PEMBUATAN RODA GIGI REDUKSI PEMUTAR VARIAK SISTEM TEGANGAN TINGGI MBE INDUSTRI LATEK

Transkripsi

1 PEMBUATAN RODA GIGI REDUKSI PEMUTAR VARIAK SISTEM TEGANGAN TINGGI MBE INDUSTRI LATEK Bambang L, Subroto, Sukija, Suhartono -BATAN, Babarsari Yogyakarta ABSTRAK PEMBUATAN RODA GIGI REDUKSI PEMUTAR VARIAK SISTEM TEGANGAN TINGGI MBE INDUSTRI LATEKS. Telah dilakukan pembuatan roda gigi reduksi untuk pemutar variak sistem tegangan tinggi mesin berkas elektron industri lateks. Roda gigi reduksi ini berfungsi sebagai pemutar variak untuk mengatur naik dan turun tegangan sistem tegangan tinggi mesin berkas elektron dari putaran motor dc 100 rpm direduksi menjadi 6 rpm. Roda gigi reduksi yang dibuat adalah roda dengan jumlah gigi Z=36 gigi, Z=12 gigi dan Z= 92 gigi, tebal masing-masing roda gigi tersebut adalah 12 mm dan modul 1,5. Bahan yang digunakan adalah kuningan, pembuatan semua roda gigi dilakukan di Balai Elektro Mekanik dengan melibatkan mesin potong, mesin bubut dan mesin frais. Hasil pembuatan sesuai dengan gambar kerja dan bahan yang memadai serta telah dapat dipergunakan sesuai dengan fungsinya. ABSTRACT FABRICATION OF REDUCTION GEAR FOR REGULATING VARIAC HIGH VOLTAGE SYSTEM OF LATEX INDUSTRY ELECTRON BEAM MACHINE. A fabrication of reduction gear for regulating variac in high-voltage system. Of latex industry electron beam machine has been done. This reduction gear is used for the variac in order to set up and down the voltage in high voltage system of the electron beam machine. The rotation speed of DC motor in the variac was reduced from 100 rpm to 6 rpm. Reduction gear was made with a number of teeth Z=36 teeth, Z=12 teeth, and Z=92 teeth, the thickness of each gear was 12 mm and 1.5 modules. The reduction gear was made of brass, and the fabrication was done by the use of cutting machine, precision lathe and milling machine, and conducted in Electro Machanical Utility. The result of fabrication has matched with the working drawings and has been able to be utilized in accordance with its function. PENDAHULUAN alam rangka menunujang kegiatan D rancangbangun Mesin Berkas Elektron (MBE) energi rendah yang berorientasi pada industri khususnya lateks oleh di PTAPB- BATAN, diperlukan komponen-komponen mekanik untuk mendukung kegiatan tersebut. Salah satu komponen yang diperlukan adalah roda gigi reduksi pemutar variak yang digunakan pada sumber tegangan tinggi (STT) pemercepat berkas elektron. Sumber tegangan tinggi yang dirancang dengan kapasitas 300 KeV/20 ma, dan dalam pengoperasiannya diperlukan suatu pengaturan kestabilan dan keamanan yang tinggi. [1] Sumber tegangan tinggi MBE lateks menggunakan sumber tegangan tinggi jenis transformator. Tegangan tinggi keluaran dari transfomator dapat di naik turunkan dengan menggunakan rangkaian roda gigi reduksi dari sebuah motor yang mempunyai putaran 100 rpm, kemudian direduksi menjadi 4 rpm yang digunakan untuk memutar tuas transfomator. Rangkaian roda gigi reduksi yang dibuat adalah Bambang L, dkk. ISSN Buku I hal 197

2 roda gigi dengan jumlah gigi (Z) 12; Z36; Z92 dengan menggunakan bahan kuningan. Prinsip kerja dari roda gigi reduksi adalah dari putaran motor 100 rpm yang mempunyai roda gigi pemutar berjumlah 8 memutar roda gigi yang berjumlah 36 jumlah, roda gigi 36 ini dikopel satu poros dengan roda gigi yang berjumlah 12 kemudian roda gigi 12 dihubungkan dengan roda gigi 92 yang dikopel dengan poros transfomator, sehingga jika motor dihidupkan dengan sistem pengendali operasi maka putaran motor yang direduksi oleh rangkaian roda gigi tersebut memutar poros transfomator dan tegangan yang dikeluarkan oleh transfomator dapat di atur secara otomatis. Diagram instalasi sistem tegangan tinggi ditampilkan seperti pada Gambar 1. Sedangkan hasil pembuatan rangkaian roda gigi reduksi ditampilkan pada foto Gambar 2. Spesifikasi dari rangkaian reduksi dapat dijelaskan sebagai berikut: Jenis motor dc 12 volt, arus 5 ampere, putaran 100 rpm, jumlah gigi terkopel motor 8 gigi, disebut roda gigi 1, roda gigi 2 = 36, roda gigi 3 = 12, roda gigi 4 = 92. Sehingga hasil putaran akhir yang terhubung dengan poros transfomator adalah 4 rpm. Gambar 1. Diagram blok letak susunan roda gigi reduksi [1] Gambar 2. Foto rangkaian roda gigi reduksi yang dibuat TATA KERJA Pembuatan roda gigi reduksi untuk memutarkan variak sumber tegangan tinggi pada MBE terdiri dari beberapa hal pokok yang harus dilakukan dalam pengerjaan, yaitu : 1. Mendisain dan membuat gambar kerja 2. Menginventarisasi bahan yang digunakan 3. Perencanaan penggunaan mesin dan peralatan yang sesuai 4. Menentukan langkah urutan pengerjaan 5. Menentukan bahan yang akan digunakan 6. Mesin dan alat yang digunakan : mesin potong, bubut, frais, bor Alat pendukung yang digunakan adalah ragum, alat ukur, dividing head, tool set box, center bor, pisau frais modul, mata bor. Bahan utama yang digunakan adalah kuningan plat dan pejal, dan bahan pendukungnya adalah profil baja siku, laker dan poros baja. Langkah pengerjaan Pengerjaan roda gigi yang berjumlah 36, gambar kerja yang ditampilkan seperti Gambar 3. Roda gigi perantara, bahan yang digunakan adalah kuningan pejal diameternya 83 mm, tebal 30 mm. Pembubutan adalah proses yang paling utama dilakukan dalam pembentukan pemodelan roda gigi yang ditampilkan seperti Gambar 3, proses pembubutan yang dilaksanakan adalah proses pembubutan memanjang, membidang dan pembubutan alur. Proses pembubutan memanjang untuk memperoleh ukuran diameter 76 mm, kemudian dibuat titik tengah dengan menggunakan senter bor diameter 3 mm. Proses pembubutan membidang untuk memperoleh tebal roda gigi yang dikehendaki yaitu 10 mm dan juga untuk membentuk pemodelan seperti Gambar 3 tersebut. Langkah selanjutnya adalah dari titik tengah yang telah dibuat kemudian dibuat lubang sebagai kedudukan laker dan mandril sebagai alat bantu untuk pengerjaan pembuatan alur gigi pada mesin frais. Setelah selesai proses pembubutan diteruskan pada proses pembuatan alur gigi dengan menggunakan kepala piringan pembagi (dividing head) pada mesin frais, dengan cara lubang tengah bahan roda gigi dimasukkan mandril dan dibaut dengan keras, mandril ini sebagai alat bantu untuk di cekam di kepala tetap pada kepala piringan pembagi, ujung mandril sebelah luar di dukung dengan menggunakan center putar pada kepala lepas, setelah diyakinkan semua dalam keadaan kencang dilakukan penyayatan Buku I hal 198 ISSN Bambang L, dkk

3 alur roda gigi dengan menggunakan standar pisau frais tipe modul 1,5. Cara kerja untuk pembentukan alur gigi tersebut dengan rumus yang umum dan paling mudah untuk dilaksanakan yaitu n E 40 k ; T T E = 40 : 1 N k : perputaran poros ulir keong tiap pembagian T : angka pembagi (diberikan benda kerja) Dari rumus tersebut untuk menghitung pembuatan alur roda gigi Z=36, sehingga jika nilai angka dimasukkan dalam rumus adalah n k , maka setiap penyayatan alur gigi engkol pemutar pada piringan pembagi diputar 1 kali ditambah kali jumlah lubang pada kepala piringan pembagi yang berjumlah 18, maka poros ulir keong ( engkol pemutar spindel ) diputar 1 kali putaran ditambah 2 bagian atau tiga lubang pada kepala piringan pembagi, dengan demikian setiap penyayatan alur gigi ulir keong diputar satu kali putaran ditambah dua bagian atau tiga lubang pada piringan pembagi [2], demikian secara terus menerus sampai didapat jumlah gigi sebanyak 36 gigi. Sedangkan pisau yang digunakan adalah jenis pisau 6.α20 0 N35~54 [2]. Gambar 3. Roda gigi perantara Gambar 4. Roda gigi perantara. Bambang L, dkk. ISSN Buku I hal 199

4 Pengerjaan roda gigi reduksi yang berjumlah 12, yang ditampilkan seperti Gambar 4. Bahan yang digunakan adalah kuningan pejal diameter 30 mm, panjang 30 mm. Proses pembubutan adalah sama seperti proses pembuatan roda gigi perantara Gambar 3. Sehingga diperoleh bentuk dan ukuran roda gigi reduksi seperti pada Gambar 4 dibawah. Untuk pembuatan alur gigi sama dengan seperti perhitungan pembuatan roda gigi yang berjumlah 36 di atas sehingga diperoleh putaran engkol piringan kepala pembagi 3 1/3 maka setiap penyayatan alur gigi, engkol kepala piringan pembagi diputar 3 kali ditambah 6 bagian atau 7 lubang pada piringan kepala pembagi yang lubangnya berjumlah 18 lubang, pisau frais yang digunakan adalah tipe modul 1,5. α20 0 N12~13. Pengerjaan roda gigi pemutar variak yang berjumlah 92, seperti yang ditampilkan pada Gambar 5. Bahan yang digunakan adalah kuningan plat. Ukuran pemotongan bahan empat persegi dengan ukuran 200 x 200 mm dan tebalnya 10 mm, kemudian permukaan bahan dibuat garis diagonal, pada perpotongan kedua garis diagonal merupakan titik tengah dari pemotongan bahan tersebut, buat titik dengan penitik pada perpotongan kemudian buat lingkaran sesuai dengan diameter bahan roda gigi Gambar 5, yaitu 189 mm. Pembentukan lingkaran secara kasar sesuai garis gambar diameter 189 mm dengan memotong bahan yang berada diluar garis gambar tersebut dengan menggunakan mesin skrap, hingga memperoleh bentuk lingkaran dengan diameter mendekati yang sesungguhnya. Proses pembubutan dilakukan dengan langkah yang sama seperti pembubutan bahan roda gigi di atas hingga memperoleh bentuk bahan roda gigi pemutar variak yang dikehendaki pada Gambar 5. Untuk pembuatan alur gigi sama dengan seperti perhitungan pembuatan roda gigi di atas, sehingga diperoleh putaran engkol piringan kepala pembagi 10/23 maka setiap penyayatan alur gigi, engkol kepala piringan pembagi diputar 10 bagian atau 11 lubang dari kepala piringan pembagi yang berjumlah 23, demikian secara terus menerus hingga diperoleh jumlah gigi 92, pisau frais yang digunakan adalah tipe modul 1,5. 7.α20 0 N55~134. Gambar 5. Roda gigi pemutar variak. Buku I hal 200 ISSN Bambang L, dkk

5 HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil pembuatan roda gigi reduksi pemutar variak tersebut agar dapat berfungsi dan bekerja dengan baik diperlukan alat pendukung lainnya yaitu poros dudukan roda gigi perantara seperti Gambar 6. Poros dudukan roda gigi perantara. Poros ini dibuat dengan menggunakan baja keras. Gambar 6. Poros dudukan roda gigi perantara. Uji fungsi hasil pembuatan roda gigi reduksi dilakukan di Bidang Akselerator dengan cara menghubungkan sumber tegangan tinggi MBE lateks 300keV/20 ma. Dengan sistem manual. Dari pengujian dihasilkan antara lain adalah: 1. Pengujian awal dilakukan tanpa beban dengan cara rangkaian roda gigi yang telah di rangkai dengan bantuan alat penyangga. Motor power window dihubungkan dengan arus listrik DC 5A/12 V melalui tombol off/on. Tombol on ditekan maka motor power window berputar bersamaan roda gigi reduksi, pengujian ini diperoleh pengamatan bahwa motor power window berputar 100 rpm, reduksi yang dihasilkan pada roda gigi pemutar variak adalah 6 rpm. Setelah tombol off ditekan motor berhenti. 2. Pengujian secara terintegrasi dilakukan dengan menghubungkan sumber tegangan tinggi MBE lateks 300keV/20 ma dengan sistem pengendali manual, dengan cara: Menekan push button release dan tombol up secara bersamaan, maka motor power window bergerak memutar variak dengan polaritas positif (bergerak kekanan), artinya tegangan masukan pada input STT bertambah, putaran motor akan mencapai maksimum dan menyentuh microswtch sehingga berstatus NO. Menekan push button release dan tombol down secara bersamaan, maka motor power window bergerak memutar variak dengan polaritas negatif (bergerak ke kiri), artinya tegangan masukan pada input STT berkurang, putaran motor akan mencapai minimum dan menyentuh microswitch sehingga berstatus NC. Menekan push button release dan tombol reset secara bersamaan motor power window menggerakkan variak berputar dengan polaritas negatif, artinya tegangan masukan pada input STT berkurang secara langsung menuju ke nol volt atau kembali ke posisi semula. Hasil pengujian tersebut bahwa rangkaian roda gigi reduksi yang dibuat sendiri dapat berfungsi dan bekerja dengan baik. 3. Kegiatan pembuatan roda gigi reduksi pemutar variak masih diperlukan komponen pendukung yaitu konstruksi kerangka penyangga motor beserta rangkaian roda gigi reduksi, poros mandril, bos dudukan laker serta beberapa mur baut pengikat. Komponen- 2 pendukung tersebut tidak dibahas dalam makalah ini akan tetapi dapat dilihat pada foto Gambar 2. Dari kegiatan pembuatan roda gigi reduksi untuk pemutar variak sistem tegangan tinggi spesifikasi dan jenis pisau frais dapat ditabelkan sebagai berikut, Tabel. Spesifikasi roda gigi dan jenis pisau frais Spesifikasi No Bahan Jumlah gigi Diameter bahan (mm) Diameter Kern (mm) Spesifikasi pisau frais Modul Nomor Range 1. kuningan ,5 6.α20 0 N35~54 2. kuningan ,5 1.α20 0 N12~13 3. kuningan ,5 7.α20 0 N55~134 Bambang L, dkk. ISSN Buku I hal 201

6 KESIMPULAN Dari hasil kegiatan pembuatan roda gigi reduksi untuk pemutar variak sistem tegangan tinggi mesin berkas elektron 300keV/20 ma untuk industri lateks dapat disimpulkan yaitu: 1. Diperoleh roda gigi reduksi untuk pemutar variak sejumlah 3 buah roda gigi untuk mereduksi putaran motor dari 100 rpm menjadi 6 rpm. 2. Hasil pengujian fungsi dan sistem kerja rangkaian roda gigi reduksi pemutar variak dapat berfungsi dan bekerja dengan baik. UCAPAN TERIMAKASIH Kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada: 1. Bapak Kepala Bidang Teknologi Akselerator dan Fisika Nuklir yang memberikan tugas kepada penulis untuk merencana roda gigi penggerak variak. 2. Bapak Kepala Balai Elektromekanik yang mengijinkan untuk penggunaan fasilitas dan peralatan untuk perancangan. 3..Teman-teman di RBPM dan Taufiq di BTAFN dan yang tak dapat disebutkan satu persatu atas segala bantuannya. Semoga amal kebaikan dari bapak-bapak dan saudara sekalian mendapatkan imbalan yang lebih baik dari Allah SWT. DAFTAR PUSTAKA 1. TAUFIQ, Dkk., Perancangan Sistem Pengendali Sumber Tegangan Tinggi Pada MBE 300 kev/20 ma. Proseding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Teknologi Akselerator dan Aplikasinya, Vol.9, Nopember SCHONMETZ A., SINNL P., HEUBERGER J.. Pengerjaan Logam Dengan Mesin Pembubutan, Perautan, Pengetaman, Penebasan, Peluasan, Penggarapan Secara Halus. Angkasa (1985). 3. SURBAKTY Bm., Ketrampilan Dasar Membubut CV. Sinar Harapan Madiun. Edisi Kedua (1984). 4. DJAPRIE S., METALURGI MEKANIK Edisi ke 3 Jilid 2., Penerbit ERLANGGA (1992). TANYA JAWAB Suparno Apakah bahan yang digunakan harus kuningan, ada persyaratan lain? Apa keuntungan bahan kuningan dibandingkan baja/aluminium yang beratnya lebih ringan? Bambang L Tidak harus kuningan. Tidak ada persyaratan khusus, tetapi harus mengetahui bahwa bahan tsb kuat Keuntungannya : a. TIdak mudah korosi (tidak mudah aus) b. Tidak memerlukan pelumasan secara kontinyu c. Mudah pembuatannya d. Kuat disbanding aluminium e. Aluminium mundah lembek f. Aluminium mudah patah pada ujung gigigiginya Buku I hal 202 ISSN Bambang L, dkk