kebocoran tersebut menyebabkan pencemaran yang mengakibatkan rusaknya ekosistem di laut dan juga berdampak terhadap mata pencaharian para nelayan. Pen

Transkripsi

1 Perencanaan Mesin Pengangkut Limbah Minyak (Tarball) Nofri Kurniawan / Fakultas Teknologi Industri, Jurusan Teknik Mesin Universitas Gunadarma Jl. Margonda Raya No.100, Depok nofri.kurniawan99@gmail.com ABSTRAKSI Tarrball merupakan tumpahan minyak mentah yang telah mengalami proses pelapukan karena sudah terlalu lama berada di permukaan air laut. Mesin pengangkut limbah minyak (tarrball) dirancang dengan komponenkomponen yang terdiri dari base, tiang tegak, tiang miring, puli, katrol, gear box, pasak, tali baja dan jaring. Mesin di putar sebanyak 150, dengan menurunkan jaring bagian kiri yang telah di beri pemberat. Kemudian setelah jaring bagian kkiri masuk kedalam air dan mesin telah berputar sebanyak ± 150, katrol bagian kiri diputar sehingga jaring akan terangkat ke atas permukaan air dengan membawa tarbali untuk dibuang ke bak penampung di belakang kapal. Diperoleh diameter luar puli 1 (D p ) dan puli 2 (d p ) dengan hasil yang didapat ± 441 mm dan 141 mm. Roda gigi menggunakan jenis roda gigi kasar, jumlah gigi untuk gear dan pinion sebanyak 40 dan 20. Dengan menggunakan pengujian AGMA diperoleh ketebalan roda gigi untuk gear 0,12 inci 0,0003 m dan pinion 0,78 inci 0,20 m. Kata Kunci : Tarrball, Gear Box, Base, Gear, Pinion BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Banyaknya industri pertambangan minyak di seluruh negeri yang masih menimbulkan masalah yang sangat besar dan berdampak sangat bahaya bagi dunia kelautan dan terhadap kehidupan manusia. Minyak yang berceceran dalam jumlah yang besar sudah bersifat padat cair sehingga 1

2 kebocoran tersebut menyebabkan pencemaran yang mengakibatkan rusaknya ekosistem di laut dan juga berdampak terhadap mata pencaharian para nelayan. Pengusaha membayar para penduduk sekitar dan nelayan untuk mengeruk minyak-minyak yang berceceran di lautan. Langkah ini masih kurang efektif karena jala atau jaring yang digunakan masih berukuran kecil dan membutuhkan waktu yang lama dan pihak perusahaan pun harus mengeluarkan biaya yang besar untuk membayar upah yang membersihkan tumpahan limbah tersebut. Untuk itu dibutuhkan metode yang lebih efektif dan efisien dari metode tradisional tersebut untuk lebih menghemat waktu, biaya dan proses pembersihan limbah minyak di laut. 1.2 Permasalahan Belum ada alat dipasaran yang menjual peralatan yang lebih efisien dan efektif dalam proses pembersihan limbah minyak di laut akibat dari kebocoran kapal pengangkut. di ambil dari tugas akhir ini yaitu tentang perencanaan dan perhitungan dari gear box dan puli sehingga bisa menunjang alat ini berkerja untuk mengangkat beban sebesar 1 ton. 1.3 Pembata san Masalah Pada tugas akhir ini, akan dibatasi dengan permasalahan dalam hal perencanaan mesin pengangkut limbah minyak di laut, antara lain yaitu: 1. Membahas mengenai perancangan gear box (spur gear) sebagai penggerak. 2. Membahas mengenai perancangan puli yang akan digunakan. 3. Tidak membahas mengenai struktur rangka. 4. Tidak membahas mengenai analisa kekuatan rangka. 5. Tidak membahas mengenai analisa kekuatan dan umur tali baja. 1.4 Tujuan Tujuan dari penulisan akhir ini antara lain yaitu: 1. Membuat perencanaan alat yang bisa dipakai untuk mengangkut minyak mentah (limbah), cara kerja gear box dengan menggunakan standar AGMA dan puli sebagai penggerak utamanya. 2. Menghitung tebal dan jumlah dari roda gigi. 3. Menghitung besar diameter luar dan diameter dalam dari puli. 1.5 Sistematika Penulisan Untuk lebih mudah dalam penyusunan tugas akhir ini berdasarkan isi setiap bab yang ada didalam penulisan tugas akhir ini, penulis membagi ke dalam 4 (empat) bab yaitu sebagai berikut : Bab I Pendahuluan 2

3 Bab ini berisi tentang latar belakang masalah, permasalahan, pembatasan masalah, tujuan penulisan dan sistematika penulisan. Bab II Landasan Teori Bab ini berisi mengenai dampak kebocoran kapal tangker dan senyawasenyawa dan sifat dari minyak bumi yang menyebabkan limbah di lautan. Bab ini juga membahas mengenai sifat bahan, faktor keamanan untuk pembuatan Mesin Pengangkut Limbah Minyak (Tarball), dan membahas mengenai perencanaan pembuatan puli dan roga gigi sebagai salah satu komponen dari Mesin Pengangkut Limbah Minyak (Tarball). Bab III Perencanaan Puli dan Gear Box Bab ini menyebutkan komponen-komponen dari Mesin Pengangkut Limbah Minyak (Tarball). Dalam bab ini juga di sebutkan hasil dari perencanaan pembuatan puli dan gear box. Bab IV Kesimpulan Bab ini merupakan kesimpulan yang diperoleh dari pembahasan tugas akhir ini. BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Dampak Kebocoran Kapal Tangker Sebab terjadinya tumpahan minyak dari kapal yaitu kerusakan mekanis dan kesalahan manusia. 1. Kerusakan Mekanis Kerusakan dari sistem peralatan kapal. Kebocoran badan kapal. Kerusakan katup-katup hisab atau katup pembuangan kelaut. Kerusakan selang-selang muatan. 2. Kesalahan Manusia Kurang pengetahuan / pengalaman. Kurang perhatian dari personil. Kurang ditaatinya ketentuanketentuan yang telah ditetapkan. Kurang pengawasan. Dampak yang ditimbulkan dari terjadinya pencemaran minyak bumi di laut adalah : 1. Rusaknya estetika pantai akibat bau dari material minyak. 2. Kerusakan biologis. 3. Pertumbuhan fitoplankton laut akan terhambat akibat keberadaan senyawa beracun dalam komponen minyak bumi, juga senyawa beracun yang terbentuk dari proses biodegradasi. 3

4 4. Penurunan populasi alga dan protozoa akibat kontak dengan racun slick (lapisan minyak di permukaan air). Selain itu, terjadi kematian burung-burung laut. [2] 2.2 Senyawa dan Sifat Minyak Bumi a. Sifat Kimia Minyak Bumi Senyawa Hidrocarbon (HC) dapat digolongkan menjadi tiga: 1. HC padat adalah senyawa HC yang bersifat padat. 2. HC cair adalah senyawa HC yang berbentuk cair. 3. HC yang bersifat gas, ini selalu berasosiasi dengan minyak bumi dan dapat berwujud gas bebas. b. Sifat Fisika Minyak Bumi Sifat fisika minyak bumi yaitu : 1. Semakin dalam terdapatnya minyak bumi serta semakin tua umurnya maka berat jenis minyak bumi semakin kecil. Berat jenis minyak bumi berkisar antara 0,84 sampai 0, Semakin kecil berat jenis minyak, semakin besar temperatur dan tekanan semakin kecil viskositasnya. 3. Semakin besar berat jenis, titik didih semakin tinggi. Titik nyala adalah kemampuan materi untuk bisa terbakar. Semakin ringan berat jenis, titik nyala semakin tinggi. 4. Untuk minyak berberat jenis besar maka berwarna hijau kehitaman, sedang yang berat jenis ringan berwarna coklat kehitaman. 5. Nilai kalori minyak bumi cukup tinggi antara kal/ gram untuk minyak BJ 0,75 dan antara kal/ gram untuk minyak BJ 0,9-0,95. [3] 2.3 Sifat Bahan Keuletan adalah suatu sifat bahan yang memungkinkan menyerap energi pada tegangan yang tinggi tanpa patah. Elastisitas adalah kemampuan bahan untuk kembali dan bentuk asalnya setelah gaya dari luar dilepas. Kekakuan adalah sifat yang didasarkan pada sejauh mana beban mampu menahan perubahan bentuk, yang diperoleh dengan membagi tegangan satuan dengan perubahan bentuk satuan-satuan yang disebabkan oleh tegangan tersebut. Kemampu-tempaan adalah sifat suatu bahan yang bentuknya bisa diubah dengan memberikan tegangan-tegangan tekan tanpa kerusakan. Kekuatan merupakan kemampuan bahan untuk menahan tegangan tanpa kerusakan. [4] 2.4 Faktor Keamanan Kekuatan sebenarnya dari suatu struktur haruslah melebihi kekuatan yang dibutuhkan. (factor of safety) Faktor Keamanan n.1)...(2 4

5 Faktor keamana haruslah lebih besar dari 1,0 jika harus dihindari kegagalan. Apabila faktor keamanan itu rendah maka kemungkinan kegagalan menjadi sangat tinggi dan karena itu desain strukturnya tidak bisa diterima. 2.5 Puli 1. Perhitungan perbandingan reduksi Perbandingan yang umum dipakai adalah perbandingan reduksi (i > 1), dimana:...(2.2) Dimana : i perbandingan reduksi n 1 putaran motor (rpm) n 2 putaran poros (rpm) D p diameter puli yang digerakan (mm) d p diameter puli penggerak (mm) 2. Jarak sumbu poros Jarak sumbu poros dapat dinyatakan sebagai berikut:...(2.3) Dan juga berlaku persamaan:...(2.4) Dimana: C jarak sumbu poros (mm) b tebal alur puli (mm) Dimana: b 2L-3,14 (D p + d p ) 3. Sudut kontak Dan berlaku persamaan:...(2.5) Sinγ...(2.6) Dimana: θ sudut kontak (rad) Γ jarak sumbu poros dengan sudut kontak 4. Gaya tangensial yang bekerja pada puli F e...(2.7) Dimana: F e gaya tangensial efektif (kg) 5. Safety factor Untuk faktor keamanan dalam perencanaan puli, berlaku persamaan:...(2.8) Dimana: F izin daerah beban sesuai dengan jenis penampang yang dipakai [7] 2.6 Roda Gigi Roda gigi merupakan elemen mesin yang berfungsi untuk mentransmisikan daya dan putaran dari suatu poros ke poros yang lain dengan rasio kecepatan yang konstan dan memiliki efisiensi yang tinggi. Roda gigi dibagi atas roda gigi lurus, roda gigi miring, roda gigi kerucut dan roda gigi cacing Roda Gigi Lurus Roda gigi lurus atau spur gear berfungsi untuk mentransmisikan gerakan putar 5

6 antara poros-poros yang sejajar dengan roda gigi lurus dan sejajar dengan sumbu-sumbu putaran poros. Secara umum roda gigi lurus atau spur gear ini digunakan untuk putaran-putaran rendah dan pada sistem dimana pengontrolan kebisingan tidak dipermaslahkan. Besarnya perubahan transmisi ditentukan oleh perbandingan putaran serta jumlah roda gigi dari masing-masing roda gigi (pinion dan gear). [5] Gambar 2.1 Roda Gigi Lurus (spur gear) Dalam perencanaa roda gigi terdapat beberapa faktor penunjang yang diperlukan, antara lain: 1. Jumlah daya yang dipindahkan. 2. Jumlah putaran per menit. 3. Jumlah roda gigi. 4. Jenis roda gigi yang direncanakan. 5. Material dari roda gigi. 6. Dan lain-lain Perhitungan Perencanaan Roda Gigi 1. Perencanaan Pasangan Roda Gigi Untuk putaran kurang dari 3600 rpm, maka berlaku persamaan: r v...(2.9) Dimana: r v perbandingan kecepatan ω kecepatan sudut ( rad/sec) n keliling kecepatan (rpm) Nt jumlah gigi d diameter pitch circle (in) [5] 2. Penentuan Sudut Tekan (ɵ) Sudut tekan yang umum digunakan adalah sebesar 20 atau 25. Setelah ditentukan sudut tekan dan jumlah gigi kemudian dapat ditentukan faktor lewis (Yp dan Yg). 3. Pemilihan Bahan Roda Gigi Bahan roda gigi dapat dipilih dari berbagai macam bahan tergantung dari kegunaan roda gigi tersebut. Maka nilai S o (psi) dan BHN dari bahan dapat dilihat pada tabel pemilihan bahan. 4. Penentuan Diameter Pitch Line Diameter pitch line dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan : P...(2.10) Dimana : P diameter pitch (in) Nt jumlah gigi d diameter pitch circle (in) Tabel 2.1 Klasifikasi berdasarkan kekasaran roda gigi Jenis Roda Gigi Nilai P Roda Gigi Kasar ½ < P < 10 Roda Gigi Agak Kasar 12 < P < 18 Roda Gigi Halus 20 < P < 128 6

7 Roda Gigi Sangat Halus 150 < P < Perhitungan Kecepatan Pitch Line Kecepatan Pitch Line dapat dihitung dari persamaan : V p...(2.11) Dimana : V p kecepatan pitch line (ft/min) d diameter pitch line (in) n putaran poros (rpm) 6. Perhitungan Torsi Besarnya torsi dapat dihitung dengan persamaan T F n cos θ F t...(2.12) Dimana : F n gaya normal (lb) F t gaya tangensial (lb) d diameter pitch line (in) θ sudut tekan ( ) 7. Perhitungan Gaya-gaya Yang Bekerja Bila disubtitusikan kedalam persamaan sebelumnya maka : hp...(2.13) Dimana : hp daya input (hp) n putaran (rpm) T torsi (in-pound) Dengan demikian akan menjadi : F t...(2.14) Dari persamaan gaya dinamik, didapat : F d F t untuk 0 V p 2000 ft/min F d F t untuk 2000 < V p 4000 ft/min F d F t untuk V p 4000 ft/min Dengan melihat konsentrasi tegangan, diperoleh gaya bending yaitu : F b S.b.y.p S.b...(2.15) Dimana : F b gaya bending (lb) S safe static stresses (Psi) b tebal roda gigi (in) Y faktor Lewis P diameter pitch (in) Sedangkan beban keausan ijin dapat dicari dari persamaan : F w dp.b.q.k...(2.16) Dimana : dp diameter pinion (in) b tebal roda gigi (in) Q dapat dicari dengan menggunakan persamaan : Q...(2.17) Dengan : K faktor keamanan d g diameter gear (in) Nt p jumlah gear pinion Nt g jumlah gigi gear Kemudian tebal roda gigi harus diuji dengan persyaratan : Bila tebal roda gigi telah memenuhi syarat, gaya bending dapat dicari dari persamaanpersamaan diatas dan kemudian dibandingkan nilai gaya bending dengan nilai dinamik, dimana kondisi dianggap aman adalah : 7

8 F b F d Bila memenuhi persyaratan, maka perencanaan roda gigi di anggap aman. Pengujian selanjutnya adalah pengujian dengan menggunakan metode AGMA Pengujian Dengan Metode AGMA S ad...(2.18) Dimana : S ad tegangan ijin maksimal perencanaan (Psi) S at tegangan ijin material (Psi) K l faktor umur (sebesar 1,7 untuk umur jam kerja atau 10 tahun) K t faktor temperatur K r faktor keamanan Sehingga nilai K t dapat dihitung dengan persamaan : K t...(2.19) Dimana : T f temperatur tertinggi minyak pelumas ( F) 160 F Dan dari persamaan : σt...(2.20) Dimana : σt tegangan yang terjadi pada kaki gigi (psi) Ft beban yang ditransmisikan (lb) Ko faktor koreksi beban lebih P diameter pitch (in) Ks faktor koreksi ukuran 1 untuk roda gigi lurus Km koreksi distribusi beban Kv faktor dinamis b lebar gigi (in) J faktor bentuk geometri Dan apabila S ad > σt perencanaan aman Pengujian Keausan Dengan Metode Agma σ c C p...(2.21) [5] Dimana : σ c tegangan tekan yang terjadi (psi) C p koefisien yang tergantung dari sifat elastisitas bahan F t gaya tangensial (lb) C o faktor beban lebih C s faktor ukuran (1-1,25) bila tidak ada masalah/pengaruh efek ukuran 1 d diameter pinion (in) C m faktor distribusi beban C f faktor kondisi permukaan 1 (pengerjaan akhir sangat baik) 1,25 (pengerjaan tidak terlalu baik) 1,5 (pengerjaan akhir kurang baik) l faktor geometri Sehingga berlaku persamaan : σ c S ac...(2.22) 8

9 Dimana : S ac tegangan kontak yang di ijinkan bahan (psi) C l faktor umur C h faktor perbandingan kekerasan C t faktor temperatur C r faktor keamanan Sehingga nilai Ct dapat dihitung dengan persamaan : Ct...(2.23) Dimana : T f temperatur tertinggi minyak pelumas ( F) 160 F Dan apabila : σ c S ac perencanaan aman terjaring dengan membawa limbah yang sudah terjaring untuk di simpan di kotak penampung yang terletak pada bagian belakang perahu. Komponen-komponen dari mesin pengangkut limbah minyak dapat di lihat pada gambar BAB III PERENCANAAN PULI DAN GEAR BOX 9 8 Mesin pengangkut limbah minyak terdiri dari beberapa komponen, diantaranya base (landasan), tiang tegak, tiang miring, puli, gear box, tali baja, jaring dan pasak. Mesin di putar sebanyak 135 untuk menjaring tarrball. Kemudian setelah jaring bagian kiri masuk kedalam air dan mesin telah berputar sebanyak ± 135, setelah tarrball 9

10 1. Base (landasan) 2. Tiang tegak 3. Tiang miring 4. Puli 5. Puli 2 6. Tali baja 7. Gear box 8. Jaring 9. Bandul (Pemberat) Gambar 3.1 Komponen-komponen mesin pengangkut limbah minyak 3.1. Komponen-komponen mesin pengangkut limbah minyak Gambar 3.2 Diagram alir Proses Perencanaan Mesin Pengangkut Limbah Minyak Untuk simulasi proses kerja dari mesin pengangkut limbah minyak tarball dapat dilihat pada gambar. Gambar 3.3 Mesin Pengangkut Limbah Minyak Sebelum bekerja 10

11 Gambar 3.4 Mesin Pengangkut Limbah Setelah Menjaring Tarball menengah (medium carbon steel). Ukuran Base ini yaitu 1000 mm x 1000 mm x 50 mm. Dengan ukuran lubang pada bagian tengah nya 100 mm x 100 mm. Di atas base operetor akan bekerja mengoperasikan Mesin Pengeruk Limbah Minyak. Gambar 3.7 Base (landasan) Gambar 3.5 Proses Pembuangan Tarball kedalam Bak Penampung Tiang Tegak Tiang tegak menggunakan jenis baja karbon menengah (medium carbon steel). Gambar 3.6 Tarball Dalam Bak Penampung Base (landasan) Material Base (landasan) menggunakan jenis baja karbon 11 Gambar 3.8 Tiang Tegak Tiang miring Material untuk tiang miring ini menggunakan baja jenis Stainless Steel (SS) karena menahan beban yang besar yang di asumsikan sebesar 1000 kg, sedangkan baja

12 jenis Stainless Steel ini memiliki tegangan maksimal sebesar 5000 kg Tali Baja Tali baja yang digunakan yaitu tipe 6x 19-1f, sesuai untuk mengangkat beban yang diasumsikan sebesar 1000 kg. Gambar 3.9 Tiank Miring Poros (pasak) Terdapat empat buah poros dalam mesin pengeruk limbah minyak ini yang memliki bentuk dan ukuran yang berbeda. poros yang pertama memiliki ukuran Ø 20 mm x 140 mm dan dua buah lagi terdapat pada katrol dengan ukuran Ø 20 mm x 180 mm dengan satu buah pasak. Gambar 3.12 Tali baja Jaring Jaring yang digunakan untuk mengangkut tar ball terbuat dari bahan nilon dan mampu menahan beban ± 1500 kg. Jaring ini di rancang dengan ukuran 10 m x 5 m. Gambar 3.13 Jaring Gambar 3.10 Poros 1 Gambar 3.11 poros Data Spesifikasi Puli Tabel 3.1 Spesifikasi Puli Material puli Baja konstruksi jenis AISI 1035 Puli : Puli 1 Ø 150 x Puli2 40 (katrol) Ø 100 x 12

13 180 Daya yang 1,5 HP ditransmisikan Kecepatan 360 rpm angular motor penggerak Gambar 3.14 puli 1 Gambar 3.15 puli 2 (katrol) Perencanaan Puli Adapun perencanaan puli tersebut, dapat dilihat pada perhitungan dibawah ini : Diketahui : P 1,5 HP 1,1 kw (dikonversikan dengan 0,735) n1 360 rpm i 3 C 500 mm f c 1,2 (untuk arus bolak-balik dengan momen normal dan jumlah jam kerja 3-5 jam per hari). Perhitungan daya rencana Pd f c x P 1,2 x 1,1 kw 1,32 kw Perhitungan angka transmisi i n 2 Perhitungan momen rencana T 1 9,74 x ,74 x 10 5 Gambar 3.16 Diagram alir perencanaan puli 13 T 2 9,74 x 10 5

14 9,74 x 10 5 Perhitungan diameter poros Dimana : material poros baja AISI 1035 σb 485 MPa 49,5 kg/mm 2 (dikonversikan dengan 0,102) (2) K t 2 (untuk beban tumbukan 1,5 3) C b 2 (untuk pemakaian dengan beban lentur 1,2 2,3) Sf 1 6, Sf 2 1,3 3 (diambil nilai 2 untuk perencanaan) τ a Dimana : diameter luar puli penggerak yang dipakai, dk 150 mm Dk dk x i 150 x mm dp dk (2 x K) 150 (2 x 4,5) 141 mm Dp Dk (2 x K) 450 (2 x 4,5) 441 mm Dimana K 4,5 (dari tabel 2.2 ukuran puli, untung penampang jenis A) Perhitungan diameter naf d B 4,125 kg / mm 2 ds 1 1/3 16,6 mm 18 mm ds 2 1/3 23,8 mm 24 mm 1/3 1/3 40 mm D B 50 mm Perhitungan sudut kontak Sinγ Perhitungan diameter lingkaran jarak bagi puli 0,3 θ

15 ,8 2,55 rad Faktor koreksi (K θ ) 0.94 (dari tabel faktor koreksi K (2) θ ) Menentukan jarak sumbu poros sebenarnya b 2L 3,14 (D p d p ) (2 x 1473) 3,14 ( ) mm C 477,43 mm Tabel 3.2 Data hasil perencanaan puli Daya rencana 1,32 kw (Pd) Momen rencana T kg.mm kg.mm T 2 Diameter poros (d s ) Poros 1 16,6 mm (d s1 ) Poros 2 18 mm 23,8 mm (d s2 ) 24 mm Diameter lingkaran jarak bagi puli 441 mm 141 mm D p d p Diameter naf (D B ) Diameter 40 mm 50 mm 1(d B ) Diameter 2 (D B ) Sudut kontak 145,8 (Sinγ) 2,55 rad Jarak sumbu 477,43 mm poros sebenarnya (C) 3.3 Data Spesifikasi Gear Box (Spur Gear) Tabel 3.3 Spesifikasi Gear Box (Spur Gear) Material pinion dan Baja konstruksi umum jenis S 15 gear CK (AISI 1017) Gear box Pinion 20 memiliki tingkat reduksi Gear 40 sama (pinion 15

16 dan gear) Umur gear box Gaya yang ditransmisikan Kecepatan angular gear box dengan tingkat reduksi 3 Tipe Gear box Diestimasikan untuk beroperasi selama 10 tahun (86400 jam) 1,5 HP 360 rpm Cone gear jenis SPB 17 Gambar 3.17 Gear (pinion dan gear) Gambar 3.18 Posisi Pemasangan Gear Dan Pinion 3.5 Perencanaan Gear Box (Spur Gear) 3.4 Pemilihan Material Untuk gear box yaitu dipilih baja konstruksi umum yaitu S 15 CK (AISI 1017). Material ini dipilih karena material tersebut mempunyai kadar karbon sedang, dan pengunaan baja karbon sedang dikarenakan lebih kuat dari baja yang kadar karbonnya rendah namun penggunaan atau fungsinya hampir sama. 16 Gambar 3.19 Diagram Alir Perencanaan Gear Box (Spur Gear)

17 Adapun perencanaan gear box (spur gear), dapat dilihat pada perhitungan dibawah ini : Diketahui : hp 1,5 HP n rpm i n rpm x rpm Rancanakan pasangan roda gigi Dari perencanaan jumlah gigi sesuai dengan tabel jumlah roda gigi yang dianjurkan adalah : Nt 1 30 r v Jadi pasangan roda gigi adalah pinion 30, gear 60 Penentuan sudut tekan Dari perencanaan gambar, sudut tekan adalah (θ) 20 Dari tabel bentuk gigi (6), maka faktor Lewis : Pinion 30 0,358 Gear 60 0,421 Bahan roda gigi 17 Bahan roda gigi adalah S 15 CK (AISI 1017) S o Psi BHN 394 Menentukan diameter pitch line Asumsi P 12 untuk gigi agak kasar (12 < P < 18) P d dp 2,5 inchi 0,042 mm dg 5 inchi 0,083 mm Menentukan kecepatan pitch line V p V p pinion 235,5 ft/min 1,19 m/s V p gear 471 ft/min

18 2,39 m Menghitung torsi Hp T 525 lb.in 29,66 N.m Menghitung gaya-gaya yang bekerja Gaya tangensial F t g 105,1 lb 11,87 N F t p Dari persamaan beban keausan dapat dihitung : Asumsi F w F d F w d p.b.q.k θ 20 k 453 Q 1,33m b g 0,12 inci 0,003 m Q 210,2 lb 23,75 N Gaya dinamik F d p 292,7 lb 33,07 N F d g b p 0,78 inci 0,20 m Ketebalan roda gigi harus memenuhi syarat 187,6 lb 21,20 N 0,08 < 0,12 inci < 0,83 aman 18

19 0,08 < 0,78 inci < 0,83 aman Perhitungan gaya bending Dimana untuk material baja S15 CK (AISI 1017), S Psi F b Psi x 1,072 inchi x 1713,55 lb 7621,87 N Maka dengan memasukan persamaan: F b F d 1713,55 lb 810,7 lb aman Pengujian kekuatan roda gigi menurut standar AGMA Dari persamaan tegangan ijin maksimal roda gigi, yaitu: S ad Maka : umur jam kerja atau 10 tahun) T F temperatur tertinggi minyak pelumas ( F) 160 F Kt 1 K R faktor keamamanan 1,0 (untuk golongan 1, dengan N t < 100 buah) S ad Dimana : S ad tegangan ijin maksimal perencanaan (Psi) S at tegangan ijin material baja S 15 CK (AISI 1017) Psi K L faktor umur, yaitu 1,7 (untuk Psi Dan dari persamaan untuk menghitung tegangan yang terjadi pada kaki-kaki gigi, yaitu: σt dimana : F T beban yang ditransmisikan yaitu 728,2 lb

20 K O 1,25 (untuk kekuatan tetap dengan beban berubah-ubah) P 12 K S 1 (untuk roda gigi lurus) K m 1,3 (untuk b < 2 dengan kondisi ketetapan bearing) K v 1 (untuk roda gigi lurus dengan V p < 10) b 1,072 inci J 0,352 (untuk jumlah pinion 20, θ 20, dengan ratio 1) Maka : σt 37631, 2 Psi Dari persamaan untuk syarat kelayakan tegangan ijin maksimal roda gigi yaitu: S ad > σt Psi > 37631, 2 Psi Pengujian keausan dengan metode AGMA Dari persamaan tegangan tekan yang terjadi pada roda gigi, yaitu: σc C p dimana : C p 2300 (untuk material pinion dan gear yaitu steel) C o 1,25 (untuk daya yang sedang dan tidak berubahubah dengan beban berubahubah) C S 1 (bila ukuran tidak ada masalah) C v 1 (untuk roda gigi lurus dengan V p < 10) C f 1 (pengerjaan akhir sangat baik) C m untuk tingkat reduksi 1 0,05 20

21 1 0,02 inchi (untuk b 1,072 inchi, dan d p 1,67 inchi) Maka : ,4 Psi Dengan syarat kelayakan: σc S ad Dimana : C L 1,4 (untuk umur gear jam atau 10 tahun) C H 1 (kekerasan pinion dan gear jika K 1,2) C T 1 C R 1,25 Maka : σc S ad S ac σc 84902,4 Psi 95090,7 Psi 84902,4 Psi 95090,7 Psi perencanaan aman Tabel 3.4 Data hasil perencanaan gear box (spur gear) Diameter pitch 3,33 inchi line 0,083 m Tebal roda gigi 0,78 inci Pinion 31,014 mm Gear 0,20 m 0,12 inci 4.77 mm 0,003 m Kecepatan pitch line Pinion 235,5 ft/min 1,19 m/s Gear 471 ft/min 2,39 m/s Torsi (T) 607,5 lb.in 68,6 N.m Tegangan ijin maksimal (S ad ) Psi 5,78 x 10 8 N/m 2 Tegangan ijin kontak (S ac ) 95090,7 Psi 6,56 x 10 8 N/m 2 Sehingga, σc S ad BAB IV KESIMPULAN 21

22 1. Komponen dari Mesin Pengangkut Limbah Minyak (Tarball) terdiri dari base, tiang tegak, tiang miring, puli, katrol, gear box, tali baja, jaring dan pemberat. 2. Sistem kerja dari mesin ini, mula-mula katrol bagian kiri diputar untuk menurunkan jaring sebelah kiri yang diberi pemberat. Kemudian gear box berputar ± 150 untuk menjaring tarball, setelah tarball terjaring katrol bagian kiri di naikkan, gear box berputar kembali ± 30 untuk memindahkan tarball yang sudang terjaring kedalam bak penampung dibelakang kapal. Setelah tarball di pindahkan kemudian gear box memutar base kembali ke posisi semula. 3. Motor yang digunakan untuk mengoperasikan mesin pengeruk limbah minyak menggunakan motor dengan P 1,5 HP dengan rpm 360 untuk dapat memutar base sebesar 180 selama ± 30 s, dengan asumsi beban yang diterima 1000 Kg. 4. Berdasarkan hasil perancangan diperoleh data untuk puli: Diameter poros (d s ) Poros 1 (d s1 ) Poros 2 16,6 mm 18 mm (d s2 ) 23,8 mm 24 mm Diameter lingkaran jarak bagi puli D p d p 441 mm 141 mm Diameter naf (D B ) Diameter 40 mm 1(d B ) Diameter 2 50 mm (D B ) Untuk hasil perancangan roda gigi diperoleh: Diameter pitch line 3,33 inchi 0,083 m Tebal roda gigi Pinion 0,78 inci 0,20 m Gear 0,12 inci 22

23 jumlah Pinion Gear 0,003 m DAFTAR PUSTAKA 1. Divisi Bioteknologi Lingkungan-Pusat Kajian Sumberdaya Pesisir dan Lautan- Institut Pertanian Bogor bah_minyak, diakses pada tanggal 28 April diakses pada tanggal 28 April Anonim, Struktur dan sifat mekanis material logam. ISTN Dita Satyadarma., Transmisi Daya Dengan Roda Gigi, Penerbit Gunadarma, Depok, Arie Yuwono, I Made Londen Batan, Elemen Mesin (Roda Gigi), Jurusan Teknik Mesin, ITS, Surabaya, Indra Gunawan, Skripsi Perencanaan Mesin dan Analisa Statik Rangka Mesin Pencacah Rumput Gajah Dengan Menggunakan Software catia V5, Jakarta, Sularso, Kiyokatsu Suga., Elemen Mesin Jilid 3, PT. Pradaya Paramitha, Jakarta, Binsar Hariandja., Analisa Struktur Berbentuk Rangka Dalam Formulasi Matriks, Aksara Hutasada, Bandung, 1997.

24 24