BAB IV ANALISA DAN PERHITUNGAN

Transkripsi

1 BAB IV ANALISA DAN PERHITUNGAN Pada rancangan uncoiler mesin fin ini ada beberapa komponen yang perlu dilakukan perhitungan, yaitu organ penggerak yang digunakan rancangan ini terdiri dari, motor penggerak, puli, sabuk v, kesemuanya akan dihitung secara mendasar saja. Komponen komponen yang akan dilakukan perhitungan, antara lain : 1. Daya Motor 2. Puli 3. Sabuk - v 4. Poros 5. Bantalan 4. 1 Perencanaan Daya Motor Listrik Perencanaan Daya Motor Sebelum jenis motor yang digunakan ditentukan, terlebih dahulu harus diperhitungkan daya / kerugian daya yang terjadi. Dengan diperhitungkannya pendistribusian daya maka pemilihan motor yang digunakan dapat ditentukan dengan tepat, sehingga tidak akan terjadi kesalahan dalam pemilihan motor, atau dengan kata lain daya yang keluar ( output ) dari motor dapat menggerakkan komponen komponen uncoiler mesin fin ini. Bab IV-1

2 1. Hambatan yang terjadi pada sistem : M = masa puli bawah + masa belt + masa puli atas + masa roll penggerak M = 2kg + 0.1kg + 3.5kg + 1.2kg = 6.8 kg Mtotal = 6.8 kg Fm (gaya berat dari masa tersebut) = mtotal x g = 68 N 2. Kecepatan putaran roll penarik coil material fin, v ( m/s ) v = 1.13m/s 3. Gaya yang dibutuhkan untuk menggerakkan coil material fin adalah: F = 600 N 4. Gaya gesekan (Fg) pada sistem dianggap 0 5. Daya yang terjadi pada sistem, P ( Watt ) P = ( Fm + F + Fg ) x v = (68 N N + 0 N ) x 1.13 m/s = N. m/s = Watt 4. PE yang dibutuhkan PE = P x fc fc = Faktor koreksi = 1.4 = x 1.4 = Watt Bab IV-2

3 Dengan demikian dapat ditentukan daya motor yang dibutuhkan adalah Watt. Kemudian dilihat dari katalog motor yang terdapat dipasaran yang sesuai dengan yang dibutuhkan adalah 1500 Watt. Maka diambil motor penggerak yang ada dipasaran yaitu motor listrik satu phase 1500 watt atau paling besar P = 2 HP Perhitungan Motor Penggerak Motor penggerak yang digunakan adalah motor arus AC, dengan spesifikasi : Daya motor : P = 1500 Watt Putaran poros motor : n1 = 1250 rpm Tegangan motor : V = 220 V - 1 phase 1. Daya motor listrik adalah 1500 watt 2. Arus yang terpakai pada motor listrik, I ( Ampere ) I = P / V I = 1500 Watt / 220 Volt = Ampere 3. Momen puntir motor Mp = 60 P. 2. 3,14. n1 = 60 x , = N.m = Nmm Bab IV-3

4 4. Dengan adanya daya yang masuk dan daya yang keluar maka dapat di tentukan efisiensi kerja mesin ( ) : = Daya yang keluar x 100 % = Pout x 100 % Daya yang masuk Pin Dimana : Pout = Watt Pin = 1500 Watt = Pout x 100 % Pin = x 100 % 1500 = % Jadi efisiensi kerja mesin dengan daya motor 1500 watt adalah sebesar %. 4.2 Perhitungan Puli Data data yang digunakan dalam perhitungan ini adalah sebagai berikut : Kecepatan puli 1 n1 = 1250 rpm Kecepatan puli 2 n2 = 271 rpm Diameter puli 1 dp 1 = 71 mm (tabel ukuran puli) Diameter puli 2 dp 2 =? Bab IV-4

5 Tabel 4.1. Ukuran Puli Penampang sabuk-v A B C D E Diameter lingkaran jarak bagi (dp) atau lebih atau lebih atau lebih atau lebih atau lebih α (o) W Lo K Ko e f Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, 1997, Ir. Sularso, MSME, Hal 166 Gambar 4.1 sketsa puli Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, 1997, Ir. Sularso, MSME, Hal 165 Bab IV-5

6 Dari data data diatas, dilakukan perhitungan untuk mencari dimensi ukuran puli 1. Perbandingan reduksi i = n1 = 1250 = 4.6 n2 271 Direncanakan diameter puli penggerakkan, dp1 = 71 mm, maka : dp2 = dp1 x i = 71 x 4.6= mm 327mm 2. Diameter luar puli dk 1 = 71 mm mm mm = 80 mm dk 2 = 327 mm mm mm = 336 mm 4.3 Perhitungan Sabuk v dan Poros Puli Data data yang digunakan dalam perhitungan ini diantaranya : Daya P = 1500 W Faktor koreksi sabuk-v(16 24 jam) fc = 1,4 Faktor koreksi untuk beban tumbukan kt = 1.5 Bahan poros VCN b = 85 kg/mm 2 = 850N/mm 2 Faktor keamanan Sf 1 = 6 Sf 2 = 1,3 Beban lentur Cb = 2 Bab IV-6

7 Dari data data di atas tersebut, maka dilakukan perhitungan sebagai berikut : 1. Daya yang ditransmisikan, Pr (W) Pr = fc x P = 1,4 x 1500 = 2100 Watt = 2.1 KW 2. Perbandingan reduksi i = n1 n2 i = 1250 = Momen puntir rencana, T (N.mm) T1 = 9.74 x 10 5 ( P / n1 ) = 9.74 x 10 5 ( 2.1 / 1250 ) = kg.mm = N.mm T2 = 9.74 x 10 5 ( P / n1 ) = 9.74 x 10 5 ( 2.1 / 271 ) = kg.mm = N.mm Tegangan geser yang diijinkan, a ( N/mm 2 ) a = b. Sf 1 x Sf 2 =. 6 x 1,3 = kg/mm 2 = N/mm 2 Bab IV-7

8 4. Diameter poros puli 2, ds 2 (mm) 1/3 ds 2 = 5,1 x kt x Cb x T 2 (mm) = 5,1 x 1,5 x 2 x /3 = mm 25 mm Jadi diameter poros pada puli 2 adalah 25mm 5. Kecepatan linier sabuk v, v (m/s) V = dp x n1 (m/s) C = Jarak sumbu poros 60 x 1000 = 500 mm V = x C / 2 x n1 (m/s) 60 x 1000 = 3,14 x 250 x 1250 (m/s) 60 x 1000 = m/s 6. Panjang keliling sabuk v, L (m) L = 2 x C + ( dp 1 + dp 2 ) + 1 ( dp 2 - dp 1 ) 2 (m) 2 4 C L = 2 x ( ) + 1 ( ) 2 = 1657,63 mm 4 x 500 Untuk nomor nominal sabuk v di dapat sabuk type A, dengan nomor 66, panjang, L = 1676mm Bab IV-8

9 4.3 Perhitungan Poros Uncoiler Diasumsikan poros menerima beban statis sebesar 600 N dengan area kritis pada ujung poros, sebagai ilustrasi terjadinya pembebanan pada poros dapat dilihat dari gambar berikut : Gambar 4.2. Skema gaya yang diterima poros penyangga Perhitungan untuk menentukan diameter poros ΣMB = 0 (RA x 200) + (600 x 175) = 0 RA = - (600 x 175) / 200 RA = N ΣMA = 0 (600x 375) - (RB x 200) = 0 RB = (600 x 375) / 200 RB = 1125 N MA = (RB x 200) (F x 375) = (1125 x 200) (600 x 375) = 0 Nmm Bab IV-9

10 MB = (RA x 200) + (F x 175) = (525 x 200) + (600 x 175) = Nmm MC = (RA x 375) + (RB x 150) = (525 x 375) + (1125 x 175) = Nmm Momen yang dipakai untuk mencari diameter adalah momen yang terbesar (MC) Diketahui : n = kecepatan putaran coil = 36 rpm Tegangan tarik VCN = 850 N/mm 2 Angka keamanan = 3 Tegangan tarik yang diijinkan (fa)= 850/3= P = 1500 watt = 1500 Watt = 2.01 HP 2 HP 746 Watt (1 HP = 746 Watt) 1. Torsi pada poros / momen puntir : T = P x 4500 = 2 x n 2 36 = 39.8 kg.m = kg.mm = N.mm Bab IV-10

11 2. Momen puntir ekivalen, Te Te = M 2 + T 2 = = N.mm 3. Diameter poros berdasarkan momen puntir ekivalen, d (mm) d 1 = = x Te x fa 16 x ,14 x = mm 25 mm 4. 5 Perhitungan Bantalan berikut : Data data yang digunakan dalam perhitungan ini adalah sebagai Diameter poros Putaran poros pada putaran roda puli 2 ds = 35 mm n 1 = 271 rpm Beban bantalan Wb = / 425=926.47N Faktor koreksi fc = 1,4 Koefisien gesek bantalan b = 0,05 Dari data data diatas maka dilakukan perhitungan sebagai berikut : 1. Beban rencana, Wr (N) Wr = fc x Wb = 1,4 x = N Bab IV-11

12 2. Penentuan bahan bantalan serta faktor tekanan maksimum yang diperbolehkan, Pa ( kg/mm 2 ). Bahan bantalan menggunakan besi cor dipakai sebagai bantalan utama pada uncoiler ini, yang mempunyai nilai, Pa = 0,3-0,6 kg/mm 2 Bahan poros menggunakan VCN, dengan kekuatan tarik = 850 N/mm Pemilihan rasio Untuk panjang bantalan pada perencanaannya sebesar 17 mm dan untuk diameter poros 25 mm. jadi rasio d/l didapat : d/l = 25/17 = 1.47 mm Harga sebesar 1.47 terletak didalam perbandingan d/l standar pada bantalan utama mesin ini, yaitu 0,5 2,0 4. Tekanan beban rata rata pada permukan bantalan, P ( N/mm 2 ) P = Wr ( N/mm 2 ) L x d = x 25 = 3.1 N/mm 2 5. Kecepatan keliling, v ( m/s ) v = x d x n 2 60 v = 3,14 x 0,025 x 271 = 0,35 m/s 60 Bab IV-12

13 6. Harga bantalan, P v ( N/mm 2. m/s ) P v = 3.1 x 0.35 = 1.1 N. m mm 2. s 7. Daya yang diserap bantalan, H ( Watt ) Untuk, H = b. Wr. v = 0,05 x x 0,35 = ( N. m /s ) = watt P H = H (Kw) 102 P H = = 0,22 Kw Jadi : Bantalan yang dipakai adalah 6305 dengan panjang bantalan, L = 17 mm, diameter poros, d = 25 mm, dan daya yang di serap bantalan, PH = 0,22 Kw. Bab IV-13

14 4. 6 Perbandingan Proses Perbedaan antara proses yang lama (uncoiler dengan 1 tempat coil) dan proses yang baru (uncoiler dengan 2 tempat coil + penampung bahan) dalam pembuatan cooling fin radiator dapat dilihat dari tabel perbandingan desain dibawah ini Tabel : 4.2. Perbandingan desain No Item Desain Lama Desain baru 1 Proses 1coil 2coil + accumulator uncoiler accumulator 1) coil bahan hanya dipasang 1 coil 2) saat bahan habis otomatis mesin akan berhenti 3) operator akan mengambil coil bahan baru dan mengganti coil yang kosong tersebut dengan yang baru 4) setelah coil bahan yang baru sudah dipasang maka akan dilakukan penyambungan antara bahan baru dengan bahan lama 5) Mesin fin dapat dijalankan lagi 1) 2 coil bahan dipasang pada 2 uncoiler yang dapat diputar 180 o 2) accumulator digunakan untuk menampung coil bahan yang ditarik dari uncoiler 3) Mesin fin menggunakan bahan yang ada di accumulator untuk produksi 4) saat coil pada uncoiler depan habis maka uncoiler diputar 180 o sehingga uncoiler belakang pindah ke depan. 5) bahan baru disambung dengan bahan lama yang ada pada accumulator 6) uncoiler yang kosong diisi lagi dengan coil bahan baru 7) proses penggantian bahan ini dilakukan tanpa menghentikan kerja mesin fin. Bab IV-14

15 No Item Desain Lama Desain Baru 2 perhitungan Mesin fin bekerja selama 20 jam Mesin fin bekerja selama 20 jam hasil produksi sehari (1200menit), sehari (1200menit), waktu untuk menghabiskan 1 coil bahan = 40 menit waktu untuk proses ganti bahan = 8 menit waktu total produksi percoil adalah =40+8 =48 menit jumlah pergantian bahan dalam 1 hari kerja = 1200/48 = 25 kali 1 coil dapat menghasilkan 18 radiator (untuk P/N 2576) jumlah produksi radiator 1 hari =18x25 =450 pcs harga radiator (berdasarkan PCC+MCC) per pce = Rp ,- pendapatan perhari = Rp x 450 = ,- waktu untuk menghabiskan 1 coil bahan = 40 menit waktu untuk proses ganti bahan = 0 menit waktu total produksi percoil adalah =40+0 =40 menit jumlah pergantian bahan dalam 1 hari kerja = 1200/40 = 30 kali 1 coil dapat menghasilkan 18 radiator (untuk P/N 2576) jumlah produksi radiator 1 hari =18x30 =540 pcs harga radiator (berdasarkan PCC+MCC) per pce = Rp ,- pendapatan perhari = Rp x 540 = ,- Bab IV-15