersamaan: σ c S,5 (engerjaan akhir kurang baik) ac C. C L CT. C H R (.37) Dimana: S ac tegangan kontak yang diijinkan bahan C faktor umur L C faktor erbandingan kekerasan H C faktor temeratur T C faktor keamanan R Sedangkan nilai C T daat dihitung dengan ersamaan: Dimana: T F Dan aabila: TF CT (.38) 60 temeratur tertinggi dari minyak elumas (60 F) σ c S ac C C L T. C. C H R erencanaan aman.6.3. Analisa Komuter Menggunakan CATIA V5 Kemajuan dibidang komuter saat ini sangat membantu dalam roses enyelesaian analisa, khususnya analisa kekuatan struktur. Saat ini banyak tersedia berbagai jenis erangkat lunak (software) yang digunakan unutuk analisa struktur, salah satunya adalah CATIA yang meruakan roduk keluaran dari Dessault Systemes. Untuk versi terdahulu mungkin enggunaan CATIA selain sulit juga banyak keterbatasan, baik data mauun hasil yang diinginkan. Penggunaan software CATIA daat diakai untuk analisa komonen, baik itu kekuatan struktur dalam beban statik, analisa frekuensi bebas samai simulasi erancangan daat dilakukan.

20 Kini banyak erusahaan yang bergerak dibidang industri, khususnya industri otomotif yang menggunakan software CATIA. Versi baru yang kini telah banyak diasaran adalah CATIA V5R6, namun dalam tugas akhir ini digunakan versi CATIA V5R4.

21 BAB III DATA PERANCANGAN MESIN PENCACAH RUMPUT GAJAH 3... Proses Kerja Mesin Pencacah Rumut Gajah Proses encacahan rumut gajah berlangsung setelah rumut diotong dari ladangnya, kemudian diilah-ilah untuk memisahkan mana rumut yang baik dan layak untuk dikonsumsi oleh ternak. Setelah roses tersebut barulah rumut tersebut dimasukan ke mesin encacah dengan erantara rumah enghantar rumut, dan rumut dengan sendirinya akan tertarik oleh dua buah roler yang terdaat dalam rumah enghantar. Selain itu juga, ada ujung rumah enghantar bagian dalam atau bagian terdekat dari roda emotong terdaat sebuah isau dengan osisi bagian yang runcingnya mengarah keatas, yang dimaksudkan agar ada waktu encacahan rumut daat terotong dengan mudah. Sehingga dengan adanya rumah enghantar tersebut, rumut daat masuk tana harus mendorong dan akan rumut akan tercacah dengan sendirinya. Kemudian otongan rumut yang telah tercacah tersebut akan terlemar keluar oleh dorongan sudu yang terasang ada roda emotong yang teatnya ada bagian belakang roda emotong. Disaming itu, untuk setia emasukan rumut kedalam rumah enghantar, volume rumutnya juga harus diatur dikarenakan dimensi celah kedua roler ada rumah enghantar tidak terlalu besar Data dan Sesifikasi Perancangan Berikut ini adalah data erancangan yang dibuat dalam mesin encacah rumut gajah ini, antara lain:. Mesin encacah rumut Komonen ini meruakan sebuah alat yang digunakan untuk mencacah rumut sebelum rumut tersebut diberikan ada hewan ternak, yang dimaksudkan agar hewan ternak tersebut daat mengkonsumsi dengan mudah dan bukan hanya daunnya saja yang makan melainkan bagian batangnya un daat dikonsumsi, dikarenakan ada bagian tersebutlah terdaat sumber vitamin yang dibutuhkan hewan ternak.

22 Material Rangka Utama Material Rangka Pendukung Material Penyangga Poros Bearing Penyangga Poros Material Roda Pemotong Pisau Pemotong Material Roler engahantar Bearing Penyangga Roler Gear Box ertama Tabel 3. Sesifikasi Mesin Pencacah Baja Konstruksi jenis S 0 C (AISI 00), (50 x 50 x 5) mm Baja Konstruksi jenis S 0 C (AISI 00), (50 x 50 x 5) mm Baja Konstruksi jenis S 0 C (AISI 00), (50 x 300 x 30) mm SKF seri 6003 Z ( buah) Baja S 0 CK (AISI 03), (Ø luar 540 x 5) mm Baja AISI 060 (70 x 30 x 0) mm, sudut otong 45 (5 buah) Baja S 5 CK (AISI 07), atas (Ø 70 x 60) mm, bawah (Ø 70 x 360) mm) SKF seri 600 ZZ (4 buah) Cone Gear tie SPB 7 (i : 3, Z 6, Z 48 dan sudut oros 90 ) Gear Box kedua Sur Gear (i :, Z Z ) Penggerak Puli Tie Sabuk Dimensi ( x l x t) Elektromotor,5 HP (400 Rm) i : 3, Z 3 inchi Z 9 inchi (belt ganda) V-Belt jenis A58 ( buah) (950 x 30 x 830) mm. Motor Penggerak Motor enggerak yang digunakan ada mesin encacah rumut gajah ini adalah mengunakan Elektromotor,5 HP dikarenakan daya yang dibutuhkan cuku besar untuk menggerakan roda emotong yang memunyai beban yang agak besar, selain itu daya tersebut dierlukan juga untuk menarik rumut agar daat masuk kedalam rumah enghantar.

23 3. Puli (Pulley) Pada mesin encacah rumut ini, Puli digunakan sebagai transmisi dari motor enggerak untuk menggerakan roda emotong. Dan untuk komonen ini digunakan sabuk V (V-belt) sebagai alat transmisinya. Sabuk V ini memunyai gaya gesekan yang agak besar tergantung dari bentuk bajinya, namun disaming itu daat menghasilkan transmisi daya yang besar ada tegangan yang relatif rendah. 4. Gear Box Gear Box meruakan komonen mekanikal yang mentransmisikan daya dan gerakan diantara sumbunya. Gear Box juga daat mengubah arah utaran dan mengubah gerakan rotasi menjadi gerakan linier. Fungsi gear box ada mesin ini untuk mereduksi utaran dari oros roda emotong dengan menggunakan roda gigi kerucut (cone gear), yang dimaksudkan agar utaran bisa dierlambat untuk memudahkan kedua buah roler ada rumah enghantar bekerja sehingga daat menarik rumut masuk kedalam rumah enghantar dengan erlahan. 3.. Pemilihan Material Pemilihan material yang digunakan ada rangka mesin encacah ini, secara umum yaitu baja konstruksi jenis S 0 C (AISI 00). Material ini diilih karena material tersebut meruakan baja yang memunyai kadar karbon sedang. Adaun komosisi material yang diakai ada mesin ini, yaitu sebagai berikut: Tabel 3. Komosisi elemen untuk material Baja Konstruksi S 0 C (AISI 00) Material baja konstruksi S 0 C (AISI 00) memiliki karakteristik seerti yang ditunjukkan ada tabel dibawah ini.

24 Tabel 3.3 Karakteristik material baja konstruksi S 0 C (AISI 00) 3.3. Dasar Pemilihan Jenis Elemen Untuk Menganalisa Pembebanan Pada dasarnya didalam metode analisis suatu struktur, didasarkan atas model diskrit dari struktur yang akan dianalisa. Dan model diskrit tersebut didaatkan dengan cara membagi-bagi struktur tersebut menjadi sejumlah elemen yang dimana setia elemen tersebut dilingkui oleh sebuah embatas. Adaun embatas tersebut memunyai beberaa jenis tergantung dari bentuk elemen yang diakai, antara lain seerti berua bidang untuk jenis elemen tiga dimensi (solid), berua garis untuk elemen dua dimensi dan titik untuk elemen satu dimensi. Dan ada tugas akhir ini, elemen yang diakai adalah elemen tiga dimensi dimana embatasnya adalah sebuah bidang. Dimaksudkan agar setelah selesai dianalisis dan mendaatkan hasil, daat dilihat bentuk dari kekakuan elemen-elemen ada rangka tersebut. Juga agar daat dilihat titik kritis dari tegangan yang terjadi akibat embebanan tersebut. Pada tugas akhir ini, embebanan yang diakai adalah embebanan statik. Yang dimaksudkan agar daat dilihat aakah struktur dari rangka mesin yangkan dibuat mamu menahan beban dari komonen-koonen yang bereran dalam engoerasian mesin tersebut.

25 3.4. Analisa Beban Statik ada Rangka Mesin Pencacah Rumut Gajah Start Analis is dan Simulasi Meshing Pemberian Restraint (Clam) Pemberian Beban (Force) Perhitungan Komuter (Comute) Menamilkan Hasil Simulasi Tidak Ya Finish Finish Gambar 3. Diagram alir rose s analis is dan simulasi rangka mesin encacah menggunakan software CATIA V Hasil Simulasi A nalisa Statik ada Rangka Mesin untuk Pembebanan Pertama Hasil yang dieroleh dari analisa statik ada rangka mesin encacah dengan beban terusat yang diberikan beban sebesar 33 kg atau 330 N, sesuai dengan berat oros dengan roda emotong adalah sebagai berikut:

26 Deformation Deformasi yang terjadi akibat embebanan ebanan ertama atau embebanan dari bagian daerah oros dengan roda emotong, seerti yang ditunjukan oleh gambar dibawah ini. Gambar 3. Deformation akibat embebanan ertama Tegangan Von Mises Tegangan yang terjadi akibat embebanan ertama ada rangka mesin ditunjukan oleh gamba r dibawah ini. Daerah Tegangan Von Mises Gambar 3.3 Tegangan Von Mises yang terjadi akibat embebanan ertama Hasil dari simulasi menunjukan bahwa tegangan yang terjadi untuk embebanan ertama, yaitu untuk tegangan minimum sebesar 4,57 x 0 5 N/m dan tegangan maksimumnya sebesar 4,57 x 0 6 N/m dengan embebanan terusat untuk rang ka mesin ada bagian oros dan roda emotong. Maka berdasarkan erbandingan tegangan luluh (yield strength) dari material baja konstruksi jenis S 0 C (AISI 00) yang digunakan oleh rangka yaitu sebesar 305 MPa atau 3,05 x 0 8 Pa (N/m ), daat dias tikan struktur rangka mesin tersebut mamu menahan beban yang diberikan.

27 Peralihan yang terjadi akibat beban ertama, seerti terlihat ada gambar dibawah ini. Dislacement Maximum Gambar 3.4 Peralihan yang terjadi akibat beban ertama Dengan adanya beban yang diberikan, maka hasil eralihan minimumnya sebesar 0 mm dan nilai eralihan maksimumnya sebesar 0,00869 mm Hasil Simulasi Analisa Statik ada Rangka Mesin untuk Pembebanan Kedua Hasil yang dieroleh dari analisa statik ada rangka mesin encacah dengan beban terusat yang diberikan beban sebesar 3 kg atau 30 N, sesuai dengan berat uli yang digerakkan adalah sebagai berikut: Deformation Deformasi yang terjadi akibat embebanan kedua atau embebanan dari uli yang digerakkan, seerti yang ditunjukan oleh gambar dibawah ini. Gambar 3.5 Deformasi yang terjadi akibat beban kedua Tegangan Von Mises Tegangan yang terjadi akibat embebanan kedua ada rangka mesin ditunjukan oleh gambar dibawah ini.

28 Daerah Tegangan Von Mises Gambar 3.6 Tegangan von mises yang terjadi akibat beban kedua Hasil dari simulasi menunjukan bahwa tegangan yang terjadi untuk embebanan 5 kedua, yaitu untuk tegangan minimum sebesar 4,4 x 0 N/m dan tegangan maks imumnya sebesar 4,4 x 0 6 N/m dengan embebanan terusat untuk rangka mesin ada bagian uli yang digerakkan. Maka berdasarkan erbandingan tegangan luluh (yield strength) dari material baja konstruksi jenis S 0 C (AISI 00) seerti sebelumnya, daat diastikan struktur rangka mesin tersebut mamu menahan beban yang diberikan. Peralihan yang terjadi akibat beban kedua, seerti terlihat ada gambar dibawah ini. Dislacement Maximum Gambar 3.7 Peralihan yang terjadi akibat beban kedua Dengan adanya beban yang diberikan, maka hasil eralihan minimumnya sebesar 0 mm dan nilai eralihan maksimumnya sebesar 0,00967 mm Hasil Simulasi Analisa Statik ada Rangka Mesin untuk Pembebanan Ketiga Hasil yang dieroleh dari analisa statik ada rangka mesin encacah dengan beban terusat yang diberikan beban sebesar 0,3 kg atau 3 N, sesuai dengan berat roda gigi kerucut (inion) dan kg atau 0 N dari berat roda gigi kerucut (gear) adalah sebagai berikut:

29 Deformation Deformasi yang terjadi akibat embebanan ebanan ketiga atau embebanan dari gear box (cone gear), seerti yang ditunjukan oleh gambar dibawah ini. Gambar 3.8 Deformasi yang terjadi akibat beban ketiga Tegangan Von Mises Tegangan yang terjadi akibat embebanan ketiga ada rangka mesin ditunjukan oleh gambar dibawah ini. Tegangan Von Mises Gambar 3.9 Tegangan von mises y ang terjadi akibat beban ketiga Hasil dari simulasi menunjukan bahwa tegangan yang terjadi untuk embebanan ketiga, yaitu untuk tegangan minimum sebesar 6,77 x 0 5 N/m dan tegangan maksimumnya sebesar 6,77 x 0 6 N/m denga n embebanan terusa t untuk rangka mesin ada bagian gear box (cone gear). Maka berdasarkan erbandingan t egangan luluh (yield strength) dari material baja konstruksi jenis S 0 C (AISI 00) seerti sebelumnya, daat diastikan struktur rangka mesin tersebut mamu menahan beban yang diberikan.

30 Peralihan yang terjadi akibat beban ketiga, seerti terlihat ada gambar dibawah ini. Dislacement Maximum Gambar 3.0 Peralihan yang terjadi akibat beban ketiga Dengan adanya beban yang diberikan, maka hasil eralihan minimumnya sebesar 0 mm dan nilai eralihan maksimumnya sebesar 0,00985 mm Hasil Simulasi Analisa Statik ada Rangka Mesin untuk Pembebanan Keemat Hasil yang dieroleh dari analisa statik ada rangka mesin encacah dengan beb an terusat yang diberikan beban masing-masing sebesar 0,5 kg atau 5 N, sesuai dengan berat roda gigi lurus (inion dan gear) adalah sebagai berikut: Deformation Deformasi yang terjadi akibat embebanan keemat atau embebanan dari gear box kedua (sur gear), seerti yang ditunjukan oleh gambar dibawah ini. Gambar 3. Deformasi yang terjadi akibat beban keemat Tegangan Von Mises Tegangan yang terjadi akibat embebanan keemat ada rangka mesin ditunjukan oleh gambar dibawah ini.

31 Tegangan Von Mises Gambar 3. Tegangan von mises yang terjadi akibat beban keemat Hasil dari simulasi menunjukan bahwa tegangan yang terjadi untuk embebanan keemat yaitu untuk tegangan minimum sebesar 5,98 x 0 5 N/m dan tegangan maksimumnya sebesar 5,98 x 0 6 N/m. Sehingga sama seerti sebelumnya, maka rangka daat menahan tegangan tersebut. Peralihan yang terjadi akibat beban keemat, seerti terlihat ada gambar dibawah ini. Dislacement Maximum Gambar 3.3 Peralihan yang terjadi akibat beban keemat Dan hasil yang didaatkan yaitu dengan eralihan 0,00965 mm Hasil Simulasi Analisa Statik ada Rangka Mesin untuk Pembebanan Kelima Hasil yang dieroleh dari analisa statik ada rangka mesin encacah dengan beban terusat yang diberikan beban sebesar 6,45 kg atau 64,5 N, sesuai dengan berat dari rumut untuk setia kali masuk. Adaun erhitungannya sebagai berikut: A in l x A rumut 0 mm x 70 mm 3400 mm ( ) π. r 3,4x 5 mm 78,5 mm

32 3400 nr 43,3buah 43buah 78,5 m n m r rumut gram 6450 gram 6,45 kg Dimana : l celah antara kedua oros (0 mm) anjang dari oros enghantar (70 mm) d diameter enamang rumut yaitu antara cm diambil cm 0 mm, sehingga r 5 mm m rumut rata-rata berat satu batang rumut antara gram diambil 50 gram n r jumlah rumut dalam setia kali masuk Dan hasil dari analisa tersebut, menghasilkan gambar-gambar untuk setia rosesnya adalah sebagai berikut: Deformation Deformasi yang terjadi akibat embebanan kelima atau embebanan dari rumut untuk setia kali masukan, seerti yang ditunjukan oleh gambar dibawah ini. Gambar 3.4 Deformasi yang terjadi akibat beban kelima Tegangan Von Mises Tegangan yang terjadi akibat embebanan kelima ada rangka mesin ditunjukan oleh gambar dibawah ini.

33 Tegangan Von Mises Gambar 3.5 Tegangan von mises yang terjadi akibat beban kelima Hasil dari simulasi menunjukan bahwa tegangan yang terjadi untuk embebanan kelima yaitu untuk tegangan minimum sebesar 3,4 x 0 6 N/m dan tegangan maksimumnya sebesar 3,4 x 0 7 N/m. Peralihan yang terjadi akibat beban kelima, seerti terlihat ada gambar dibawah ini. Dislacement Maximum Gambar 3.6 Peralihan yang terjadi akibat beban kelima Dengan adanya beban yang diberikan, maka hasil eralihan minimumnya sebesar 0 mm dan nilai eralihan maksimumnya sebesar 0,0038 mm Pembahasan Analisis Statik Pada Rangka Mesin Pencacah Rumut Gajah Secara Keseluruhan Dari analisis statik yang telah dilakukan terhada rangka mesin encacah rumut gajah dengan cara memberikan beban terusat ada bagian-bagian komonen yang bereran dalam sistem kerja mesin encacah dan telah dijelaskan ada sub bab sebelumnya. Maka dieroleh hasil analisis statik yang menunjukan tegangan (von mises stress) minimum serta maksimum, dan eralihan (dislacement) minimum serta maksimumnya. Adaun hasil tersebut daat dilihat ada tabel dibawah ini.

34 Tabel 3.4 Hasil Analisis statik untuk tegangan von mises dari keseluruhan beban yang diberikan ada rangka mesin encacah Beban Minimum Maksimum 5 Beban ertama 4,57 x 0 N/m 4,57 x 0 6 N/m Beban kedua 4,4 x 0 5 N/m 4,4 x 0 6 N/m Beban ketiga 6,77 x 0 5 N/m 6,77 x 0 6 N/m Beban keemat 5,98 x 0 5 N/m 5,98 x 0 6 N/m Beban kelima 3,4 x 0 6 N/m 3,4 x 0 7 N/m Tabel 3.5 Hasil Analisis statik untuk eralihan dari keseluruhan beban yang diberikan ada rangka me sin encacah Beban Minimum Maksimum Beban ertama 0 0,00869 mm Beban kedua 0 0,00967 mm Beban ketiga 0 0,00985 mm Beban keemat 0 0,00965 mm Beban kelima 0 0,0038 mm Maka faktor keamanan yang digunakan ada rangka mesin ini, dihitung berdasarkan erbandingan tegangan luluh (yield strength) mate rial baja S 0 C (AISI 00) dengan tegangan von mises maksimu m dari keseluruhan beban. Factor of safety ( η ) Dimana: S Tegangan luluh material sebesar 3,05 x 0 8 N/m y S y σ e σ e Tegangan von mises maksimum dari beban keseluruhan sebesar 3,4 x 0 7 N/m Maka faktor keamanannya adalah: Factor of safety ( ) S y η σ e 3,05 0 3,4 0 8,9 8 7 N / m N / m

35 BAB IV PERENCANAAN AAN PULI DAN GEAR BOX (SPUR GEAR) 4.. Data Sesifikasi Puli Tabel 4. Sesifikasi Puli Material oros Baja konstruksi jenis AISI 035 Dimensi oros (θ 30 x 300 ) mm Jarak sumbu oros 500 mm Perbandingan reduksi uli (i) 3 Daya yang ditransmisikan,5 HP Keceatan angular motor enggerak 400 rm Gear box kedua Motor listrik Sudu elemar Pisau Puli Roda emotong Rumah enghantar Gear box ertama Saluran buang Gambar 4. Rancangan Mesin Pencacah Rumut Gajah Gambar 4. Jarak sumbu oros

36 4.. Perencanaan Puli Gambar 4.3 Diagram alir erencanaan uli Dengan melihat diagram alir erencanaan diatas, maka erencanaan uli daat direncanakan dengan menggunakan ersamaan-ersamaan dari bab II yang telah dibahas sebelumnya. Adaun erencanaan uli tersebut, daat dilihat ada erhitungan dibawah ini. Diketahui : P,5 HP, kw (dikonversikan dengan 0,735) n 400 rm i 3 C 500 mm f c, (untuk enggerak arus bolak-balik dengan momen normal dan jumlah jam kerja 3 5 jam er hari)

37 Perhitungan daya rencana P f c x P d, x, kw,3 kw Perhitungan angka transmisi n i n n n i 400 rm 3 466,67 rm Perhitungan momen rencana T T 9, , , ,74 0 Pd n,3 400 Pd n kw rm,3 kw 466,67 rm 98,3 kg. mm 755 kg. mm Perhitungan diameter oros Dimana: material oros baja AISI 035 σ B 485 MPa 49,5 kg/mm (dikonversikan dengan 0,0) () K t (untuk beban tumbukan,5 3) C b (untuk emakaian dengan beban lentur,,3) Sf 6, Sf,3 3 (diambil nilai untuk erencanaan)

38 τ a σ B Sf Sf 49,5 kg / mm 6 4,5 kg / mm d s 5, K tcbt τ a 3 5, 4,5kg / mm 98,3 kg. mm 3 6,6 mm 8mm d s 5, K tcbt τ a 5, 4,5kg / mm 3 755kg. mm 3 3,8 mm 4 mm Menentukan enamang sabuk Dengan melihat diagram emilihan sabuk V (), maka dari data dieroleh dari erhitungan yaitu menurut nilai utaran (n ) dan daya rencana (P d ). Sehingga ada diagram tersebut menunjukan ada titik daerah enamang jenis A. Dan dari tabel diameter minimum uli yang diizinkan (), didaat : d min 65 mm (enamang A) Perhitungan diameter lingkaran jarak bagi uli Dimana : diameter luar uli enggerak yang diakai, d 3 inchi 76, mm k D k d k i 76, mm 3 8,6 mm d d k D ( K ) mm ( 4,5) 67, mm 76, D k 8,6 ( K ) mm + ( 4,5) 9,6 mm Dimana : K 4,5 (dari tabel. ukuran uli (), untuk enamang jenis A)

39 Perhitungan diameter naf d B 5 d s mm mm 3 5 DB d s mm mm 3 Perhitungan keceatan sabuk d n υ π ,4 67, mm 400 rm ,9 m / s v 30 m/s 4,9 m/s 30 m/s baik d k + Dk C > 76, mm + 8,6 mm 500 mm > 500 mm > 5, 4mm baik Sehingga daat memakai tie standar. Perhitungan sudut kontak sinγ γ ( D d ). C mm.500 mm ( 9,6 67,) 0,5

40 θ ( D d ) C ( 9,6 67,) 500mm mm 6,6 dikonversikan dengan ( dibagi 57),85rad Faktor koreksi (K θ ) 0,94 (dari tabel faktor koreksi K () θ ) Perhitungan kaasitas daya yang ditransmisikan dari satu sabuk Gaya Efektif Sabuk Fe T d 98,3 kg mm 67, mm 7,3 kg Gaya Tarik Sisi Kencang F e μ ' θ e F μ ' θ e e 7,3 kg F e 7,3 kg 0,74F F F F 7,3 kg 0,74 36,9 kg 0,3.,85 0,3.,85 Koefisien gesek (μ) 0,3 ; dieroleh dari Tabel Coefficient of frictions between belt and ulley (Text Book on Machine Design (7) ). Bahan sabuk terbuat dari rubber dan bahan uli terbuat dari cast iron, steel ada kondisi dry. Gaya Tarik Sisi Kendor F F + F F e F F e ( 36,9 7,3) kg 9,6 kg

41 Sehingga, daya yang ditransmisikan dari satu sabuk adalah: P o F. v e 0 7,3kg 4,9m / s 0,3 kw Menentukan anjang keliling L π 3,4 ( D + d ) +. C + ( D d ) 4. C ( 9,6 mm + 67, mm) + ( 500 mm) ( 9,6 mm 67,mm) mm 46,9 mm Menentukan nomor nominal dan anjang keliling diasaran Dari tabel anjang sabuk V (), didaat nomor nominal yaitu No. 58 dengan anjang keliling yaitu 473 mm. Menentukan jarak sumbu oros sebenarnya b + C ( D d ) b L 3, 4 + ( 473 mm) 3,4 ( 9,6 mm + 67, mm) 045,45mm b 045,45mm + 8( D d ) 8 ( 045,45mm) 8 ( 9,6 mm 67, mm) 8 + 5,3 mm D d C 9,6 mm 67, mm 5,3 mm 0,98

42 Menentukan jumlah sabuk N Pd P. K o θ,43kw,3 kw.0,94, buah sabuk Menentukan daerah enyetelan Dari tabel.5 daerah enyetelan sumbu oros, didaat untuk jenis enamang A dengan nomor nominal sabuk antara 36 60, yaitu: ΔC i 0 mm & ΔC t 40 mm Tabel 4. Data hasil erencanaan uli Penamang sabuk Tie A no. 58 Panjang keliling (L) 46,9 mm Jumlah sabuk (N) buah Jarak sumbu oros (C) 5,3 mm Daerah enyetelan (ΔC & ΔC i ) i ΔC i 0 mm & ΔC t 40 mm Diameter luar uli (d k & D k) dk 76, mm & D k 8,6 mm 4.3. Data Sesifikasi Gear Box (Sur Gear) Material inion dan gear Tabel 4.3 Sesifika si Gear Box (Sur Gear) Gear box memiliki tingkat reduksi sama (inion dan gear) Umur gear box baja konstruksi um um jenis S 5 CK (AISI 07) Diestimasikan untuk beroerasi selama 0 tahun (86400 jam),5 HP Daya yang ditransmisikan Keceatan angular gear box ertama dengan tingkat reduksi 3 55,56 rm Tie gear box ertama Cone gear jenis SPB 7

43 4.4. Pemilihan Material Pemilihan m aterial yang digunakan ada mesin encacah ini, untuk gear box yait u diilih baja konstruksi umum jenis S 5 CK (AISI 07). Material ini diilih kare na material tersebut memunyai kadar karbon sedang, dan enggunaan baja karbon sedang dikarenakan lebih kuat dari baja yang kadar karbonnya rendah namun enggunaan atau fungsinya hamir sama Perencanaan Gear Box (Sur Gear) MULAI Rencanakan: - Angka transmisi (i) - Sudut tekan (θ) - Pasangan roda gigi - Bahan roda gigi Asumsikan: Nilai diametral itch (P) Tentukan: Nilai diametral itch circle (d) Hitung: - Keceatan itch line (v ) - Gaya dinamik (F d ) - Torsi (T) - Tebal roda gigi (b) - Gaya tangensial (F t ) 9 P 3 < b < P Hitung: Gaya bending (F b ) Fb > Fd SELESAI Gambar 4.4 Diagram alir erencanaan gear box (sur gear)

44 Dengan melihat diagram alir erencanaan diatas, maka erencanaan gear box (sur gear) daat direncanakan dengan menggunakan ersamaan-ersamaan dari bab II yang telah dibahas sebelumnya. Adaun erencanaan gear box tersebut, daat dilihat ada erhitungan dibawah ini. Diketahui : h,5 HP n 55,56 rm n i n n 55,56 rm n 55,56 rm Rencanakan asangan roda gigi Dari erencanaan jumlah gigi sesuai dengan tabel jumlah roda gigi yang dianjurkan, adalah: Nt 0 r v n n 0 0 Nt Nt Jadi asangan roda gigi untuk inion 0, gear 0 Penentuan sudut tekan Dari erencanaan gambar, sudut tekan (θ) 0 Dari tabel bentuk gigi (), maka Faktor lewis: Pinion 0 Y 0,30 Gear 0 Y g 0,30 Bahan roda gigi Material yang diilih adalah S 5 CK (AISI 07) S o 4930 Psi

45 BHN 394 Penentuan diameter itch line Asumsi P untuk gigi agak kasar ( < P < 8) P d Nt d Nt P d d g Nt P 0,67 inchi 0,04 mm Penentuan keceatan itch line V π. d. n V inion V gear. d. n π 3,4,67 inchi 55,56 rm 67,98 ft / min 0,345 m / s Dimana: m/s 96,85 ft/min Menghitung Torsi T. n h h T n,5 HP ,56 rm 607,5 lb. in 68,6 N. m Dimana: Nm 8,85 lb.in Menghitung gaya-gaya yang bekerja Gaya tangensial

46 h F t V,5 HP ,98 ft / min 78, lb 339, N Dimana: lb 4,448 N Gaya dinamik F d V Ft ,98 ft / min 738, lb ,7 lb 3606, N Dari ersamaan beban keausan daat dihitung: Asumsi : F w F d F d b. Q. k w. θ 0 k 453 Q d. d g + d,67inchi,67 inchi +,67 inchi Fd b d. Q. k 80, 7 lb,67 inchi 453,07 inchi 0,07 m Ketebalan roda gigi harus memenuhi syarat 9 3 < b < P P 9 3 <,07 inchi < 0,75 <,07 inchi <,083 Aman

47 Perhitungan gaya bending Dimana: untuk material baja S5 CK (AISI 07), S 4930 Psi F b Y S. b. P ,30 Psi,07 inchi 409,6 lb 670, N Maka, dengan memasukan ersamaan: F b > F 409,6 lb > 80,7 lb d Aman Pengujian kekuatan roda gigi menurut standar AGMA Dari ersamaan tegangan ijin maksimal roda gigi, yaitu: S ad S K at T. K. K L R Dimana: S ad tegangan ijin max erencanaan (Psi) S at tegangan ijin material baja S 5 CK (AISI 07) 4930 Psi. K L faktor umur, yaitu,7 (untuk umur jam kerja atau 0 tahun). T temeratur tertinggi minyak elumas ( F) 60 F F K T TF F 60 K faktor keamanan R,0 (untuk golongan I, dengan N t < 00 buah)

48 Maka, S ad S K at. T K. K L R 4930 Psi, Psi Dan dari ersamaan untuk menghitung tegangan yang terjadi ada kaki gigi, yaitu: σt F. K. P. K. K T O K v. b. J S m Dimana: F t beban yang ditransmisikan yaitu 78, lb K O,5 (untuk kekuatan teta dengan beban berubah-ubah) P K S K m (untuk roda gigi lurus),3 (untuk b < dengan kondisi keteatan bearing) K v (untuk roda gigi lurus dengan V P < 0) b,07 inchi J 0,35 (untuk jumlah inion 0, θ 0 dengan ratio ) Maka, σt F. K T v 78, lb, 5,3,07 inchi 0, , Psi Dari ersamaan untuk syarat kelayakan tegangan ijin maksimal roda gigi, yaitu: S ad O. P. K. K K. b. J > σt S 8387 Psi > 3763, Psi erencanaan aman Pengujian keausan dengan metode AGMA m

49 Dari ersamaan tegangan tekan yang terjadi ada roda gigi, yaitu: σ c C P F. C. C. C t o C. d. b. l v S m. C f Dimana: C P 300 (untuk material inion dan gear yaitu steel) C,5 (untuk daya yang sedang dan tidak berubah-ubah dengan o beban berubah-ubah) C s (bila ukuran tidak ada masalah) C v (untuk roda gigi lurus dengan V P < 0) C f (engerjaan akhir sangat baik) b Cm untuk tingkat reduksi 0,45b + 0,07 inchi (,45,07 inchi ) 0,05 l 0,0 inchi (untuk b,07 inchi, dan d,67 inchi) Maka, σ c C P Ft. Co. CS. Cm. C C. d. b. l v 78, lb,5 0,05 300,67 inchi 0,0inchi 8490,4 Psi f Dengan syarat kelayakan: σ < S c ad C L.C CT. C H R Dimana: C L,4 (untukumur gear jam atau 0 tahun) C H (kekerasan inion dan gear jika K<,)

50 CBTB TF F 60 C R,5 Maka, Sehingga, CL. CH σ c < S ac CT. CR C CH S L. ac σ c CT. CR,4 8490,4 Psi, ,7 Psi σ < S c ac 8490,4 Psi < 95090,7 Psi erencanaan aman Tabel 4.4 Data hasil erencanaan gear box (sur gear) Diameter itch line (d) Tebal roda gigi (b),67 inchi 0,04 m,07 inchi 0,07 m Keceatan itch line (V P ) 67,8 ft/min 0,345 m/s Torsi (T) 607,5 lb.in 68,6 N.m Tegangan izin maksimal (S ad ) 8387 Psi 5,78 x 0 8 N/m Tegangan izin kontak (S ac ) 95090,7 Psi 6,56 x 0 8 N/m 4.6. Perhitungan Kaasitas Massa Jenis rumut

51 Percobaan dilakukan dengan memotong motong rumut gajah dan memasukannya kedalam sebuah wadah. Wadah r r h M assa wadah (m) 80 gr Jari-jari wadah (r) 75 mm 0,075 m Tinggi wadah (h) 90 mm 0,090 m Gambar 4.5 Pengukuran massa jenis rumut gajah Massa Total (Massa wadah + Massa Rumut) Dari hasil 0 kali engujian, didaat hasil massa total rata-rata sebagai berikut: Tabel 4.5 Data ercobaan massa rumut gajah Data ke m tot rata rata M tot (gram) , , , ,65 Massa Rumut Massa total rata-rata Massa wadah 360,65 gr 80 gr 80,65 gr 0,8 kg Dan volume dari wadah itu sendiri adalah: volume wadah π. r h 3,4. ( 0,075 m).0, 09 m 0,006 m 3

52 Sehingga didaat massa jenis rumut : ρ m v 0,8 kg 0,006 3 m 75 kg / m 3 Data rumut gajah Dari 0 kali ercobaan yang telah dilakukan, maka didaatkan hasil diameter ratarata rumut dari setia kali engujian adalah sebagai berikut: Tabel 4.6 Diameter rumut gajah Data ke Rata-rata D(mm) ,9 Kaasitas Penghasilan Potongan Rumut Gajah dieroleh dengan ersamaan volume emotongan dikali dengan massa jenis rumut. kaasitas Z ρ Dan ersamaan untuk menghitung volume emotongan rumut er menit dieroleh dengan cara endekatan dengan ersamaan enghasilan geram ada mesin freis (3). Z f. n. N isa. a. u 000 w 3 (cm /me nit) Dimana : Z volume emotongan er menit f gerak makan (mm/utaran) lebar mata isau N utaran 5 mm 4 utaran isau

53 0 mm/utaran n utaran oros roller rumah enghantar 55,65 rm a tinggi celah masuk rumah enghantar Maka, 0 mm w anjang celah masuk rumah enghantar 70 mm f. n. N isau. a. w 3 Z (cm /menit) mm / utaran 55,56 rm 4 0 mm 70 mm ,3 cm / min 0,04 3 m / min Sehingga kaasitas emotongan rumut untuk mesin encacah rumut gajah ini ada lah: kaasitas Z ρ 3 0,04 m / min 7 kg / min 75 kg / m 3

54 BAB V KESIMPULAN 5.. Kesimulan Berdasarkan hasil dari analisa embebanan dengan menggunakan software CATIA V5 ada setia titik embebanan rangka mesin encacah rumut gajah dan dieroleh hasil yang berbeda-beda sesuai dengan embebanannya, maka dieroleh kesimulan sebagai berikut:. Dari hasil beberaa embebanan sesuai dengan temat atau titik embebanan ada rangka mesin, maka dieroleh hasil embebanan maksimal dari keseluruhan embebanan yaitu: Tegangan maksimum von mises sebesar: 3,4 x 0 7 N/m (embebanan kelima). Translasi vektor eralihan ma ksimum sebesar: 0,00985 mm (embebanan ketiga).. Dan dari hasil diatas didaat nilai faktor keamanan untuk rangka mesin sesuai dengan jenis material yang akai yaitu baja S 0 C (AISI 00), yaitu sebesar: Factor of safety (η) 8,9 3. Sesuai dengan hasil analisa yang didaat, maka untuk daerah embebanan ertama samai keemat lebih aman dibanding dengan daerah embebanan kelima jika dilihan dari tegangan yang terjadi ada setia daerah embebanan. Dan dari hasil erhitungan erencanaan mengenai uli, gearbox kedua (sur gear) dan kaasitas mesin, maka daat diambil beberaa kesimulan diantaranya yaitu:. Untuk erencanaan uli Penggunaan sabuk yang akan diakai adalah dengan jenis enamang yaitu A dan nomor nominal 58. Jumlah sabuk yang diai adalah buah, dimaksudkan agar daat meminimalisir terjadinya sli karena beban yang berbeda-beda dari stia bagian mesin. Diameter uli yang diakai yaitu: Untuk uli enggerak: 3 inchi 76, mm

55 . Untuk uli yang digerakkan: 9 inchi 8,6 mm Dengan daerah enyetelan sebesar: ΔC i 0 mm & ΔCt 40 mm Untuk erencanaan gear box kedua (sur gear) Umur enggunaan roda gigi diestimasikan untuk jam atau 0 tahun, dan diakai sebagai estimasi umur enggunaan dari mesin encacah rumut ini juga. Bahan yang diakai untuk roda gigi yaitu baja konstruksi umum jenis S 5 CK (AISI 07, S o 4930 Psi, dan BHN 394) Hasil dari engujian kekuatan roda gigi dengan metode AGMA daat diterima, dengan hasil ersyaratan: S ad > σt 8387 Psi > 3763, Psi erencanaan aman Hasil dari engujian untuk keausan dengan metode AGMA juga daat diterima, dengan hasil ersyaratan sebagai berikut: σ c < S ac 8490,4 Psi < 95090,7 Psi erencanaan aman Dan untuk erhitungan gaya bending dimana roda gigi ini tidak memunyai tingkatan reduksi sehingga gaya bending untuk inion dan gear yaitu sama. Fb > Fd 409,6 lb > 80,7 lb Aman 3. Untuk erencanaan kaasitas mesin encacah rumut gajah ini yaitu dalam hal kaasitas emotongan rumut didaatkan hasil yang sesuai dengan aa yang direncanakan yaitu sebesar 7 kg/min. Dari beberaa kesimulan diatas, maka didaat sesifikasi teknik untuk mesin encacah rumut gajah adalah sebagai berikut: Tabel 5. Sesifikasi Teknik Mesin Pencacah Rumut Gajah Daya Putaran Motor Dimensi Mesin Estimasi umur Pulley,5 HP 400 rm (950 x 30 x 830) mm 0 tahun :3 (belt ganda) V-belt A 58

56 Bearing Gear Box Dimensi Pisau Kaasitas Mesin SKF seri 6003 Z ( buah) SKF seri 600 ZZ (4 buah) Cone Gear tie SPB 7 (i 3) Sur Gear (i ) (70 x 30 x 0) mm, sudut otong 45 (5 buah) 7 kg/min