BAB IV ANALISA PERHITUNGAN

Transkripsi

1 BAB I AALISA PERHITUGA Pada bab ini akan dilakukan ehitungan dan analisa dari erencanaan mesin engeress minyak jarak agar. Adaun Elemen mesin yanga akan dihitung meliuti, hoer, screw conveyor, belt, uli, oros, roda gigi, dan bantalan. Data awal : - Kaasitas 60 kg/jam (desain). - Dimensi biji jarak anjang rata-rata mm dan lebar 0 mm (data dari jurnal). - Biji jarak diasumsikan berbentuk silinder. - Berat rata-rata 000 biji jarak adalah 77 gram atau 75 biji/kg. 4.. Perecanaan hooer Perencanaan kaasitas hooer adalah kg, sehingga dimensi hooer dieroleh dari analisa erhitungan berikut : - Perhitungan olume Buah Biji Jarak : D t 4,78 cm,78 x 0 0 x 4 liter 78 mm Sehingga untuk menamung kg biji jarak dierlukan volume ditambah dengan angka keamanan ruang volume 5%, karena bentuk dari biji jarak diasumsikan berbentuk silinder adalah : 75 biji,97 liter x 5 4 x,78 x 0 liter / biji Jadi olume total biji jarak dengan angka keamanan ruang 5 % adalah,97 liter. 6

2 - Desain Hooer, dimana : a = anjang bagian atas 0 cm b = lebar bagian atas 0 cm c = tinggi 5 cm d = anjang bagian bawah 6 cm e = lebar bagian bawah 6 cm - Luasan Penamang Atas Hooer : A a x b 0 x cm - Luasan Penamang Bawah Hooer : B d x e 6 x 6 6 cm - Maka olume Hooer, adalah : ho c A B A x B ho x 6 554,85 cm, 55 liter 7

3 4.. Perencanaan Screw Conveyor 4... Putaran Screw Conveyor Dimensi screw conveyor di rencanakan sebagai berikut : - Diameter Screw ( D s ) = 45 mm =,77 in - Diameter Poros Screw ( D ) = 0 mm = 0,787 in - Jarak Pitch ( P ) = 0 mm = 0,787 in - Panjang = 00 mm =,8 in Untuk memeroleh utaran oros screw berdasarkan kaasitas yang direncanakan dengan ersamaan berikut : C n 0,7854 D s 78 D. P. K.60 dimana : C = kaasitas mesin, ft /jam n = utaran oros screw, rm K = ersentase embeban = 0, conveyor tie A ke- (lamiran ) - Mencari laju aliran volume C : Diketahui kaasitas dalam 60 kg/jam dan densitas biji jarak 450 kg/m. m 60kg / jam 0,m ft C x 4,709 ft / 450kg / m jam 0,08m jam Sehingga utaran oros screw adalah : n 0, C D D. P. K.60 0,7854,77 0,787 78x4,709 s 0,787x0, x60 9 rm 8

4 4... Daya Yang Dierlukan Untuk Screw Conveyor Daya yang dierlukan untuk screw conveyor harus dienuhi oleh motor enggerak agar roses berjalan dengan baik. Data erhitungan daya motor yang dibutuhkan data-data yang dierlukan adalah : - Kaasitas screw conveyor ( C ) = 4,709 ft /jam - Panjang screw ( L ) = 0,984 ft - Putaran Screw Conveyor = 9 rm Kebutuhan daya untuk menggerakkan screw dalam kondisi tana beban (H f ), dan daya yang digunakan untuk memindahkan material (H m ) : H f L n 0.. d. b 6 H m C. L. W. f. m. 6 0 dimana : C = kaasitas, ft /jam = 4,709 ft /jam W = densitas biji jarak = 450kg m m 5,47 ft 0,454kg x x 8,067 / ft d = f = b = 0 = m = = faktor diameter =, karena diameter screw yang digunakan kurang dari 4 faktor flight =, emilihan ini untuk embebanan 0 % dan fligth tye standard. faktor hanger bearing = berdasarkan bearing yang digunakan ada oros screw, yaitu ball bearing. faktor beban lebih =, karena H f + H m < 0, h faktor material = 0,6 diangga sama dengan material eanut unshelled. faktor addle =, karena screw tidak memiliki addle. 9

5 Besar daya untuk menggerakkan screw coveyor adalah : L. n. d. b 0,984 x9x x H f 0, 004h C. LW.. f. m. 4,709x0,984x 8,067 xx0,6 x Hm 0, h Perhitungan Kebutuhan Daya Motor Penggerak Perhitungan kebutuhan daya motor enggerak sangatlah enting karena motor enggerakan adalah satu komonen enting agar mekanisme engeresan biji jarak terenuhi. Adaun kebutuhan daya motor dieroleh dari kebutuhan daya motor untuk menggerakkan screw conveyor dan kebutuhan daya untuk mengeluarkan minyak dari biji jarak. Data kebutuhan energi untuk mengeluarkan minyak er kg biji jarak adalah : E m 70 kj / kg Sehingga daya yang dibutuhkan untuk mengeluarkan minyak dari biji jarak dengan kaasitas 60 kg/jam adalah : P E m x m jam x jam 600 s kj 60 kg jam P 70 x x, 8 kg jam 600 s kw h H JC,8 kw x, 8 0,746 kw h Effisiensi enggerak η = 0,94 untuk masing-masing asangan reduksi dengan transmisi sabuk dan roda gigi lurus. 0

6 Maka kebutuhan daya motor total adalah : H H H 0,94 x 0,94 H,8 0,004 0, ,886 JC f m motor 4, h 4.4. Perhitungan Dan Perencanaan -Belt Pada mekanisme engeresan biji jarak, daya dari motor awalnya ditransmisikan dengan menggunakan v-belt, dimana effisiensi transmisinya yang baik dan komonen ini banyak ditemui diasaran. Pemilihan tie sabuk dieroleh dengan bantuan diagram emilihan sabuk (lamiran). Adaun data-data yang dierlukan adalah berdasarkan data daya motor hasil erhitungan, yaitu 4, h, sehingga diilih motor yang ada diasaran yaitu motor induksi hase yang dikeluarkan oleh Teco Elec. & Mach. Co. Ltd. (lamiran dan ). Dengan sesifikasi sebagai berikut : - ( H motor ) = 5 h - Putaran Motor = Putaran dari uli kecil = 745 rm - Diameter oros motor = 8 mm - Penamang asak = 8 x 8 mm Sedangkan data-data lain direncanakan sebagai berikut : - Rasio transmisi ( i ) = - Diameter uli kecil ( d ) = in = 76, mm - Jarak antar oros motor dan oros erantara ( c ) = 00 mm a. Memilih Tie Sabuk Dari lamiran faktor koreksi untuk enggerak yang bekerja selama 8-0 jam erhari dengan embebanan untuk konveyor screw adalah,4, sehingga daya rencana v-belt adalah : Pd faktor koreksi x H motor =,4 x,7 kw = 5,8 kw Dari lamiran diagram emilihan sabuk- dengan utaran uli kecil 745 rm, diilih tie A.

7 Gambar 4.. Ukuran Penamang Sabuk- tie A lamiran 4 Berat jenis sabuk - umumnya 0,05 /in =,6 x 0-5 /mm Luas enamang sabuk - = 8,09 mm Berat sabuk - ersatuan anjang (w ) =,6 x 0-5 x 8,09 =, x 0 - /mm =, /m Koefisien gesek antara belt dan uli = 0, β = 40 0, maka β = 0 0 b. Putaran dan Diameter Puli Yang Digerakkan i n n D d n 745 rm n 58, 67 rm D d x i x 9 in c. Menghitung Torsi Yang Dihasilkan - Untuk Puli Penggerak (T ) : 76, x 5 T,05 kg m 0,. m Untuk Puli Yang Digerakkan (T ) : 76, x 5 T 6,57 kg m 60, 4. m 58,67

8 d. Keceatan Linier Sabuk - d n x 76, x 745 6,96 m / s 60 x e. Panjang Sabuk L Direncanakan jarak sumbu kedua uli ( c ) adalah 00 mm, maka anjang sabuk adalah : L C d D D d 4C L x 00 4 x 00 76, 8,6 8,6 76, L ,78 9,5 098, mm Dari hasil erhitungan anjang sabuk- adalah 098, mm sedangkan yang digunakan adalah yang tersedia diasaran yaitu 8 mm dengan nomer nominal sabuk- adalah o.44 lihat lamiran 5. f. Sudut Kontak Sabuk - Pada Alur Puli 57 D 80 0 C d 57 8,6 7, ,044 0 rad 5,044 x, 66rad 0 57,958 g. Menghitung Gaya Inersia Sentrifugal Sabuk - ( c ) w', x 6,96 c 5, 58 g 9,8

9 h. Perhitungan Tegangan Pada Sisi Tarik ( ) dan Sisi Kendor ( ) e sin e 0, x,66 sin 0 0, 095 T C r (sumber a hal 59) 5, ,095 0,095 0, 0,08 T r 59 6,65 0, 0,08 i. Perhitungan Gaya Keseluruhan Pada Poros ,65 x 4, , 4

10 4.5. Perhitungan Roda Gigi Lurus Pada mekanisme engeresan biji jarak, roda gigi berfungsi memindahkan daya yang dieroleh dari sabuk - ada oros antara dengan utaran 58,67 rm untuk diteruskan ke oros screw yang berfungsi sebagai mekanisme emindahan dan engeresan biji jarak dengan rencana utaran sebesar 9 rm. Roda gigi direncanakan : - Diametral Pitch ( P ) = 4 - Sistem gigi = 0 0 full deth - Jumlah gigi ada roda gigi enggerak = 4 - Rasio transmisi ( i ) i n n 9 58,67 a. Menghitung Diameter dan Jumlah Gigi Dari Roda Gigi - Roda Gigi Penggerak d 4 4 t P 6 in - Roda Gigi Yang Digerakkan i d d d 6 d in i 0,5 - Jumlah Gigi t d x P x

11 b. Menghitung Jarak Sumbu Antar Roda Gigi d d 6 9 C in c. Menghitung Keceatan Keliling Roda Gigi d n x 6 x 58,67 9,7 ft / min d. Menghitung Gaya Tangensial Yang Bekerja Pada Roda Gigi h x 000 t 80, 58 9,7 e. Menghitung Gaya Radial Yang Bekerja Pada Roda Gigi r t tan 80,58 tan 0 65, 7 f. Menghitung Gaya Dinamik Untuk < 000 t/min maka gaya dinamik dicari dengan ersamaan berikut: d t 600 9,7 d 80,58 455, g. Menghitung Lebar Roda Gigi Direncanakan bahan roda gigi enggerak dan roda gigi yang digerakkan menggunakan besi tuang ASTM 5 (lamiran 6) dengan sesifikasi sebagai berikut: S o = 8000 si BH = 74 6

12 Syarat gaya lelah ( w ) d dan gaya bending ( b ) d Adaun gaya lelah dicari dengan ersamaan berikut : w d bqk dimana : Q d d d 6 x, Jika dimisalkan w = d K = 58, lamiran lebar roda gigi (b) adalah : b w d QK 6 455,57 x, x 58 0,98 in Cek lebar roda gigi terhada beban bending, dimana beban bending dicari dengan ersamaan berikut : b S o b Y P 0,7 b 8000 x 0,98 66, 7 4 Karena b > d, maka roda gigi dengan ketebalan 0,98 in aman untuk digunakan. 7

13 4.6. Perhitungan Diameter Poros Poros Antara Diameter minimum oros harus dihitung agar nantinya ketika mesin berjalan oros mamu menahan beban untir dan beban bending akibat dari roses ntrasnisi daya dari motor. ree body diagram untuk oros antara daat dilihat ada gambar dibawah ini. a. Menghitung Massa Roda Gigi ( W g ) dan Massa Pulli ( W g ) Bahan roda gigi dan ulli adalah besi tuang kelabu ASTM 5 dengan berat jenis 0,6 /in. Massa roda gigi ada oros erantara dengan roda gigi dan ulli diangga sebagai iringan. Untuk Pulli : h = 9 in, t = in Untuk Roda Gigi : h = 6 in, t = in 8

14 - Maka volume masing-masing komonen adalah : g 4 9 x x h t 6,6 in x x h t 8,7 in 4 - Sehingga massa masing-masing komonen dieroleh : Wg g 0,6 / in x6,6in 6, 5 W 0,6 / in x 8,7in 7, 5 b. Menghitung Gaya dan Momen Arah ertikal M A 0 5 B 8 W ( W ) g 0 B 8 W g ( W ) 5 8 6,5 (7,5 47,) B 6 5 9

15 y 0 A B W g W 0 A W g W B A 6,5 7,5 47, 6 64, 9 tanda ( - ) menunjukkan arah gaya A berlawan dengan arah gaya ada free body diagram. 40

16 c. Menghitung Gaya dan Momen Arah Horizontal M A 0 5 B 8 H T 0 B H 8 5 T 8 5 x80,58 6,7 x 0 A H B H T 0 A H T B H A H 80,58 6,7 6, 6 4

17 tanda ( - ) menunjukkan arah gaya A berlawan dengan arah gaya ada free body diagram. Berdasarkan diagram luasan momen terlihat bahwa ada titik B terjadi momen bending yang terbesar yaitu : 97,8 54,74 08, in M B 0 Sedangkan momen torsi dimana ulli mentransfer daya motor 5 h ada utaran 58,67 rm maka torsinya adalah : h 6000 T 54, 54 n 58,67 in 4

18 Dari beban, baik berua momen bending dan momen torsi, maka bahan oros diilih dari baja carbon C00 HR (lamiran 7) dengan S y = 4000 in dan angka keamanan dikarenakan beban yang diterima oros konstan, sehingga diameter oros antara adalah : 0,5 S y 6 D M T D 6 0,5 S y M T 6 x D 87 0,5 x x 08,0 54,54 0, in Poros Screw reebody diagram untuk gaya-gaya yang berkerja ada oros screw. 4

19 a. Menghitung Massa Roda Gigi ( W g ) Bahan roda gigi dan ulli adalah baja tuang kelabu ASTM 5 dengan berat jenis 0,6 /in. Untuk Roda Gigi : h = in, t = in Maka olume masing-masing komonen adalah : g x x h t, in 4 4 Sehingga massa masing-masing komonen dieroleh : W g g 0,6 / in x, in 9, 406 b. Menghitung Gaya dan Momen Arah ertikal M A 0 5 B 8 W g 0 B 8 W g 8 9, 406 5,

20 y 0 A B W g 0 A W g B A 9,406 5,87 5, 88 tanda ( - ) menunjukkan arah gaya A berlawan dengan arah gaya ada free body diagram. c. Menghitung Gaya dan Momen Arah Horizontal 45

21 M A 0 5 B 8 H T 0 B 8 W 8 80,58 5 g H 6, 7 5 x 0 A H B H T 0 A H T B H A H 80,58 6, 7 6, 6 tanda ( - ) menunjukkan arah gaya A berlawan dengan arah gaya ada free body diagram. 46

22 Berdasarkan diagram luasan momen terlihat bahwa ada titik B terjadi momen bending yang terbesar yaitu : 88, 54,74 548, in M B 87 Sedangkan momen torsi dimana roda gigi mentransfer daya motor 5 h ada utaran 9 rm maka torsinya adalah : h 6000 T 08, 47 n 9 in Dari beban, baik berua momen bending dan momen torsi, maka bahan oros diilih dari baja carbon C045 (lamiran 7) dengan S y = 6000 in dan angka keamanan, dikarenakan beban yang diterima oros konstan, dan sebelumnya juga telah direncanakan diameter oros screw sebesar 0,787 in, sehingga nantinya diameter oros screw minimum dengan bahan yang diilih masih lebih kecil dariada diameter oros screw yang telah direncanakan. 0,5 S y 6 D M T D 6 0,5 S y M T 6 x D 74 0,5 x 6000 x 548,87 08,47 0, in Dari erhitungan terlihat bahwa diameter yang direncanakan masih lebih besar dariada diameter hasil erhitungan dangan bahan oros baja karbon C

23 4.7. Perencanaan Pasak Pasak direncanakan ada ulli ada oros antara, roda gigi enggerak dan roda gigi yang digerakkan. Data-data dari hasil erhitungan sebelumnya antara lain : - Diameter oros antara = 0,87 in. - Bahan oros antara baja carbon C00 HR dengan S y = 4000 in. - Diameter oros screw = 0,787 in. - Bahan oros screw C045 S y = 6000 in. - Bahan asak direncanakan dari baja karbon C00 HR untuk oros antara. - Bahan asak direncanakan dari baja karbon C00 CD dengan S y = in untuk oros screw. - Tie asak adalah Square. - Angka keamanan =. a. Perhitungan Dimensi Pasak Untuk Pulli Data yang dierlukan : Diameter Pulli = 9 in T 54, 54 in Berdasarkan lamiran untuk diamter 0,87 in lebar dan tinggi asak : H = W = /6 in - Panjang asak ditinjau dari ketahan terhada tegangan geser : L S T WD s S s 0,58 S y 0, in Sehingga anjang asak : 54,54 0,87 L 0, in 48

24 - Panjang asak ditinjau dari ketahan terhada tegangan komressi : L S 4T WD C S C S y in Sehingga anjang asak : 54,54 0,87 4 L 0, in Sehingga dimensi asak yang digunakan untuk ulli anjang asak L = 0,657 in, dan lebar dan tinggi asak W = H = /6 in b. Perhitungan Dimensi Pasak Untuk Roda Gigi Penggerak Data yang dierlukan : Diameter roda gigi enggerak = 6 in T 54, 54 in Berdasarkan lamiran untuk diamter 0,87 in lebar dan tinggi asak : H = W = /6 in - Panjang asak ditinjau dari ketahan terhada tegangan geser L S T WD s S s 0,58S y 0, in 49

25 Sehingga anjang asak : 54, 54 0,87 L 0, in - Panjang asak ditinjau dari ketahan terhada tegangan komressi : L 4T S WD C S C S y in Sehingga anjang asak : 54,54 0,87 4 L 0, in Sehingga dimensi asak yang digunakan untuk ulli anjang asak L = 0,657 in, dan lebar dan tinggi asak W = H = /6 in c. Perhitungan Dimensi Pasak Untuk Roda Gigi Yang Digerak Data yang dierlukan : Diameter roda gigi enggerak = in T 08, 47 in Berdasarkan lamiran untuk diameter 0,787 in lebar dan tinggi asak : H = W = /6 in 50

26 - Panjang asak ditinjau dari ketahan terhada tegangan geser : L S T WD s S s 0,58 S y 0, in Sehingga anjang asak : 08, 47 0, 787 L 0, in - Panjang asak ditinjau dari ketahan terhada tegangan komressi : L 4T S WD C S C S y in Sehingga anjang asak : 08, 47 0, L 0, in Sehingga dimensi asak yang digunakan untuk ulli anjang asak L = 0,89 in, dan lebar dan tinggi asak W = H = /6 in 5

27 4.8. Perencanaan Bantalan Pemasangan bantalan ada mekanisme ini bertujuan untuk menumu oros berbeban sehingga utaran daat berlangsung halus dan berumur anjang. Bantalan harus kokoh sehingga oros dan elelmen mesin lainnya daat berkerja dengan baik. Bantalan yang digunakan direncanakan adalah tie dee groove ball bearings, single row yang dikeluarkan oleh SK. a. Poros Antara Berdasarkan diameter oros,6 mm maka diilih SK 6/ dengan sesifkasi sebagai berikut (lamiran 8) : - Diameter dalam bantalan = mm - Diameter luar bantalan = 50 mm - Lebar bantalan = 4 mm - C = 4 k 4000 x 4, C 0 = 7,65 k 7650 x 4,45 79 Beban ekivalen P dicari dengan ersamaan berikut : P X r Y a Dengan = untuk inner ring yang berutar. Poros hanya menerima beban radial, maka X = dan Y = 0 - Gaya radial yang berkerja ada oros antara adalah : r T P 80,58 47, r a 0 5

28 - Maka beban ekivalen untuk bantalan ada oros antara adalah : P - Sedangkan umur bantalan dihitung dengan ersamaan berikut : L n C P b Dimana utaran oros antara adalah 58 rm, sedangkan b bernilai untuk jenis bantalan ball bearing sehingga umur bantalannya adalah : L jam b. Poros Screw Berdasarkan diameter oros 0 mm maka diilih SK 6804 dengan sesifkasi sebagai berikut (lamiran 9) : - Diameter dalam bantalan = 0 mm - Diameter luar bantalan = mm - Lebar bantalan = 7 mm - C = 4,0 k 400 x 4, C 0 =, k 0 x 4,45 5 Beban ekivalen P dicari dengan ersamaan berikut : P X r Y a Dengan = untuk inner ring yang berutar. Poros hanya menerima beban radial, maka X = dan Y = 0 5

29 - Gaya radial yang berkerja ada oros antara adalah : r T r 80, 58 a 0 - Maka beban ekivalen untuk bantalan ada oros antara adalah P 80,58 80, 58 - Sedangkan umur bantalan dihitung dengan ersamaan berikut : L n C P b Dimana utaran oros antara adalah 9 rm, sedangkan b bernilai untuk jenis bantalan ball bearing sehingga umur bantalannya adalah : L ,58 jam 54